维生素D与生殖健康

维生素D与生殖：从配子到儿童期

1. 引言

尽管补充维生素D在降低佝偻病风险方面的有益作用已被认识了近100年，但人们越来越担心，在许多国家，幼儿佝偻病正在重新出现[1,2]。如今在美国，不成比例的百分比患佝偻病的儿童主要是非裔美国人，其特点是维生素D合成率较低，以及纯母乳喂养的婴儿，其特点是维生素D摄入量较低。在过去的二十年中，人们普遍认为维生素D是一种前激素，而维生素D水平不足与多种疾病之间的关联日益受到关注，包括癌症、糖尿病、心血管疾病和自身免疫性疾病。鉴于上述情况，在过去十年中，关于这种“维生素”的潜在健康影响的研究显著增加[3]。

目前公认的是，全球范围内的许多种族人群中均可观察到维生素D缺乏现象。然而，关于维生素D缺乏的患病率仍存在激烈争论，部分原因在于对何为“缺乏”尚存不同观点。这一点从美国医学研究所（IOM）和美国内分泌学会所提出的循环维生素D浓度临界值的显著差异中可见一斑（表1），两者对维生素D缺乏、不足及充足水平的临界值定义截然不同。若采用IOM的临界值，大多数国家维生素D缺乏的发病率似乎处于中等水平；但若采用内分泌学会推荐的临界值，则许多国家的发病率则很高[3]。在美国，女性中维生素D缺乏较为普遍，年龄在20至49岁的女性中有35%的维生素D浓度低于50纳摩尔/升（即IOM规定的维生素D充足临界值）[4]。这一比例在非裔美国人中上升至82%，在墨西哥裔美国人中为58%。全球范围内妊娠期间维生素D缺乏的估计比例因人群和所用临界值的不同而异，介于8%至99%之间。本文不讨论佝偻病问题（读者可参考Elder和Bishop就此主题撰写的综述2014[5]），重点在于近期有关孕妇维生素D水平对妊娠和婴儿结局影响的研究文献，并着重探讨补充试验。

表1. 根据美国医学研究所（IOM）和内分泌学会对循环维生素D水平的划分，定义维生素D状态。

维生素D状态	IOM	内分泌学会
缺乏	<12 ng/mL (30 nmol/L)	<20 ng/mL（50 纳摩尔/升）
不足	12–20 ng/mL (30–50 纳摩尔/升)	21–29 ng/mL（52.5–72.5 nmol/L）
充足	>20 ng/mL (50 纳摩尔/升)	>30 ng/mL (75 纳摩尔/升)
毒性	>50 ng/mL (125 nmol/L)	>150 ng/mL (375 nmol/L)

2. 影响维生素D水平的因素

多种多样的生活方式选择以及环境和遗传因素均可改变维生素D状态[6]；图1。人体内的维生素D可通过两种不同途径获得：（1）继发于紫外线B（UVB）辐射暴露，以及（2）通过膳食摄入该维生素。UVB辐射穿透皮肤表皮，将7‐脱氢胆固醇转化为前维生素D3。皮肤黑色素含量的差异可使UVB诱导的维生素D生成减少超过90%，使肤色较深的人面临更高的缺乏风险。

室内活动时间增加、皮肤科医生建议每日使用防晒霜、地理位置（高纬度地区）以及季节变化（冬季）都会减少UVB辐射暴露，从而降低维生素D合成，导致维生素D水平下降[6]。

前维生素D3异构化为维生素D3 （胆钙化醇），随后在肝脏中被25‐羟化酶（CYP2R1）代谢为25(OH)D。维生素D结合蛋白将25(OH)D转运至肾脏，在那里经1‐α‐羟化酶催化羟基化，生成活性形式1,25‐二羟基维生素D3 （1,25(OH)2D）。CYP2R1和维生素D结合蛋白的遗传变异可能分别降低UVB暴露后和摄入维生素D强化食品后血清维生素D的升高幅度，提示遗传学在决定维生素D状态[7]方面发挥作用。高水平的体脂可将维生素D储存于脂肪细胞中，从而减少其对其他组织的生物利用度。鉴于上述情况，有观点认为肥胖个体是维生素D缺乏风险增加的人群[3,8]。与此一致，已有报道称肥胖孕妇的维生素D水平低于非肥胖妇女，即使她们在妊娠早期的维生素D摄入量更高[9]。基于在相同维生素D补充剂剂量下，肥胖和超重受试者的循环25(OH)D浓度低于正常体重受试者，埃克瓦鲁及其同事最近建议：“肥胖受试者的维生素D补充量应为正常体重受试者的2–3倍，而超重受试者应为1.5倍”[10]。

在人类中，有两种形式的维生素D很重要。植物产生的维生素D2 （麦角钙化醇）和皮肤经阳光暴露后产生的维生素D3。人们曾认为维生素D2和D3在循环25(OH)D水平的升高方面是等效的，因为在连续补充11周每日1000 IU的维生素D2或D3[11]后，受试者体内的循环25(OH)D水平升高程度相似。相比之下，在单次口服50,000 IU的D2或D3[12]一次性剂量后，观察到25(OH)D浓度存在差异。补充后的前三天内，两组血清25(OH)D的升高幅度相同；然而，D2处理组的受试者在第14天时25(OH)D水平已下降至基线水平，而D3处理组的受试者在第14天时25(OH)D水平继续上升，并在第28天时仍高于D2处理组。这些研究表明，低剂量的D2和D3的药代动力学可能相同，但在较高剂量下，维生素D2在维持25(OH)D水平方面可能不如维生素D3有效。

