李 颖综述 孙长颢审校哈尔滨医科大学公共卫生学院;营养与食品卫生教研室，哈尔滨 １５００８６
维生素Ｄ主要生物活性形式是１２５ＯＨ２Ｄ３，后者具有维持体内钙磷动态平衡，调节骨代谢和促进多种组织细胞生长、分化等多种生物功能。这些功能的实现需要通过１２５ＯＨ２Ｄ３与活化的细胞核内受体，即维生素Ｄ受体（ＶＤＲ）相结合，从而调节维生素Ｄ靶基因的转录水平来发挥作用。研究表明ＶＤＲ基因存在多个多态性位点，各基因型在不同种族之间分布频率不同。ＶＤＲ基因多态性不仅影响机体对钙吸收、排泄和利用，使个体之间钙营养状况呈现出多态性，还可能与某些疾病的发生有关。
１ ＶＤＲ基因多态性的分子基础
人ＶＤＲ基因ｃＤＮＡ全长约４６０５个碱基对，包括一段１１５ｂｐ非编码的前导序列，一段１２８１ｂｐ的编码序列以及一段３２０９ｂｐ的３端非编码序列。ＶＤＲ基因位于染色体第１２ｑ１３，由９个外显子和８个内含子组成。该基因存在多个限制性内切酶酶切位点，其中常见的是ＢｓｍＩ ＡｐａＩ ＴａｑＩ ＦｏｋＩ，依次位于第８个内含子、第９个外显子和转录起始位点，以及多聚核苷酸Ａｎ多态性。（见图１）。
外显子２中有两个转录起始位点１，在第一个转录起始位点中存在ＴＣ 转录多态性ＡＴＧ替换 ＡＣＧ，利用ＦｏｋＩ限制性内切酶可识别该位点。当第一个转录起始位点ＡＴＧ带有Ｔ等位基因时（标记为ｆ）时，会翻译为含有４２７个氨基酸的全长ＶＤＲ蛋白质。与之相对应，当转录起始位点ＡＴＧ被ＡＣＧ替换，个体携带有Ｃ等位基因（标记为Ｆ）时，转录从第２个ＡＴＧ转录起始位点开始，翻译的ＶＤＲ蛋白质在氨基末端缺少３个氨基酸。
ＢｓｍＩ和ＴａｑＩ限制性内切酶位点存在于外显子ＶＩＩＩ 和ＩＸ之间的内含子中图１。ＴＣ核苷酸替代 ＡＴＴ到 ＡＴＣ导致外显子ＩＸ中密码子３５２（异亮氨酸）发生同义改变，并可通过限制性内切酶ＴａｑＩ进行识别。单核苷酸重复序列Ａｎ 多态性发生在ＶＤＲ基因的３非翻译区ＵＴＲ，其长度变化从１３到２４个多聚腺苷酸１２等位基因。等位基因的大小呈双峰分布，根据其分布特点，可将个体分为短型等位基因Ａ１３Ａ１７或长型等位基因Ａ１８Ａ２４。
２ ＶＤＲ基因多态性流行病学
ＶＤＲ基因多态性的基因频率和基因型频率存在明显的种族和地域差异，表现出遗传（种族）特异性。亚洲人ＢｓｍＩＢＢ基因型频率是２％，美国黑人为５％，白人为１７％２。而ＴａｑＩ基因型频率亚洲人ＴＴ型为８３％，美国黑人为４０％，白人为３２％。亚洲人ＡｐａＩ的ＡＡ基因型频率是９％，白人是２８％，美国黑人为４４％。美国黑人ＦｏｋＩ的ｆｆ基因型频率为４％，亚洲和白人为１３％～１８％。多聚核苷酸Ａｎ多态性，亚洲人中短型频率为５％～１０％，美籍非洲人为３２％，白人为４１％。仅在美籍非洲人中发现最长型等位基因Ａ２３Ａ２４，而仅在西班牙人中检测到最短型等位基因Ａ１３３。
３ ＶＤＲ基因多态性对钙的吸收、代谢、骨密度和疾病的作用
３．１ ＶＤＲ基因多态性与钙吸收
不同个体对钙的吸收率在１０％～６０％之间。为什么有些人对钙有很强的吸收能力，而有些人的吸收能力却很弱呢？双胞胎配对调查和人群研究发现，ＶＤＲ基因多态性可以影响钙吸收效率，由此推断ＶＤＲ基因多态性可能是不同种族、不同个体之间钙吸收率不同的影响因素之一。
应用同位素钙研究不同基因型受试对象的钙吸收试验表明，携带ＡＡＢＢｔｔ基因型者钙吸收显著低于ａａｂｂＴＴ和ＡａＢｂＴｔ型，并且不同基因型之间ＰＴＨ、碱性磷酸酶、２５ＯＨＤ３、和１２５ＯＨ２Ｄ３水平没有显著性差异，因此推测个体间钙吸收率的不同是由于ＶＤＲ基因型的差异所致。一项针对７２名年龄在７～１２岁健康青少年的研究表明，在ＶＤＲ转录起始位点的ＦｏｋＩ酶切多态性与钙吸收有显著的相关性４。ＦＦ纯合子基因型比ｆｆ纯合子基因型平均钙吸收高４１．５％，比Ｆｆ杂合子基因型高１７％。然而ＶＤＲ基因多态性和钙吸收的关系受到膳食钙摄入量的影响。对绝经后妇女进行２周低钙膳食（＜３００ｍｇｄ）后，携带有ＢＢ基因型的妇女钙吸收率低于ｂｂ基因型的妇女；而进食２周高钙膳食后（１５００ｍｇｄ），两基因型之间钙的吸收率无明显差异５。这是由于摄入低钙膳食时，小肠对钙的吸收通过１２５ＯＨ２Ｄ３和ＶＤＲ介导的主动转运机制完成；当高膳食钙时，钙的吸收为主动转运和被动转运，所以受ＶＤＲ介导的主动转运机制影响变小。
