維生素D受體

維生素D的許多生物學功能都是通過VDR介導調節靶基因轉錄來實現的1，25(OH)，D 激素信號分子在靶細胞與VDR結合形成激素一受體複合物，該複合物作用於靶基因上的特定DNA序列，對結構基因的表達產生調節作用。VDR在本質上是一種配體依賴的核轉錄因子，它在維持機體鈣一磷代謝，調節細胞增殖、分化等方面起重要作用。

VDR分為細胞核受體(nVDR)和細胞膜受體(mVDR)兩大類，其分子量分別為50KDa和60KDa。

nVDR，是介導1，25(OH)，D 來發揮生物效應的主要途徑，nVDR屬於核受體超家族成員，核受體超家族是由甾體類激素核受體、甲狀腺激素核受體和類視黃醇X受體組成I 。nVDR在人體中30個靶細胞內存在。

1，25(OH)，D 除了可以通過nVDR產生基因效應作用於靶細胞外，還存在由mVDR介導的快速非基因效應，該效應的產生和完成所需要的時間僅為數秒到數分鐘，而基因效應通常需要數小時到數天才可以顯現出來。Norman等研究表明1，25(OH)，D 在小腸對Ca 快速吸收、胰島p細胞分泌胰島素、破骨細胞離子通道的開放、內皮細胞的快速遷移等方面均發揮了快速非基因效應。

研究表明VDR基因從氨基端到羧基端一般可分為A、B、C、D、E、F6個功能區，每個功能區分工不同但又相互協作。

A/B區為N端短區，為轉錄激活自調節功能區(AF—1)，但其自主調節功能很弱。C區為DNA結合區(DBD)，該區高度保守，人、大鼠與雞的同源性高達98．5%。它由VDR外顯子II、III編碼，主要參與DNA順序識別，可識別靶基因上的維生素D反應元件，此外也部分參與二聚體界面的形成。DBD由8個保守的半胱氨酸組成2個鋅指結構，每個鋅指形成一個A2螺旋，兩個A2螺旋相互垂直構成DBD的核心，從而與類視黃醇x受體(RXR)形成異二聚體。D區可能是一個鉸鏈區，具有很高的免疫原性，但其確切結構和功能尚未闡明，可能與核定位有關。E區為配體結合區，由VDR基因外顯子V-IX編碼，是VDR結合1，25(OH)2D3的主要部位；其次，該區還介導與RXR形成異二聚體，增強其與VDRE的結合能力；第三，在該區近c 端處存在一個轉錄激活/抑制功能區(AF-2)，與AF—1協同作用，可促進VDR與協同激活因子/協同抑制因子相結合，從而使VDR發揮調控靶基因的轉錄活性。另外，E區對DNA識別也有協同作用。F區結構和功能尚未闡明。

應用限制性片斷長度多態性多聚酶鏈反應技術(PCR～RFLP)研究發現，VDR基因序列上存在多個內切酶酶切位點，證實了VDR基因具有明顯的多態性，到目前為止，至少有25個VDR多態性位點被發現，其中研究較多的為Bsm I、Apa I、Taq I、Fok I這四個位點，是參與骨代謝的主要位點。

不同區域的多態性位點對VDR基因表達產生的影響不同，Bsm I和Apa l酶切位點位於第VIII內含子上，其多態性不影響VDR的氨基酸序列；Taq I 位於第IX外顯子，雖然在編碼區上，但其多態性是由同義突變造成，也不會使VDR的氦基酸序列改變；Fok I 酶切位點位轉錄起始部位，其多態性可導致氨基酸序列長度發生改變。

總體來說，C一端啟動子區內的多態性位點影響mRNA的表達方式和表達水平，而N一端非翻譯區的多態性位點則影響mRNA的穩定性和蛋白質的翻譯效率，並且這種影響與其所在細胞的類型、分化階段和活性狀態有關。

