维生素D与炎症性肠病的相关性研究进展

述 评

作者单位：315000 宁波，宁波市第一医院(庞园园，周影)；315000宁波，宁波大学医学院(方莹)

维生素D与炎症性肠病的相关性研究进展

庞园园方莹周影

【摘要】炎症性肠病是一种表现为消化道特异性炎症的疾病，主要包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。其发病原因涉及环境、遗传、免疫、感染等，具体原因尚未明确。近期研究发现，维生素D缺乏可能与炎症性肠病的发生相关。维生素D与维生素D 受体结合后可通过改变肠道黏膜屏障，影响固有免疫和适应性免疫，进而影响炎症性肠病的发生发展。该文主要对维生素D与炎症性肠病的关系进行综述。

【关键词】炎症性肠病；维生素D；维生素D 受体

DOI:10.3969/g.issn.0253-9802.2015.06.001

通讯作者，周影，E-mail：623328481@qq.com

作者简介：通讯周影，助理研究员。现工作于宁波市第一医院分子医学实验室。2008年毕业于华东师范大学，获理学硕士学位，曾于2006年8月至2008年7月在中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所联合培养2年，并曾在该研究所工作。现主要从事干细胞培养、诱导分化，以及信号通路研究等相关工作。近年参与省、市自然科学基金等科研课题2项，在国内外专业学术杂志上发表学术论文4篇。

收稿日期：(2015-02-06)

Research progress in correlation between vitamin D and IBDPangYuanyuan,FangYing,ZhouYing.NingboFirstHospital,Ningbo315000,China

Correspondingauthor,ZhouYing,E-mail: 623328481@qq.com

Abstract【】Inflammatory bowel disease (IBD) is manifested as specific gastrointestinal tract inflammation, mainly including Crohn’s disease and ulcerative colitis. The exact etiology of IBD remains unclear, probably associated with environment, heredity, immunity and infection, etc. Recent studies have demonstrated that vitamin D deficiency is probably correlated with the incidence of IBD. The combination of vitamin D and vitamin D receptor can affect innate and adaptive immunity through altering intestinal mucosal barrier, thereby exerting an effect upon the incidence and development of IBD. This article briefly reviews the association between vitamin D and IBD.

【Key words】Inflammatory bowel disease; Vitamin D; Vitamin D receptor

炎症性肠病(IBD)，是一组与肠道微生态紊乱、遗传易感性、自身免疫异常等相关的慢性肠道炎症。既往研究显示IBD在西方国家较普遍，但近20年来，随着亚洲国家环境及饮食结构的改变，亚洲地区IBD的发病率也明显增加[1]。IBD主要分为克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)2类。CD表现为肉芽肿性病变，可侵及从口腔到肛门整个消化系统，病变呈阶段性或跳跃性分布。UC也称非特异性溃疡性结肠炎，病灶局限于结肠黏膜及黏膜下层，多位于乙状结肠和直肠，也可延伸至降结肠，甚至整个结肠，一般不会累及小肠。IBD患者多表现为腹痛、腹泻、血便、呕吐等消化道症状，此外还可有关节痛、皮肤异常、眼部炎症等肠道外症状。IBD 的传统治疗方法主要包括糖皮质激素、水杨酸制剂及免疫抑制剂，但这些治疗方法无法明显缩短IBD 的自然病程，且长期使用以上药物会给患者带来难以克服的不良反应，即便使用生物制剂治疗，也只有部分患者获得缓解[2]。

维生素D主要参与钙、磷代谢的调节，近几十年的研究显示，维生素D的作用不仅限于此，血清中维生素D浓度的改变与免疫性疾病相关，如类风湿性关节炎、SLE、多发性硬化、哮喘、IBD。维生素D可通过调节先天性免疫系统及固有免疫系统，增强肠道抗菌活性，减轻IBD患者炎症反应[3]。

一、维生素D缺乏在IBD中的临床意义

维生素D在免疫调节方面的作用日益得到医学界的认可，目前众多研究都支持血清维生素D水平降低与IBD相关这一结论。

IBD患者血清维生素D水平低的原因可能是患者营养不良，阳光暴露过少，摄入含维生素D物质不足，以及生物利用效益低等的结果。但也有研究发现那些初诊为IBD的患者也普遍存在血清维生素D水平下降的情况，这也许提示血清低维生素D水平是IBD的1个风险因素。而这两者孰因孰果目前尚无明确定论，可能存在相互作用的关系[4]。