３．２ ＶＤＲ基因多态性与钙排泄
研究表明不同ＶＤＲ基因型可以影响尿钙的排泄。印度的一项研究发现ｂｂ基因型的健康个体尿钙排泄量显著高于ＢＢ基因型者。对高尿钙症患者进行的研究发现，携带ｂ等位基因频率为６１．７％；携带Ｂ等位基因为３８．３％。而正常对照组中ｂ等位基因的频率为４０％；Ｂ等位基因的频率为６０％。ＦｏｋＩ变异产生不同ＶＤＲ基因型也影响尿钙的排泄，肾结石患者携带Ｆ等位基因的频率显著高于携带ｆ等位基因者，ＦＦ基因型个体尿钙排出量高于Ｆｆ基因型，两个基因型尿钙排出量均显著高于ｆｆ基因型。ＦＦ基因型个体不仅尿钙排出增多，而且碱性磷酸酶下降，骨量丢失增加。
由此可见，不同ＶＤＲ基因型不仅影响钙的吸收，对钙的排泄也有一定的作用，钙的吸收和排泄在机体中保持着动态平衡，其净效应反应钙的利用状况。骨密度作为机体长期钙利用的标志物，人们就它与ＶＤＲ基因多态性的关系进行了广泛研究。
３．３ ＶＤＲ基因多态性对骨密度的影响
１９９４年Ｍｏｒｒｉｓｏｎ等６对澳大利亚人群的研究显示，ＶＤＲ基因多态性可占骨密度遗传因素的７５％。携带ＢＢ基因型绝经前和绝经期妇女的椎骨量比ｂｂ基因型低８％或０．５个标准差。这一结果在之后一些研究中得到证实。在一项对１６篇已发表的论文，研究对象超过３６００人进行的ｍｅｔａ－分析显示，ＢＢ基因型髋骨的骨量比ｂｂ基因型低２．４％或０．２个标准差，椎骨骨量低２．５％或０．２个标准差。对ＴａｑＩ多态性和骨量之间关系的研究表明，ｔｔ基因型骨量丢失明显加快。绝经前妇女ＶＤＲ等位基因和骨量之间存在明显的相关性，而在绝经妇女中，这种相关性就会消失。这提示ＶＤＲ基因型可能主要作用于骨质峰值，这在青少年骨量和ＶＤＲ基因多态性关系的研究中得到证实，即携带有不同基因型的青少年，成年后其骨密度不同，携带ｂ等位基因的青少年的骨密度明显高于携带Ｂ等位基因的个体，因此“ｂ”被认为是强骨基因，“Ｂ”为弱骨基因。
近年来，多数研究集中于外显子２中的ＦｏｋＩ酶切多态性，对日本、美籍墨西哥和美籍白人妇女的研究发现，带有ｆｆ基因型者比ＦＦ基因型者骨量低１１％～１２％。后来的研究并未证实ＦｏｋＩ变异和骨量之间存在相关，纯合子基因型之间差异通常是较小的２％～５％ 或＜０．３标准差。遗传因素可能导致了研究结果之间存在的差异，也可能非结合位点发生基因修饰或环境因素（象膳食钙摄入）的修饰作用使结果不一致，这还需充分研究。
４ ＶＤＲ基因多态性与疾病关系
骨质疏松与遗传因素密切相关，但作用于骨量和骨质疏松的特异和等位基因尚未确定。ＶＤＲ基因作为骨质疏松侯选基因已经被广泛研究。携带有ＢＢ基因型者患髋部骨折的风险明显增加７，这种风险差异明显高于不同基因之间骨量的差异。而且ＴＴ基因型与较低的骨折发生率有关，这同该基因有较高骨量相一致。携带ｂａＴ单倍体频率和骨折风险之间也存在相关性，杂合子妇女中骨折风险增加了８０％，纯合子（ＢＡｔ）妇女骨折风险增加了２６０％。ｆｆ基因型患骨质疏松的比率明显升高，同该基因型钙吸收率低和骨量下降相一致。虽然骨质疏松的发生可能受更多的基因控制，其发生机制更为复杂，骨质疏松和ＶＤＲ基因多态性关系研究证实了ＶＤＲ基因变异对钙吸收、代谢和利用的影响。
由于ＶＤＲ还存在于非传统ＶＤ的组织和细胞中，如淋巴细胞、胸腺、骨髓细胞、胰腺、卵巢和胎盘等，起到免疫调节、抑制细胞生长、诱导细胞分化等广泛生物学作用。所以人们对ＶＤＲ基因多态性与前列腺癌、乳腺癌、Ｉ型糖尿病、原发性甲状旁腺功能亢进、心肌梗死、牛皮癣等疾病关系进行了广泛研究８９，并发现ＶＤＲ基因多态性可能与这些疾病发病风险有关。
然而，等位基因可能具有的功能性作用尚不清楚。ＡｐａＩ和ＢｓｍＩ变异可能不具有功能性作用，因为这两个变异位点均存在于外显子８和９之间的内含子中，这种变异既不在内含子－外显子交界处附近，又没产生拼接错误。ＴａｑＩ多态性也可能不会直接影响ＶＤＲ功能，因为两个等位基因编码同义氨基酸。ＦｏｋＩ变异一直被认为是一个功能性多态性的侯选基因。不同ＦｏｋＩ基因型影响植物血凝素ＰＨＡ刺激性周围血单核细胞生长，含有全长ＶＤＲ（Ｆｆ 和ｆｆ基因型）的细胞中，１２５ＯＨ２Ｄ３抑制ＰＨＡ刺激性生长的作用比短型（ＦＦ基因型）明显强。对ＣＯＳ７ ＨｅＬａ和成纤维细胞系进行的转染实验表明，ｆｆ基因型诱导转录激活能力比ＦＦ基因型有所下降，ｆ等位基因与转录因子ＩＩＢ相互作用比Ｆ等位基因效率低，这为ＦｏｋＩ基因多态性同反式激活作用提供了可能机制５。
