维生素D缺乏与新生儿疾病关系的研究进展

沈蕾蕾，唐仕芳，陈龙，杨炜博，黄红，汪丽，马娟

(1.陆军军医大学第一附属医院儿科，重庆 400038； 2.重庆北部宽仁医院儿科，重庆401121； 3.重庆医科大学附属儿童医院儿童发育疾病研究教育部重点实验室 国家儿童健康与疾病临床医学研究中心 儿童发育重大疾病国家国际科技合作基地儿科学重庆市重点实验室新生儿科，重庆 400014； 4.陆军特色医学中心儿科，重庆 400042)

维生素D是一组人体必需的具有生物活性的脂溶性类固醇衍生物，包括维生素D2和维生素D3[1]。新生儿所需维生素D主要有以下三个来源：母体-胎儿转运、天然食物的摄入以及阳光或紫外光照射下光化反应所转化。目前，维生素D缺乏已成为一个被全球关注的健康问题，无论是孕妇、有色人种(黑人和任何皮肤黑色素沉着的人群)、肥胖者，或不直接暴露于阳光下的儿童和成人其风险均较高。据不完全统计，大多数孕妇特别是中国、印度、中东和非洲的孕妇，在产前未服用维生素D或未服用足量维生素D，均可导致孕期发生一系列并发症，包括妊娠期高血压、妊娠期糖尿病等，而每天低于600 μg的维生素D摄入量不足以维持血清25-羟维生素D[25-hydroxy vitamin D，25-(OH)D]达到50 nmol/L以上，这也解释了世界范围内许多孕妇即使在孕期服用了维生素D，但整个孕期仍会出现维生素D缺乏的原因[2]。目前临床关于维生素D的研究多集中于婴幼儿、儿童及成人，而对于新生儿这个死亡率较高的特殊群体，维生素D水平与新生儿疾病关系的研究较少。现就维生素D缺乏与新生儿疾病关系的研究进展予以综述。

1 维生素D缺乏的诊断

25-(OH)D是评估维生素D状态的首选检查，25-(OH)D检测是衡量通过皮肤或口服摄取维生素D是否充足的最佳方法[3]。基于维生素D与骨健康的关系，美国内分泌协会在2018年将维生素D缺乏、不足和充足分别定义为25-(OH)D<50 nmol/L、50～70 nmol/L和≥75 nmol/L，而<25 nmol/L则为维生素D严重缺乏[1]，这是国内外大多数临床工作者和专家公认并采纳的标准。目前我国尚未有针对维生素D缺乏的详细标准，大多数情况下将血清维生素D水平达到50～250 nmol/L认定为适宜的维生素D营养水平。

2 维生素D缺乏与新生儿疾病的关系

2.1新生儿低钙血症 低钙血症是新生儿期的常见代谢异常，是一种威胁生命的潜在疾病，据报道其患病率与胎龄、母亲围生期合并症等因素相关[4]。钙是人体中最丰富的矿物质。离子钙对于许多生化功能至关重要，低钙血症通常无典型症状，但可表现为嗜睡、呕吐、腹胀、肌张力差、进食不良和易怒等[5]。维生素D的活性形式为1,25 -二羟维生素D3[1,25-dihydroxy vitamin D3，1，25-(OH)2D3]，其可维持正常血钙浓度，促进骨骼发育。肾脏生成1，25-(OH)2D3间接受血钙浓度调节，当血钙浓度过低时，甲状旁腺激素分泌增加，甲状旁腺激素刺激肾脏1，25-(OH)2D3合成增多，而甲状旁腺激素与1，25-(OH)2D3共同作用于骨组织，使破骨细胞活性增加，降低成骨细胞活性，骨重吸收增加，骨钙释放入血，使血钙升高，以维持正常生理功能。母亲的营养状况对胎儿的发育有很大影响，产妇孕期钙剂补充不足导致早产是新生儿死亡的首要原因[3,6]。Elsary等[7]研究了门诊新生儿的低钙血症患病率，并评估其与维生素D和钙补充的关系，结果发现在未接受维生素D补充剂的新生儿中，新生儿低钙血症的发生率增加，表明维生素D和钙的补充可以预防新生儿低钙血症，且血清总钙和离子钙水平与新生儿年龄呈显著正相关，提示低钙血症随着年龄的增长而改善。新生儿低钙血症普遍存在，维生素D缺乏症的患病率也很高，多项研究[7-10]建议通过以下措施预防孕产妇及新生儿维生素D的缺乏：①母亲在怀孕和哺乳期间补充钙和维生素D；②新生儿出生后口服维生素D；③血清钙的常规检查可作为母婴保健计划的一部分，以及早发现并处理新生儿低钙血症。