如今，人们认为维生素D的功能已超越其在骨骼健康中的作用[13]。例如，在许多组织中已发现维生素D核受体（VDR），包括参与生殖和婴儿生长的器官，如卵巢、睾丸、胎盘和乳腺[14,15]。当VDR与维生素D结合后，可与类视黄醇X受体形成异源二聚体，并结合到DNA启动子区域上的反应元件，从而改变特定靶基因的转录。多种组织表达1‐α‐羟化酶，只要体内有充足的25(OH)D供应[14]，即可局部产生1,25(OH)2D。

3. 维生素D与生殖

维生素D对生命周期的各个阶段都至关重要。循环中的维生素D水平被用作暴露的生物标志物，综合反映了UVB暴露产生的维生素D和膳食摄入，而不是作为效应的生物标志物。循环25(OH)D水平与特定健康结局之间的直接关联程度是当前研究的热点。本次综述重点探讨维生素D对生殖多个方面的影响，包括男性生育能力和女性生育力、妊娠、婴儿结局以及儿童和成人疾病（图1）。

3.1. 男性生育能力

不孕症是许多夫妇面临的严重问题。来自动物模型的有力数据显示，维生素D缺乏或功能异常可导致产仔数减少或完全丧失生育能力，同时伴随母体和后代死亡率的升高[16,17]。通过补充维生素D可恢复生育能力的下降。已有研究显示，维生素D在动物和人类的精子活力及发育过程中发挥重要作用[18]。在男性睾丸、成熟精子和射精道中均发现了维生素D受体（VDR）以及维生素D代谢所必需的酶，提示该维生素在男性生育能力中具有重要作用[19]。交配前食用缺乏维生素D饮食的雄性大鼠，其使雌性受精的可能性比维生素D充足的雄性大鼠低17%[20]。由维生素D缺乏雄性大鼠授精的雌性中，仅有40%产下正常大小的仔代，而维生素D充足雄性大鼠对应的这一比例为76%，部分原因在于妊娠并发症增加。与野生型小鼠相比，VDR缺失雄性小鼠表现出雌激素水平、精子数量和精子活力降低[21]。补充雌激素能够防止VDR缺失雄性小鼠睾丸的组织学变化，并使卵泡刺激素（FSH）和黄体生成素（LH）水平恢复正常，表明维生素D可能在精子发生和男性生育能力中起一定作用。与此一致，流行病学研究显示，维生素D水平不足的男性（采用IOM切点<25 nmol/L[22]或内分泌学会的临界值<50 nmol/L[23]会导致精子活力、前向运动活力以及成熟精子数量减少。

3.2. 女性生育力

VDR基因敲除雌性小鼠的雌激素、促卵泡激素和黄体生成素合成发生改变，这些激素对生殖成功至关重要。Johnson等人通过给VDR缺陷小鼠喂食高钙饮食恢复了其生育能力和产仔数，表明维生素D可能在钙稳态中发挥作用，而非直接作用于VDR[17]。此外，维生素D还与胚胎在子宫内的着床有关。HOXA10是在人基质细胞中对胚胎植入重要的基因，该基因受VDR和雌激素水平的上调，提示其可能与良好的妊娠结局相关[24]。

Ota等人报道，47.4%的复发性流产（RPL）女性（定义为在妊娠20周前连续发生三次或以上自然流产）血清25(OH)D水平较低，即低于30 ng/mL（内分泌学会规定的维生素D充足状态临界值，表1）[25]。与血清25(OH)D水平 ≥30 ng/mL的女性相比，维生素D状态较低的女性体内循环抗磷脂抗体水平较高，而该抗体与不良生殖结局相关。与对照组女性相比，RPL女性的自然杀伤（NK）细胞毒性更高；在一项体外 in vitro模型中，1,25(OH)2D能够调节NK细胞功能并降低其细胞毒性[26]。在最近的一项研究中，Anderson等人报道，25(OH)D水平< 50 nmol/L（达到IOM规定的维生素D充足临界值和内分泌学会规定的缺乏临界值，表1）的丹麦女性（欧登塞儿童队列）发生孕早期流产的校正风险比增加两倍以上[27]。

相比之下，Mollor等人在一项为期~6个月的研究中发现，能够受孕的健康丹麦女性与未能受孕的女性之间，孕前维生素D状态无显著差异[28]。然而，在妊娠第10周后发生流产的女性，其妊娠早期血浆25(OH)D水平低于活产女性（分别为36 nmol/L和65 nmol/L，p = 0.03）。

体外受精（IVF）的应用使人们能够深入了解生育研究。许多观察性研究将较高的孕妇维生素D水平与临床妊娠率（IVF后超声下心跳存在）和活产率的提高联系起来[29–31]。

Rudick等人观察到了种族差异，母体25(OH)D水平与非西班牙裔白人女性IVF后妊娠率呈正相关，但在亚洲女性中却发现了相反的结果[31,32]。其他生殖结局，包括卵巢刺激、受精率或胚胎质量的指标，均未受到维生素D浓度或种族的影响。这表明维生素D可能对子宫内膜及随后的胚胎植入产生积极影响，这一观点得到了动物模型的支持[32]。母体维生素D水平与非西班牙裔白人女性IVF后妊娠率之间的正相关关系在亚洲女性中并不存在，这提示遗传学在维生素D与生育能力的关系中起着一定作用。这一发现可能会影响医生对于不同种族群体女性接受IVF时最佳维生素D水平的建议。

一项补充剂试验纳入了128名维生素D不足（根据作者分类为<30 ng/mL）的伊朗女性，在进行冻融胚胎移植前六到八周，接受每周50,000国际单位维生素D的女性与接受安慰剂的女性相比，妊娠率无差异[33]。所有接受每周补充剂的女性均达到了维生素D水平根据医学研究所和内分泌学会的临界值（25(OH)D）= 47.65 ± 1.11 ng/mL）评估的充足性。该研究人群代表了基线时存在维生素D不足（15.81 ± 5.94 ng/mL）的同质女性群体。在具有不同基线维生素D水平的种族多样性人群中，还需开展更多临床试验，以更明确地界定维生素D状态对辅助生殖技术结局的影响。

