维生素D及其衍生物在银屑病发病机制和治疗中的作用

2020-12-19杜佳溪陈娇韩伊杨赵雨晴魏志平

皮肤性病诊疗学杂志 2020年1期

杜佳溪, 陈娇, 韩伊杨, 赵雨晴, 魏志平

(徐州医科大学附属医院皮肤性病科，江苏徐州 221002)

据研究资料显示，全球有十几亿人存在维生素D(vitamin D, VD)不足的情况，这可能与地区、季节、性别及生活习惯等因素相关[1]。目前已知体内低水平VD与银屑病的发病机制可能存在相关关系。Gisondi等[2]在为期1年的横断面研究中发现，与健康人群相比，57.8%的银屑病患者出现VD缺乏，在冬季，这一占比上升致80.9%。而银屑病患者长期缺乏VD还可能会导致心血管疾病、糖尿病、代谢综合征和感染等疾病。银屑病的发病机制与治疗一直是皮肤科医生共同面对的难题。因此，研究VD在银屑病中的机制和应用，可为临床上银屑病的治疗研究提供思路和切入点。本文就VD及VD3衍生物(vitamin D3analogues， VDAs)在银屑病发病机制和治疗中的作用作一综述。

1 VD的生化活性

1.1 VD的结构

VD是一种脂溶性类固醇激素。约80%～90%人体所需VD通过紫外线由皮肤吸收。VD3在肝脏和肾脏中分别转化为骨化二醇和骨化三醇，即25(OH)D3和1,25(OH)2D3，它们与甲状旁腺激素(parathyroidhormone, PTH)一起共同调节钙磷代谢平衡。25(OH)D3是循环中主要的VD的生物作用形式，1,25(OH)2D3是VD的活性形式，是生物活性最高的天然VD代谢物。

1.2 VD的生物活性

VD具有调节钙磷代谢、抗增殖、促分化、介导免疫反应及炎症反应等作用。骨化三醇对遍布人体全身的各种组织和细胞代谢均有调控作用，可调节先天免疫和适应性免疫。

1.3 VD缺乏的定义

目前VD缺乏已成为一个世界性的问题，影响着全球人类的健康。VD充足指血清25(OH)D3介于20～30 ng/mL之间，VD不足指血清25(OH)D3小于30 ng/mL，VD缺乏指血清25(OH)D3小于20 ng/mL。

1.4 维生素D受体 (vitamin D receptor，VDR)

VD在免疫系统中的调节作用多依赖于VDR。VDR属于类固醇/甲状腺激素核受体家族成员，与1,25(OH)2D3结合可介导多种VD的生物学功能，VDR广泛存在于皮肤的巨噬细胞、树突状细胞(dendritic cells，DCs)、B细胞、T淋巴细胞等与免疫相关的细胞中，DNA测序发现这些细胞内有500～1 000个基因片段与VDR调控相关[3]。VDR分为核受体和膜受体。VDR与核受体视黄醇X受体(Retinoid X receptor,RXR)形成异二聚体VDR-RXR，再通过脱氧核糖核酸上的VD反应元件(vitamin D response element，VDRE)相结合后作用于靶基因，从而发挥抗增殖、促分化、免疫等作用。

2 VD缺乏引发银屑病的作用机制

皮肤是唯一能够自主合成、激活和降解VD的器官。有调查研究显示银屑病患者普遍存在血清25(OH)D3不足的情况[4]，而VD缺乏也是银屑病发生发展的重要诱因。银屑病主要由遗传、环境、免疫、感染、精神等因素诱发或加重，其病理特征是角质形成细胞(keratinocyte, KC)的过度增殖、分化不全，真皮浅层微血管扩张，皮肤炎性细胞浸润。而缺乏VD可加重皮肤的炎症反应和免疫失衡，促进KC的增殖，破坏皮肤屏障功能，增加银屑病的患病风险。

