维生素D的非经典代谢途径在自身免疫性疾病发生发展中作用的研究进展

罗曼，吴邱红，刘静，邵鑫，袁国华

(川北医学院附属医院，四川南充 637000)

自身免疫性疾病(AID)是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病，常见的疾病如系统性红斑狼疮(SLE)、类风湿关节炎(RA)、多发性硬化症(MS)、1型糖尿病(T1DM)、原发性干燥综合征(pSS)等，发病机制不明，且疾病的发生发展受各种因素影响，如环境因素中的维生素D。维生素D是一种脂溶性的甾体类激素，有五种化合物，与健康较为密切的是维生素D2和维生素D3。25羟基维生素D3(25(OH)D3)是维生素D的主要循环形式，也是评估实际状态维生素D的有用指标。但生物活性最强的维生素D化合物是1,25二羟基维生素D3[1，25(OH)2D3][1,2]。维生素D除调节钙磷代谢的经典代谢途径外，也存在非经典代谢途径，即1，25(OH)2D3结合并激活维生素D受体(VDR)，再与配体结合的VDR作为转录因子，进而调控细胞分化、细胞周期和细胞凋亡相关基因表达[3]。维生素D缺乏，导致患AID风险增加[4]。现就维生素D的非经典代谢途径在自身免疫性疾病发生发展中的作用研究进展情况综述如下。

1 维生素D的非经典代谢途径

维生素D的非经典代谢途径是由激活局部组织VDR介导的，在非经典部位如肌肉、结肠、前列腺、免疫系统或胰腺产生旁/自分泌作用。肝脏合成的25(OH)D3是脂溶性维生素，大部分与维生素D结合蛋白、血清白蛋白、脂蛋白结合，小部分以游离状态存在[5]。肾外组织更依赖于维生素D的生物可利用池，包括白蛋白结合和游离的维生素D，仅占总维生素D池的0.1%，但仍只有一小部分未结合的代谢产物被动进入靶细胞进一步代谢或发挥生物活性作用，生物活性作用与游离活化的维生素D化合物浓度相关[6]，25(OH)D3到1，25(OH)2D3的肾外转化需通过线粒体酶1α羟化酶(CYP27B1)作用，巨噬细胞、树突状细胞、B淋巴细胞、T淋巴细胞在内的多种免疫细胞表达CYP27B1，并能将25(OH)D3转化为1,25(OH)2D3。免疫细胞中CYP27B1的调节与肾脏中的调节是显著不同的，不受甲状旁腺激素影响，而是受免疫信号的控制。如单核细胞/巨噬细胞的CYP27B1的表达水平被IFN-γ、LPS、触发TLR2/1复合物的配体上调，但这种酶在巨噬细胞和树突状细胞中的表达没有被1,25(OH)2D3本身抑制。CYP27B1表达水平在树突状细胞成熟过程中升高，在T淋巴细胞和B淋巴细胞中，这种酶的表达在细胞被激活后显著增强。局部维生素D代谢允许免疫细胞在需要时自主调节免疫反应，但这种自分泌和(或)旁分泌回路的关键取决于循环25(OH)D3的可用性[7]。24羟化酶是线粒体酶，也存在非肾组织内，在1,25(OH)2D3和25(OH)D3的代谢过程中，负责C-24羟基化，使1,25(OH)2D3灭活[8]，维持维生素D平衡。维生素D的非经典代谢途径可分为激素分泌的调节、免疫功能的调节、细胞增殖和分化的调节。1,25(OH)2D调节免疫功能通过抑制树突状细胞的成熟从而抑制适应性免疫，降低树突状细胞向CD4+T细胞呈递抗原的能力。1，25(OH)2D进一步抑制CD4+T细胞向Th1和Th17细胞的增殖和分化，促进Th2和Treg细胞的产生。另一方面，1,25(OH)2D促进先天免疫，因为当巨噬细胞被Toll样受体(TLR)激活时，VDR和CYP27B1被诱导，使巨噬细胞产生1,25(OH)2D，然后诱导组织蛋白酶表达，一种有效的抗菌肽[9]。1,25(OH)2D3与内陷质膜VDR相互作用，产生快速反应，调节钙磷代谢，且不涉及基因表达的变化。免疫细胞可以通过旁/内分泌途径产生1，25(OH)2D3，1,25(OH)2D3可以与细胞核内的VDR相互作用，产生基因组反应从而发挥免疫学效应，参与银屑病、某些癌症、MS、T1DM、血压调节、肌无力、心血管疾病和微生物感染的发病机制[10]。