在一项正在进行的临床试验（PREPARE试验）中，正在测试“地中海”饮食对早期胚胎发育、着床及妊娠率等多个指标的影响[34]。在体外受精诱导的受孕前六周，向男性和女性伴侣提供一种补充饮食，其中包括用于烹饪的橄榄油、橄榄油基涂抹酱以及富含维生素D（400 IU）、海洋Omega‐3脂肪酸EPA（1克）和DHA（1克）的每日补充饮料。对照饮食则包括用于烹饪的葵花籽油、葵花籽油基涂抹酱以及不含维生素D、EPA或DHA的每日补充饮料。尽管通过补充剂提供的维生素D含量低于医学研究所（IOM）或内分泌学会设定的当前推荐膳食摄入量（RDA），但该研究应能为围受孕期饮食干预如何影响女性和男性生育能力这一目前尚缺乏研究的领域提供新的见解。

4. 妊娠

2004–2008年国家健康与营养调查（NHANES）数据显示，根据内分泌学会的标准（< 20 ng/mL），所有种族妊娠期间维生素D缺乏的累积频率为29%。按种族群体划分时，维生素D缺乏的发生率在非裔美国人中最高（75%），其次是墨西哥裔美国人（42%）和非西班牙裔白人（9%）[4]。使用IOM指南对2001至2006年NHANES数据进行评估报告指出，7%的孕妇存在维生素D缺乏（< 12 ng/mL），21%的孕妇维生素D不足（12–20 ng/mL）[35]。这些数据进一步说明了IOM vs.内分泌学会在定义维生素D状态（表1）时所采用的不同临界值如何影响人群中维生素D缺乏患病率的报告结果。目前，根据医学研究所建议（表2），育龄期非孕妇以及孕妇/哺乳期女性的维生素D推荐膳食摄入量（RDA）均为600 IU/天。IOM设定的RDA旨在满足97.5%健康个体在最少或无阳光暴露情况下的总摄入需求。相比之下，内分泌学会建议维生素D摄入量至少为600 IU/天，但指出孕妇或哺乳期女性可能需要1500–2000 IU/天的摄入量，以维持25(OH)D水平达到≥ 30 ng/mL。

尽管25(OH)D保持稳定，但总1,25(OH)2D和维生素D结合蛋白的浓度在第一至第二孕期上升，并持续升高直至产后3个月[36]。维生素D通过增强先天免疫系统和抑制适应性免疫系统来调节免疫系统。妊娠期间，这应分别有助于提高母体抵抗感染的能力以及建立胎儿耐受性以避免排斥反应[37]。在正常情况下，免疫细胞表面的Toll样受体（TLR）被激活后会触发VDR和CYP27B1的表达，从而增加局部1,25(OH)2D3[37–39]的浓度。树突状细胞是连接先天免疫系统和适应性免疫系统的主要免疫细胞，对T细胞增殖至关重要。维生素D可抑制树突状细胞的分化和成熟，促进耐受性树突状细胞的形成[40]。这些细胞中细胞因子产生的改变导致了一种初始T细胞从TH1向TH2分化的转变，其中占优势的TH2反应与胎儿耐受和调节性T细胞相关。

调节性T细胞在调节免疫系统以增强对自身抗原的耐受性方面起着重要作用，并可抑制进一步的免疫激活。防御素是一类能够抵御病原体的抗菌肽，其表达受维生素D上调。维生素D受体（VDR）可结合人防御素抗菌肽基因（cathelicidin antimicrobial peptide；CAMP基因）的反应元件，从而增强先天免疫细胞特别是巨噬细胞的杀伤能力，强化先天免疫系统对病原体的反应[41]。维生素D诱导的这些变化将减弱适应性免疫系统的活性，同时优化先天免疫系统杀灭病原体的功能，有助于母体抵御微生物侵害并建立胎儿耐受的环境。

表2. 维生素D推荐摄入量。

Age	IOM	内分泌学会	澳大利亚国家健康与医学研究委员会	WHO RDA UL每日需要量	UL 人工智能	可耐受最高摄入量	RNI
0–6个月	400 IU (10 μg)*	1000 IU (25 μg)	400–1000 IU	2000 IU (50 μg)	200 国际单位 (5 μg)	1000 IU (25 μg)	200 国际单位 (5 μg)
7–12个月	400 IU (10 μg)*	1500 国际单位 (38 μg)	400–1000 IU	2000 IU (50 μg)	200 国际单位 (5 μg)	1000 IU (25 μg)	200 国际单位 (5 μg)
1–3年	600 国际单位 (15 μg)	2500 国际单位 (63μg)	600–1000 国际单位	4000 国际单位 (100 μg)	200 国际单位 (5 μg)	3200 国际单位 (80 μg)	200 国际单位 (5 μg)
4–8年	600 国际单位 (15 μg)	3000 国际单位 (75 μg)	600–1000 国际单位	4000 国际单位 (100 μg)	200 国际单位 (5 μg)	3200 国际单位 (80 μg)	200 国际单位 (5 μg)
妊娠/哺乳期14–18年	600 国际单位 (15 μg)	4000 国际单位 (100 μg)	600–1000 国际单位	4000 国际单位 (100 μg)	200–400 国际单位	3200 国际单位 (80 μg)	200 国际单位 (5 μg)
19–50年	600 国际单位 (15 μg)	4000 国际单位 (100 μg)	1500–2000 国际单位	10,000 国际单位 (250 μg)	200–400 国际单位	3200 国际单位 (80 μg)	200 国际单位 (5 μg)

