作者：虞凡 夏維波
單位：中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科 國家衛(wèi)生健康委員會內(nèi)分泌重點實驗室
近些年來，維生素D成為國內(nèi)外學術(shù)界研究的“明星分子”，大量基礎(chǔ)研究和臨床試驗開展并發(fā)表。隨著維生素D受體(vitamin D receptors，VDR)和1-α羥化酶(1-α-hydroxylase, 1-α-OHase)在許多骨骼、肌肉以外組織中被發(fā)現(xiàn)，維生素D的作用已遠超調(diào)節(jié)鈣、磷代謝、維護肌肉、骨骼健康，其在心血管疾病、糖尿病、癌癥、自身免疫性疾病、炎癥反應等中的作用也逐漸被認識。
流行病學調(diào)查顯示，全球有超過10億人存在維生素D不足，且中東和亞洲地區(qū)可能更嚴重。維生素D缺乏者中常見肌肉功能下降，并伴有肌肉病理學改變，維生素D補充似能改善肌肉力量、減少跌到風險，但結(jié)論不一。本文從維生素D的代謝與作用、維生素D作用的基因與非基因途徑、相關(guān)臨床研究結(jié)果等多方面進行綜述，系統(tǒng)總結(jié)維生素D對肌肉功能的影響。
維生素D的代謝與作用
人類可以通過日光輻射、飲食攝入或是外源性營養(yǎng)補充來獲得維生素D。皮膚合成和飲食攝入的維生素D被儲存在脂肪細胞中，而循環(huán)中的維生素D則會和維生素D結(jié)合蛋白(vitamin D-binding protein，DBP)結(jié)合并被轉(zhuǎn)運到肝臟，由維生素D-25羥化酶(25-hydroxylase，25-OHase)轉(zhuǎn)化為25羥化維生素D(25 hydroxyvitamin D, 25OHD)。沒有生物活性的25OHD和DBP在近端腎小管被吸收，豆蛋白(Legumain)降解DBP，25OHD被內(nèi)吞和易位進入線粒體，并被其中的1-α-OHase轉(zhuǎn)化為1, 25雙羥維生素D[1, 25-dihydroxyvitamin D，1, 25(OH)2D]，這也是人體內(nèi)最具有生物活性的維生素D形式。24-羥化酶(24-hydroxylase, 24-OHase)是維生素D調(diào)節(jié)中另外一個重要的酶，存在于幾乎所有細胞中并在腎臟高度表達，主要通過將靶組織中的1, 25(OH)2D轉(zhuǎn)化為非活性代謝產(chǎn)物，通過膽汁排泄，或是將25OHD轉(zhuǎn)化為24, 25(OH)2D發(fā)揮作用。
維生素D需結(jié)合VDR發(fā)揮其生物學效果。VDR在哺乳動物、鳥類、兩棲類和有鈣化骨骼系統(tǒng)的魚類中都有發(fā)現(xiàn)，且同源性很高，小鼠和人類的基因組中約有3%的基因直接或間接受到維生素D-VDR系統(tǒng)的調(diào)控，其表達量因細胞類型和發(fā)育時期不同差別很大。VDR參與的生理過程已經(jīng)遠遠超出了鈣磷調(diào)節(jié)，其在人體內(nèi)超過30種組織中被鑒定出來，但關(guān)于VDR在肌肉組織的分布情況，目前尚存爭議。
一方面，早在1985年，Simpson等就在體外實驗中發(fā)現(xiàn)，如骨組織和腸道中的VDR一樣，1, 25(OH)2D可以直接和大鼠肌細胞上的VDR結(jié)合并發(fā)揮作用。Endo等發(fā)現(xiàn)VDR基因敲除(VDR Knock-Out，VDRKO)的小鼠的肌纖維長度在3周大小時約比野生型小鼠短20%，并在8周時更為明顯，且這種異常在補足鈣之后并無改善，提示VDR并不只通過調(diào)節(jié)鈣代謝來影響肌纖維發(fā)育，進一步支持了VDR在維持肌肉正常生理功能的直接作用。