乳糜泻与维生素 D 及其受体水平相关性的研究进展

韩小江, 彭世宇, 史甜, 王曼, 惠文佳, 高峰

【提要】 乳糜泻(CD)是由遗传易感人群中麸质蛋白的暴露而触发的慢性小肠疾病，由于其病程迁延、病情反复难愈，往往会对患者的营养状况造成严重影响。维生素D是脂溶性维生素，通过与维生素D受体(VDR)结合发挥生物学作用，除调节钙磷代谢外，还与许多免疫性疾病相关，包括CD，溃疡性结肠炎，1型糖尿病，甲状腺疾病等。多项研究表明，CD中常有维生素D的缺乏，可能与摄入过少、肠道吸收障碍有关。也有观点表明维生素D缺乏可能为CD的致病因素之一，其机制目前认为可能与免疫调节、肠黏膜屏障、肠道微生物群有关。因此，本文从CD的研究现状出发，阐述了血清维生素D及其受体与CD发生机制的关系。

乳糜泻(celiac disease,CD)又称麦胶性肠病，是一种自身免疫性疾病，发生在暴露于含麸质食物和其他环境因素的遗传易感人群中[1]。CD的全球血清阳性率和患病率分别为1.4%和0.7%，在亚洲患病率为0.6%，CD的流行率还在逐年上升，中国可能存在“冰山”现象[2]。引起CD的主要因素是食物中麸质蛋白，该蛋白进入机体后由组织转谷氨酰胺酶(tissue transglutaminase，TTG)激活，提呈给小肠固有层中的CD4 T细胞，CD4 T释放的细胞因子导致肠黏膜发生组织学变化(如上皮内淋巴细胞增多、隐窝增生及绒毛萎缩)，以及由此导致的各种临床表现[3]，典型乳糜泻：患者表现出吸收不良，包括腹泻、体重减轻和腹胀；非典型乳糜泻：存在其他临床表现，包括缺铁、身材矮小、口疮性口炎、反复腹痛以及无症状乳糜泻。然而，目前对CD的主要治疗措施仍是无麸质饮食(gluten free diet，GFD)。引起CD可能的机制有遗传因素、免疫反应、肠黏膜屏障、肠道微生物群，其次与母乳喂养、所处地区地理纬度、维生素D的摄入以及病原体感染有关[4]。现有的研究一致认为，由于遗传因素在短期内不会改变，CD实际流行率的上升是由于环境因素。有研究表明，在CD的各种症状和系统的改变中，维生素D缺乏率最为明显，为20%～59%[5-6]。维生素D与多种自身免疫性疾病的发生呈反比关系，如系统性红斑狼疮、甲状腺毒症、1型糖尿病、克罗恩病、溃疡性结肠炎、银屑病、多肌性风湿病等[7]。因此，维生素D被认为是影响CD发病的重要因素。

1 维生素D及其受体的生物学特性

维生素D是一种通过阳光紫外线B(sunlight ultraviolet B，UVB)射线照射后，在皮肤内发生化学反应而合成的类固醇激素前体。维生素D有两种主要形式：维生素D2和维生素D3，人体中主要为维生素D3。UVB将人皮下7-脱氢胆固醇转化为维生素D3，然后迅速异构化，在肝脏中被代谢为25(OH)D，随后在肾脏中被代谢为具有活性形式的1,25(OH)2D[8]。25(OH)D可较稳定的反映机体内维生素D的代谢，所以常规推荐测量25(OH)D来反应体内维生素D的含量[9]。作为固醇类衍生物，除了大家所熟知的调节钙磷代谢、促进骨骼生长外，维生素D还可作为免疫机制和肠黏膜屏障的关键调节剂，主要通过调节T细胞和树突状细胞(dendritic cell，DC)减轻自身免疫性疾病；通过抑制炎症诱导的肠上皮细胞凋亡来保护黏膜屏障的完整性[10]；以及评估疾病的活动度和严重程度。维生素D通过与维生素D受体(vitamin D receptor，VDR)结合，在许多不同类型的免疫细胞，如抗原提呈细胞、T细胞、B细胞和单核细胞发挥作用，产生巨大的生物学效应[11]。VDR表达于维生素D的靶组织，如骨、肠、肾、甲状旁腺，以及心肌、脑、胰腺和睾丸等组织[12]。动物实验研究表明，小肠中维生素D受体的浓度在十二指肠中最高，维生素D在小肠的主要功能是促进隐窝和绒毛基部未成熟肠细胞的分化[13]。研究表明，维生素D受体多态性与疾病的病理进展密切相关。VDR基因具有大量的单核苷酸多态性，如FOK I(SNP rs2228570)、Bsm I(SNP rs1544410)、Apa I(SNP rs7975232)和Taq I(SNP rs731236)，其中FOK I(SNP rs2228570)更是CD的危险因素[14]。但相关荟萃分析显示，VDR基因型差异对CD的发病率无统计学意义[15]。