*充足摄入量（AI）；**国家健康与医学研究委员会。

4.1. 妊娠期糖尿病

维生素D对血管健康和血糖控制的影响同样可能转化为维生素D缺乏对妊娠结局的不良影响，包括增加妊娠期糖尿病和子痫前期的风险。维生素D水平低与胰岛素抵抗相关。有理论认为，补充维生素D有助于调节血糖水平并降低妊娠期糖尿病的发病率，这是当前研究的热点之一。研究发现，妊娠早期被诊断为妊娠期糖尿病的女性其25(OH)D水平低于对照组，当血清维生素D水平低于≤20 ng/mL（即IOM规定的维生素D充足临界值[42]）时，发生妊娠期糖尿病的风险增加了2.6倍。在将分析局限于非西班牙裔白人（占研究人群的大多数）后，妊娠期糖尿病的风险增加了3.7倍。然而，在观察性研究中，低25(OH)D水平与妊娠期糖尿病风险增加之间的关联并不一致[43,44]。

妊娠期糖尿病与胰岛素抵抗、炎症增加以及随之而来的氧化应激升高相关。在妊娠第25周的健康孕妇中观察了维生素D补充（每日400 IU维生素D3）对胰岛素和葡萄糖代谢的影响[45]。

在补充维生素D或安慰剂九周后，与安慰剂组相比，维生素D补充组的血清胰岛素、空腹血浆葡萄糖水平、高敏C反应蛋白（hs‐CRP）以及血压均有所降低。尽管观察到了积极效果，但由于干预剂量较低，根据内分泌学会标准，干预组中仍有41.7%的参与者和安慰剂组中83%的参与者处于维生素D缺乏状态（若依据IOM指南，则分别为20.8%和54.2%）。

在一项2013年随机对照试验中，Asemi et al.在六周试验的基线及第21天为妊娠第24至28周确诊为妊娠期糖尿病的女性提供了50,000 IU维生素D3或安慰剂[46]。六周后，维生素D组血清25(OH)D显著升高（+18.51 ± 20.46 ng/mL）。与安慰剂组相比，维生素D组的血清胰岛素、胰岛素抵抗指数（HOMA‐IR）、空腹血浆葡萄糖、低密度脂蛋白和总胆固醇均有改善。

关于妊娠结局，维生素D组未出现羊水过多（羊水异常积聚）病例，而安慰剂组为17.4%；此外，补充维生素D组婴儿高胆红素血症的发生率明显降低（27.3%），而安慰剂组为60.9%（p = 0.02）[47]。这些数据表明，维生素D补充对妊娠期糖尿病女性的妊娠结局具有积极影响。

Asemi等人研究了从妊娠第24至28周开始诊断为妊娠期糖尿病的女性中，维生素D联合补充钙对代谢参数的影响。女性每日接受1000毫克钙补充，并在为期六周的研究期间一次性服用50,000 IU的维生素D3两次，分别在基线时和干预第21天，或服用安慰剂[48]。六周后，治疗组血清25(OH)D显著升高（+48.91 ± 46.64 ng/mL）。与该研究团队的另一项研究结果一致[45], ，与安慰剂相比，维生素D加钙补充改善了妊娠期糖尿病女性的空腹血糖、血清胰岛素、HOMA‐IR、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白水平。维生素D补充还增加了血浆谷胱甘肽（抗氧化剂）水平，并减轻了丙二醛（脂质氧化损伤生物标志物）的上升，尽管hs‐CRP水平未见变化。鉴于联合补充产生的更强反应，提示钙的使用可能增强维生素D对妊娠期糖尿病的作用。

虽然对妊娠期糖尿病女性进行维生素D补充可改善代谢参数，但仍需要开展临床试验，以探究维生素D补充在多大程度上能够降低与妊娠期糖尿病相关的不良围产期结局，包括巨大儿、呼吸窘迫和新生儿低血糖。

为了检验维生素D对葡萄糖代谢的剂量反应效应，选择对健康的（非妊娠期糖尿病）且存在严重维生素D缺乏（7.6 ± 6.3 ng/mL）的孕妇从妊娠第12周至分娩期间补充200 IU/天、50,000 IU/月或50,000 IU/双周的维生素D3 。根据内分泌学会临界值（表1），双周高剂量组中有62.5%的受试者达到充足水平，每月高剂量组为39.5%，而低剂量（200 IU/天）组仅有11.4%的受试者达到足够的维生素D水平。随着维生素D补充剂量的增加，血清胰岛素和HOMA‐IR的升高呈剂量反应性下降。各组间的血清钙水平相似，进一步表明所测试的维生素D剂量未引起不良副作用。

4.2. 子痫前期

子痫前期的风险因素包括年龄、肥胖、初产妇妊娠和既往子痫前期病史。妊娠期糖尿病的发生与重度或轻度子痫前期及妊娠期高血压风险增加相关。多项研究显示，孕妇低水平25(OH)D与子痫前期风险升高有关[50–53]。与未服用者相比，每日自行报告摄入400–600国际单位维生素D补充剂的女性子痫前期风险降低了27%[54]。需要注意的是，其他研究未能证实较低的25(OH)D水平与子痫前期发生相关，目前尚不清楚维生素D水平不足是子痫前期的原因还是其结果[55,56]。

维生素D的抗炎和免疫调节特性被认为有助于抵抗子痫前期的保护机制。Darby等人最近的一项研究探讨了孕妇循环中1,25(OH)2D水平与子痫前期之间的关联，以及维生素D补充对大鼠胎盘细胞因子产生的影响[57]。患有子痫前期的孕妇与对照组相比，其循环中的1,25(OH)2D水平相似。在培养条件下，来自子痫前期女性的胎盘分泌的炎症性细胞因子浓度更高，而抗炎性IL‐10的分泌则低于正常妊娠女性的胎盘。当在缺氧条件（用于刺激促炎细胞因子的产生和分泌）下向培养基中添加维生素D时，与未补充维生素D培养的子痫前期胎盘组织相比，子痫前期妊娠的胎盘组织分泌的缺氧诱导的抗血管生成因子sFlt‐1显著减少，且IL‐6产生降低[57]。