利用免疫組化、mRNA檢測、平衡結(jié)合研究(Equilibrium Binding Studies)等技術(shù)，VDR已在鳥類、小鼠和人類肌細胞中被鑒定出來，但檢測過程中使用的VDR抗體特異性較低，甚至與VDRKO小鼠組織提取物也能發(fā)生結(jié)合，因此其結(jié)論廣受質(zhì)疑。2010年Wang等利用免疫印跡和免疫組化的方法，采用此前研究已被證明的敏感性和特異性均較高的D-6抗體，在骨骼肌、心肌和平滑肌中卻沒有鑒定出VDR表達，研究者因此提出維生素D對肌肉功能的影響可能通過某種間接途徑或是其他受體完成。實驗條件的差異以及VDR與DNA結(jié)合過緊均可能導致VDR鑒定失敗。VDR的表達水平在同一物種中也不是一成不變的，其mRNA在3周大的野生型小鼠中被發(fā)現(xiàn)，卻無法在8周大的小鼠中鑒定出來，因此VDR可能在肌肉組織早期發(fā)育中有更重要作用。2016年Olsson等在9位青年人體中開展的研究發(fā)現(xiàn)，VDR在肌肉前體細胞中存在，在成熟肌肉組織中濃度卻低到難以檢測。盡管仍然存在著許多爭議，目前多數(shù)學者還是認為，VDR作為1, 25(OH)2D作用的媒介存在于肌細胞內(nèi)，但其具體機制仍需進一步的研究證實。
維生素D作用的基因與非基因途徑
維生素D影響肌肉功能的機制尚未明了，可能通過基因調(diào)節(jié)和非基因調(diào)節(jié)兩種途徑。1, 25(OH)2D被轉(zhuǎn)運進肌細胞細胞核內(nèi)，與核內(nèi)的VDR結(jié)合并導致受體本身構(gòu)象發(fā)生改變，后者和維甲酸X受體(retinoid X receptor，RXR)形成異源二聚體(VDR-RXR)從而發(fā)揮作用。VDR-RXR可以增加VDR鋅指結(jié)構(gòu)與DNA的相互作用，增加某些特定mRNA轉(zhuǎn)錄和蛋白合成，其靶器官主要包括腸道、骨組織、甲狀旁腺、腎臟等。VDR-RXR也參與調(diào)節(jié)VDR、CYP27B1、CYP24A1等基因的表達，并在DNA修復、細胞分化、細胞凋亡、代謝和氧化應激中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。VDR是少見的無需配體結(jié)合也可以發(fā)揮基因調(diào)節(jié)作用的核激素受體，可以自身形成同源二聚體(VDR-VDR)調(diào)節(jié)基因表達，VDR-VDR對基因的表達多起抑制作用，如小鼠VDR基因發(fā)生突變后會表現(xiàn)為自發(fā)性毛發(fā)脫落。
暴露于1, 25(OH)2D后，VDR在細胞核和細胞膜間易位十分迅速，因此VDR很有可能在調(diào)節(jié)基因表達的同時，還通過非基因調(diào)控方式介導了一些細胞內(nèi)的迅速改變，例如參與細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導通路。其非基因調(diào)控的實現(xiàn)依賴于完整的微管系統(tǒng)和小凹結(jié)構(gòu)，一旦使用秋水仙堿和甲基環(huán)糊精分別阻斷這兩個結(jié)構(gòu)功能后，VDR的易位即被破壞。而隨著暴露時間的增加，VDR會自行由胞漿進入細胞核內(nèi)，繼續(xù)發(fā)揮其基因調(diào)節(jié)作用。不僅1, 25(OH)2D濃度對VDR的分布有影響，而且結(jié)構(gòu)高度可變的1, 25(OH)2D分子本身可以發(fā)生構(gòu)象變化，介導VDR發(fā)揮基因調(diào)節(jié)作用或非基因調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，相對來說結(jié)構(gòu)更平面的順式結(jié)構(gòu)[1, 25-(OH)2-lumisterol3]更容易介導非基因活性，而反式結(jié)構(gòu)[1, 25-(OH)2-dihydrotachysterol3]更傾向于發(fā)揮其基因調(diào)節(jié)活性。雖然許多文獻中已經(jīng)報道了維生素D的眾多非基因調(diào)節(jié)活性，但究竟其重要性如何、維生素D作用于肌細胞的具體機制目前仍未完全了解。