2 维生素D与CD发病机制之间的相关性

2.1 维生素D及其受体与免疫调节

维生素D除参与钙磷代谢调节，还被认为是影响免疫疾病的因素之一，对先天性和获得性免疫反应都有作用。单核细胞和巨噬细胞是先天性免疫系统的重要成员，它们通过模式识别受体对各种感染因子的病原体相关分子模式具有很强的感知能力，从而为抵御危险的微生物入侵提供了第一线的防御[16]。在CD患者中，食物中所含的麸质被特定的胃肠道酶分解成麸质蛋白，这些蛋白通过肠上皮屏障到达黏膜固有层，由组织转谷氨酰胺酶(Tissue transglutaminase，TTG)激活，后与抗原提呈细胞(Antigen presenting cell，APC)上的人类白细胞抗原(HLA-DQ2或HLA-DQ8)结合，呈递给小肠固有层中的CD4T细胞，杀死肠上皮细胞，从而产生绒毛萎缩。对麸质蛋白的先天性免疫反应主要发生在肠黏膜的上皮成分中，通过刺激肠细胞、巨噬细胞和DC的增殖产生的细胞因子IL-15[17]，使上皮内淋巴细胞分化为表达自然杀伤细胞标志物NK-G2D的细胞毒性CD8T细胞，还促进NK-G2D上皮配体的上调[18]。研究发现，维生素D可以通过调节对巨噬细胞的作用而参与感染控制，从而增强了抗菌作用，比如细菌激活了Toll样受体，增加25-羟基维生素D-1α-羟化酶的活性，最后刺激放线菌素，产生抗菌作用[19]。此外，维生素D通过抑制IL-12和IL-23的产生，促进抗炎IL-10和趋化因子MIP-3a来调节DC来源的细胞因子和趋化因子的表达[20]。此外，维生素D对NK细胞因子的分泌和脱颗粒过程以及Toll样受体4(Toll like receptor 4，TLR4)的表达具有免疫调节作用[21]。这些结果都可以解释维生素D通过先天性免疫对CD患者的保护作用。

VDR于外周淋巴细胞高表达，通过与维生素D结合，对T淋巴细胞和B淋巴细胞都有影响，通过直接影响T细胞的活化和APC的表型和功能而产生获得性免疫反应[15]。CD的发病主要是食物中的麸质蛋白进入机体被TTG激活，使其成为更具免疫原性的分子，后与APC结合，提呈给CD4+T细胞，使其分泌Th1细胞因子(如IFN-γ)而导致小肠病变并发生炎症反应，产生组织学变化以及由此导致的各种临床表现。而维生素D主要通过降低辅助性T细胞(Helper T cells，Th)的增殖和分化，并促进机体免疫反应从促炎状态向更具耐受性的抗炎免疫状态的转变，抑制促炎Th1(IL2、干扰素-γ、肿瘤坏死因子α)、Th9(IL9)和Th22(IL22)细胞因子的分泌，并促进抗炎Th2细胞因子(IL3、IL4、IL5、IL10)的产生[22]。维生素D能够增强1型糖尿病患者调节性T细胞(Treg)的抑制功能，可能在其他内分泌疾病甚至CD中产生类似的效果[23]。此外CD中，CD4+T细胞在整个Th2阶段都参与了B细胞的激活从而使B细胞参与炎症反应过程，最终使机体产生了转谷氨酰胺酶抗体IgA(Anti-Tissue Transglutaminase，tTG-IgA)[24]。因此，维生素D可能在CD的发病中发挥很大的作用。

2.2 维生素D及其受体与肠黏膜屏障

肠黏膜屏障通过其物理、生化和免疫机制构成肠道的第一道屏障。CD患者表现出肠黏膜的改变，主要是由于肠细胞紧密连接(Tight Junction，TJ)的解体，使肠黏膜通透性增加，导致CD患者吸收不良、营养不良以及产生肠道外表现。在生理条件下，TJ有助于使肠黏膜成为抵御外部病原体的屏障[25]。自身耐受性和自身免疫反应之间的复杂平衡也受肠上皮屏障及TJ的调节[26]。此外，zonulin是迄今为止已知肠道TJ的唯一生理性调节因子，在CD遗传易感个体中，麸质蛋白通过释放zonulin因子影响肠道屏障功能[27]，导致肠道平衡受损，并且可能发生肠内和肠外自身免疫性疾病。在疾病早期，醇溶蛋白冲击TJ，导致TJ的开放增加，从而导致抗原(包括醇溶蛋白)的通过，诱导Zonulin的上调[28]。在肝硬化大鼠的动物实验中发现，维生素D可以通过增加肠道TJ蛋白的表达和肠屏障的完整性来改善肝硬化[29]。从体外细胞培养实验中可知，维生素D可以促进肠道上皮细胞间TJ并降低细菌内毒素浸润的渗透性[30]。