为研究维生素D补充对血压和循环T细胞的影响，采用子宫灌注压降低（RUPP）诱导的子痫前期模型大鼠，在妊娠第14天至18[57]给予维生素D2或维生素D3。与未补充维生素D的RUPP大鼠相比，接受维生素D3的RUPP大鼠平均动脉压（MAP）和CD4+ T细胞水平降低。维生素D2补充可减少循环CD4+ T细胞，但对MAP无显著影响。在健康孕妇中，每日补充400 IU/天维生素D九周后，收缩压和舒张压均出现类似改善，与安慰剂组相比有所下降，提示其在预防子痫前期方面具有潜在应用价值[45]。

一项在南卡罗来纳州两家医疗中心开展的随机对照试验，在妊娠第12–16周至分娩期间，为受试者提供每日2000 IU或每日4000 IU的维生素D3补充剂[58]。每日4000 IU组的基线25(OH)D平均变化更大，有46.2%的参与者在分娩前达到40 ng/mL水平，该水平被认为可实现最大量的1,25(OH)2D转化[59],，而每日2000 IU组的比例为37.4%。研究报道，孕晚期平均25(OH)D水平与母体感染和早产呈负相关，且未出现高钙尿症或高钙血症病例。作者指出，由于不同维生素D干预组之间的妊娠并发症风险无差异，因此这些关联仅具提示性。需要注意的是，该研究未设置安慰剂或对照组，因此无法最小化或调整其他变量对妊娠并发症的影响。

当这些数据与同一团队同期进行的维生素D干预试验（NICHD；美国国家儿童健康与人类发展研究所）合并后，在对种族和研究进行调整后，高血压疾病的减少达到边缘显著水平（p = 0.052）。与每日接受400 IU的对照组女性相比，4000 IU/天组[60]。以孕妇25(OH)D浓度作为结局指标，分娩时25(OH)D每增加10 ng/mL，在校正研究和种族因素后，感染、无子痫前期的早产以及高血压疾病的比值比分别呈下降趋势，分别为0.89、0.84和0.77。综合主要合并症，分娩时25(OH)D每增加10 ng/mL，比值比降低至0.84（p = 0.006），表明随着母体维生素D水平升高，不良妊娠结局减少。

Hossian等人从妊娠20周开始直至分娩，为女性提供了每日4000国际单位维生素D3或安慰剂[61]。尽管干预组的血清维生素D水平有所改善，但由于该人群基线25(OH)D水平严重偏低（3–9 ng/mL），仅有15%的女性达到≥30 ng/mL的水平（内分泌学会定义的维生素D充足临界值）。因此，本研究发现维生素D补充对早产、子痫前期或小于胎龄儿的发生率无显著影响并不令人意外，因为23%的参与者血清25(OH)D水平持续低于10 ng/mL，这被医学研究所（IOM）和内分泌学会均认定为维生素D缺乏状态（表1）。Sablok等人根据基线血清25(OH)D水平给予不同剂量的维生素D补充剂或安慰剂[62]。作者将缺乏水平定义为<25 nmol/L，此类女性在妊娠20、24、28和32周时接受每次120,000国际单位的维生素D3；不足水平（25–50 nmol/L）的女性在妊娠20周和24周各接受一次120,000国际单位；而充足女性（>50 nmol/L）仅在妊娠20周接受一次60,000 IU。接受维生素D补充的母亲所生婴儿出生时达到维生素D充足的概率高于未补充的母亲所生婴儿（分别为46.2%vs. 14%），然而，补充组中仍有一半以上的婴儿存在维生素D水平不足的情况。补充组的早产率和高血压发生率均低于未补充组（分别为21.1% vs. 8.3%，21.1% vs. 11.1%），但高血压发生率的差异未达到统计学意义（p = 0.08）。子痫前期是一种常见的妊娠并发症，也是全球范围内导致孕产妇死亡的主要原因之一。维生素D补充是一种低成本干预策略，显然有必要开展更多具备足够统计效力的临床试验，以明确维生素D在预防和治疗子痫前期方面的作用。

5. 婴儿

表观遗传效应被认为是参与发育编程的机制之一。表观遗传改变反映了对DNA的翻译后修饰，包括组蛋白的甲基化、磷酸化和乙酰化，而DNA序列本身并未发生变化，这些改变最终调控基因表达。通过维生素D受体（VDR），维生素D参与调节组蛋白的乙酰化和甲基化，从而导致基因的激活或沉默[63–65]。有研究提出，发育过程中维生素D诱导的表观遗传改变与日后从过敏到癌症等多种疾病的易感性相关。因此，可以认为在子宫内及早期婴儿期充足的母胎转运维生素D对于终生最佳健康至关重要。

母乳中维生素D浓度较低，而母乳是母乳喂养的婴儿的维生素D主要来源[36]，因为建议6个月以下的婴儿应避免直射阳光，并通过使用防护服、帽子和防晒霜来尽量减少阳光暴露[66]。不仅季节变化会影响婴儿皮肤生成维生素D，母亲UVB暴露的季节性变化也会影响母乳中维生素D的浓度。如果女性计划纯母乳喂养其婴儿，则确保母亲拥有充足的维生素D状态非常重要。婴儿配方奶粉中添加了400 IU/L的维生素D，然而，婴儿每天可能无法摄入一升配方奶，因此美国儿科学会、医学研究所[67],和内分泌学会[3]建议，对于母乳喂养的婴儿以及每日配方奶摄入量少于一升的婴儿，应额外补充维生素D，以确保每日总膳食摄入量至少达到400 IU。