維生素D與肌細胞增殖、分化
許多研究發(fā)現(xiàn)，維生素D可能在肌細胞的分化和增殖中有重要作用。在小鼠肌衛(wèi)星細胞中加入1, 25(OH)2D后，VDR的表達和核易位增加，多種促成肌標志物基因如MyoD、MyoG、肌鈣蛋白I和T等表達顯著增加，同時增加的還有多種生長因子如胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor 1，IGF-1)和IGF-2、纖維母細胞生長因子1(fibroblast growth factor 1，F(xiàn)GF-1)、FGF-2、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenic protein 4，BMP4)、基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metallopeptidase 9，MMP9)等，而最重要的負向調(diào)節(jié)肌肉質(zhì)量的因子肌生成抑制蛋白(myostatin)則顯著下調(diào)，使促成肌分化和抑制成肌分化的因子平衡向前者移動，促進干細胞成肌分化和肌管形成。2014年Girgis等在小鼠成肌細胞中的研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，1, 25(OH)2D處理后，MyoG和Myf5基因的mRNA水平顯著下降，成肌細胞的數(shù)量顯著下降，肌管形成減少，但同時Myostatin的表達下降更為顯著，導致單個肌管橫截面積增加為原來的3倍。1, 25(OH)2D對于肌細胞的肥大，即肌管直徑的增加是否存在明確效果，不同研究間存在一定差異，這可能與不同的實驗設(shè)計有關(guān)。那些獲得1, 25(OH)2D顯著增加肌管直徑結(jié)論的研究，可能是因為肌管橫截面積的研究緊隨肌細胞增殖研究之后，并使用了同一細胞培養(yǎng)模型，因此分化開始前肌細胞的數(shù)量并不一致，1, 25(OH)2D處理組的肌細胞因為數(shù)量更少，培養(yǎng)過程中擁有更大的生長空間，才導致了最后肌管橫截面積增加的結(jié)果，Akt/mTOR信號通路在維生素D處理組無明顯激活，進一步支持了Van der Meijden的觀點。成肌細胞增殖過程中，VDR mRNA的表達在1, 25(OH)2D處理組顯著升高，這表明VDR在發(fā)揮調(diào)節(jié)其他基因轉(zhuǎn)錄作用的同時，也增加了其本身的轉(zhuǎn)錄和表達。
1, 25(OH)2D對成肌細胞增殖的抑制作用和對其他細胞的作用是一致的，如皮膚組織、腫瘤細胞、免疫細胞等。Girgis等2014年首次闡明了維生素D抑制小鼠成肌細胞增殖的可能機制，研究者認為，通過直接調(diào)節(jié)了許多細胞周期基因(ATM、myc、Rb、cyclin D1)的表達，以及參與翻譯后修飾保持Rb低磷酸化，1, 25(OH)2D促進細胞周期阻滯和沉默。維生素D對肌細胞增殖的這種抑制效應，可能代表了一種對細胞沉默和減緩衰老的促進作用。另一項研究運用β-半乳糖苷酶染色和p16表達鑒定技術(shù)，發(fā)現(xiàn)1, 25(OH)2D處理后的間充質(zhì)干細胞增殖受限且復制衰老減慢，這可能與參與細胞生存的蛋白(FoxO和Sirt1)直接相關(guān)。