肠黏膜完整性主要由小肠杯状细胞(G细胞)分泌的高度糖基化的水合凝胶(粘蛋白)组成，它主要将管腔内容物与肠上皮分离，还可以作为分子润滑器，防止大的食物颗粒伤害上皮细胞层，同时允许小分子通过[31]。研究表明，与GFD12个月的CD患者相比，未经治疗患者一些杯状细胞中仅产生中性黏蛋白，粘蛋白数量减少[32]。而维生素D缺乏可导致肠黏膜完整性异常，对病原微生物的局部防御能力减弱[33]。此外，在编码粘蛋白2的基因MUC2近端启动子中，含有维生素D反应元件(vitamin D response elements VDRE)，即顺式作用元件，维生素D的缺乏则下调了粘蛋白2的表达并破坏了粘液生成[34]。

2.3 维生素D及其受体与肠道微生物群

肠道微生物群的组成和功能可能与CD的发生和进展有关。肠道微生物群与CD之间的联系可能建立在于儿童早期，研究表明通过与阴道分娩出生的儿童相比，剖腹产出生的儿童CD的患病率较高，可能是因为阴道分娩确保了肠道有益微生物，如拟杆菌和双歧杆菌，并防止艰难梭菌等病原体的生长[35]。此外，也有研究表明，无论在活动期还是非活动期，杆状细菌常与CD患者的黏膜相关，与对照组无相关性，而CD患者粘液层具有独特的碳水化合物结构可能会促进细菌粘附。此外，已知叉头家族转录因子FoxP3是Treg发育的关键调节因子，FoxP3的突变与多种自身免疫性疾病有关[36]。研究表明，CD患者的促炎肠道微环境富含产生丁酸盐的细菌，其产生可能导致FoxP3亚型的这种不平衡，从而影响肠道菌群[37]。HLA-DQ基因型也有助于发展CD的易感性，也能够影响肠道微生物群的组成[38]。在一项来自美国芝加哥与中国沈阳的炎症性肠病队列研究中，通过与对照组在免疫染色、蛋白质印迹和cDNA微阵列等数据的比较，表明CD患者病变中VDR水平下降率>50%，而促炎细胞因子(如TNFa和IL-1b)升高，这一观察结果表明局部炎症可能对肠上皮VDR表达具有抑制作用，并推测VDR在乳糜泻中可能有类似的作用[39-40]。

2.4 其它因素

除麸质外影响CD发生的环境因素已成为多项研究的新领域。丹麦一项长达30年的半生态研究表明，与冬季出生的儿童相比，秋季和夏季出生的儿童CD患病率增加，在怀孕前三个月期间，额外补充的维生素D可能降低CD的患病率[41]，但是这项研究没有找到证据支持产前摄入维生素D食品会降低患CD的风险。在美国进行的一项研究分析了居住在北纬地区与居住在南纬地区的人的CD患病率，表明居住在北纬35°及以上人群CD的发病比例有明显的增高，并且与种族和名族、社会经济地位或体重指数无关[42]。病毒感染可以诱导CD的病理过程，呼肠孤病毒是一种无毒的病原体，它可以通过抑制外周Treg的转换和促进TH1对麸质抗原的免疫来破坏肠道免疫稳态，从而启动TH1对麸质蛋白的免疫[43]。此外，也有研究表明血浆1,25(OH)2D水平升高是CD的一个风险因素[44]。首先，1,25(OH)2D的血浆水平升高在CD中很常见，尤其是在新诊断的患者中；大剂量口服维生素D上调了许多CD中的细胞因子、趋化因子和Toll样受体；且在新诊断的CD患者中，有九种不同的情况会增加1,25(OH)2D的血浆水平，并且其中三种为遗传性疾病，故1,25(OH)2D可能为CD的风险因素。

3 总结与展望

维生素D被认为是一种免疫调节剂，在CD发病中发挥的作用越来越重要。但目前尚不完全清楚维生素D缺乏是引起自身免疫性疾病的原因或由疾病本身导致的后果。此外，CD患者中补充维生素D是否有预防疾病的作用仍不确定，常规考虑补充维生素D是很常见的；然而也有研究表明，不推荐常规补充维生素D预防CD[45]。VDR在乳糜泻肠道中作用的研究较少。微生物组的多样性和免疫调节特性可能是维生素D及其受体影响CD的疾病发展的重要机制。未来的研究应着重于前瞻性研究维生素D与CD之间的关联，以及CD患者补充维生素D的随机对照试验,从而在CD的预防和治疗方面发挥关键作用并成为可能的新CD预防策略的一部分。