５ 实际意义
随着人类基因组计划的完成，单核苷酸多态性的研究成为结构基因组学研究的主要方向。届时会绘制出不同种族ＳＮＰ（单核苷酸多态性）图，从而揭开不同种族，乃至个体之间差异的原因。ＶＤＲ基因多态性研究表明，不同基因型对钙吸收、排泄、骨量以及疾病的影响。不同基因型在不同国家、甚至同一国家的不同种族之间的基因频率分布是不同的。ＶＤＲ基因多态性的研究为我们提供思路和方向，随着基因多态性研究的不断深入，届时我们可针对不同的国家、不同的种族及不同的个体，制订不同的膳食钙供给量标准。
由于ＶＤＲ基因型的多态性与骨密度之间存在一定的相关性，而且影响青少年骨量的形成，因此可将ＶＤＲ基因型作为遗传标志物，预测成年后的骨量，对骨量形成不利的基因型可采取一定的干预措施，以便成年后达到较高骨质峰值。
ＶＤＲ基因变异与骨质疏松、骨质疏松性骨折、骨性关节炎、乳腺癌、前列腺癌、甲状旁腺激素分泌亢进、糖尿病和冠心病等有相关性。体外实验表明充足钙能够抑制结肠癌的发生，而高钙饮食可能增加前列腺癌的危险性，提示补钙对于有些人是有益的，而对有些人却可能是有害的。识别不同基因型，对不同个体要有针对性地进行补钙，也可根据不同基因型采取相应的干预措施达到预防和延缓某些疾病发生的目的。
参考文献：
１． １． Ｂａｋｅｒ ＡＲ ＭｃＤｏｎｎｅｌｌ ＤＰ Ｈｕｇｈｅｓ Ｍ ｅｔ ａｌ． Ｃｌｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｆｕｌｌ－ｌｅｎｇｔｈ ｃＤＮＡ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｈｕｍａｎ ｖｉｔａｍｉｎ Ｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒ． Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ Ｕ Ｓ Ａ １９８８ ８５３２９４－３２９８．
２． Ｃｏｏｐｅｒ ＧＳ Ｕｍｂａｃｈ ＤＭ． Ａｒｅ ｖｉｔａｍｉｎ Ｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍｓ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｂｏｎｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ﹖ Ａ ｍｅｔａ－ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｊ Ｂｏｎｅ Ｍｉｎｅｒ Ｒｅｓ １９９６ １１１８４１－１８４９．
３． Ｉｎｇｌｅｓ ＳＡ Ｈａｉｌｅ ＲＷ Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ ＢＥ ｅｔ ａｌ． Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｌｉｎｋａｇｅ ｄｉｓｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｖｉｔａｍｉｎ Ｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ｍａｒｋｅｒｓ ｉｎ ｆｉｖｅ ｅｔｈｎｉｃ ｇｒｏｕｐｓ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｉｅｓ． Ｃａｎｃｅｒ Ｅｐｉｄｅｍｉｏｌｏｇｙ Ｂｉｏｍａｒｋｅｒｓ ＆ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ １９９７ ６９３－９８．