除了通過基因途徑影響細胞增殖外，1, 25(OH)2D還通過非基因途徑調(diào)節(jié)細胞增殖。1, 25(OH)2D結(jié)合VDR后首先激活c-Src，并在Ras和PKC-α的參與下快速激活Raf-1，接著激活MAPK激酶家族的ERK1/2，并導致了一系列蛋白和轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化和激活，增加細胞增殖和分化相關(guān)蛋白的表達，如c-myc和c-fos。另一個MAPK激酶家族的分子p38也參與了這個過程，p38依賴的MAPK2激活和熱休克蛋白27的磷酸化對于肌細胞中肌動蛋白微纖維系統(tǒng)和細胞骨架重塑有著關(guān)鍵的意義。Akt、MAPK家族的另一成員c-JNK-1/2也在1, 25(OH)2D處理下出現(xiàn)了磷酸化，更加增加了其中分子機制的復雜程度。
維生素D對肌細胞鈣磷平衡的影響
維生素D和VDR結(jié)合后，可在幾分鐘內(nèi)引起肌細胞跨膜離子通道的快速重新排布(如鈣離子和氯離子通道)以及細胞內(nèi)信號通路的改變。在動物模型中發(fā)現(xiàn)，加入1, 25(OH)2D后，細胞內(nèi)鈣離子濃度發(fā)生了時間和劑量依賴的增加，通過加入特定的反義寡核苷酸等可了解維生素D調(diào)控細胞內(nèi)鈣平衡的特異通路。首先，1, 25(OH)2D激活c-Src和磷酸肌醇-3激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)，并進一步激活磷脂酶Cγ，將細胞膜上的磷酸肌醇轉(zhuǎn)化為三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)和甘油二酯(diglyceride，DAG)，正是IP3介導了肌漿網(wǎng)中鈣迅速進入細胞質(zhì)。鈣的持續(xù)流入則需要1, 25(OH)2D介導的另一過程——鈣池調(diào)控性鈣內(nèi)流(store-operated calcium entry，SOCE)和L-型電壓依賴鈣通道(L-type voltage-dependent calcium-channel，VDCC)，前者依賴IP3、鈣調(diào)蛋白、鈣調(diào)蛋白依賴的蛋白激酶Ⅱ(calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ，CAMKⅡ)、蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)等，而后者則與前一步反應產(chǎn)物DAG有關(guān)。而這些非基因機制的參與，如快速激活的第二信使、離子或鈣調(diào)蛋白依賴的激酶，會進一步激活VDR，放大其基因調(diào)控作用。
磷在ATP和蛋白質(zhì)的合成中都不可或缺，早期的研究證據(jù)表明，維生素D通過影響肌肉的磷攝取影響肌肉功能。在維生素D和磷攝取缺乏的小鼠肌細胞中加入25OHD后，細胞內(nèi)磷濃度出現(xiàn)顯著增加，ATP合成隨之增加，而僅補充磷時無此效果。腎切除的小鼠仍然可以發(fā)生類似改變，提示25OHD而非真正的活性形式1, 25(OH)2D介導了這一過程。這可能是由于維生素D的補充介導了特殊的跨膜磷轉(zhuǎn)運過程，補充維生素D后，在肌細胞中分離出了高度純化的肌纖維膜小囊泡和更多的磷轉(zhuǎn)運小囊泡。對肌細胞的研究表明維生素D介導的磷攝取增加可能與鈉依賴的某些離子通道有關(guān)。
維生素D對肌細胞能量代謝的調(diào)節(jié)