2.1 VD对KC的影响

VD在KC的分化中起重要作用，在表皮角质层屏障中起积极作用。表皮KC产生的1,25(OH)2D3与其受体VDR结合后可诱导Toll样受体(Toll-like receptors，TLRs)的辅助受体CD14的表达，来识别有害刺激。TLRs是位于单核细胞和巨噬细胞的跨膜受体，可连接固有免疫和适应性免疫，CD14是识别脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)所需的TLRs共受体，LPS可降低DCs的活性。VD通过下调TLRs介导的DCs的抗原提呈作用，抑制炎症反应，还能诱导巨噬细胞发挥防御感染的吞噬作用，诱导KC中的抗菌肽(antimicrobial peptides，AMPs)分泌来保护皮肤。单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein 1，MCP-1)是一种CC类趋化因子，在银屑病患者的表皮KC中高表达，VD及其衍生物可通过抑制KC分泌、表达MCP-1，从而减弱患者KC趋化单核细胞、巨噬细胞的能力，抑制皮损的炎症反应[5]。German等[6]使用实验小鼠模型，发现局部使用VDAs可抑制白介素(interleukin,IL)-36和IL-23/IL-17轴回路，这种作用也是通过KC中的VDR介导的。因此，缺乏VDR或1,25(OH)2D3会破坏表皮分化，导致KC过度增殖[7]，增加银屑病患病率。

2.2 VD对皮肤的炎症反应

有证据表明KC和炎性细胞释放的许多因子会诱导银屑病的炎症反应。Orgaz-Molina等[8]发现银屑病患者的25(OH)D3水平与炎症指标CRP呈负相关(r=-0.391，P=0.009)。机体缺乏VD时，影响T细胞和B细胞功能，抑制Th1、Th9和Th17分泌因子的能力减弱，并活化B细胞，抑制其凋亡，增加免疫球蛋白的产生，使IL-2、IL-9、IL-17、IL-22、TNF-α、IFN-γ等促炎细胞因子分泌增多，IL-10和转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)等抗炎细胞因子减少，刺激KC增殖，致银屑病发作，并使慢性炎症不断扩大、循环下去[4]。VD信号还可通过调控核因子κB(nuclear transcription factor kappa B，NF-κB)通路来控制炎症反应。NF-κB为核内炎症调控因子，银屑病皮损组织中磷酸化的NF-κB显著高于正常皮肤组织，相关的炎症因子IL-1、IL-4、IL-8、IL-12、IL-17、IL-22、IL-37等基因靶点均存在于NF-κB的结合位点。VD信号调控后，一方面抑制IgE抗体产生，一方面抑制上述炎症因子，表明VD参与皮肤的炎症或过敏反应[9]。NF-κB的激活先引起促炎免疫反应，继而引起VD依赖的抗炎反应。IκB是NF-κB的主要抑制蛋白，IKK是IκB的活化酶。NF-κB的活化须具备IκB的解离和NF-κB核移位两个条件。VDR可阻断NF-κB亚单位P65和P105的核易位，VDR的碳末端与IKKβ结合，阻断IKK复合物的形成，从而抑制IKKβ的磷酸化，限制IκB泛素化，最终阻断NF-κB活化，抑制炎症[10]。目前针对NF-κB通路的靶向治疗药物也已出现。

2.3 VD对皮肤的免疫调节作用

银屑病是一种免疫性疾病，涉及到先天免疫系统(DCs、组织细胞、肥大细胞和内皮细胞)和获得性免疫系统(T淋巴细胞)。

2.3.1 VD与固有免疫 VD在固有免疫系统中最主要的作用是增强宿主的抗微生物能力。固有免疫是抗感染的第一道防线，而AMPs是固有免疫的重要组成部分，VD能提高表皮的防御功能，抵御病原体入侵。而当表皮防御功能被破坏后，VD与VDR结合，活化后识别VDRE，诱导AMPs分泌[11]。人表皮AMPs分布于cathelicidin和人-β防御素(human β-defensins，HBD)两个家族，可将固有免疫与适应性免疫应答联系起来，调节免疫效应。AMPs有热稳定性、强碱性，不仅能对抗微生物，还具有化学引诱能力，可使中性粒细胞、单核细胞和其他免疫细胞分子进入感染部位，增强免疫反应，抵抗病原体[11]。目前在人类cathelicidin家族中仅鉴定出一种类型，即LL-37，它存在于炎症皮肤中的KC中，可诱导炎性细胞发挥抗炎作用，它的表达也依赖于VD，因此LL-37在银屑病患者的皮肤中过度表达。VD是LL-37的主要调节剂，在银屑病的炎症级联反应中起关键作用，体外细胞实验也证实骨化三醇可通过VDR来上调上皮细胞LL-37表达[12]。HBD以广谱杀菌作用而被熟知，目前已知的HBD有HBD-1、HBD-2、HBD-3和HBD-4，其中HBD-2杀菌作用最强，可与LL-37协同杀菌。研究表明，缺乏VD的单核细胞，AMPs不易释放，表皮防御功能易被破坏，皮肤屏障易受损，补充VD则可纠正AMPs的异常分泌。皮肤是抵抗细菌的第一道防线，VD通过增加抗菌肽cathelicidin或β-防御素的表达，来保护皮肤，修复皮肤屏障。因此，VD稳定了皮肤功能的免疫完整性[4]。这些发现可以解释VD对银屑病的积极作用。