2.2新生儿呼吸窘迫综合征(neonatal respiratory distress syndrome，NRDS) NRDS是早产儿最常见的并发症，也是导致早产儿死亡的主要原因，而肺发育不成熟和缺乏肺表面活性物质是导致NRDS的主要原因。肺表面活性物质的合成受多种激素、生长因子和细胞因子的调节，其中糖皮质激素在肺表面活性物质的合成和肺成熟中起重要作用[9]。Nguyen-Tang等[10]研究证明，维生素D受体存在于Ⅱ型上皮细胞中，可促进肺的形态发生和表面活性物质的产生，并影响胎儿肺的发育。1，25-(OH)2D3增加了Ⅱ型上皮细胞表面活性物质的合成和分泌，降低了胎鼠肺外的糖原含量[11-12]。Sakurai等[13]研究认为，1,25-(OH)2D3及其代谢物C-3异构体不仅在肺泡上皮-间充质转化、成纤维细胞增殖和肺成纤维细胞凋亡中起关键作用，而且在围生期肺成熟中也起关键作用。由于维生素D参与了胎儿肺发育成熟和肺表面活性物质的合成，所以除窒息、糖尿病母亲婴儿、低体温以及胎盘早剥等外，维生素D缺乏也是导致NRDS的重要危险因素[13-14]。可见，孕妇在妊娠期间缺乏维生素D会影响胎儿肺的发育成熟以及肺表面活性物质的合成和分泌，从而导致NRDS的发生。因此，通过对维生素D缺乏与NRDS的相关研究，在临床工作中为预防及减少NRDS的发生，除预防新生儿窒息、早产及控制母亲孕期血糖等积极手段以外，孕期合理、充足地补充维生素D也很重要。

2.3新生儿高胆红素血症 新生儿间接高胆红素血症是新生儿最常见的临床疾病，可导致严重并发症，如长期的神经功能缺损甚至死亡。新生儿间接高胆红素血症病因包括血型不合、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏、红细胞增多症和感染等，但大多数情况下无确切病因。研究表明，维生素D受体存在于不同组织的细胞中，如肝脏、胰腺、脑和前列腺以及免疫细胞(淋巴细胞和巨噬细胞)表面[15]。维生素D在肝细胞发生第一次羟化，随后在肾脏进行第二次羟化生成具有强生物活性的1，25-(OH)2D3。肝脏组织不仅参与了维生素D的合成，而且在将间接胆红素转化为直接胆红素方面也起关键作用[1]。胆红素和维生素D的代谢以两种不同的途径发生，它们相互影响，两者合成的第一个阶段均发生在肝脏，而发生在肝脏以及胆红素结合过程中的25-羟基化是维生素D合成的主要阶段之一[16]。Mehrpisheh等[17]进行了一项病例对照研究，其中病例组有30例高胆红素血症新生儿，对照组有21名健康新生儿，结果显示，病例组86%的新生儿有维生素D缺乏症，7%有维生素D不足，且与对照组相比，病例组的维生素D缺乏症严重程度更高，表明维生素D缺乏新生儿的高胆红素血症的患病率更高。可见，新生儿维生素D缺乏或不足可能与新生儿高胆红素血症的患病率呈正相关，但两者的确切关系仍需更广泛的队列研究、动物实验及临床试验证实。