４． Ｓｈａｒｌａ Ｋ Ａ．，Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｊ． Ｅ． Ｓｈｅｌｌａ Ｋ Ｇ ｅｔ ａｌ． Ｖｉｔａｍｉｎ Ｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ｇｅｎｅ Ｆｏｋ１ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ ｐｒｅｄｉｃｔｓ ｃａｌｃｉｕｍ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｏｎｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎ ｃｈｉｌｄｒｅｎ． Ｊ Ｂｏｎｅ Ｍｉｎｅｒ Ｒｅｓ １９９９ １４７４０．
５． ＤａｗｓｏｎＨｕｇｈｅｓ Ｂ Ｈａｒｒｉｓ ＳＳ Ｆｉｎｎｅｒａｎ Ｓ． Ｃａｌｃｉｕｍ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｎ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｌｏｗ ｃａｌｃｉｕｍ ｉｎｔａｋｅｓ ｉｎ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｖｉｔａｍｉｎ Ｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ｇｅｎｏｔｙｐｅ． Ｊ Ｃｌｉｎ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌ Ｍｅｔａｂ． １９９５ Ｄｅｃ８０１２３６５７－３６６１．
６． Ｍｏｒｒｉｓｏｎ ＮＡ Ｑｉ ＪＣ Ｔｏｋｉｔａ Ａ ｅｔ ａｌ． Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｎｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｒｏｍ ｖｉｔａｍｉｎ Ｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ａｌｌｅｌｅｓ． Ｎａｔｕｒｅ １９９４ ３６７２８４－２８７．
７． Ｆｅｓｋａｎｉｃｈ Ｄ Ｈｕｎｔｅｒ ＤＪ Ｗｉｌｌｅｔｔ ＷＣ ｅｔ ａｌ． Ｖｉｔａｍｉｎ Ｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ｇｅｎｏｔｙｐｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｉｓｋ ｏｆ ｂｏｎｅ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ｉｎ ｗｏｍｅｎ． Ｅｐｉｄｅｍｉｏｌｏｇｙ １９９８ ９５３５－５３９．
８． Ｇｒｏｓｓ Ｃ Ｍｕｓｉｏｌ ＩＭ Ｅｃｃｌｅｓｈａｌｌ ＴＲ ｅｔ ａｌ． Ｖｉｔａｍｉｎ Ｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ｇｅｎｅ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｌｉｇａｎｄ ｂｉｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｈｏｒｍｏｎｅ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｎｅｓｓ ｉｎ ｃｕｌｔｕｒｅｄ ｓｋｉｎ ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔｓ． Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｂｉｏｐｈｙｓ Ｒｅｓ Ｃｏｍｍｕｎ １９９８ ２４２４６７－４７３．
９． Ｍａｔｈｉｅｕ Ｃ Ｌａｕｒｅｙｓ Ｊ Ｓｏｂｉｓ Ｈ ｅｔ ａｌ． １２５ｄｉｈｙｄｒｏｘｙｖｉｔａｍｉｎ Ｄ３ ｐｒｅｖｅｎｔｓ ｉｎｓｕｌｉｎｉｔｉｓ ｉｎ ＮＯＤ ｍｉｃｅ． Ｄｉａｂｅｔｅｓ １９９２ ４１１４９１－１４９５． | 