呼吸健康与儿童过敏性疾病

在过去十年中，关于母体维生素D对子代过敏结局作用的数据存在矛盾。妊娠期间孕妇较高的维生素D摄入量被发现与儿童早期哮喘[68], 、过敏性鼻炎[68], 、喘息[69],和湿疹呈负相关。仅使用膳食摄入数据可能存在局限性，因为紫外线B诱导的皮肤维生素D生成可显著影响血清25(OH)D水平，因此膳食摄入可能无法可靠反映整体维生素D状态。Jones等报道，脐带血25(OH)D水平较低与婴儿在6个月和12个月时发生湿疹相关，但在30个月时无此关联（p = 0.12）[70]。尽管该研究未发现脐带血25(OH)D水平与任何时间点的喘息之间存在关联，但提示生命早期发育可能对日后过敏表型产生影响。25(OH)D水平独立地与患有特应性皮炎的婴儿出现食物过敏原致敏风险增加以及皮炎严重程度相关[71]。通过特异性IgE水平测定发现，食物过敏原致敏的数量和程度与25(OH)D水平呈负相关。然而，高母体25(OH)D水平与儿童过敏性疾病风险增加相关，使这些关系变得复杂[72–74]。图森婴儿免疫研究观察到脐带血25(OH)D的U型曲线：低于50 nmol/L或高于等于100 nmol/L的儿童，其总IgE和吸入性过敏原特异性IgE水平高于25(OH)D水平在50至99.9 nmol/L之间的儿童[74]。

一项随机对照试验研究了产前维生素D补充对三岁儿童呼吸系统结局的影响。在妊娠27周时，将女性随机分组，并要求其避免使用维生素D补充剂，分别接受每日800 IU维生素D2直至分娩、单次口服200,000 IU维生素D3,或不进行干预[75]。在三岁时，各组儿童湿疹、特应性或喘息的患病率无显著差异。当根据脐带血25(OH)D水平分析过敏指标时，也得到了类似的结果。收集的有关肺功能、总血清IgE水平和嗜酸性粒细胞计数的额外数据同样未显示显著差异，这与Baek et al.[71]的研究结果相反。然而，仅有小部分儿童参与了此次额外的随访，可能导致统计效能不足，无法检测出组间差异。

尽管补充维生素D的儿童脐带血25(OH)D水平显著高于对照组，但接受每日维生素D（13%）或大剂量维生素D（3%）的后代中，仅有小部分的脐带血维生素D水平达到≥ 50 nmol/L。一项正在进行的补充剂试验（ABCvitaminD）从妊娠24周至分娩后1周，为受试者提供较高剂量的维生素D3补充剂（2400 IU/天）或安慰剂。这些儿童将被随访三年，以观察其呼吸健康结局，相关数据将有助于更好地了解较高剂量维生素D补充剂对过敏结局的影响。

从孕晚期开始的营养干预可能会错过免疫发育编程的关键窗口。一项正在进行的试验（维生素D产前哮喘减少试验，VDAART）正在探索从第二孕期开始补充维生素D对三岁婴儿过敏性疾病风险的影响[76]。女性每日接受4000 IU维生素D3加含400 IU维生素D的多种维生素3, ，或每日安慰剂加400 IU维生素D3 ，直至分娩。正在追踪的次要结局包括孕妇阴道菌群以及孕妇和婴儿肠道菌群。该研究计划随访儿童至六岁，此为大多数哮喘诊断确定的年龄。预计该研究将为母体维生素D水平与子代过敏/哮喘结果之间的关系提供有价值的全新信息。

Grant et al.报道，从孕晚期到产后六个月对母亲/婴儿配对补充维生素D，可减少因急性呼吸道感染而进行初级医疗就诊的次数[77]。高剂量补充组的婴儿（母亲每日摄入2000 IU，婴儿每日摄入800 IU）与安慰剂组相比，儿童初级医疗就诊比例较低（分别为87% vs. 99%，p = 0.004）。低剂量补充组（母亲每日摄入1000 IU，婴儿每日摄入400 IU）在急性呼吸道感染就诊比例方面与安慰剂组相似（95%，p = 0.17）。由于该研究关注的是就诊次数而非感染的确诊诊断，因此该研究表明，在产前补充的基础上增加婴儿维生素D补充可能有助于减少因急性呼吸道感染导致的医疗就诊。

关于维生素D治疗对特应性皮炎临床严重程度的影响，相关数据更为一致。在二月和三月期间，对患有冬季相关特应性皮炎的2至17岁儿童随机给予每日1000 IU的维生素D3或安慰剂[78]进行补充。一个月后，维生素D组在冬季相关特应性皮炎的临床严重程度上的改善显著优于安慰剂组。这些结果与其他干预试验的结果一致[79,80]。Samochocki et al.对患有特应性皮炎的成人受试者每日补充2000 IU维生素D3 ，持续三个月，报告称与基线相比，特应性皮炎严重程度和总血清IgE水平均有显著降低[79]。在补充前，25(OH)D水平低于<30 ng/mL的特应性皮炎患者细菌感染频率高于水平高于≥30 ng/mL的患者[79]。尽管补充时间仅三个月，但在治疗期间未报告任何细菌感染病例。虽然结果看起来很有希望，但该研究未设置安慰剂对照。