骨骼肌承擔了約85%的由胰島素介導的葡萄糖攝取，胰島素促進葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白(glucose transporter 4，GLUT4)易位至骨骼肌細胞表面，增加葡萄糖攝取、降低血糖。GLUT的囊泡轉(zhuǎn)運依賴ATP和鈣，一旦利用藥物阻斷了鈣內(nèi)流后，肌細胞的葡萄糖攝取將被阻斷。1, 25(OH)2D處理后，U-937前單核細胞出現(xiàn)了時間和劑量依賴的胰島素受體mRNA數(shù)量增加。研究者還在人類胰島素受體基因的啟動子區(qū)發(fā)現(xiàn)了維生素D反應原件。因此，維生素D可能通過影響肌細胞的能量代謝，影響其功能。一項研究發(fā)現(xiàn)，游離脂肪酸(free fatty acids，F(xiàn)FA)處理下的小鼠成肌細胞表現(xiàn)出明顯的胰島素抵抗和細胞萎縮，而加入1, 25(OH)2D共培養(yǎng)后出現(xiàn)了劑量和時間依賴的葡萄糖攝取增加。1, 25(OH)2D可以抑制FFA誘導的胰島素底物受體1(insulin receptor substrate 1，IRS-1)絲氨酸磷酸化，并增加IRS-1酪氨酸磷酸化和Akt磷酸化，逆轉(zhuǎn)FFA介導的c-JNK激活，減少胰島素抵抗。除了可以改善肌細胞的能量代謝外，維生素D還可以維持適宜的鈣水平和減少氧化應激，減少過量鈣離子及活性氧對胰島β細胞的損害，在糖尿病的防治中可能有一定的價值。
補充維生素D對肌肉功能的影響
許多已開展的橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，維生素D缺乏人群更常見肌痛、肌力下降以及跌倒風險增加等。
肌痛
維生素D缺乏和近端肌病患者常出現(xiàn)肌痛，且前者可能痛感分布更為擴散。但目前關(guān)于維生素D缺乏和肌痛發(fā)生的關(guān)系，觀點并不一致，一方面，骨軟化通常會導致骨痛和骨微結(jié)構(gòu)改變，導致疼痛來源難以鑒別，另一方面，肌痛患者可能更傾向于外出活動減少，導致維生素D合成不足，其間因果關(guān)系難以斷定。
2010年一項橫斷面研究納入歐洲8個中心共計3075名男性，發(fā)現(xiàn)存在慢性彌漫性疼痛的患者更容易出現(xiàn)低25OHD水平(小于15 ng/mL)。明尼阿波利斯的153名出現(xiàn)持續(xù)性、非特異性肌肉骨骼疼痛的患者中，有93%檢測出了維生素D缺乏。一項在33名索馬里女性中開展的干預試驗發(fā)現(xiàn)，在同時補充維生素D和鈣劑3個月后，66.7%的患者肌痛得到明顯緩解。
因為文化差異和性別差異，不同人群報告疼痛的習慣有所不同，其診斷的主觀性較高，加之維生素D水平受到多種其他因素的影響，這類研究的說服力十分有限。只有一項隨機對照臨床試驗研究了維生素D補充對肌痛的影響，50名存在彌漫性骨骼肌肉疼痛的患者被隨機分為試驗組和對照組，試驗組每周接受50 000 IU維生素D2補充持續(xù)3個月，結(jié)果無論相較患者基線水平還是對照組，實驗組的VAS評分(Visual Analog Scale)和功能性疼痛評分(Functional Pain Score，F(xiàn)PS)都無明顯改善。
肌力和體能
許多RCT評價了維生素D補充對改善肌力和體能的作用。值得注意的是，大量研究采用了不同的肌肉功能評價標準，包括握力、下肢肌力、平衡測試、6分鐘步行距離、步態(tài)、SPPB等多種方法，導致不同研究間整合分析十分困難。
2008年美國開展的一項RCT納入40多個研究中心共計33 067名受試者(50~79歲)，每日補充1 000 mg碳酸鈣和400 IU維生素D3長達7年，采用問卷調(diào)查形式評價受試者用藥前后體能改變，在校正了年齡、鈣總攝入、激素使用情況等多種混雜因素后，發(fā)現(xiàn)維生素D補充對于改善體能并無影響。