维生素D治疗肺炎支原体肺炎机制的研究进展

张惠敏，熊燚

(遵义医科大学附属妇幼保健院儿科，贵州 遵义 563000)

肺炎支原体肺炎(Mycoplasma pneumoniae pneumonia，MPP)是一种以发热、剧烈干咳及胃肠道症状等为主要表现的呼吸系统疾病。近年来，流行病学研究表明，肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae，MP)感染的地理区域分布广泛[1]，以飞沫形式在人群中(尤其是家庭成员间)相互传播[2]，致小儿MPP的发病率逐年升高，占儿童社区获得性肺炎的10%～40%[3-4]。MPP具有自限性，且大环内酯类抗生素治疗有效[5]，但因大环内酯类抗生素的泛用导致全球迅速出现耐大环内酯类的MP菌株。在亚洲，耐大环内酯类支原体肺炎的发生率已达80%～90%[6]。耐大环内酯类支原体肺炎易引起严重的肺内表现(如呼吸窘迫综合征、肺不张、肺出血[1])及肺外并发症(如脑膜脑炎、视神经炎、心包炎)，造成患儿预后不良甚至死亡，其病死率高达30%[7]。而其他抗生素替代治疗(如四环素、氟喹诺酮类)均慎用或禁用于儿童，辅助治疗的其他药物(激素等)也可能造成不良反应及严重的后果。MPP的发病机制目前尚不明确，可能与MP对呼吸道上皮细胞表面的黏附、直接侵袭及免疫失衡等有关，而维生素D在抗感染、免疫调节、修复等方面具有作用，为治疗儿童MPP提供了新的思路。叶明仪等[8]研究表明，维生素D辅助治疗小儿MPP的临床疗效显著，但作用机制并不明确。现就维生素D治疗MPP机制的研究进展予以综述。

1 维生素D与MPP的联系

维生素D既是机体的必需脂溶性维生素，又是一种多能性激素，除具有骨内作用外，还具有骨外作用(如抗炎、抗氧化、改善心血管功能、增强皮肤黏膜屏障、调节免疫、抗癌及防治代谢综合征)[9]。儿童是最常见的维生素D缺乏群体，且婴幼儿新陈代谢旺盛，缺乏户外活动，更易引起维生素D不足。中国流行病学研究发现，约有23.3%的儿童及青少年群体存在维生素D不足[10]。全球维生素D缺乏的诊断率在2008—2014年增长了15倍[11]。

MP感染可引起机体各系统受累，以血液系统(50%)、皮肤(25%)和消化系统(25%)较多见[12]。在皮肤方面，由MP感染引起机体自身免疫调节失衡而出现的皮肤黏膜受损较多见，患者出现斑丘样皮疹、多形性红斑及中毒性表皮坏死松解症等，或者 MP直接经血液侵入皮肤，引起Stevens-Johnson综合征[13]。体内大多数维生素D(90%以上)通过皮肤细胞中的7-脱氢胆固醇依赖紫外线辐射后产生相关反应而合成[14]，因此MP感染后皮肤黏膜受损，可能会影响维生素D的转化。另外，MP感染也会引起消化系统的损害，引发急性肝炎：肝细胞出现病理改变，肝脏代谢功能异常，而人体内维生素D只有经肝脏代谢合成25-羟维生素D3[25-hydro-xyvitamin D3,25-(OH)D3]后，才能被其他组织及器官利用，因此MP感染可能引起维生素D的利用受限[15]；非特异性胃肠道表现：患儿出现呕吐、腹泻、消化不良等，导致维生素D的吸收受限[16]。由此推测，MP感染机体后，皮肤黏膜、消化系统等受损，导致维生素D水平降低甚至缺乏。国内的相关研究已经证实，MP感染后会引起体内维生素D水平降低[17]。机体内维生素D水平降低可能会引起呼吸道上皮细胞受损，导致呼吸道抵抗力降低，使MP感染呼吸道的风险升高[18]。Martineau等[19]研究表明，补充维生素D可以预防急性呼吸道感染，降低MP感染的发生率，说明维生素D水平与MP感染密切相关。王字举等[20]研究发现，血清中25-(OH)D水平与小儿MPP的发病相关，且血清中25-(OH)D水平与MPP的严重程度密切相关。同时，维生素D不足是引起肺外并发症的危险因素[21]，而MP感染后也会通过肺外脏器受损导致维生素D吸收受限，说明两者之间相互影响，联系密切，因此维生素D辅助治疗小儿MPP是可行的。叶明仪等[8]研究表明，维生素D辅助治疗小儿MPP疗效明确、复发率低。表明在临床上补充维生素D辅助治疗MPP是有价值的，但其作用机制目前仍不明确。