与此相反，Hata et al.发现，在每日补充4000 IU维生素D持续21天后，湿疹面积和严重程度评分（EASI）或IL‐13表达均无变化[81]。

6. 毒性风险

高膳食摄入导致的维生素D中毒可能源于强化剂量错误、非处方补充剂的生产错误或对医生建议的误解。25(OH)D在脂肪中的长半衰期和储存特性可能引发维生素D毒性的相关问题。在中毒期间，高水平的25(OH)D和1,25(OH)2D可导致肠道钙吸收增加，从而引起高钙血症。肾脏因需过滤过量钙而负担加重，导致高钙尿症；若持续时间较长，可能因无法调节尿液浓度[82]而出现多尿和脱水。医学研究所（IOM）与内分泌学会在该问题上存在分歧，代表上限或毒性风险的临界值，例如分别为>50 ng/mL和>150 ng/mL。需要注意的是，这些浓度仅代表发生毒性的风险，而非一定会出现毒性症状的水平。根据罗切斯特流行病学项目在2002年至2011年的数据，血清25(OH)D水平超过50 ng/mL（医学研究所定义的毒性临界值）的发病率从每100,000[83]9例上升至23例。在1070名血清维生素D水平> 50 ng/mL的患者中，有15%（165名）患者出现高钙血症。然而，回归分析显示，25(OH)D水平与血清钙水平之间无显著相关性（p = 0.20）。尽管如此，一些专业人士仍担心，随着补充率的增加，维生素D毒性病例可能会上升。由于美国食品药品监督管理局（FDA）对补充剂监管不严，补充剂的生产可能令人担忧。在美国的15种非处方维生素D补充剂中，有5种所含维生素D含量超出标签标示量的90%–120%变异范围[84]。如前所述，遗传学在个体维生素D状态的决定中可能起一定作用。7‐脱氢胆固醇还原酶、CYP2R1和维生素D结合蛋白中的常见基因多态性被发现会显著影响血清25(OH)D水平[85]。24‐羟化酶（CYP24A1）的功能丧失——该酶负责分解1,25(OH)2D和25(OH)D——可能导致体内灭活这些维生素D化合物的能力下降，从而增加维生素D毒性的风险[86]。

6.1. 过量维生素D摄入的潜在后果：母体与婴儿

妊娠期间，目前推荐的维生素D膳食摄入量和上限分别为200至2000 IU/天和3200至10,000 IU/天（表2）。Dawodu et al.对一组维生素D缺乏女性队列从妊娠12‐16周开始至分娩期间给予不同剂量的维生素D3补充：4000 IU/天、2000 IU/天或400 IU/天[87]。研究发现，4000 IU/天的补充剂量在分娩时达到血清水平≥ 32 ng/mL的效果最为显著（三个补充组分别有65%、24%和10%的个体达标），并在脐带血中达到 ≥ 20 ng/mL的水平（分别为79%、44 %和21%）。各组均未观察到通过血清和尿钙水平评估的不良结局。这些结果与此前在多种族人口统计队列中开展的随机对照试验结果一致[58,59,88]。Roth et al.报告称，在孟加拉国女性中，孕晚期接受每周35,000国际单位维生素D3补充后，分娩时血清25(OH)D达到 ≥ 130 ng/mL[89,90]。该研究中的女性基线25(OH)D水平平均已高于充足临界值（医学研究所和内分泌学会指南标准），且未报告任何不良反应迹象，同时观察到对婴儿生长结局具有积极影响。

由于妊娠期是一个相对较短的时间段，因此在可能长达十个月的补充期间内，母体不良反应可能不会发生。目前缺乏关于育龄妇女长期高剂量维生素D补充的数据。同样，还需要研究来探讨在受孕时维生素D充足的女性接受高剂量维生素D（≥4000国际单位/天）后是否会出现不良妊娠结局。此外，开展具有足够统计效能的研究，以确定不同种族群体的基线维生素D水平在不同维生素D补充剂量下对25(OH)D水平的影响，将为妊娠期间的个体化建议提供更具体的信息。

最近一项针对哺乳期妇女每日补充1200 IU的六个月随机对照试验显示，与接受400 IU/天的女性相比，其25(OH)D水平显著升高，但仅有25%服用1200 IU/天的女性达到30 ng/mL以上，即内分泌学会定义的充足临界值（表1）[91]。两组女性的平均基线水平均属于维生素D缺乏，因此该人群需补充高于1200 IU/天的剂量才能达到充足状态。Oberhelman et al.为纯母乳喂养的健康女性提供了每日5000 IU/天持续28天或单次150,000 IU的补充方案[92]。两种剂量均成功提高了母亲和婴儿的25(OH)D水平[92]。单次剂量组提升速度更快，但在28天时，母亲和婴儿的血清浓度无显著差异。每日剂量组中有四位女性，单次剂量组中有三位女性的尿钙/肌酐比值超过公认参考范围，但未观察到血清钙的变化。尽管单次和每日高剂量维生素D3补充似乎都是安全的，但在孕妇中使用这些高剂量时应谨慎，特别是当其基线维生素D状态已充足时。

一次性口服负荷剂量的维生素D是治疗维生素D缺乏的有效方法，因为补充后25(OH)D水平会迅速升高。然而，应考虑大剂量负荷后是否存在毒性风险。关于维生素D摄入量的上限建议范围为3200至10,000 IU（表2）。目前尚不完全清楚补充后循环25(OH)D水平的急剧大幅升高会对胎儿/婴儿产生何种影响，因为在发育这一阶段，他们对维生素D毒性较为敏感。如前所述，短期研究通常认为其安全性较高，但仍需长期研究来解答妊娠期间大剂量负荷维生素D补充是否与后代日后出现不良健康结局相关的问题。

