维生素D对急性肾损伤的保护作用研究*

徐宁 陈学勋 郭民 李香玲

急性肾损伤（AKI）不是单一的疾病而是一组异质性的疾病，其特征是短时间内肾功能急剧减退。临床上，急性肾损伤的处理包括液体复苏、避免肾毒性药物和造影剂暴露及纠正电解质失衡。识别危险因素（高龄、低血容量休克、糖尿病）、早期诊断和积极管理对改善预后至关重要[1]。

人工肾解决供体器官有限的问题给患者带来新的希望。腹腔内给予低剂量强力霉素能起到抗菌作用保护肾脏功能。远程缺血预处理是一种新型的、无创的减少缺血损伤的策略。以细胞（间充质干细胞、造血干细胞或调节性T 细胞）为基础的治疗是一种新兴的预防或治疗AKI 的方法。寻找AKI 与维生素D 之间特异性和效益高的生物标志物有助于早期发现和改善预后。

维生素D 不仅影响骨代谢，而且在细胞功能，如增殖、分化和代谢中发挥核心作用。维生素D 是一种脂溶性甾体，有两种形式：维生素D2和维生素D3。与维生素D3不同的是，维生素D2在C22 和C23 之间有一个双键，在C24 上有一个甲基。维生素D3在皮肤中由7-脱氢胆固醇产生，而维生素D2在植物和真菌中由麦角甾醇产生。维生素D3和D2都不具有生物活性，首先在肝脏中经历25-羟基化，变为25（OH）D（钙化二醇）[2]，这是维生素D 的主要循环形式，半衰期为2～3 周，然后在肾脏中通过1-α 羟基化转化为其最活跃的形式-1，25（OH）2D3（骨化三醇），半衰期为4～6 h。天然含有维生素D 的食物很少，因此，紫外线B（UVB）辐射后的真皮合成仍然是获取维生素D 的主要途径，占维生素D 补充的90%[3]。

1 维生素D与炎症反应

巨噬细胞通常存在两种不同的亚型：经典激活型（M1 型）具有促炎作用，交替激活型（M2 型）具有抗炎、免疫调节作用，易被Th2 细胞因子极化[2]。已知M1/M2 巨噬细胞平衡调节炎症和损伤器官的组织修复[3]，1，25（OH）2D3可促进维生素D受体（VDR）的表达，并促进VDR 与核转录因子κB（NF-κB）的相互作用，促进M1 型巨噬细胞向M2 型转换调节巨噬细胞的抗炎作用[4]。

维生素D 抑制IκBα 激酶（IKK）活性、IκBα 泛素化发挥抗炎作用。Xu 等[5]发现维生素D下调细胞黏附分子ICAM-1（CD54）和VCAM-1（CD106）的表达减轻炎症反应。25（OH）2D3抑制巨噬细胞中丝裂原活化蛋白激酶38（MAPK p38）和蛋白激酶B（Akt）的磷酸化，下调炎症细胞因子的表达[6]。骨化醇进行预处理，上调环氧合酶-2 和前列腺素E2抑制肾脏炎症[7]。Toll 样受体（TLR）导致白细胞积聚和局部炎症。维生素D 通过抑制TLR-4 和干扰素-γ 发挥抗炎作用[1]。NF-κB 信号最终启动炎症级联反应和白细胞招募[8-9]。Lee 等[10]证明骨化醇可以通过抑制TLR4-NF-κB 信号通路的激活增加IκB 的表达减轻AKI。骨化醇降低NF-κB 的表达，终止炎症级联反应和白细胞的募集[10]。Yu 等[11]发现维生素D3预处理明显抑制促炎因子（TNF-α 和IL-6）和趋化因子（mcp-1、mip-2）上调。

2 维生素D抑制肾损伤和肾纤维化

Tan 等[12]观察到维生素D 类似物降低了增殖细胞核抗原（PCNA）的表达并减弱了肾间质纤维化。Larriba 等[13]发现肾脏炎症后VDR 的下调会增强β-连环素（B-catenin）信号通路，使肾小管细胞对转化生长因子β1（TGF-β1）诱导的EMT 敏感，促进肾小管细胞表型的改变。Goncalves 等[14]发现维生素D 的缺乏可激活促炎通路和上调转化生长因子11（TGF-11），加重肾小管间质损伤，加速肾纤维化进展。维生素D3抑制TGF-β1介导的肾小管上皮细胞间叶化生和肾纤维化[14]。充足的维生素D水平有助于保持较高的细胞生长因子23（FGF-23）水平，这可能减缓CKD 的进展[15]。骨化三醇上调细胞周期负性调控因子（p21）抑制肾纤维化和肾小管损伤[16]。

