维生素D与女性生育功能的研究进展

方健叶，郝翠芳

维生素D作为脂溶性类固醇衍生物，通过与核受体家族中的维生素D受体结合发挥作用[1]。已证实维生素D受体在女性卵巢、子宫内膜、输卵管上皮细胞、胎盘、蜕膜细胞、下丘脑、垂体、男性睾丸等许多组织均有表达[2]。另外，维生素D在抗苗勒管激素(anti-müllerian hormone,AMH)的产生、卵母细胞发育、卵巢激素分泌、子宫内膜容受性等生育功能方面发挥重要作用[3]。

1 维生素D概述

1.1 维生素D的合成、代谢及作用

维生素D主要包括维生素D2(麦角钙化醇)和维生素D3(胆钙化醇)，维生素D3主要由皮肤中的7-脱氢胆固醇经紫外线照射后产生，食物中也可摄入少量维生素D2或D3。血液中维生素D通常不以游离形式存在，需与维生素D结合蛋白(vitamin D binding protein,VDBP) 以结合型形式转运至肝脏，经肝脏中的25-羟化酶生成25-羟基维生素D3，再由肾脏的1-α羟化酶(CYP27B1)作用形成具有生物活性的1,25-二羟基维生素D3[1,25(OH)2D3]，转运至各靶器官与维生素D受体(vitamin D receptor,VDR)结合形成激素-受体复合物，与细胞核的Vit D反应元件结合调控相关应答基因，从而发挥生物学效应[4]。1,25(OH)2D3最后在24-羟化酶作用下，形成无活性的24，25-二羟基维生素D3。

维生素D的经典作用主要是促进肠道钙和磷的吸收和肾小管内钙的重吸收，并通过直接调节骨骼代谢，以维持血液循环中的钙磷稳态参与调节钙磷代谢。非经典作用包括对机体多种组织细胞增生、分化和功能的调节，如1,25(OH)2D3可负反馈抑制甲状旁腺激素的产生、刺激胰岛β细胞分泌胰岛素及促进成纤维细胞生长因子23(fibroblast frowth factor 23,FGF23)合成，而FGF23主要由成骨细胞和骨细胞产生[5]。

1.2 血清维生素D水平的评估

虽然维生素D的活性成分是1,25(OH)2D3，但多数学者认为25-(OH) D3比1,25(OH)2D3能更准确地反映体内维生素D的水平，故临床上通常检测血清25-(OH) D3浓度评价维生素D的水平。意大利临床内分泌协会以及美国临床内分泌医师协会指南将25-(OH) D3≥30.0 ng/mL(75 nmol/L)定义为充足，20.0～29.9 ng/mL(50.0～74.9 nmol/L)为不足，<20.0 ng/mL(<50.0 nmol/L)为缺乏[6]。

2 维生素D与女性生育功能

2.1 维生素D与卵巢储备功能

卵巢储备功能的评判常以窦卵泡数及AMH来评价，其中AMH是卵巢窦前卵泡和小窦卵泡的颗粒细胞分泌的特异性糖蛋白，不受月经周期影响。AMH<1.1 ng/mL提示早发性卵巢功能不全[7]。有动物实验证实1,25(OH)2D3能降低AMH mRNA水平，同时增加卵泡刺激素受体表达，从而调节卵泡的发育[8]。Merhi等[9]研究33例体外受精(in vitro fertilization,IVF)促排卵治疗的患者发现，25-(OH)2D3缺乏或不足的患者颗粒细胞中AMH II型受体的表达较25-(OH) D3水平正常患者增加两倍；作者指出维生素D可通过减少Smads家族蛋白磷酸化位点及其核定位而抑制AMH的作用，也可通过抑制AMH II型受体表达和下游信号传导，解除AMH对颗粒细胞的抑制作用从而促进卵泡成熟。

一项来自388例月经周期规律女性的研究发现，年龄大于40岁女性的维生素D和AMH水平呈正相关，年龄小于35岁女性的维生素D与AMH水平呈弱的负相关；年龄大于40岁女性维生素D缺乏被认为与卵巢储备功能下降有关[10]。Chang等[11]对73例非肥胖健康女性横断面研究发现：血清维生素D与AMH、卵泡刺激素、窦性卵泡计数和卵巢容积无关，与游离睾酮、总睾酮和游离雄激素指数呈正相关，这表明维生素D可能通过调节雄激素活性来改善生育能力。但该研究样本量有限，仍需大数据进一步证实。