2010年澳大利亞的研究納入了302名受試者，試驗組每日補充1 000 IU維生素D2和1 000 mg檸檬酸鈣(對照組僅1 000 mg檸檬酸鈣)1年后，比較兩組在髖外展肌力(Hip Extensor Strength)、髖內(nèi)收肌力(Hip Adductor Strength)和運動能力(Timed Up and Go Test，TUAG)方面的差別，發(fā)現(xiàn)分別有22.6%、13.5%、17.5%的提高，這種效果和患者基線25OHD水平無關(guān)。2017年Iolascon等在113名絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松或25OHD缺乏(小于30 ng/mL)的女性中開展了的研究發(fā)現(xiàn)，在補充25OHD(每天20 μg)6個月后，采用握力測試和膝等長拉伸強度試驗(Knee Isometric Extension Strength Test)評價四肢肌力，采用SPPB和4米步行速度(4-m Gait Speed，4MGS)評價體能，發(fā)現(xiàn)試驗組四肢肌力、體能都有了顯著提高。維生素D對肌肉功能的改善也在年輕女性中被發(fā)現(xiàn)，69名初潮后女性在接受一年4次大劑量(150 000 IU)維生素D2補充后，試驗組相較對照組血漿25OHD水平明顯升高，并與顯著提高的彈跳速度有關(guān)。而另一項研究在給年輕芭蕾舞演員每日補充維生素D(2 000 IU)4個月后，發(fā)現(xiàn)試驗組等長肌力提升、受傷風險降低。
為了綜合分析大量RCT的研究結(jié)果，許多Meta分析發(fā)表，但結(jié)論并不一致。2014年Beaudart發(fā)表的一篇Meta分析納入了30項研究共5 615人，結(jié)果發(fā)現(xiàn)維生素D補充組相比對照組有顯著但很微弱的肌肉力量改善，且這種改變在基線25OHD水平低于30 ng/mL以及年齡大于65歲的受試者中更為明顯。這種對肌力微弱的提升也在Muir等的Meta分析中被證實。但2011年Stockton發(fā)表的Meta分析綜合了17項RCT研究(共5 072人)，發(fā)現(xiàn)維生素D補充對于基線25OHD水平高于25 nmol/L的人群握力和下肢近端肌力改善無明顯效果，而僅對基線25OHD缺乏(小于25 nmol/L)的人群髖肌肌力有明顯改善。2017年發(fā)表的一項Meta分析只納入了采用握力和TUAG作為肌肉功能評價指標的RCT研究(15項RCT，2 408人)，并沒有發(fā)現(xiàn)維生素D補充的改善效果，研究間的異質(zhì)性也很明顯。
維生素D補充的干預研究常常采用每日用藥方案，導致此類研究常因受試者依從性差而開展困難。2012年Glendenning等的研究納入了686名社區(qū)居住70歲以上老年女性受試者，采用每3個月口服補充膽鈣化醇150 000 IU的干預方案，隨訪9個月后，發(fā)現(xiàn)兩組在握力、TUAG測試、跌倒發(fā)生方面無明顯差別。因此作者認為，間斷大劑量補充維生素D盡管可以提高依從性，但結(jié)合之前的研究可以發(fā)現(xiàn)，這一方案不僅對于改善肌力無明顯效果，甚至可能進一步增加跌到風險。同年Goswami等在年輕女性中開展的研究也證實了這一點。這一現(xiàn)象背后的原因可能是間斷高劑量維生素D補充不能長期保持血漿維生素D水平穩(wěn)定在某一有效范圍，因此其生理價值有限。
總體來說，來自RCT和Meta分析的證據(jù)支持每日維生素D補充對于肌肉功能有一定的改善效果，尤其在那些年齡較大以及基線25OHD水平較低的患者中。相較間斷大劑量給藥，每日1 000 IU左右的維生素D劑量對于提升肌肉功能效果更佳。
肌肉形態(tài)學
根據(jù)其對肌原纖維ATP酶的pH穩(wěn)定性，肌纖維可以分為Ⅰ型肌纖維(低活性)和Ⅱ型(高活性)，后者根據(jù)表達不同的肌球蛋白重鏈(myosin geavy chain，MHC)進一步可分為ⅡA、ⅡX、ⅡB，肌肉萎縮時不同類型肌纖維可以互相轉(zhuǎn)化。肌肉活檢提示，維生素D可能對Ⅱ型肌纖維(快收縮纖維)有選擇性作用，其缺乏將導致Ⅱ型肌纖維的萎縮。