2 维生素D辅助治疗MPP的作用机制

2.1抗菌肽LL-37(leucine-leucine-37)及β-防御素的作用 LL-37和β-防御素均由维生素D介导产生，具有清除致病菌入侵的作用。LL-37是一个包含37个氨基酸残基、N端前有2个亮氨酸的氨基酸残基多肽片段，是人体固有免疫中必不可少的物质之一，受到感染、创伤等刺激后，LL-37的表达水平显著增高[22]。纪永佳[23]研究表明，在感染的新生儿的血清中25-(OH)D水平与LL-37的表达呈正相关，随着25-(OH)D水平的升高，LL-37的表达也升高。由此认为，当机体被感染时，可以通过提高患儿血清中25-(OH)D水平，促进LL-37的表达。而出现上述结果的原因可能为：致病菌与上皮细胞、固有免疫细胞表面的Toll样受体及1α-羟化酶结合后，诱导25-(OH)D转化为具有生物学效应的1，25(OH)2D，然后再经Toll样受体途径，1，25-(OH)2D与维生素D受体(vitamin D receptor，VDR)结合，诱导机体上调人体抗菌肽-18(human cathelicidin antimicrobial peptide 18，Hcap-18)信使RNA的表达[24]。Hcap-18信使RNA是LL-37的无活性前体形式，其表达增加，LL-37的生成也会增多[25]。LL-37除具备高效且广谱的抗菌作用外[26]，还在清除内毒素[27]、组织修复、调节免疫[28]及生成局部血管等方面起作用。抗菌肽LL-37可抵抗多种致病菌、耐药菌，包括MP。在MP感染中，LL-37先聚集在MP细胞膜的表面，并通过表面的疏水性基团及净正电荷作用，以α螺旋方式攻击MP的主要靶点(膜脂质双分子层的外部小叶中出现的极头)，破坏质膜的完整性，使细胞内的物质从胞内流出，直接杀死MP[29]。LL-37还具有免疫趋化作用，LL-37作为配体与FPRL(formyl eptide receptor-like)-1结合，可诱导嗜酸粒细胞和中性粒细胞迁移至炎症部位，待FPRL-1被激活后，大量的白细胞被趋化，促进炎症反应的发生，加强被趋化的白细胞吞噬病原菌、黏附微生物的作用，并促进白细胞释放氧化产物(活性氧类等)，增强白细胞杀灭微生物的功能，间接杀灭病原菌[30]。

β-防御素也是人体内抗菌肽的一种，主要由机体的上皮细胞及白细胞产生。β-防御素失活后，引起体内的B细胞及调节性T细胞(regulatory T cell，Treg细胞)数量减少，进而导致特异性免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)A减少，致患者反复发生气道感染。有研究发现，MPP患儿的β-防御素水平显著降低，而β-防御素可通过维生素D介导产生(途径与LL-37相同)，因此，补充维生素D可提高体内β-防御素的水平[31]。近年来的研究发现，β-防御素通过激活CC趋化因子受体2和核苷酸结合寡聚化结构域蛋白2(nucleotide-binding oligomerization domain 2，NOD2)通路，介导信号转导，从而诱导单核巨噬细胞向M1型巨噬细胞分化[32]，经典的M1型巨噬细胞是清除病原体、病毒感染的细胞以及恶性细胞的关键效应细胞。因此，β-防御素可以通过M1型巨噬细胞的吞噬作用直接杀灭病原体。