Ulitsky等[5]进行了1个较大型的回顾性研究，共纳入504名IBD患者，包括403名CD患者以及101名UC患者，研究发现有49.8%的患者缺乏维生素D即血浆25-OH-D浓度低于20 ng/dl，约10.9%的患者严重缺乏维生素D即血浆25-OH-D浓度低于10 ng/dl。Ananthakrishnan等[6]也有相似的研究结果，他们纳入2 809例IBD患者，其中将近三分之一的患者血浆中25-OH-D的浓度低于20 ng/ml。Dumitrescu等[7]在对罗马尼亚IBD患者的研究中发现参与试验的患者维生素D明显低于正常人，此外该研究发现，该研究组中中重度的CD患者血浆中25-OH-D的浓度较其他患者更低。这提示血浆维生素D浓度可能与IBD的活动程度相关。Ulitsky等[5]的前瞻性研究也得出了相同结论，他们采用CD活动性指数及Harvey-Bradshaw指数分别对UC患者及CD患者进行疾病活动性评价，采用多变量模型分析，得出结论维生素D缺乏会加强UC与CD的疾病活动性。Kini等[8]在冬季及夏季对IBD患者血浆25-OH-D进行了监测，结果显示冬季的血浆25-OH-D水平低于夏季，但随季节变化的血浆25-OH-D浓度在对IBD患者疾病活动性方面并无差异。但碍于该实验是根据患者血浆季节25-OH-D进行的比较，因此有一定局限性，可能在说明血浆25-OH-D浓度对IBD活动性影响上存在一定缺陷。

维生素D缺乏与IBD患者诸多并发症的发生发展相关。IBD患者存在向结直肠癌转变的风险，而血清中低25-OH-D是IBD向结直肠癌转变的危险因素，Ananthakrishnan等[9]对2 809例IBD患者将近11年的随访中发现196例得了恶性肿瘤，其中41例为结直肠癌。而这其中维生素D缺乏者较维生素D水平正常者有更高的患恶性肿瘤的风险。在该研究中，研究者认为血浆25-OH-D每提高1 ng/ml，可降低IBD患者8%患结直肠癌的风险。IBD患者是艰难梭状芽孢杆菌感染(CDI)的危险人群。而血浆低水平25-OH-D是IBD患者发展成CDI的危险因素。血浆中25-OH-D每上升1 ng/ml，IBD患者患CDI的风险就减少4%[10]。大肠纤维化也是IBD患者常见的并发症，目前有研究发现患者维生素D缺乏可能会促进肠纤维化[11]。

此外IBD患者低血清维生素D水平还与该类患者生存质量下降，外科手术风险增加，以及住院治疗时间延长相关。临床试验证实补充维生素D可以降低IBD患者的复发风险，减少患者外科治疗的需要，提高患者生存质量。此外，IBD患者合并有骨质疏松非常常见，而迁延的病程、频繁使用类固醇激素、血清低维生素D水平可能都是导致IBD患者骨质疏松的原因，因此补充维生素D还可以改善患者骨质疏松，降低这类患者骨折风险[4，12]。

二、 维生素D与维生素D受体(VDR)结合能维护上皮屏障

肠上皮屏障是肠粘膜的重要防线之一，若受损可引起肠上皮通透性增加，促进IBD的发生发展。目前研究支持，维生素与VDR结合可改变上皮通透性，从而增强肠壁的屏障功能[13-18]。

Kong等[13]用葡聚糖硫酸钠(DSS)对VDR敲除和野生型小鼠进行结肠炎造模。使用2.5%DSS后 VDR敲除的小鼠出现严重的腹泻、便血、直肠脱垂等临床症状，且70%的VDR敲除小鼠出现死亡。而野生型小鼠很好地耐受了相同浓度的DSS，未出现严重的临床症状，也没有出现死亡。跨上皮电阻(TER)是评价肠道上皮屏障功能完整性的1个指标，当上皮屏障功能受到损伤时，TER会降低。野生型小鼠肠道的TER在投喂DSS的第0日至第3日未出现明显变化，而VDR敲除的小鼠在第0日至第3日逐渐下降，且明显低于野生型小鼠。

紧密连接蛋白ZO-1和黏附蛋白表达的增强可以促进上皮损伤后重建。Kong等[13]在培养CaCo-2细胞株时加入1,25(OH)2D3，紧密连接蛋白ZO-1和黏附蛋白表达均增强。Zhao等[14]也进行过类似实验，结果发现紧密连接蛋白其蛋白水平及mRNA水平均发生变化，如ZO-1，claudin-1，occludin，同时他们还在实验组和对照组中分别加入DSS，结果显示加入了1,25(OH)2D3的实验组TER明显高于对照组，即提示1,25(OH)2D3具有维护黏膜屏障功能的作用。