2.2 维生素D与卵泡发育及受精

维生素D可能影响卵泡发育。Yoshizawa等[12]将小鼠的VDR基因敲除后，小鼠显示出卵泡发育受损和子宫发育不全。有研究证实维生素D可促进卵巢类固醇激素的生成，促进雌二醇、雌酮和孕酮的产生，同时刺激卵巢产生胰岛素样生长因子结合蛋白-1(IGFBP-1)，这些激素对于卵泡的发育有积极作用[13]。来自恒河猴的实验证实，1,25(OH)2D3以剂量和阶段依赖的方式影响卵泡及卵母细胞的生长，低剂量1,25(OH)2D3促进窦前卵泡的生长，高剂量则使卵泡直径生长更大[14]。

研究发现，受精过程受VDR介导的非基因组活动的作用[15]，活性维生素D通过增加细胞内钙的浓度，增加顶氨酸的活性(顶氨酸是消化透明带的酶)，利于精子穿透并完成受精过程[16]。随后受精卵成为母体生殖道内的半抗原物质，女性免疫系统因受抗原物质的刺激而发挥免疫作用；活性维生素D刺激Treg细胞活性，诱导免疫耐受，有利于胚胎植入[17]。Ciepiela 等[18]的临床研究发现在胞浆内精子注射(intracytoplasmic sperm injection,ICSI)助孕女性的卵泡液中，25-(OH) D3水平与卵母细胞受精能力及优质胚胎发育呈负相关，即卵泡液低浓度25-(OH) D3组的优质胚胎更多；另外，血清25-(OH) D3< 20 ng/mL的女性与≥20 ng/mL的女性比较，虽然受精率(71% vs 61.6%，P=0.026)及临床妊娠率更高(48.2% vs 25%，P=0.001)，但流产率也更高(14.5% vs 3.8%，P=0.013)。然而，由于该作者研究的对象是ICSI助孕的患者，无法证实正常受精患者的受精情况是否与维生素D呈负相关，故仍需进一步探索。

2.3 维生素D与子宫内膜容受性

动物实验表明，VDR在小鼠子宫内膜有表达[19]，而VDR突变的雌性小鼠则子宫发育不全，无法生育[20]。一项研究表明，1,25(OH)2D3可通过与子宫内膜基质细胞中HOXA10受体结合，上调其mRNA和蛋白的表达，HOXA10对女性生育能力和胚胎着床至关重要[21]。这一观点进一步得到了体外细胞实验的支持，实验表明1-α羟化酶在妊娠早期的子宫内膜间质细胞中表达上调[22]。在一项供卵IVF治疗的回顾性研究中，维生素D缺乏者的临床妊娠率和活产率低于维生素D充足者，这一研究提示，维生素D可能通过调节子宫内膜而不是卵子来影响生育[23]。维生素D还可通过免疫调节作用于子宫内膜[24]，如骨化三醇处理后的蜕膜自然杀伤细胞降低了细胞因子CSF2,IL1,IL6和TNF的合成[25]，骨化三醇减弱了蜕膜T细胞的功能，有助于胚胎植入。有研究对368例IVF/ICSI患者分析发现，维生素D缺乏的妇女与维生素D水平≥20 ng/mL的妇女在卵母细胞数量、成熟卵母细胞数量、受精率、优质胚胎百分率和移植胚胎质量方面无显著差异，而维生素D缺乏组临床妊娠率显著下降，且通过Logistic回归分析提示维生素D缺乏与较低的临床妊娠率呈独立相关[26]。我们也进行了血清维生素D与IVF/ICSI妊娠结局的相关分析，维生素D缺乏组与非缺乏组比较，成熟卵子率、受精率、优胚率均无差异，但临床妊娠率分别为52.21%、62.24%，差异有统计学意义(P<0.05)，提示维生素D缺乏可能通过影响子宫内膜的容受性而影响妊娠。