2.2抑制核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信号通路 NF-κB是一种蛋白质复合物，存在于所有动物细胞中，控制转录的DNA和细胞因子，并参与细胞对刺激的反应，在调节感染及免疫应答中起关键作用，是炎症反应的关键协调者[33]。NF-κB信号通路是机体内经典的炎症反应通路。当MP进入并附着于气道黏膜上皮细胞后，机体内的Toll样受体可根据其特异性识别致病菌相关分子模式的独特作用与MP表面的脂蛋白结合，然后激活NF-κB信号通路，使巨噬细胞迅速活化并分泌大量的趋化因子，刺激免疫细胞活化并聚集在感染病灶周围[34]，并产生促炎细胞因子，如白细胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6、IL-12及肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factor α，TNF-α)等，同时巨噬细胞还可促进炎性T细胞的分化，包括辅助性T细胞(helper T cell，Th细胞)1和Th17，进一步介导炎症反应的发生，造成相关的组织及脏器受损[35]。同时，MP感染人群的维生素D水平降低，通过提高体内维生素D水平，使1，25-(OH)2D水平增加，并使其与VDR结合，同时在促分裂原活化蛋白激酶磷酸酶1(mitogen-activated protein kinase phosphatase-1，MKP-1)的作用下，调控NF-κB抑制蛋白α信使RNA的稳定性，并降低其磷酸化，提高NF-κB抑制蛋白α水平，NF-κB核转位被抑制，NF-κB活性降低，导致经典炎症通路受阻，使IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α等促炎因子及巨噬细胞和树突状细胞的生成减少[24]，诱导单核细胞、单核细胞源的巨噬细胞和树突状细胞生成抗炎因子IL-10，抑制炎症反应，降低感染的严重程度，使机体及组织的受损面积减少[36]。因此，在MPP患儿中，可以通过补充维生素D来抑制NF-κB信号通路的激活，降低促炎因子的生成，促进抗炎因子水平增加，减轻全身炎症反应，进一步增强机体的抗炎作用，缓解病情。

2.3调节体液免疫 体液免疫是以B淋巴细胞产生抗体达到保护目的的免疫机制，B淋巴细胞是体液免疫的主要作用细胞。陈涵[37]研究证实，MPP组患儿的血清IgG和IgM水平均高于非MPP组，尤其IgM水平显著高于非MPP组。当MP感染后，因机体组织及脏器与MP有共同的抗原，故机体发生体液免疫反应，刺激B淋巴细胞活化、增殖并分泌IgM、IgG等，从而致MPP患儿血清中的IgG、IgM水平升高[38]。因此，B淋巴细胞可能参与MPP的发病过程。相关研究表明，维生素D和VDR对B淋巴细胞和T淋巴细胞都有影响[39]。B淋巴细胞表面VDR与维生素D选择性结合后，一方面能抑制B淋巴细胞转换成记忆B淋巴细胞，从而减少浆细胞和记忆细胞的分化，适应性免疫反应被抑制；另一方面还可抑制B淋巴细胞的增殖及分化，从而减少效应B细胞的产生；同时，维生素D还可以诱导产生抗体的B淋巴细胞发生凋亡，因此B淋巴细胞既有生成减少，又有凋亡增多，导致B淋巴细胞的数量显著减少，被活化的B淋巴细胞数量也减少，进一步抑制特异性抗体的生成，降低过激免疫反应的发生率，从而减少相关组织及脏器再次受损的风险[40]。故在MP感染时，补充维生素D可诱导患儿体内的B淋巴细胞计数降低，体内过激的免疫效应被削弱，避免了组织和脏器的受损。