蛋白酪氨酸磷酸酶N2(PTPN2)减少与IBD发生发展密切相关，实验发现敲除PTPN2基因可以增强肠道上皮的通透性，在基于染色质免疫沉淀-测序构建的基因图谱发现在CD患者中VDR可与PTPN2绑定，维生素D与VDR相结合可以诱导PTPN2的表达，而PTPN2可通过抑制INF-γ进而抑制信号传导与转录激活子STAT1、STAT3的表达。STAT1、STAT3可促进claudin-2的表达及磷酸化，claudin-2是一种成孔膜蛋白，它是构成紧密连接的重要组成部分，研究发现肠黏膜细胞claudin-2改变会影响肠壁的屏障功能[15]。因此维生素D可通过上述途径抑制claudin-2，从而增强肠壁的屏障功能[16-17]。

Chen等[18]的研究发现，在IBD患者的肠黏膜炎症过程中产生的炎症因子TNF-α可上调miRNA-346，而miRNA-346可通过作用于VDR 3’端的非编码区的特定的序列下调VDR。而黏膜低VDR反过来削弱IBD患者的黏膜屏障，加重IBD患者的肠道炎症，促进疾病进展。

三、维生素D与VDR结合可以调节免疫反应

VDR是一类配体依赖性的转录因子，它与维甲酸X受体(RXR)形成VDR-RXR二聚体后调节下游靶基因。研究发现，巨噬细胞、树突状细胞、活化的T细胞及B细胞等免疫细胞表面均表达VDR，在IBD患者中，维生素D与VDR结合可能参与介导调节细胞的免疫反应[19]。

1.维生素D在IBD患者固有免疫应答中的作用

上皮细胞、巨噬细胞、树突状细胞统称为抗原提呈细胞，核苷酸结合寡聚化结构域2(NOD2)是富亮氨酸重复序列受体(NLRs)家族中的一部分，它可以识别胞壁二酰肽——一种病原体相关分子模式(PAMPs)，是细菌肽聚糖被溶解酶溶解的产物，从而监测肠道内病原微生物。目前研究认为NOD2是与IBD发病相关的1个基因位点，1,25(OH)2D3可促进NOD2的表达[20]。而NOD2通过负向调节NLR途径，从而增强机体免疫耐受能力，减少自身免疫性炎症。此外，NOD2还参与调控细胞自噬, 自噬相关16样蛋白1(ATG16L1)是自噬过程中1个重要蛋白，研究发现ATG16L1的缺乏会引起机体过度免疫应答，而ATG16L1生成受到NOD2的调控[21]。因此，1,25(OH)2D3可能通过调节NOD2及自噬反应来调控免疫应答。此外维生素D与VDR结合后还可以通过影响NF-kB途径诱导β-defensin 4基因的表达，从而增强机体固有免疫抵抗肠道病原菌[22]。

抑菌肽主要由巨噬细胞产生，它在对抗肠道细胞微生物中扮演着重要角色。而维生素D可以促进抑菌肽产生从而直接参与自噬过程，从而增强固有免疫[23]。

TNF-α也与IBD相关，它与炎症反应及细胞毒性相关。在UC患者中TNF-α主要来自树突状细胞，CD患者中TNF-α主要来自固有层中的Th1，在IBD患者的结肠细胞中TNF-α明显上升。提取IBD患者外周血单个有核细胞后，再用VDR激动剂KH1060处理，检测发现TNF-α明显降低，这可能提示VDR激动剂可以减轻IBD患者全身炎症反应[24]。

在外周血中未成熟的树突状细胞具有良好的吞噬病原体的功能，在树突状细胞上维生素D与VDR结合后可以阻止树突状细胞成熟，从而加强固有免疫作用[22]。

2. 维生素D在IBD患者适应性免疫应答中的作用

维生素D对活化的CD4+T细胞的影响主要从Th1-Th2的平衡中助长Th2的生成而产生的。Th1会分泌促炎症因子，如INF-γ、IL-2和淋巴毒素等；Th2分泌的则是抗炎因子，如IL-4、IL-5、IL-13等，CD4+T细胞转化成Th1或Th2主要是通过细胞因子来调控的，IL-12可以促进Th1的形成，而IL-4则能促使Th2的生成。维生素D与CD4+T细胞上的VDR结合后主要在转录水平调节CD4+T使其转变为Th2，而维生素D抑制Th1则是通过调节树突状细胞，使其减少分泌IL-12来实现的。维生素D向Th2生成的偏倚作用，可减少IBD患者的炎症-免疫反应，从而减轻患者因过度免疫炎症反应带来的肠道黏膜的损伤。此外，维生素D还可以抑制Th17而抑制促炎细胞因子IL-17，从而减少炎症反应带来的损伤[25]。