2.3.2 VD与适应性免疫 T细胞免疫功能异常是诱导银屑病发病的重要因素之一，T细胞分为辅助性T细胞(T helper cells，Th)和调节性T细胞(regulatory cells，Treg)等亚群。

Th1/Th2亚群平衡的破坏是较早提出的银屑病发病机制之一，表现为Th1/Th2平衡向Th1偏移，使细胞免疫功能失衡，从而引起皮肤的免疫炎性损伤。反之，当平衡向Th2偏移时可有效降低皮肤病灶的炎症反应，改善相关症状，上文已提到，VD可调节Th1/Th2的动态平衡，并向Th2细胞倾斜，从而干预调节Th1/Th2介导的免疫反应。VD对Th细胞的分化总体是通过影响DCs来介导的。DCs作为抗原提呈细胞，可使Th细胞分化为各种炎性细胞。VD缺乏时，机体外周血单核细胞向DCs分化的能力增强，同时干扰细胞因子的基因转录，从而加大银屑病的患病风险。

Treg是一种具有免疫抑制作用的CD4+T细胞，可干预免疫应答，转录因子Foxp3+是其重要标志。银屑病患者皮损中的Foxp3+明显高于健康皮肤，Treg细胞与Th17细胞的比例平衡失调，向着Th17细胞偏移这点已证实与银屑病的发病与进展有关[13]。而VD可通过DCs诱导Treg细胞分化并表达TGF-β1和Foxp3+，使Treg/Th17平衡向Treg细胞倾斜，从而干预调节Treg/Th17介导的免疫反应。VD可以促进人IL-10、Foxp3+、CD4+T细胞的表达[14]。这也是VDAs类似物治疗银屑病的机制之一。

以上几点是目前发现的VD缺乏与银屑病的联系。然而，尚不清楚VD缺乏与银屑病严重程度的相关性。较多数据显示，VD缺乏与银屑病的严重程度呈正相关[15-17]。相反，少数研究发现它们之间并无相关性[18-19]。因此还需要大量的病例对照研究来证明VD缺乏在银屑病中的准确作用。

3 VD及其衍生物治疗银屑病

由于阳光和VD之间的联系，20世纪30年代，有医师开始单独使用VDAs治疗哮喘、类风湿性关节炎、佝偻病和肺结核等疾病，并取得了很大的成功。对于一些自身免疫性疾病，VD及其类似物有效。

3.1 口服VD3

上世纪30年代曾出现一些系统口服VD3来治疗银屑病的报道，但之后因高钙血症、高尿钙、心血管疾病风险的增加和许多炎症疾病的影响，这种方法未能得到推广。后有研究者应用VD3治疗骨质疏松患者时曾意外发现其银屑病皮损也得到了明显的改善[20]。然而近期有些研究发现口服补充VD3后，银屑病的皮损部分可有改善[17,21-22]，部分没有明显变化[2]。Perez等[22]研究发现85例患者口服骨化三醇治疗后88%的患者皮损有改善，他还认为夜间口服骨化三醇可避免膳食钙吸收增多的影响，剂量控制在2～4 μg最佳。迄今为止，研究设计和临床参数的巨大差异，导致了很多模糊矛盾的结果，未得出系统提供VD3来治疗银屑病的明确建议。因此还需要大量前瞻性的研究试验来评估口服治疗的效果。