VDR 等位基因多態性與骨密度、骨轉換、腸道鈣吸收存在一定關聯性，且與人骨生理參數正常變異相關，是骨代謝的遺傳標記。

VDR廣泛分佈於體內各組織細胞中。除了傳統的VitD靶器官如腸道、腎臟、骨骼外，VDR還存在於血液淋巴系統(如T淋巴細胞、B淋巴細胞、單核細胞、巨噬細胞等)，泌尿生殖系統(如乳腺、前列腺、子宮、卵巢等)以及神經系統及甲狀旁腺等。另外，在一些腫瘤組織中也發現有VDR存在，如乳腺瘤、白血病細胞等。

VDR不僅存在於成骨細胞中，也存在於破骨細胞中，故位於骨組織上的VDR的作用是雙向的。位於成骨細胞上的VDR可影響遺傳信息的轉錄過程，促進骨橋蛋白、骨鈣蛋白的合成，促使成骨細胞分泌細胞因子，參與骨的形成和礦化。而位於破骨細胞上的VDR可抑制其增殖並促進破骨細胞的分化，促進骨Ca、P的釋放。因而，VDR對骨的合成和分解代謝起著雙向調節作用，使得骨形成和骨吸收處於動態平衡狀態。

對成骨細胞的作用

成骨細胞是1，25(OH)，D 作用的重要靶器官。位於成骨細胞上的VDR可促進骨橋蛋白(OPN)、骨鈣蛋白(OC)的合成，參與骨的形成和礦化。0PN是成骨細胞分泌的一種基質蛋白，對細胞的粘著和遷移非常重要。1，25(OH) D 與VDR結合，誘導破骨細胞移向骨基質表面，與OPN結合，清除老化的骨組織，合成新的骨組織。OC主要由成骨細胞合成分泌，是骨組織中最豐富的非膠原蛋白，OC大部分沉積在細胞外骨基質，新合成的小部分釋放入血循環，OC在血清中的含量與成骨細胞合成的總量成正相關，可特異反映成骨細胞的活性，是反映機體骨更新狀態和骨形成的特異指標，具有調節礦鹽結晶生成，促進骨基質礦化的作用。並促進處於成熟後期成骨細胞I型膠原mRNA的表達及I型膠原蛋白的分泌，同時促進成骨細胞的合成分泌及骨基質的礦化，改善骨的質與量。另外成骨細胞產生胰島素樣生長因子(IGFs)，包括IGF-I、IGF-II、6種胰島素樣生長因子結合蛋白(IGFBPs)和特異性細胞外胰島素樣生長因子受體。IGF-I可促進成骨細胞增殖、分化和幕集，抑制細胞凋亡，刺激骨膠原的轉錄和DNA合成，抑制膠原的降解，增加骨基質沉積。VDR能夠增加IGF—I的數量，能升高人骨髓基質細胞(hBMSC)中IGFBP-2、IGFBP-3、IGFBP-4的mRNA水平，進而調節IGF系統，VDR對成骨細胞抑制增殖和促進分化的雙向作用可能是通過這一重要機制介導的。

對破骨細胞的作用

VDR參與破骨細胞的形成和激活過程，同時參與破骨細胞單核前體細胞的形成和融合兩個過程。骨髓基質細胞中的成骨細胞具有1，25(0H)，D 受體，但成熟破骨細胞自身卻缺乏這種受體，因此1，25(OH) D 對破骨細胞分化成熟的誘導作用很可能是通過成骨細胞來實現的。其可通過作用於骨髓基質細胞、骨母細胞和成骨細胞，促使其合成、分泌各種集落刺激因子和細胞因子，如促使產生骨保護素配體(OPGL)和破骨細胞分化因子(ODF)，促進破骨細胞的發育。其中，OPG是破骨細胞形成的必要條件，而ODF表達升高有利干誘導破骨細胞前體單核細胞的融合和發育成熟，從而增加破骨細胞的骨吸收活性，影響破骨細胞的形成和功能，進而調節局部骨微環境內骨吸收和骨形成平衡的變化，影響骨組織重建。