3 维生素D保护足细胞

足细胞即肾小囊脏层上皮细胞，它附着于肾小球基底膜（GBM）的外侧，连同血管内皮细胞和肾小球基膜一起构成了肾小球血液滤过屏障。Zhang等[3]证明维生素D 通过调节糖尿病肾病大鼠巨噬细胞M1/M2 表型来防止足细胞损伤。在阿霉素诱导的AKI 大鼠模型中，维生素D 抑制肝素酶的表达保护足细胞[17]。维生素D 类似物通过维持并进一步激活足细胞的特殊组分（包括足细胞标志蛋白）的表达来防止肾选择性屏障的丧失。Rice 等[18]发现在足细胞培养过程中，1，25（OH）2D3可以阻断高糖诱导肾素和血管紧张素原的表达，使细胞内肾素活性和培养基中血管紧张素（Ang）Ⅱ的释放量显著降低。1，25（OH）2D3通过增加B 细胞基因2（Bcl2）（抗凋亡）抑制细胞外调节蛋白激酶（ERK）磷酸化、p38 活性、蛋白激酶2（MAPKAPK2）激活，以及阻断AngⅡ介导的MAPKAPK2 磷酸化信号抑制足细胞凋亡[19]。

4 维生素D抑制肾脏细胞凋亡

维生素D/VDR 可通过抑制NF-κB 介导的NLRP3/Caspase-1/GSDMD 的上调部分缓解急性肾损伤[20]。22-氧杂骨化三醇（OCT）可能是通过Janus激酶/信号转导因子和转录激活因子（JAK/STAT）通路诱导Bcl-2-beclin-1 复合物磷酸化，激活自噬和抑制凋亡避免了缺血再灌注损伤（IRI）的细胞损伤后果[21]。OCT 通过下调干扰素γ（IFN-γ）可以防止凋亡[22]。维生素D 通过以下途径改善AKI：（1）通过减少TLR-4 的抗炎机制；（2）通过提高Bcl-2（具有抗凋亡作用）和降低半胱氨酸蛋白酶3（caspase-3）、PUMA（Bcl-2 家族的促凋亡成员）和miR-155（靶向Bcl-2 并阻断其表达）的抗凋亡机制。维生素D 通过破坏IKK 激酶复合物或通过阻断p65/p50 核易位抑制NF-κB 表达，抑制细胞凋亡。骨化醇通过以下途径改善AKI：（1）抑制上皮间质转化（EMT）；（2）通过增加Bcl-2 和降低P-p53和p21、p-Bad、Bax 和caspase-3 的表达来减少细胞凋亡[23]。

5 维生素D抑制肾脏氧化应激

骨化醇可降低由甘油引起的8-epi-PGF2（异前列腺素）和硝基酪氨酸肾脏表达，增加EC-SOD（一种抗氧化酶）表达，减少小管上皮细胞的坏死。NF-κB 和p-JNK 通路可以被氧化应激和炎症刺激激活[24]，维生素D 通过调节肾脏中的氧化剂和抗氧化剂酶基因来减轻肾氧化应激，并抑制血管紧张素Ⅱ诱导的活性氧（ROS）的产生和酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2（Nox-2）和酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（Nox-4）的上调[25]。Xu 等[5]证明在AKI 小鼠模型中，维生素D 预处理可通过下调烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NADPH）和一氧化氮合酶mRNA 的表达来减轻肾脏氧化应激。内皮细胞中1，25 二羟基胆钙化醇通过增加内皮型一氧化氮合酶（eNOS）活性和mRNA 表达来诱导NO 的产生[26]。维生素D 可上调谷氨酸半胱氨酸连接酶和谷胱甘肽还原酶的表达，刺激硫氧还原蛋白系统，从而催化一种主要内源性抗氧化剂的生物合成。Li 等[27]发现维生素D 预处理可以通过以下方式减弱AKI：通过增加谷胱甘肽（GSH）、超氧化物歧化酶-1（SOD-1），以及通过降低一氧化氮合酶（iNOS）、p47phox 和gp91phox（肾脏NADPH 氧化酶的亚基）的抗氧化机制和降低肾血红素加氧酶（HO-1）和GSH 代谢酶的上调降低肾SOD-1 RNA表达的抗凋亡机制。

6 维生素D抑制肾素活性/抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）激活

Tiryaki 等[28]研究表明，VDR 激活剂降低尿血管紧张素原水平减少尿蛋白。骨化醇抑制残余肾脏中局部产生的RAS 的活化，减轻小管间质和肾小球损伤，降低血压和蛋白尿[29]。维生素D 通过降低肾素的活性，调节RAAS，内皮细胞和血管平滑肌细胞也发生变化。骨化三醇通过下调内皮细胞中血管紧张素Ⅱ型受体来保护高血压患者的肾血管功能。维生素D 间接抑制肾素转录，通过血流动力学效应减少蛋白尿。

7 展望

维生素D 既能改善AKI 又能预防其发生，在保护肾脏方面发挥极其重要的作用。维生素D 对AKI的保护机制已经得到证实，但AKI 患者中维生素D缺乏的病理生理学和预后情况、AKI 患者生物可利用性25（OH）D 水平、维生素D 发挥最大生物学效应的用量、患者的不良反应、可用来避免不良反应的措施、与药物联合应用等相关问题等仍需进一步探讨。为了有效治疗AKI，需要更好地了解其分子机制和功能缺陷。