生命早期维生素D缺乏对仔鼠生长发育和亚临床骨健康的影响

邹逢佳，苏成安，林文东，谢永华，张兵，张静

1 泉州医学高等专科学校临床医学院，福建泉州 362011；2 泉州医学高等专科学校基础医学部；3 泉州医学高等专科学校附属人民医院影像科

维生素D 是维持人体健康必需的一类营养素，不仅能调节钙磷代谢，维持体内血钙和血磷平衡，还能促进骨骼生长和钙化［1-2］。维生素D缺乏会导致机体对钙的吸收减少和利用障碍，从而引起骨量减少甚至骨质疏松。孕妇是维生素D 缺乏的高危人群。如果孕妇长期或严重缺乏维生素D，不仅会出现低钙血症和骨质疏松的临床表现，还会影响胎儿的生长发育，导致营养不良、发育迟缓甚至佝偻病。有研究报道，孕期母体经胎盘向胎儿主动转运钙非常活跃，当钙摄入不足时，母体会动员自身骨钙入血，从而满足胎儿对钙的需求，但长此以往会对母胎健康造成不良影响［3］。亚临床骨健康是指早于肉眼可见的骨骼形态异常之前，机体已经在分子水平上发生了改变，从量变到质变，逐渐出现肉眼可见的临床表现。亚临床骨健康很容易导致骨骼发生不可逆性损害，一旦出现骨质丢失往往无法恢复骨量，从而影响机体正常的生长发育。但目前生命早期维生素D缺乏对亚临床骨健康的影响尚无定论。2020 年2 月—2022 年3月，本研究探讨了生命早期维生素D缺乏对仔鼠生长发育和亚临床骨健康的影响。现报告如下。

1 材料与方法

1.1 材料 健康成年SD 大鼠27只，清洁级，雄性9只、雌性18 只，8 周龄，体质量180～220 g，购自上海斯莱克实验动物有限责任公司，动物生产许可证号：SCXK（沪）2017-0005。所有SD大鼠于泉州医学高等专科学校SPF 级动物房内分笼饲养，自由摄食和饮水。饲养环境：温度（22.0 ± 0.5）℃，相对湿度（50 ±10）%，光照12 h/12 h 明暗交替，通风良好。标准饲料和维生素D缺乏饲料，购自北京华阜康生物科技股份有限公司。除维生素D含量不同外，两种饲料的营养成分基本相同。正白光LED 灯（不含紫外光和红外光）、白炽灯（含部分紫外光和红外光），购自浙江雷士照明科技有限公司。

1.2 动物分组与模型制备 所有雌性SD大鼠按随机数字表法随机分为对照组、维生素D缺乏组（VDD组）、维生素D补充组（VDS组），每组6只。VDD组和VDS组予维生素D缺乏饲料喂养，对照组和所有雄性SD大鼠予标准饲料喂养。喂养4周，按雌雄比2∶1合笼交配，次日在雌鼠阴道口发现白色阴道栓视为交配成功，计为妊娠第1天。交配成功后，对照组与VDS组予标准饲料喂养和白炽灯照明，VDD组继续予维生素D缺乏饲料喂养和正白光LED灯照明，直至仔鼠21天离乳。所有仔鼠按母鼠饲养条件喂养至出生第7周末。每只雌鼠生育仔鼠最多挑选8只（雌雄大致相等）。对照组、VDD组、VDS组分别获取仔鼠20、14、22只。

1.3 观察指标

1.3.1 仔鼠体质量、身长、尾长 仔鼠出生第1、2、3、4周末，称量体质量，测量身长和尾长。

1.3.2 仔鼠血清Ca2+、甲状旁腺激素（PTH）、25-羟基维生素D［25-（OH）D］水平 仔鼠出生第7 周末，麻醉后经心脏取血，离心留取血清。采用偶氮砷Ⅲ法检测血清Ca2+，采用双位点酶免疫法检测血清PTH，采用ELISA法检测血清25-（OH）D。

1.3.4 仔鼠骨矿物质含量和骨密度 仔鼠出生第7 周末，采用双能X 射线骨密度仪检测全身骨矿物质含量和骨密度。

1.3.5 仔鼠血清磷、胰岛素样生长因子1（IGF-1）、Ⅰ型前胶原N 端延长肽（P1NP）、碱性磷酸酶（ALP）水平 仔鼠出生第7周末，麻醉后经心脏取血，离心留取血清。采用酶法检测血清磷，采用ELISA法检测血清IGF-1，采用化学发光免疫分析法检测血清P1NP、ALP。

1.4 统计学方法 采用SPSS23.0 统计软件。计量资料服从正态分布且方差齐性，以±s表示，多组间比较采用单因素方差分析，事后多重比较采用LSD-t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组仔鼠出生4 周内体质量、身长、尾长变化 见表1。

表1 三组仔鼠出生4周内体质量、身长、尾长比较（± s）

表1 三组仔鼠出生4周内体质量、身长、尾长比较（± s）

注：与本组出生第1 周末比较，*P＜0.05；与本组出生第2 周末比较，#P＜0.05；与本组出生第3 周末比较，△P＜0.05；与对照组同期比较，▲P＜0.05；与VDD组同期比较，▽P＜0.05。

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2.2 三组仔鼠血清Ca2+、PTH、25-（OH）D 水平比较 见表2。