2.4调节细胞免疫 细胞免疫是通过T淋巴细胞释放淋巴因子而发挥免疫力的免疫过程，参与该过程的主要细胞是T淋巴细胞。T淋巴细胞包括CD4+T细胞和CD8+T细胞两类[41]。CD4+T细胞可诱导T细胞、B细胞参与免疫应答，启动免疫反应，而CD4+T细胞可分为Th1、Th2和Treg等细胞。IL-2、γ干扰素(interferon γ，IFN-γ)由Th1细胞产生，可加强细胞介导的免疫反应，杀死细胞内致病菌；而IL-4、IL-6由Th2细胞产生，通过增强体液免疫力度，杀死细胞外致病菌并分泌保护性抗体[42]。临床上往往通过IFN-γ、IL-4的变化来衡量Th1与Th2细胞的变化。正常情况下，Th1/Th2平衡是调节机体免疫反应的基础，但感染MP后，T淋巴细胞被激活，产生免疫反应，出现Th1/Th2免疫失衡，且在MPP急性期和恢复期Th1/Th2免疫不平衡均存在[43]。Yang等[44]研究证实，在MPP患儿中，Th1、Th2分泌的细胞因子水平均上升，但IL-4/IFN-γ比值显著降低，提示MPP患儿存在Th1/Th2免疫失衡，且以Th1细胞免疫应答为主，细胞免疫占主导地位，免疫排斥导致MPP患儿机体损伤。近年来，体外研究实验表明，用维生素D3或类似物治疗免疫性疾病时，可以观察到Th1相关细胞因子(IL-2、IFN-γ、TNF-α)的分泌受到抑制，却促进了Th2相关细胞因子的分泌[45]，说明维生素D可通过调节免疫反应，促进Th1细胞向Th2细胞转化。出现上述表现可能的机制为：维生素D通过抑制树突状细胞的成熟、上调CD14分子的表达以及抑制组织相容性复合体Ⅱ类分子表面CD40、CD80、CD83和CD86的表达，进一步抑制趋化因子的分泌、Th1细胞的增殖及Th1和Th17相关细胞因子的产生，并诱导成熟的树突状细胞凋亡，使不成熟的树突状细胞转换为耐受性表型，增加Th2相关细胞因子的产生，将适应性免疫反应从Th1表型转化为Th2表型，使免疫耐受占主导地位，从而抑制免疫应答[46]。维生素D还可以通过抑制T淋巴细胞的活性来抑制过度的免疫应答，1，25-(OH)2D3通过特异性阻断IL-2转录因子与活化T细胞核因子结合的过程，导致IL-2的产生减少，从而抑制T细胞表面的受体被激活，进一步抑制效应T细胞的分化，阻断免疫反应的发生[47-48]。

近年来，Th17/Treg的平衡紊乱也是MPP发病机制的研究热点。Guo等[49]研究表明，MPP患儿的Th17细胞和IL-17水平较高，且难治性支原体肺炎组患儿的Th17细胞和IL-17水平更高，Th17/Treg比值显著增大，说明Th17/Treg比例不平衡与MPP发病相关，并可能与疾病的严重程度有关。Wang等[50]研究表明，Th17细胞参与了急性感染期MP的清除，而MP持续感染所致的病理损伤也与Th17细胞的过度免疫反应有关。因此，参与MPP的发病既有Th1/Th2的免疫失衡，又有Th17/Treg的平衡紊乱。Th17/Treg比例的不平衡表现为Th17细胞占绝对优势，起到促进炎症反应的作用，而Treg细胞的抑炎作用则被削弱[51]。1，25-(OH)2D3可通过抑制 IL-6、IL-23的产生，影响Th17细胞的发育及功能，进而减少IL-17产生；同时，1，25-(OH)2D3可直接与CD4+CD25+T细胞发生反应，使叉头框转录因子p3的表达上调，增加Treg细胞的生成[52]。另外，1，25-(OH)2D3通过抑制树突状细胞的分化、成熟，下调Ig样转录产物3的表达，使Th17细胞介导的炎症反应向Treg细胞转移，从而促进Treg细胞的生成，进一步提高Treg细胞的抑炎作用，减轻组织和脏器的受损程度[53]。

