Велике значення в механізмі токсичної дії вітаміну Д має порушення обміну лимонної кислоти. Дослідження показали, що високі дози вітаміну Д викликають гіперцітремію, а недолік його приводить до зниження концентрації лимонної кислоти в крові (Freeman, Ghag, 1950; Н. Е. і Н. С. Harrison, 1952; Nicolaysen Eeg-Larsen, 1953). Було встановлено також, що вітамін Д має здатність змінювати швидкість течії реакцій в циклі Кребса. Так, його надлишок підвищує активність цітрогенази, в результаті чого посилюється синтез лимонної кислоти. Крім того, сповільнюється окислення останньої в ізолімонная на шляху перетворення в α-кетоглутаровую кислоту, що призводить до розвитку гіперцітреміі, метаболічного ацидозу (Лавров, Терентьєва, 1963; Авенірова, Струков, 1970).
Дослідження С. Є. Северина (1962), А. Ленинджер (1966) та інших показали, що цикл Кребса, в якому утворюється лимонна кислота, а також вся складна система ферментів і коферментів зосереджені в мітохондріях, тому цитратний цикл є основним біохімічним процесом у всіх тканинах макро- і мікроорганізмів. Слід гадати, що ступінь тяжкості Д-вітамінної інтоксикації залежить від вираженості порушень в циклі Кребса в цілому. Наприклад, порушення кислотно-лужних співвідношень з розвитком ацидозу при гипервитаминозе Д призводить до посилення виділення фосфатів нирками і розвитку гипофосфатемии. Значне накопичення лимонної кислоти підвищує розчинність оксіапата на межі фаз кістка - рідина, що сприяє збільшенню вмісту в крові іонів кальцію. Таким чином, згідно з метаболічної теорії дії вітаміну Д, його передозування призводять до гіперкальціємії, гипофосфатемии, метаболічного ацидозу через цитратний механізм.