2.4新生儿坏死性小肠结肠炎(neonatal necrotizing enterocolitis，NEC) 随着早产成活率的提高，NEC成为影响早产儿预后的重要因素。每千名活产婴儿中约有1例 NEC，而出生体重500～1 500 g的婴儿中有7%受到该疾病影响[18]。除20%～30%的NEC患儿死亡外，还有25%的NEC患儿会发展为短肠综合征和神经发育障碍[18]。目前NEC的确切发病机制仍不清楚，早产、细菌定植和配方奶喂养已被确定为其促成因素。Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)在NEC的病理过程中至关重要，尤其是TLR4。TLR4不仅介导革兰阴性细菌的吞噬和易位作用，它的激活还导致肠上皮细胞凋亡增加、增殖减少，并刺激肠上皮细胞的自噬，TLR4可调节肠道恢复和肠上皮细胞增殖，这两者对于肠道修复至关重要[19]。TLR4突变小鼠肠腔中的杯状细胞更多，产生的保护性黏蛋白更多，因此其NEC发病率较低[19]。维生素D缺乏在早产儿中普遍存在，尤其是胎龄32周以下的婴儿[20]。作为TLR4的调节剂之一，维生素D/维生素D受体途径具有肠道保护作用，维生素D可通过抑制肠上皮细胞凋亡来改善2,4,6-三硝基苯磺酸诱导的结肠炎(一种炎症性肠病模型)[21]。此外，维生素D受体还对肠道肿瘤生长起抑制作用[22]。Shi等[23]的研究表明，维生素D通过抑制小鼠模型中的TLR4改善坏死性小肠结肠炎，通过减轻NEC大鼠的细胞凋亡并抑制炎症从而改善新生大鼠的NEC。此外，维生素D可维持肠道屏障功能，还可部分缓解NEC中的维生素D受体抑制和TLR4水平升高。由于TLR4激活是NEC的典型病理改变，因此补充足够的维生素D可能是NEC的有效预防方法。

2.5新生儿缺氧缺血性脑损伤 缺氧缺血性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE)是一种潜在破坏性的新生儿脑损伤，可导致长期的神经功能异常，在发展中国家发病率最高[24]。维生素D是一种激素，会影响人体的各种功能，它不仅与钙和骨代谢有关，已被证明是神经元发育和发挥功能的重要组成部分。动物研究证实，维生素D受体在大鼠大脑神经增生区的表达增加，且母代维生素D缺乏幼鼠的大脑皮质变薄、侧脑室大小发生改变，表明大脑结构受到了破坏[25]。细胞增殖与凋亡之间的平衡对胎儿的神经发育至关重要，而维生素D对于达到这种平衡起关键作用。维生素D不仅可预防神经元死亡，还具有促进细胞凋亡的作用。在对大鼠的研究中，母代维生素D缺乏幼鼠大脑显示出较低的细胞凋亡水平和较高的有丝分裂水平[25]。维生素D促进细胞凋亡的作用具有浓度依赖性，高剂量的骨化三醇可增加细胞凋亡，而低剂量的骨化三醇则具有抗凋亡作用。在正常神经系统发育中支持神经元修剪的维生素D的促细胞凋亡作用伴随抗细胞凋亡作用，有助于预防神经元损伤后的细胞死亡[26-27]。维生素D与其受体的结合会激活细胞连锁反应，从而导致神经保护性基因的表达，包括表达神经胶质细胞源性神经营养因子的基因[28]。胶质细胞源性神经营养因子被证明是重要的神经保护因子，在过氧化脑损伤和自身免疫性脑炎的模型中，已证实骨化三醇治疗后胶质细胞源性神经营养因子水平升高[29]。神经生长因子是另一种神经营养因子，在神经元发育和维持神经元成熟中异常重要，且受维生素D的影响。维生素D缺乏可能导致低亲和力神经营养蛋白受体的表达显著减少[24]。维生素D是正常神经元发育的重要组成部分，在新生儿期大脑对损伤的反应中也可能起重要作用。维生素D缺乏与大脑发育异常和神经损伤易感性增加有关，维生素D可缩小脑梗死范围并降低其严重程度。综上可知，维生素D在预防和减少新生儿HIE引起的长期神经系统损伤方面具有巨大潜力，但有关其在中枢神经系统中作用的许多研究均是在动物模型或成人身上进行，因此有关新生儿的多中心临床试验对于维生素D用于新生儿HIE的预防和治疗显得至关重要。