表2 三组仔鼠血清Ca2+、PTH、25-（OH）D水平比较（± s）

表2 三组仔鼠血清Ca2+、PTH、25-（OH）D水平比较（± s）

注：与对照组比较，*P＜0.05；与VDD组比较，#P＜0.05。

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2.3 三组仔鼠出生第7 周末骨矿物质含量和骨密度比较 见表3。

表3 三组仔鼠出生第7周末骨矿物质含量和骨密度比较（± s）

表3 三组仔鼠出生第7周末骨矿物质含量和骨密度比较（± s）

注：与对照组比较，*P＜0.05；与VDD组比较，#P＜0.05。

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2.4 三组仔鼠出生第7 周末基础指标比较 见表4。

表4 三组仔鼠出生第7周末基础指标比较（± s）

表4 三组仔鼠出生第7周末基础指标比较（± s）

注：与对照组比较，*P＜0.05；与VDD组比较，#P＜0.05。

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3 讨论

维生素D是人体必需的脂溶性维生素，属于类固醇衍生物，与机体的生长发育、骨骼健康以及神经系统和免疫系统功能有着密切联系［4-5］。一旦机体出现维生素D缺乏，不仅会导致骨骼发育不良，还会引起体内钙磷代谢紊乱。如果孕妇长期或严重缺乏维生素D，在生命早期就会影响胎儿的生长发育。近年来，维生素D缺乏和不足已成为全球性的公共卫生问题之一，涉及各年龄段。各年龄段人群维生素D缺乏或不足所致的疾病越来越多，尤其是与骨代谢、骨健康以及生长发育相关的疾病，这些疾病成为当前临床研究的重点［6］。亚临床骨健康作为一种较为常见的骨骼亚健康状态，主要是指早于肉眼可见的骨骼形态异常之前，机体已经在分子水平上发生了改变。但目前生命早期维生素D缺乏对亚临床骨健康的影响尚无定论。

本研究探索了生命早期维生素D缺乏对仔鼠生长发育和亚临床骨健康的影响，结果发现，对照组和VDS 组仔鼠出生第1～4 周末体质量、身长、尾长均高于VDD组仔鼠同期，并且VDS组仔鼠出生第1～4周末体质量、身长、尾长均高于对照组仔鼠同期。提示生命早期维生素D 缺乏可影响仔鼠的生长发育，而及时补充维生素D则能促进仔鼠的生长发育。本研究结果发现，出生第7周末，对照组和VDS组仔鼠血清Ca2+、25-（OH）D 水平均显著高于VDD 组仔鼠，血清PTH 水平低于VDD 组仔鼠。25-（OH）D 是血液中维生素D 的主要循环形式，是反映体内维生素D状况的可靠指标，也是促进肠道钙磷吸收和维持骨骼矿物质稳态必需的物质。PTH对机体内的血钙和血磷有较强的调节作用。有研究报道，维生素D 能够促进肠道对钙的吸收，而当骨密度降低时，25-（OH）D 缺乏会产生反馈性作用，促使PTH 升高，这在一定程度上加快了骨转换过程，此时骨代谢平衡遭到严重破坏［7-8］。本研究三组仔鼠出生第7周末血清Ca2+、PTH、25-（OH）D 水平比较差异均有统计学意义，进一步证实通过补充维生素D 不仅可浓度依赖性提高血清Ca2+水平，还可促进成骨细胞增殖，从而更好地促进仔鼠的生长发育［9］。本研究结果还发现，出生第7周末，对照组和VDS组仔鼠骨矿物质含量和骨密度均高于VDD 组仔鼠，并且VDS组仔鼠骨矿物质含量和骨密度均高于对照组仔鼠。提示及时补充维生素D能够改善仔鼠亚临床骨健康。

本研究结果还发现，出生第7 周末，对照组和VDS 组仔鼠血清ALP、磷、IGF-1 水平均高于VDD 组仔鼠，血清P1NP 水平均低于VDD 组仔鼠；VDS 组仔鼠血清ALP、磷、IGF-1水平均高于对照组仔鼠，血清P1NP 水平低于对照组仔鼠。P1NP 是从Ⅰ型前胶原蛋白分子的两端裂解出来的前胶原肽。当骨细胞合成增多时，血清P1NP 水平会明显升高［10］，说明骨吸收速度加快，此时骨量丢失会导致骨密度降低［11］。有研究报道，若持续存在维生素D不足或缺乏，机体最突出的病理性改变是钙磷代谢紊乱和骨质损伤，此时机体血清ALP 水平无法升高，与正常生长发育人群相比，其血清ALP 甚至可出现较低水平［12］。有研究认为，机体正常生长发育受IGF-1轴调控，IGF-1轴功能异常会引起生长激素分泌不足，或生长激素依赖性胰岛素样生长因子水平降低，继而导致IGF-1水平降低，维生素D 不足，二者呈明显正相关，此时机体处于生长发育落后的状态［13-14］。本研究结果证实，生命早期及时补充维生素D 能够促进仔鼠生长发育，其间骨代谢相关物质也会得到相应改善。

综上所述，生命早期维生素D缺乏可影响仔鼠生长发育并引起亚临床骨健康，而及时补充维生素D则能促进仔鼠生长发育，逆转亚临床骨健康。