3.2 外用VDAs

VDAs可抑制各种皮肤炎症和表皮增殖，有利于细胞的正常角化，具有免疫调节功能，可抵抗病原体入侵，改善银屑病皮损，促进斑块消退。免疫与分子生物学研究表明，局部使用VDAs对表皮KC的抗增殖作用比对抗皮肤炎症的作用更为显著[23]。在系统给药后卡泊三醇会快速降解，这点限制了其口服使用，使之成为一种理想的外用药物。Vissers等[24]用卡泊三醇软膏治疗银屑病患者，7天后即可观察到皮损改善，治疗3周后，皮损表皮厚度明显减少，治疗4周后CD4+和CD8+T细胞数量显著减少。因耐受性高、吸收少、副作用小和安全有效等优点，VDAs已成为目前治疗银屑病的一线外用药物。除了银屑病，VDAs还可治疗白癜风、脂溢性皮炎和播散性浅表性汗孔角化病等。Polanska等[25]通过超声对斑块扫描以及临床治疗效果比较后，认为PASI评分在9～10分的银屑病患者选择卡泊三醇软膏外用或NB-UVB照射在8周内同样有效，这为临床医生提供了广泛的治疗选择。

3.3 窄谱中波紫外线(narrow-band ultraviolet B，NB-UVB)

NB-UVB是治疗中重度银屑病的最有效方法之一，它的波长为310～315 nm，不但穿透力强、渗透性好，而且不良反应少，能够抑制IFN-γ和IL-17信号通路，降低炎症因子IL-2、17、22、37等水平，促进患者角质细胞中骨化三醇的合成，提高患者血清25(OH)D3水平，是迄今为止唯一可以直接节省局部治疗费用的疗法。鉴于UVB治疗许多慢性疾病的积极作用，以及夏季直接暴露于阳光下对炎症性皮肤病的积极疗效，NB-UVB在改善皮肤炎症方面的作用已被广泛接受。虽然光疗目前已成为治疗银屑病的常用方法，但其确切机制还未完全明确。迄今为止较认可的是UVB可抑制DNA合成，诱导表皮层KC以及T细胞凋亡，降低抗原提呈细胞数量和活性，抑制角蛋白17-T细胞-细胞因子通路来抑制炎症反应。Al-mutairi等[26]对93例寻常型斑块型银屑病患者进行NB-UVB治疗，8周后平均25(OH)D3水平由(31.5±3.2) nmol/L升致(56.85±5.2) nmol/L，而对照组健康人为(53.5±19.6) nmol/L。研究发现NB-UVB治疗可抑制Th17和IFN水平，还可降低血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGFRs)表达水平，抑制促血管生成因子基质金属蛋白酶-2(MMP-2)和促进血管生成因子基质金属蛋白酶的组织抑制因子-2(TIMP-2)作用于患者[27]。NB-UVB能抑制IL-6和IL-10水平，能抑制变态反应疾病，Boswell等[28]的实验证实，使用NB-UVB治疗后，抗组胺药的消耗量明显减少，这也间接说明NB-UVB可抑制瘙痒，其他过敏性疾病如泛发性湿疹、瘙痒症和荨麻疹也显示出这种治疗的良好效果。

3.4 与VD及VDAs有关的联合治疗

在NB-UVB基础上加入外用药物联合，可进一步提高治疗效果，增强药物渗透，加强抗炎效应，促进新陈代谢。NB-UVB联合卡泊三醇软膏对银屑病有协同效应，可以修复皮肤屏障，减少NB-UVB的累积剂量，提高安全性，依从性好，致光老化和潜在致癌性要小于单独应用NB-UVB，治疗费用较系统用药明显减少，社会效益较好。一项横断面研究中发现口服VD3联合照射NB-UVB后比单独口服及单独照射NB-UVB更明显提高轻中度银屑病患者血清25(OH)D3水平[29]。ALA-Hohala等[30]研究发现，口服VD320 μg/d联合NB-UVB治疗银屑病，在第18次暴露UVB后，银屑病患者的PASI评分从(8.7±3.5)分降到(4.5±2.0)分，血清25(OH)D3增加了49.4 nmol/L(95%CI:35.9～64.6)，表明NB-UVB联合口服VD3可明显增加患者25(OH)D3水平，改善皮损。