在人体内，维生素D在肝脏微粒体细胞色素P-450的作用下，需经两次羟化才能转变为1，25-（OH） ₂ D，成为具有生物活性的D激素。第一步羟化主要在肝脏完成，维生素D通过维生素D结合蛋白（vitamin D binding protein，DBP）的运输到达肝脏，在肝细胞内经维生素D-25羟化酶（25-hydroxylase，CYP2R1和CYP27A1）催化转变，维生素D在体内经过两步羟化后形成1，25-双羟维生素D［1，25-dihydroxyvitamin D，1，25-（OH） ₂D］，后者是体内维生素D的主要活性形式并发挥重要的生理作用，又被称为“D激素”或“活性维生素D”。近年来，有许多与维生素D结构相似且具有活性维生素D样作用的化学物质（活性维生素D类似物）被不断开发并应用于临床，特别是用于骨质疏松症、佝偻病、慢性肾脏病和皮肤病等疾病的治疗。

较高剂量的维生素D及其类似物，刺激骨形成，具有骨合成作用。活性维生素D调节钙结合蛋白，促进肠道对钙的吸收，增加肾小管对钙的重吸收，减少钙从尿中流失，促进肠钙吸收，提高血钙浓度，为钙在骨中沉积、使骨矿化提供原料，对刺激骨形成起了间接的作用。活性维生素D还可以直接作用于成骨细胞，调节成骨细胞的分化和发育，保护成骨细胞，延缓衰老。1，25-（OH） ₂D受体在成骨细胞比较集中，1，25-（OH） ₂D能增加成骨细胞转化生长因子β（TGF-β）的合成及胰岛样生长因子-1（IGF-1）受体的数量。成骨细胞数量不足和功能缺陷在骨质疏松症中所起的作用较过去设想得更加重要。

临床剂量的活性维生素D能直接作用于成骨细胞抑制骨吸收。一方面它通过改变钙内分泌系统来抑制NF-κB受体激活蛋白配体（RANKL）的表达；另一方面，它影响骨髓间质干细胞前体分化成成骨细胞，抑制 RANKL表达。活性维生素D还可直接作用于破骨细胞前体，抑制破骨细胞形成。它阻断 RANKL诱导的破骨细胞分化，抑制破骨细胞形成重要转录因子c-Fos表达，刺激破骨细胞生成阻滞剂干扰素的表达。而Takaha-shi等发现在体外活性维生素D具有与体内相反的效应，可诱导骨吸收。

活性维生素D可通过增加肠钙吸收间接地抑制甲状旁腺激素（parathyroid hormone，PTH），也可直接抑制甲状旁腺细胞增生，并通过降低PTHmRNA合成速率，干扰PTH基因转录，抑制PTH合成。被维生素D诱导的钙敏感受体（CaSR）表达增高可使甲状旁腺细胞对钙离子浓度改变更敏感。Canadillas 等发现钙离子浓度的急剧下降导致VDR表达降低，而钙离子水平的升高将导致相反的效应。这反映了CaSR 和VDR对甲状旁腺细胞的交叉调节作用。血清1，25-（OH） ₂D浓度的降低削弱了对PTH分泌的正常抑制作用，从而导致继发性甲状旁腺功能亢进症，增加骨的吸收。

骨骼肌细胞也是活性维生素D的靶器官。活性维生素D通过1，25-（OH） ₂D受体调控肌肉细胞，诱导神经生长因子合成，以及在肌肉细胞膜水平上通过调节Ca ²⁺通道、蛋白激酶A及C信号转导的非基因途径来影响肌肉的钙代谢。最近一项关于评估补充维生素D对肌肉影响的Meta分析发现，15组针对50岁及以上人群进行的随机对照研究中，发现其中7组的维生素D对肌肉力量、身体活动能力有积极作用。骨骼与肌肉组织的功能性关系受到活性维生素D的调节。肌肉力量增加可以驱使骨骼力量的增加，反映了骨骼的功能性适应。与步态和平衡问题有关的少肌症和肌无力在某种程度上将导致骨折风险增加。

活性维生素D及其类似物是经过羟基化的维生素D类似物，属于骨质疏松症的治疗药物，推荐用于年龄65岁以上或血清肌酐清除率小于60ml/min者。临床应用的活性维生素D及其类似物包括骨化三醇和阿法骨化醇等，见表2-5。活性维生素D能够增加肠钙吸收，减少继发性甲状旁腺功能亢进症，抑制骨吸收，轻度增加患者骨密度、降低跌倒风险、减少椎体或非椎体骨折风险。

①骨质疏松症；②肾性骨病（肾病性佝偻病）；③甲状旁腺功能亢进（伴有骨病者）；④甲状旁腺功能减退；⑤营养和吸收障碍引起的佝偻病和骨软化症；⑥假性缺钙（D-依赖型Ⅰ）的佝偻病和骨软化症。

高钙血症、维生素D增多症、高磷血症伴肾性佝偻病。

除了引起患有肾损伤的患者出现高血钙、高血磷外，尚无其他不良反应的报道（对进行高钙血症透析的患者应考虑其透析液钙内流的可能性）。但长期大剂量服用或患有肾损伤的患者可能出现恶心、头昏、皮疹、便秘、畏食、呕吐、腹痛等高血钙征象，停药后即可恢复正常。

①治疗期间禁止使用药理学剂量的维生素D及其衍生物制剂，以避免可能发生的附加作用和高钙血症。②要对患者进行饮食指导，特别是要观察钙的摄入情况并要对含钙制剂的使用进行控制。③与噻唑类利尿药合用会增加高钙血症的危险。对正在进行洋地黄类药物治疗的患者，应谨慎制订维生素D类似物的用量，因为这类患者如发生高钙血症可能会诱发心律失常。④在维生素D类似物和激素之间存在功能性拮抗的关系。维生素D类制剂能促进钙的吸收，而激素类制剂则抑制钙的吸收。⑤含镁药物（如抗酸药）可能导致高镁血症，故长期接受透析的患者使用本品进行治疗时，不能服用这类药物。⑥由于本品影响磷在肠道、肾脏及骨骼内的输送，故应根据血磷浓度（正常值2～5mg/100ml，或0.6～1.6mmol/L）调节磷结合性制剂的用量。

维生素D类似物可以增加肠道钙磷吸收，所以应监测血清中的钙磷水平，尤其是对肾功能不全的患者。在服用的过程中，患者应至少每3个月进行一次血浆和尿（24小时收集）钙水平的常规检验。如果患者在服用期间出现高血钙或高尿钙，应迅速停药直至血钙水平恢复正常（大约需1周时间），然后可以按末次剂量减半给药。当骨骼愈合的生化指标（如血浆中碱性磷酸酯酶水平）趋向正常时，应适当地减少维生素D类似物的用量，则可能发生高血钙症，一旦出现高血钙症就应立即中止钙的补充。