Sorensen等發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)后女性在補充3個月1-α-骨化二醇(每天0.5 μg)后，Ⅱ型肌纖維直徑和數(shù)量都較基線有了明顯提升。而維生素D缺乏的中風后偏癱老年女性補充VD2(每天1 000 IU)長達兩年后，Ⅱ型肌纖維的直徑和比例有了顯著的升高。
總的來說，維生素D缺乏可能導致Ⅱ型肌纖維萎縮，但這種改變是可逆的，且與其他疾病狀態(tài)帶來的改變相比并不特異。Ⅱ型肌纖維的這種改變也許可以部分解釋維生素D缺乏患者跌倒風險的升高，Ⅱ型肌纖維作為快收縮纖維，在一些急速的動作變化中尤為重要，比如預防跌倒。值得注意的是，衰老相關(guān)的肌肉組織學改變也在Ⅱ型肌纖維中較Ⅰ型肌纖維更加顯著，這可能也和老年人VDR表達減少、25OHD水平降低有關(guān)。
跌倒風險
跌倒是引起老年人死亡和活動受限的重要原因，除了直接導致老年人死亡增加以外，其帶來的精神心理疾患更是影響老年人生活質(zhì)量的重要因素。研究發(fā)現(xiàn)，維生素D不足引起的PTH升高，會進一步增加骨轉(zhuǎn)換，增加骨折和跌倒風險。關(guān)于補充維生素D能否提高患者肌力、改善肌肉功能、減少跌到風險，研究證據(jù)并不統(tǒng)一。
許多研究發(fā)現(xiàn)，不管基線25OHD水平如何，維生素D補充都可以降低跌倒發(fā)生率。這些研究納入排除標準差異很大，研究中使用了不同劑量、不同種類的維生素D制劑，采用了不同的鈣劑方案，給藥方式、給藥頻率差異也很大，對跌倒的定義、分析方法、隨訪時間也不盡相同，因此對于這類臨床資料的整合分析十分困難。盡管如此，仍然有一些Meta分析發(fā)表并引起爭議。
2009年Bischoff-Ferrari等發(fā)表的Meta分析(8項RCT，共2 426人)顯示，每天補充維生素D 700~1 000 IU可以降低老年人19%的跌倒風險，如果血漿25OHD水平達到60 nmol/L以上則可以降低23%跌倒風險。而少于每日700 IU的劑量或是補充后血漿25OHD水平低于60 nmol/L則對跌倒發(fā)生無明顯改善。2011年Murad等的Meta分析中納入45 782人，主要為老年女性，發(fā)現(xiàn)維生素D補充和顯著降低的跌倒風險相關(guān)，但是在亞組分析中，高劑量組(每天大于800 IU)和低劑量組效果無明顯差別，維生素D補充效果在基線25OHD缺乏和與鈣劑共同使用的組中效果更佳。但這項Meta分析中納入的研究質(zhì)量偏低，且存在明顯發(fā)表偏倚。2011年Muir等的Meta分析表明，每日補充維生素D 800~1 000 IU或是等效劑量可以顯著改善肌肉力量和平衡，此類陽性結(jié)論的研究還有很多。
但是，2012年Cochrane Database Syst Rev上發(fā)表的一項Meta分析納入了159項臨床試驗共計79 193人，分析了多種干預措施對降低跌倒風險的作用，如運動、維生素D補充、家庭安全評估、治療眼疾等?？傮w來說，維生素D補充并不能降低跌倒發(fā)生率和跌倒風險，但在基線維生素D水平很低的患者中可能有效。2014年Bolland等的Meta分析(共29 535人)顯示，無論補充方案中是否加入鈣劑，維生素D對于減少跌倒風險的效果都在“有效”的邊緣，提示維生素D對于相對危險度(Relative Risk，RR)的降低小于15%。