2.5调节细胞因子 细胞因子是一种非结构性的小分子蛋白质，在内分泌、自分泌或旁分泌途径中产生，包括促炎细胞因子和抗炎细胞因子。促炎细胞因子包括TNF-α、IFN-γ、IL-17、IL-1β和IL-6，抗炎细胞因子包括IL-4和IL-10。MP侵入并附着于气道上皮细胞后，可激发人体生成多种炎症细胞因子，而由于体内炎症细胞因子水平升高或比例失衡，导致呼吸系统自身结构及功能受损，引起相关的临床症状[54]，因此，促炎细胞因子的生成增多可能与MPP的发病有关。Xu等[55]研究证实，MPP患儿的TNF-α、IL-6和IFN-γ水平均显著升高，说明IL-6、TNF-α和IFN-γ水平的升高可能参与MPP的发病过程。同时，一项涉及外周血单个核细胞的体外研究表明，维生素D可诱导促炎细胞因子IL-6、TNF-α、IL-17h和IFN-γ呈剂量依赖性下调，说明维生素D可能通过相关通路减少促炎因子的生成[56]。而该通路可能是1，25-(OH)2D联合VDR形成复合体后，可直接与MKP-1启动子发生反应，促进组蛋白H4乙酰化、MKP-1表达上调，降低c-Jun氨基端激酶和胞外信号调节激酶的活化，导致IL-6、TNF-α生成减少[57]。因此，补充维生素D可降低IL-6、TNF-α的水平，减轻炎症反应，使机体的受损范围显著缩小。

2.6修复肺损伤 婴幼儿呼吸系统不成熟，具有弹力纤维组织发育不健全、软骨柔软易塌陷、纤毛运动能力差等特点，致其更容易感染MP。MP进入肺泡上皮细胞后产生过氧化氢，使肺泡上皮细胞发生水肿、变形、坏死，破坏肺泡的内皮细胞和上皮屏障，导致上皮屏障通透性增加，肺泡上皮屏障防御功能受损，引起更多促炎因子进入肺泡，加重肺损伤[58]。体外实验发现，肺泡上皮屏障防御功能受损由VDR不足引起，经维生素D治疗后，肺泡上皮屏障的防御功能得到修复，主要的机制可能为给予维生素D后，1，25-(OH)2D3与VDR结合后，occludin和ZO-1(zonula occludens-1)的表达上调，修复损伤的屏障，降低上皮屏障的通透性，减轻炎症反应，降低肺损伤[59]。因此，维生素D对肺损伤有一定的修复作用。维生素D通过上调源自Ⅱ型肺泡上皮细胞的血小板源性生长因子A表达，从而促进肺泡上皮细胞的生成，修复受损的肺泡细胞，并促使肺成熟[60]。综上，可通过维生素D修复MPP患儿的肺损伤。

3 小 结

MPP是一种潜伏时间长、临床症状不典型、病程长、病情轻重不一、反复性强的呼吸道疾病。自2000年以来，亚洲地区耐大环内酯类支原体肺炎的发生率逐年升高[6]，因此新的治疗方案是现阶段研究的当务之急。目前，维生素D可用于辅助治疗MPP，其作用机制可能与抗菌肽的产生、抑制NF-κB途径、调节体液及细胞免疫、调节细胞因子及修复肺损伤等有关。在今后的研究中，应多设计并实施随访时间长、样本量大、质量高的随机对照临床试验，进一步评估维生素D在辅助治疗MPP中的有效性及安全性，同时继续研究维生素D治疗MPP的作用机制，为临床应用提供理论依据。