Понимание метаболизма витамина D необходимо для уяснения патогенеза рахита. В коже содержится 7дегидрохолестерол, под действием ультрафиолетовой радиации превращающийся в витамин D3 и другие неактивные стеролы витамина D. Недоступность кожи для ультрафиолетового облучения приводит к развитию рахита. Витамин D3 транспортируется в печень с помощью белка, связывающего витамин D. Концентрация в плазме свободного, или несвязанного витамина D, значительно ниже, чем уровень его метаболитов, связанных с белком.

Витамин D может включаться в метаболизм, всасываясь в кишечнике в виде витамина D2 и витамина D3 под действием желчных солей. Абсорбированный витамин транспортируется в печень, в которой вместе с выработанным в коже витамином D3 превращается в 25 гидроксивитамин D под действием микросомального фермента NADPH в присутствии кислорода и магния путем присоединения гидроксильной группы к атому углерода в положении 25. Затем 25 D транспортируется с помощью белка, связывающего витамин, в почки, где происходит его дальнейший метаболизм. Основным циркулирующим в крови человека метаболитом витамина служит 25 D, концентрация которого составляет 20-50 нг/мл. Поскольку механизм обратной связи почти не влияет на синтез 25 D, уровень его в плазме повышается летом и понижается зимой. Поступление больших количеств витамина приводит к увеличению концентрации 25 D в несколько раз по сравнению с нормой, излишек его адсорбируется жировой тканью.

В почках происходит дальнейшее гидроксилирование 25 D в зависимости от уровня кальция, фосфатов и паратгормона в сыворотке. При снижении уровня кальция и фосфора или повышении уровня паратгормона активируется фермент 25 01агидроксилаза, в результате чего образуется l,25 2D. Содержание этого метаболита в крови составляет только 0,1% от уровня 25 D. В кишечнике он повышает активный транспорт кальция и стимулирует абсорбцию фосфатов. Поскольку митохондриальный фермент 1агидроксилаза регулируется по принципу обратной связи, синтез l,25 2D снижается при нормализации уровня кальция и фосфора в сыворотке. Излишек l,25 2D превращается в кальцитроевую кислоту, неактивный метаболит.

На фоне неизмененного или повышенного уровня кальция и/или фосфора в сыворотке активируется почечная 25 D24гидроксилаза, под действием которой синтезируется 24,25дигидроксивитамин D [24,25 2D], играющий роль в процессе минерализации кости. Его уровень в сыворотке повышается после поступления с пищей больших количеств витамина D. Несмотря на то что при пероральной передозировке витамина могут развиться гипервитаминоз и образоваться неактивные метаболиты, даже очень интенсивная инсоляция не приводит к образованию токсических уровней 25 D3, что предполагает существование естественного регуляторного механизма его продукции.

Концентрации l,25 2D у детей выше, чем у взрослых, не подвержены сезонным колебаниям и достигают максимума на первом году жизни, вновь увеличиваясь при ускоренном росте в подростковый период. Эти данные необходимо рассматривать в комплексе, учитывая содержание в сыворотке кальция, фосфора, паратгормона и всех метаболитов витамина D.

Дефицит минеральных солей нарушает минерализацию костей. Их недостаточность в зонах роста, проявляющаяся замедлением роста и отставанием костного возраста называют рахитом. Недостаточная минерализация трабекулярной кости, приводящая к большему содержанию неминерализованного остеоида, называется остеомаляцией. Рахитом болеет только растущий ребенок, а остеомаляция может встречаться в любом возрасте. У всех больных рахитом выявляются признаки остеомаляции, но не у всех больных с остеомаляцией развивается рахит. Эти состояния следует отличать от остеопороза, т. е. состояния, при котором в одинаковой степени уменьшаются объемы костей и солей; это состояние связано с лечением глюкокортикоидами или сопровождает синдромы Тернера и Клайнфелтера.

Рахит может протекать на фоне дефицита кальция или фосфора. Поскольку ионы кальция и фосфора составляют минеральную часть кости, недостаток любого из них во внеклеточной жидкости, омывающей минерализуемую поверхность, приводит к рахиту и остеомаляции. Типы рахита различают по клиническим проявлениям.