6.2 婴儿毒性

Gallo等人设计了一项研究，旨在确定一种口服维生素D剂量，使97.5%的新生儿母乳喂养婴儿在三个月大时血清25(OH)D水平达到或超过75 nmol/L[93]。健康的新生儿（小于一个月大，且至少80%的总乳量来自母乳）被给予不同剂量的维生素D补充（400、800、1200和1600 IU/天维生素D3），持续11个月[93]。每日1600 IU维生素D3是医学研究院（IOM）对新生儿建议摄入量的四倍。由于93%的婴儿血浆25(OH)D水平 ≥ 250 nmol/L，被认为与高钙血症相关（IOM，2011年报告），该高剂量组提前终止。到三个月时，四个补充组中97%的婴儿25(OH)D水平均高于 ≥ 50 nmol/L，各组之间无显著差异。但在观察达到血清25(OH)D水平 ≥ 75 nmol/L的婴儿数量时，各组之间出现了差异。到三个月时，1200和800 IU/天组中有更高比例的婴儿达到了血液水平 ≥ 75 nmol/L（分别为92%和81%），而400 IU/天组仅为55%。与400 IU/天组相比，较高剂量的维生素D补充组在12个月时仍能维持更高的婴儿血清维生素D水平，这与Grant等人[94]的研究结果一致。然而，值得注意的是，在为新生儿补充高剂量维生素D3时，应加强安全监测，因为高钙血症和高钙尿症是潜在的不良反应。

尽管在过去80年中已报道了大量新生儿维生素D中毒病例，但与接受维生素D补充的新生儿数量相比，中毒情况仍然罕见[95–98]。最近一份关于一名纯母乳喂养的四个月大婴儿的病例报告显示，该婴儿接受了非处方液体维生素D补充剂，其25(OH)D水平高达294 ng/mL，并出现严重高钙血症、高钙尿症和肾钙质沉着症[95]。该婴儿表现出的中毒症状包括易激惹、脱水、厌食和胃肠道问题。中毒原因是母亲连续两个月每天给予婴儿整滴管剂量（对比 推荐的每日一滴）的补充剂。此外，该补充剂中实际维生素D含量是标签标注含量的三倍。据估计，该婴儿每日摄入量达50,000 IU，持续两个月。停用补充剂89天后，25(OH)D水平降至54 ng/mL，婴儿恢复正常生长并达到发育里程碑，但肾钙质沉着症不可逆转。在婴儿中毒病例中曾报告过高达470 ng/mL的水平，可能导致终身后果，尤其是不良肾功能，甚至死亡[98]。需要强调的是，上述毒性症状在近期任何补充剂试验中均未出现，这些中毒事件均发生在接受50,000至600,000 IU剂量的婴儿/儿童中。此外，24‐羟化酶的功能丧失突变被发现是特发性婴幼儿高钙血症的风险因素，使得这些婴儿即使在较低的维生素D补充剂量下也更容易发生维生素D中毒[86]，因此遗传学在维生素D缺乏和毒性中均可能发挥作用。

7. 总结与挑战性问题

适当的维生素D膳食建议是当前激烈争论的话题[99]。由于很大比例的人群存在维生素D水平不足，这引发了是否应加强强化措施的疑问。目前许多国家强制对特定食品进行维生素D强化，例如美国每杯牛奶100 IU、加拿大每100毫升牛奶30‐45 IU，以及澳大利亚的食用油spreads（人造黄油），然而大部分人的膳食摄入量仍低于推荐水平[100,101]。根据NHANES数据，78%育龄妇女未能达到维生素D的平均需要量（EAR）（n = 3210）[102]。2015年膳食指南咨询委员会最近的一份报告指出，即使仔细选择食物并遵循（当前）美国农业部食物模式中各食物类别的推荐摄入量，也无法达到维生素D的推荐膳食摄入量[103]。他们的结论是：“通过采用富含海产品和强化食品的饮食，可达到维生素D的平均需要量（EAR），但无法达到推荐膳食摄入量（RDA）。需要采取额外的强化或补充策略，才能持续达到维生素D摄入的推荐膳食摄入量，特别是对于鱼类/海产品或强化乳制品、其他强化食品（如早餐谷物）和饮料摄入量较低的人群。”

与谷物产品的叶酸强化不同，维生素D强化主要集中在乳制品上，但由于文化习俗或实际或感知的乳糖不耐受，可能会遗漏某些人群。许多公共卫生官员已提出需要对其他食品进行营养强化。在UVB光下培育的蘑菇可增加维生素D2水平，并成功提高素食者或非乳制品消费者体内25(OH)D水平[104]。给母鸡饲喂高维生素D饮食，可使每枚鸡蛋蛋黄中的维生素D3含量从50国际单位增加到2000 IU以上，且不会对母鸡或蛋的品质造成伤害[105]。

美国食品药品监督管理局（FDA）已提出对大多数食品包装上的营养成分标签进行修改。其中一项修改要求制造商在标签上标明维生素D含量，因为根据NHANES膳食摄入数据[106]，维生素D被列为新的“对公共健康具有重要意义的营养素”之一。维生素D补充/强化也遇到了反对[107]，原因在于人们担心维生素D是一种激素，应将其作为激素对待，需考虑其有效性、剂量和副作用等问题。然而，维生素D并非激素，而是一种前激素。其他担忧包括：目前证据不足以确定维生素D补充/强化对骨骼健康和骨折发生率的影响；FDA建议在食品标签中添加维生素D可能会促使制造商在原本未必推荐的产品中进行维生素D强化；最后，有证据表明维生素D强化可能存在不良后果[107]。

尽管妊娠期间充足的维生素D的重要性无可争议，但关于推荐膳食摄入量、计算该摄入量的数学方法以及确定需求量所使用的终点指标仍存在争议；循环25(OH)D浓度在何种水平下表示缺乏、不足和充足状态也尚无定论；此外，在制定膳食建议时是否应考虑种族、体重或其他因素亦不明确。同样，目前尚不清楚妊娠期间最有效的维生素D补充方案是什么；应补充母亲、儿童还是两者都补充；以及补充是否存在长期后果。明确的是，有必要开展更多针对这些问题的随机临床试验。