2016年Bischoff-Ferrari等在200名70歲以上老年人中開展的RCT研究發(fā)現(xiàn)，隨訪12個月后，相比低劑量維生素D補充組(24 000 IU/月，約800 IU/d)，高劑量組(60 000 IU/月)和低劑量加鈣劑組(維生素D3 24 000 IU+骨化二醇300 μg每月)更容易達到目標維生素D水平，但在改善下肢肌力方面沒有優(yōu)勢，甚至表現(xiàn)出更高的跌倒風險，分別為66.9%、66.1%，而對照組為僅為47.9%。2017年Smith等則將RCT中補充的維生素D濃度梯度擴展到了7種，在為期12個月的隨訪過程中，基線存在維生素D缺乏(25OHD＜20 ng/mL)的老年女性被隨機分到了7種不同維生素D劑量的研究組，研究發(fā)現(xiàn)，跌倒的發(fā)生隨著每日補充維生素D劑量或是血漿25OHD水平呈現(xiàn)U型曲線變化。小劑量維生素D補充(每天400和800 IU)和大劑量組(每天4 000和4 800 IU)對于減少跌倒并無作用，而中等劑量組(每天1 600、2 400和3 200 IU)跌到風險有了明顯下降。25OHD水平在32~38 ng/mL時呈現(xiàn)出最明顯的風險下降，而在25OHD處于40~45 ng/mL時顯著升高。這些研究提示我們，目前有關(guān)指南推薦的每日維生素D補充量上限2 000~4 000 IU可能需要進一步調(diào)整，尤其針對不同人群更應如此，例如在那些具有跌倒史的老年女性中。
骨折風險
2014年Cochrane上發(fā)表的Meta分析納入了53項臨床試驗共91 791名來自社區(qū)、養(yǎng)老院和醫(yī)院的老人，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單補充維生素D不能有效預防包括髖部在內(nèi)的任何部位骨折，而維生素D補充的同時添加鈣劑可以輕微降低此風險。另一項Meta分析總結(jié)了2011至2015年間發(fā)表的大量RCT研究，發(fā)現(xiàn)鈣劑和維生素D共同使用能夠降低15%的任何類型骨折風險和30%的髖部骨折風險。這與2012年的一項Meta分析結(jié)果是相符的，研究者發(fā)現(xiàn)，792~2 000 IU/d的維生素D補充量，或是血漿25OHD水平在61 nmol/L以上可以將髖部骨折風險降低30%~37%。值得注意的是，間斷大劑量的給藥方案不僅對于降低骨折或跌倒風險無明顯改善，甚至可能導致骨折風險的增加。一項在2 256名社區(qū)居住老人中開展的RCT發(fā)現(xiàn)，每年接受500 000 IU維生素D3補充的實驗組增加了15%的跌倒風險和26%的骨折風險。
關(guān)于鈣劑在維生素D補充中的作用，許多Meta分析結(jié)果都認為聯(lián)合使用維生素D和鈣劑可以減少各種類型的骨折發(fā)生，而單純增加鈣攝入并不能降低任何類型的骨折風險。最新由Zhao發(fā)表在JAMA上的一篇Meta分析引起國內(nèi)外廣泛熱議，其納入了33項RCT研究共計51 145名社區(qū)居住的健康老人，發(fā)現(xiàn)無論是鈣劑還是維生素D或是聯(lián)合使用二者都不能降低髖部骨折、椎體骨折以及任何類型骨折的發(fā)生。盡管如此，作為維持骨骼和肌肉健康的基本措施，無論是社區(qū)居住還是醫(yī)療機構(gòu)的人群，仍然推薦聯(lián)合使用維生素D和鈣劑，這種預防效果在骨質(zhì)疏松患者以或脆性骨折史的人群中更佳有效。
小結(jié)
綜上所述，維生素D與人體肌肉健康密切相關(guān)，通過基因與非基因途徑，維生素D參與調(diào)節(jié)肌細胞的增殖和分化、肌細胞的鈣磷代謝平衡、肌細胞的能量代謝。許多臨床研究表明，補充維生素D可以提升肌力、改善身體機能、減少跌倒、降低骨折風險。盡管證據(jù)并不一致，現(xiàn)階段仍推薦聯(lián)合使用維生素D和鈣劑作為維持骨骼肌肉健康的基本措施，且這種改善效果在特定高危人群，如高齡、維生素D水平極低的人群中更為明顯。