IL-10可下调炎症反应。在VDR敲除的小鼠中，DSS诱导结直肠炎后，小鼠IL-10明显降低，而维生素D则可促进IL-10的产生[26-27]。因此维生素D可促进IL-10分泌，从而降低IBD患者的炎症反应。

四、总结及展望

维生素D不仅从适应性免疫和固有免疫2个方面影响IBD的发生发展，也可以从改变上皮屏障的途径来影响IBD的发生发展。目前，我们对维生素D缺乏的标准依旧沿用早期针对佝偻病设置的标准。但是针对免疫性疾病、肿瘤等可能需要设置新的维生素D缺乏标准，以便更好的用于对疾病的检测监控。摄入维生素D存在较大的问题是会引起高钙血症，因此开发新型仅与VDR结合后产生生物学效应，而不会引起高钙血症的药物具有较好的应用前景。目前维生素D预防IBD尚处于探索阶段。在临床上，针对维生素D缺乏的IBD患者补充多少单位的维生素D最合适尚无定论，维生素D未缺乏的IBD患者是否需要补充维生素D也无明确证据；在分子水平，维生素D拮抗IBD的机制也尚未完全明了。因此，对上述机制的深入研究将为新的治疗方法的研发奠定基础。

参考文献

[1]Park SJ, Kim WH, Cheon JH. Clinical characteristics and treatment of inflammatory bowel disease: A comparison of Eastern and Western perspectives. World J Gastroenterol，2014，20(33):11525-11537.

[2]昝慧，钟英强.间充质干细胞治疗炎性肠病的研究进展.新医学，2011，42(4)：211-214.

[3]Prietl B, Treiber G, Pieber TR, Amrein K. Vitamin D and immune function. Nutrients， 2013，5(7):2502-2521.

[4]Ananthakrishnan AN. Environmental triggers for inflammatory bowel disease. Curr Gastroenterol Rep，2013，15(1):302.

[5]Ulitsky A, Ananthakrishnan AN, Naik A, Skaros S, Zadvornova Y, Binion DG, Issa M. Vitamin D deficiency in patients with inflammatory bowel disease: association with disease activity and quality of life. JPEN J Parenter Enteral Nutr，2011，35(3):308-316.

[6]Ananthakrishnan AN, Cheng SC, Cai T, Cagan A, Gainer VS, Szolovits P, Shaw SY, Churchill S, Karlson EW, Murphy SN, Kohane I, Liao KP. Association between reduced plasma 25-hydroxy vitamin D and increased risk of cancer in patients with inflammatory bowel diseases. Clin Gastroenterol Hepatol，2014，12(5):821-827.

[7]Dumitrescu G, Mihai C, Dranga M, Prelipcean CC. Serum 25-hydroxyvitamin D concentration and inflammatory bowel disease characteristics in Romania. World J Gastroenterol，2014，20(9):2392-2396.

[8]Kini GP, Young B, Herbison P, Schultz M. Does seasonal level of serum 25-OH vitamin D correlate with the activity of Crohn's disease? N Z Med J，2014，127(1394):51-59.

[9]Ananthakrishnan AN, Cagan A, Gainer VS, Cheng SC, Cai T, Szolovits P, Shaw SY, Churchill S, Karlson EW, Murphy SN, Kohane I, Liao KP. Higher plasma vitamin D is associated with reduced risk of Clostridium difficile infection in patients with inflammatory bowel diseases. Aliment Pharmacol Ther，2014 ，39(10):1136-1142.

[10]Tao Q, Wang B, Zheng Y, Jiang X, Pan Z, Ren J. Vitamin D prevents the intestinal fibrosis via induction of vitamin D receptor and inhibition of transforming growth factor-beta1/smad3 pathway. Dig Dis Sci，2015 ，60(4):868-875.

[11]Reich KM, Fedorak RN, Madsen K, Kroeker KI. Vitamin D improves inflammatory bowel disease outcomes: basic science and clinical review. World J Gastroenterol，2014，20(17):4934-4347.

[12]Ananthakrishnan AN, Cagan A, Gainer VS, Cai T, Cheng SC, Savova G, Chen P,Szolovits P, Xia Z, De Jager PL, Shaw SY, Churchill S, Karlson EW, Kohane I,Plenge RM, Murphy SN, Liao KP. Normalization of plasma 25-hydroxy vitamin D is associated with reduced risk of surgery in Crohn’s disease. Inflamm Bowel Dis，2013，19(9):1921-1927.