2.6新生儿败血症 新生儿败血症是儿科最常见的重症疾病之一，发病率较高，由多种病原菌感染引起，并可伴有全身炎症反应综合征。在新生儿期，尤其是在早产儿中，当感染发生时，细菌入侵并产生毒素导致全身炎症反应[30]。Chiesa等[31]和Cetinkaya等[32]的研究表明，维生素D在免疫调节中起重要作用，其能在细胞炎性损伤后影响促炎和抗炎细胞因子之间的平衡，维生素D缺乏可导致抗炎作用减弱，并可能导致炎症反应增加，从而引起神经元继发性损伤。如钙三醇可下调促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α的表达[33]。同时，维生素D可上调产生抗炎细胞因子(调节性T细胞和辅助性T细胞2)的表达[34]。当具体评估脑部炎症时，用骨化三醇治疗的小鼠抗炎细胞因子(白细胞介素-4和转化生长因子-β1)水平升高。而在细菌感染模型中，维生素D缺乏小鼠的小胶质细胞产生的肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6较少[35]，表明维生素D的缺乏也影响了急性感染期间的炎症反应。杨玲蓉等[36]和Cizmeci等[37]的研究揭示，维生素D在免疫系统中具有重要的调节作用，可以抑制细胞增殖和成熟，并调节炎症细胞因子，同时维生素D对T细胞和B细胞的增殖和抗体产生以及单核细胞和树突状细胞的免疫反应具有抑制作用，表明维生素D可能在自身免疫中起作用。Gamal等[38]研究表明，当维生素D≤50 nmol/L时，其预测败血症的灵敏度为100%，特异度为73%，阳性预测值为73%，阴性预测值为100%和准确度为87%；而相对应的母亲的维生素D<42 nmol/L对于预测新生儿败血症的灵敏度、特异度、阳性预测值及阴性预测值分别为82%、77%、91.4%和80.6%。Singh和Chaudhari[39]研究发现，对于早发性败血症患者给予抗生素治疗的同时给予维生素D辅助治疗可降低败血症评分和炎症因子水平。Agrawal等[40]研究显示在足月新生儿中，与未发生败血症的患儿相比，发生败血症的患儿维生素D水平更低。可见，新生儿败血症(包括晚发性败血症)的发生与新生儿及其母亲维生素D的缺乏相关。