2 维生素D的非经典代谢途径在AID发生发展中的作用

2.1 维生素D的非经典代谢途径在SLE发生发展中的作用 SLE是一种AID，其特征是自身抗体出现、全身调节性T细胞(Tregs)耗竭和Th17细胞增加及B细胞过度增生。维生素D通过增加Tregs和减少Th1细胞及Th17细胞来维持Tregs和效应T细胞平衡，并降低记忆B细胞和抗体水平。维生素D可导致B细胞凋亡，抑制B细胞增殖、B记忆细胞的产生、浆细胞分化和免疫球蛋白的产生[11]。Lerman等[12]实验表明1,25(OH)2D3抑制了I-型干扰素(IFN-I)诱导的单核细胞体外成熟，这可能限制SLE血清中的单核细胞分化和活化。补充活性维生素D可降低CD40、CD80和CD86共刺激分子及主要组织相容性复合物II类(MHC II)的表达，显著降低IL-12水平，同时促进IL-10的产生，诱导免疫球蛋白样转录物3(ILT3)的表达。在树突状细胞(DCs)内合成1,25(OH)2D3通过旁分泌作用抑制单核细胞的分化，阻止其成熟，抑制促炎介质的产生。活性维生素D也可以通过抑制Th1细胞中IFN-γ和IL-2的表达，间接地调节Th2细胞的反应，并通过抑制Th2细胞因子如IL-4的表达而直接调节Th2细胞的反应[13～15]。He等[16]发现，1，25(OH)2D3和VDR可通过抑制PKCδ/ERK通路，促进CD11a、CD70和CD40L的DNA甲基化，抑制CD4+T细胞的活化，抑制SLE的免疫应答。在IL-2存在情况下，维生素D通过T细胞受体(TCR)直接刺激CD4+T细胞中的foxp3表达来诱导Tregs，SLE患者Tregs的细胞亚群是阻碍自身免疫疾病发展的重要因素[17]。维生素D缺乏与AID的进展有关。维生素D水平降低可影响TGF-β水平，TGF-β对激活和诱导T细胞调节因子具有重要作用[18]。

2.2 维生素D的非经典代谢途径在RA发生发展中的作用 RA是一种慢性炎症性关节疾病，主要病理是滑膜炎。先天免疫细胞(单核细胞、树突状细胞、肥大细胞)和适应性免疫细胞(Th1、Th17细胞、B细胞)参与RA的滑膜炎症。这些细胞可表达VDR，活性维生素D与VDR结合发生免疫学作用[19]。活性维生素D主要下调Th1依赖免疫反应，如RA，1,25(OH)2D3诱导的抗原提成细胞(APC)细胞因子表达改变间接影响T细胞极化，包括Th17细胞在内的T细胞是1,25(OH)2D3直接的靶点。在人类T细胞中，维生素D抑制IL-17A和IFN-γ的产生，刺激IL-4和IL-10的产生，抑制炎症反应。此外，早期RA患者中1,25(OH)2D3可直接降低记忆T细胞产生Th17细胞因子IL-17A、IL-17F和IL-22的水平。肿瘤坏死因子α(TNF-α)是RA治疗的常用靶点，但1,25(OH)2D3对刺激外周血单个核细胞(PBMCs)产生TNF-α没有影响，对记忆T细胞产生TNF-α的抑制作用有限。不同地区、不同季节RA患者血清维生素D水平存在差异，且与RA发病呈负相关。在另一个多中心大型研究中，类风湿性关节炎活动度和残疾评分与血清25(OH)D水平呈负相关[20]。一些研究[21]表明，维生素D摄入量增加可降低类风湿性关节炎发病风险。血清中维生素D3的低水平可能与长时间缺乏光照、不同的遗传背景和营养因素有关。通过维生素D的潜在免疫抑制作用，解释与RA等AID的相对患病率。

2.3 维生素D的非经典代谢途径在MS发生发展中的作用 MS为一种器官特异性T细胞介导的AID。其病理特征是静脉周围炎性病变，导致脱髓鞘斑块形成。炎性浸润细胞包括T淋巴细胞，主要是MHC Ⅰ类限制性CD8+T细胞，少量B细胞和浆细胞。EBV、UV-B、吸烟、维生素D以及个体的遗传背景，在MS发展过程中发挥着重要作用[22]。妊娠期补充维生素D可能对后代患MS产生保护作用。Mirzaei等纳入了35 000例受试者，每天喝两到三杯牛奶的母亲，其女儿患多MS的风险比那些很少喝或不喝牛奶低38%。研究结果表明，高维生素D摄入量且血清维生素D水平高的母亲其女儿患MS的风险较低[23]。低维生素D摄入量或低循环25(OH)D的人群患MS风险高，其水平与MS活性存在负相关。血清25(OH)D水平直接影响疾病进程，或可作为预后标志物。高血清25(OH)D水平可以很好地预测MS活动程度、MRI损伤负荷、脑萎缩，以及5年随访期间的临床进展。识别和纠正维生素D不足在MS的早期治疗中具有重要作用[24]。