[13]Kong J, Zhang Z, Musch MW, Ning G, Sun J, Hart J, Bissonnette M, Li YC. Novel role of the vitamin D receptor in maintaining the integrity of the intestinal mucosal barrier. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2008，294(1):G208-G216.

[14]Zhao H, Zhang H, Wu H, Li H, Liu L, Guo J, Li C, Shih DQ, Zhang X. Protective role of 1,25(OH)2 vitamin D3 in the mucosal injury and epithelial barrie disruption in DSS-induced acute colitis in mice. BMC Gastroenterol，2012，12:57.

[15]Grosse B, Degrouard J, Jaillard D, Cassio D. Build them up and break them down: Tight junctions of cell lines expressing typical hepatocyte polarity with a varied repertoire of claudins. Tissue Barriers，2013，1(4):e25210.

[16]McCole DF. Regulation of epithelial barrier function by the inflammatory bowel disease candidate gene, PTPN2. Ann N Y Acad Sci，2012 ，1257:108-114.

[17]Frederiksen B, Liu E, Romanos J, Steck AK, Yin X, Kroehl M, Fingerlin TE, Erlich H, Eisenbarth GS, Rewers M, Norris JM. Investigation of the vitamin D receptor gene (VDR) and its interaction with protein tyrosine phosphatase, non-receptor type 2 gene (PTPN2) on risk of islet autoimmunity and type 1 diabetes: the Diabetes Autoimmunity Study in the Young (DAISY). J Steroid Biochem Mol Biol，2013，133:51-57.

[18]Chen Y, Du J, Zhang Z, Liu T, Shi Y, Ge X, Li YC. MicroRNA-346 mediates tumor necrosis factor α-induced downregulation of gut epithelial vitamin D receptor in inflammatory bowel diseases. Inflamm Bowel Dis，2014，20(11):1910-1918.

[19]Kim JH, Yamaori S, Tanabe T, Johnson CH, Krausz KW, Kato S, Gonzalez FJ. Implication of intestinal VDR deficiency in inflammatory bowel disease. Biochim Biophys Acta，2013，1830(1):2118-2128.

[20]Wang TT, Dabbas B, Laperriere D, Bitton AJ, Soualhine H, Tavera-Mendoza LE, Dionne S, Servant MJ, Bitton A, Seidman EG, Mader S, Behr MA, White JH. Direct and indirect induction by 1,25-dihydroxyvitamin D3 of the NOD2/CARD15-defensin beta2 innate immune pathway defective in Crohn disease. J Biol Chem，2010，285(4):2227-2231.

[21]Kaser A, Blumberg RS. Autophagy, microbial sensing, endoplasmic reticulum stress, and epithelial function in inflammatory bowel disease. Gastroenterology，2011，140(6):1738-1747.

[22]Mouli VP, Ananthakrishnan AN. Review article: vitamin D and inflammatory bowel diseases. Aliment Pharmacol Ther，2014 ，39(2):125-136.

[23]Lu R, Wu S, Xia Y, Sun J. The Vitamin D receptor, inflammatory bowel diseases, and colon cancer. Curr Colorectal Cancer Rep，2012，8(1):57-65.

[24]Stio M, Martinesi M, Bruni S, Treves C, d'Albasio G, Bagnoli S, Bonanomi AG. Interaction among vitamin D(3) analogue KH 1060, TNF-alpha, and vitamin D receptor protein in peripheral blood mononuclear cells of inflammatory bowel disease patients. Int Immunopharmacol，2006 ，6(7):1083-1092.

[25]Reich KM, Fedorak RN, Madsen K, Kroeker KI. Vitamin D improves inflammatory bowel disease outcomes: basic science and clinical review. World J Gastroenterol，2014，20(17):4934-4947.

[26]Yu S, Bruce D, Froicu M, Weaver V, Cantorna MT. Failure of T cell homing, reduced CD4/CD8alphaalpha intraepithelial lymphocytes, and inflammation in the gut of vitamin D receptor KO mice.Proc Natl Acad Sci U S A，2008，105(52): 20834-20839.

[27]Bartels LE, Jørgensen SP, Agnholt J, Kelsen J, Hvas CL, Dahlerup JF. 1,25-dihydroxyvitamin D3 and dexamethasone increase interleukin-10 production in CD4+ T cells from patients with Crohn’s disease. Int Immunopharmacol，2007，7(13):1755-1764.

(本文编辑：杨江瑜)

综 述