2.7支气管肺发育不良(bronchopulmonary dysplasia，BPD) BPD是早产儿慢性肺部疾病的主要形式，其在极低出生体重儿中的发病率超过30%[41]。近年来，随着产前糖皮质激素的应用、针对早产儿机械通气策略的提高以及肺表面活性物质的积极使用，早产儿的存活率得到普遍提升，但通过提供通气和氧气治疗的多种策略，BPD的发病率并未降低，反而逐年上升。虽然动物BPD模型已取得重大进展，但探索BPD的发病机制和治疗的临床研究仍意义重大。维生素D缺乏症在早产儿中很常见，到目前为止，已经发现了3 000多个基因中包含维生素D反应元件，其中大部分参与肺的发育[42]。在肺发育过程中，假腺性和囊性阶段分别为近端和远端气道发育的关键时期，而维生素D信号通路基因表达在假腺性和囊性阶段均有所上调。同时，维生素D还影响肺泡上皮-间充质转化细胞之间的相互作用，Ⅱ型肺泡上皮细胞含有特定的维生素D结合位点，1，25-(OH)2D3可促进肺表面活性磷脂与蛋白的结合及Ⅱ型肺泡上皮细胞和纤维原细胞的分化[43]，而维生素D对肺泡成纤维细胞凋亡具有抑制作用，其可抑制纤维原细胞和上皮细胞转化生长因子-β1的纤维化作用。此外，维生素D的缺乏会增加肺部炎症的发生率，而肺部炎症是BPD发生发展的重要病理生理基础。对BPD死亡病例的肺部解剖显示，间质发育异常可影响早期肺发育及晚期肺重建，所以肺间质破坏可导致肺发育异常。Cetinkaya等[44]发现，早产儿(胎龄<32周)母亲和新生儿25-(OH)D水平降低与BPD的发展有关，而早产儿出生时血清25-(OH)D水平与 BPD发生率呈负相关，提示维生素D可能参与了肺发育成熟，而低维生素D水平可导致BPD的发生发展。Koroglu等[45]报道，维生素D受体多态性与BPD频率增加有关。维生素D可通过炎症细胞因子间接调节BPD的发病，如Chen等[46]用1，25-(OH)2D3处理高氧暴露的动物发现，该动物炎症细胞因子和肿瘤坏死因子-α的表达显著下调，高氧诱导后的肺损伤明显减轻。

3 维生素D缺乏的预防及治疗

维生素D水平因季节、纬度、生活方式和居住地而异，空气污染具有负面作用，中东地区和亚洲的城市化导致户外活动减少成为维生素D缺乏的重要因素之一。目前，国际上对于明确存在维生素D缺乏的高危风险孕妇及普通孕妇孕期维生素D的补充剂量尚未统一，一项关于孕期维生素D补充的研究[47]提出：①计划怀孕的女性应获得足够的维生素D供应，如可以将25-(OH)D的浓度控制在正常范围，应与一般成年人剂量相同；②确认怀孕后，应在控制25-(OH)D的浓度下进行补充，使其最佳浓度保持在>70～125 nmol/L；③如果不能评估25-(OH)D浓度，建议在整个妊娠期和哺乳期每天使用2 000 IU的维生素D；2018年意大利共识[48]建议，所有孕妇和哺乳期女性从怀孕之初开始补充维生素D，剂量为600 IU/d。有维生素D缺乏危险因素的女性应接受更高的剂量(1 000～2 000 IU/d)；中华医学会儿科学分会儿童保健学组、全国佝偻病防治科研协作组维生素D缺乏性佝偻病防治建议，妊娠后3个月应补充维生素D 800～1 000 IU/d，同时服用钙剂，0～18岁健康儿童预防剂量建议于出生后即补充维生素D 400 IU/d，早产儿的预防剂量即补充维生素D 400～10 000 IU/d，3个月后改为维生素D 400～800 IU/d[49]。

4 小 结

维生素D在人体生理功能中发挥着至关重要的作用，目前其缺乏与新生儿疾病的相关性成为研究热点。虽然维生素D与新生儿疾病的相关性研究已完成大量动物实验，但仍需进一步的临床试验和大规模的多中心临床研究证实其结论的有效性。未来，依据科学理论系统阐明孕期维生素D缺乏对新生儿不良结局影响的相关性，加强对孕妇维生素D增补的宣教，重视孕期维生素D的足量补充，对预防由于孕妇妊娠期维生素D缺乏导致的一系列危害婴幼儿健康的疾病和优生优育具有重要意义，并可提高我国婴幼儿的生存质量,具有较高的科学价值和社会效益。