2.4 维生素D的非经典代谢途径在T1DM发生发展中的作用 T1DM是由T辅助细胞(Th)介导的AID，环境因素和遗传易感性参与其发病，维生素D通过作用于Th细胞表达的VDR发挥免疫调节作用。T1DM的高发病率区域位于低紫外线照射的地理区域，其高发率可能与皮肤合成维生素D较少相关。光照较短地区发生Th1介导的疾病(如T1DM、类风湿性关节炎或多发性硬化)的风险较高，而紫外线照射可下调细胞免疫反应，特别是Th1细胞免疫。CYP27B1被确定为T1DM和爱迪生氏病的易感性基因[25,26]。世界范围内T1DM的发病率稳步上升，可能与维生素D不足有关。在生命早期补充维生素D是预防T1DM发展的保护因素。Eurodiab等研究显示，在出生后第一年补充维生素D的儿童患T1DM的风险降低了33%。此外，在nod小鼠模型中，给予骨化三醇或维生素D类似物可以预防或延缓糖尿病的发作[27]。维生素D缺乏与年轻T1DM患者视网膜病变的发生率增加有关，可能导致视网膜早期血管损伤；而补充维生素D可以通过抑制炎症、下调肾素—血管紧张素系统、改善胰岛素分泌和抗内皮细胞增殖起保护作用。在缺血性视网膜病变的小鼠模型中，1,25(OH)2D3抑制视网膜新生血管化，而在细胞培养中则抑制内皮细胞增殖[28]。

2.5 维生素D的非经典代谢途径在pSS发生发展中的作用 pSS是一种影响外分泌腺的慢性AID，也可累及其他器官，其受累的表现部分是由抗核抗体(ANA)和抗Ro/La抗体等多个自身抗体的过度产生介导的。虽然pSS的病因尚不清楚，但对该病的易感性可归因于遗传、环境和激素因素之间的相互作用，维生素D是其中一个环境因素[29]。一些研究发现，pSS血清25(OH)D3水平低于健康对照组，并对pSS随访两年，25(OH)D3仍然在低水平[30]。严重的25(OH)D3缺乏，可导致干燥综合征患者白细胞降低，在SS患者的免疫谱中观察到初始阶段，出现CD8+T淋巴细胞缺乏和CD4+/CD8+比率增加，维生素D缺乏症可通过损害树突状细胞、调节性T淋巴细胞和Th1的调节以及减少CD8+T细胞来损害自我耐受，从而导致pSS发病[31]。补充维生素D可以增加CD8+T细胞计数，增加CD4+/CD8+比值，由足够水平的维生素D引起的CD8+T细胞的增加，可以作为SS的保护因子，控制疾病发病的起始阶段[32]。pSS患者血清25(OH)D3水平降低，周围神经病变发生率增高，低维生素D水平可能与低补体成分和冷球蛋白的存在有关，可增加患B细胞来源的淋巴瘤发病风险，从而预测SS患者淋巴瘤的最终发展[33]。多克隆B细胞的激活可能本身导致了25(OH)D3的低浓度，因为25(OH)D3可在激活的单核细胞中代谢，代谢产物通过与这些细胞的VDR结合并被激活的淋巴细胞消耗。总之，我们发现原发性干燥综合征患者的25(OH)D3血浓度严重降低。目前尚不清楚改变的维生素D3代谢是否与这种疾病的免疫病理学有关，或仅仅是一种表观现象[34]，但补充维生素D有益于疾病治疗。

综上所述，维生素D非经典代谢途径在AID发生发展中发挥重要作用，维生素D缺乏特别是局部维生素D缺乏导致一些AID易感性增加或病情加重，其通过结合VDR受体发挥免疫调节作用。但是否存在靶点，调节非经典代谢途径中的酶或维生素D，即免疫细胞中活性维生素D达到一定水平发挥免疫学作用，亦不导致高钙等不良反应，尚需进一步探索。