2.4 维生素D与妊娠

一项回顾性研究发现接受IVF治疗的患者中卵泡液维生素D水平与血清维生素D水平呈正相关(r=0.85,P<0.001)，且卵泡液维生素D水平显著高于血清维生素D水平(P<0.001)，血清维生素D最高的妇女正常受精率最高，提示受精过程可能会受维生素D水平的影响[27]。有学者对132例18～39岁健康女性的前瞻性研究发现，妊娠女性血清25-(OH) D3水平显著高于非妊娠女性(67.5% vs 49.0%)，而且在摄入维生素D的人群中，有更高的活产率(59.0% vs 40.0%)[28]。2018年一项荟萃分析显示，IVF/ICSI不孕女性中，维生素D缺乏的女性临床妊娠率及活产率均低于维生素D充足的女性，说明维生素D可能影响胚胎着床，从而影响妊娠结局[29]。

维生素D与妊娠期高血压、子痫及妊娠期糖尿病等妊娠并发症相关。来自881例单胎妊娠女性前瞻性研究发现，在妊娠晚期(32～38周)体内血清维生素D含量高于30 ng/mL时，子痫前期的发生风险随之降低[30]。维生素D可能通过调节促进炎症反应，减少子痫前期的氧化应激，促进血管生成等参与子痫的发病。此外，维生素D对胰腺β细胞有直接作用，影响胰岛素分泌[31]，参与妊娠期糖代谢的过程。

3 维生素D与生殖相关疾病

3.1 维生素D与多囊卵巢综合征

多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome,PCOS)是最常见的生殖内分泌疾病，是排卵障碍性不孕的主要原因之一，其主要临床表现为稀发排卵或不排卵、肥胖、胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)、代偿性高胰岛素血症等。针对1 122例PCOS和847例健康非PCOS(对照组)女性维生素D水平的Meta分析，发现PCOS组维生素D水平显著低于对照组；进一步分析发现维生素D水平与体质量指数、空腹血糖、空腹胰岛素、胰岛素抵抗指数、胰岛β细胞功能指数、游离雄激素指数、甲状旁腺素呈负相关,与高密度脂蛋白、性激素结合球蛋白呈正相关[32]。2020年的一项荟萃分析显示补充维生素D可以降低PCOS患者的胰岛素分泌和高雄激素血症，并在一定程度上改善其脂质代谢[33]。这可能是因为人胰岛素基因的启动子区域中有维生素D反应元件，维生素D通过刺激胰岛素受体的表达提高胰岛素对葡萄糖转运的反应性，参与调节糖代谢的过程[34]。PCOS患者卵巢呈多囊样改变，并伴有较高水平的AMH。2020年的荟萃分析显示PCOS患者补充维生素D后AMH显著降低[35]，提示维生素D可能通过调节AMH水平促进PCOS卵泡正常发育。

3.2 维生素D与子宫内膜异位症

子宫内膜异位症患者伴不孕的发生率高达40%[36]。一项荟萃分析发现25-(OH) D3水平与子宫内膜异位症患病风险呈负相关[37]。VDBP是维生素D进入体循环的载体，如果VDBP改变可能会影响25-(OH) D3、1,25-(OH)2D3的转运与清除。有学者研究VDBP多态性与子宫内膜异位症发病的关系，结果显示子宫内膜异位症患者血清中VDBP浓度较非子宫内膜异位症患者高3倍左右，携带GC-2基因多态性的子宫内膜异位症患者由于不能充分激活巨噬细胞的吞噬功能，可能会促使子宫内膜组织种植到腹膜腔内[38]。动物实验发现维生素D可显著降低VEGF的表达，而子宫内膜异位症患者腹腔液中VEGF增多，使盆腔微血管生长增加，异位内膜容易种植生长。另外，维生素D不仅通过T细胞发挥免疫调节作用[39]，还通过多种途径发挥抗炎作用[40]，参与子宫内膜异位症的发病。

4 总结与展望

目前，大量研究证实维生素D在一定程度上影响女性生殖功能，包括卵巢储备功能、卵泡发育、卵子受精及胚胎植入过程，也会对影响生育的相关疾病如PCOS、子宫内膜异位症等产生直接或间接的影响。目前尚无关于维生素D与女性生殖系统的相关指南或共识，而人群维生素D缺乏普遍存在，故需要更多的动物实验及更大规模的前瞻性研究，来进一步明确维生素D对女性生育功能的作用，为女性不孕患者提供有效的辅助治疗。