體內的正常細胞和癌細胞都含有維生素D受體，經由與受體結合，讓維生素D發生作用，維生素D與鈣和磷代謝平衡恆定息息相關，以維持骨恆定和正常的骨骼顯微環境；此外可啟動許多生理功能，調節細胞增殖、分化和凋亡、調節神經肌肉功能，並且調節免疫和發炎反應以及癌症的生長等。 此外有關癌症的研究證實，維生素D會影響癌細胞的功能，包括抑制增殖、促進分化和促進凋亡的作用。惡性骨肉瘤細胞含有大量維生素D受體，且使用維生素D可使骨肉瘤細胞進行分化和凋亡，可見其重要性。
維生素D缺乏會使骨吸收量增加，改變骨骼顯微環境，增高骨轉移風險。骨骼含有大量生長因子，癌細胞轉移到骨骼後，會因而得以更為增殖，形成轉移病灶，另外臨床上發現骨代謝率增高的病患會伴隨乳癌發生骨轉移的風險，且預後也會變差，兩者相互印證。
在2017年8月的Cancer Invest.中，德國學者發表論文指出，骨腫瘤病患發生維生素D缺少症相當多，該研究共收集2011年-2016年間共105位罹患各種骨腫瘤的病患，回顧診斷腫瘤前所檢測的25(OH)D維生素D濃度，發現骨腫瘤病患的維生素D濃度缺乏者相當普遍，約達83%病患的25(OH)D維生素D平均值為19.82ng/ml。且罹患惡性骨腫瘤的病患其維生素D濃度顯著低於良性骨腫瘤病患(p=0.0008)。
作者結論指出，臨床上宜評估骨腫瘤病患的維生素D濃度，維生素D缺乏者可能與惡性骨腫瘤的發病或病程有關係。
該研究同時發現，惡性骨腫瘤的病患，其維生素D低的情形比良性骨腫瘤病患和類似腫瘤病患的情形嚴重，且惡性骨肉瘤、軟骨肉瘤或伊汶氏肉瘤的病患，其維生素D濃度皆不足，也許可能與腫瘤的產生有關。但考量維生素D缺乏的情形十分普遍，其確切因果關係待進一步探討。但維持正常維生素D濃度可能有利於減少骨轉移，且由於補充維生素D很簡單且有效，因此值得建議與推廣。
同一群德國學者在先前也指出，發生骨轉移和多發性骨髓瘤病患的維生素D缺乏的盛行率較高，且會出現骨吸收增高情形，改變骨骼的顯微環境。其中以乳癌和前列腺癌最常發生骨轉移，高達40%。病患中很常出現血清25-OH-D維生素D缺乏的情形，維生素D缺乏會增高癌病患的死亡率，且會表現出腫瘤相關基因而引起癌症生長，骨轉移動物模式研究指出，缺乏鈣或維生素D會增強乳癌和前列腺癌的癌症成長，可見維持正常值的維生素D對減少骨轉移非常重要。
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