维生素D在结核病防治作用中的研究进展

　　1结核病　　结核病是由结核分枝杆菌感染所引发的慢性传染病，严重危害着人类的健康。根据世界卫生组织发表的研究数据表明，全球范围内每年新增的结核病感染人数有近800万一1000万，其中每年因结核菌感染而死亡的人数大约为200万一300万。我国第五次结核病流行病学调查显示目前结核病年发病人数约为130万，占全球发病的11.30a。目前结核感染的治疗手段主要依赖抗结核药物，而未规律用药、单一药物治疗活动性结核病等原因均会导致结核耐药菌株的出现，目前全球已经有100多个国家报道有结核耐药菌株的问题。因此，研究结核病防治的新型药物以及疫苗对于结核病的防控具有重要的现实意义。　　结核分枝杆菌是引发结核感染的主要病原体，它是一种细胞内寄生的病原微生物。据统计.全球范围内约有1/3的人口感染结核菌，但只有1%I}的感染者发病，产生临床症状。这种现象表明，结核感染与发病存在着明显的个体差异.其中，机体的遗传与环境因素间的相互作用起着非常重要的作用。基因的多态性不但可以影响机体对结核的易感性，同时也影响着机体对药物治疗的反应能力。因此，针对结核感染所进行的基因多态性分析有利于发现结核致病的遗传影响因素，肺结核易感基因有HLA基因和非HI_A基因两大类，其中，维生素D受体(VDR)基因是一个重要的非HLA类候选基因。　　2人体内维生素D的来源及代谢途径　　人体内维生素D来源于2种途径:一是从食物中摄取;二是在紫外线照射下，存在于皮肤中的维生素D原经光化学反应转化为维生素D。维生素D在人体内不能直接发挥其生物学效应，而需经过2次经基化作用后转变为活性形式的维生素D:r3。　　首先，皮肤中的维生素D原即7一脱氢胆固醇在紫外光的照射下转化为维生素D3，再由维生素D结合蛋白(VDBP)转运至肝脏，经肝脏线粒体和微粒体中的}5-轻化酶催化转化为25-基维生素D:s25<OH)D3二;25CUH)D是维生素D在体内循环的主要形式。其次，在1。一经化酶作用下进一步转化为I>25一二轻基维生素D3匡1,25coH>zD3}，即维生素D的活性形式，后者与VDR结合，从而发挥生物学效应。1a-轻化酶由细胞色素p450-C'YP27B1编码·它主要存在于肾脏，但在免疫细胞、许多组织的上皮细胞、骨和甲状旁腺中也发现了CYP27B1.它可通过胞分泌或旁分泌方式局部生成1,25COH)zD3=6。　　再者，活性形式的维生素Ds二1j25iUI-}yD」可以诱导24-轻化酶(CYP24A1)的表达，此酶是催化1.2(OH>zD:分解代谢的第一步，最终导致1,25(OH>zD:的降解，这种负反馈调节机制可能会防止体内产生过量的1,25(()H)zI),3VDBPVDBP是一种多功能、高表达、有多态性的血清蛋白，由458个氨基酸构成。VDBP是体内维生素D及其代谢产物的主要载体蛋白其表达水平与血清含量影响着维生素D向组织和细胞的转运VDBP的编码基因称为CiC基因‘位于基因组中411--18的位置。其中VDBI'基因11外显子中的416位和420位的变异较常见，会影响VDBP的电泳迁移率及生物学功能。VI>BP的基因多态性影响着维生素D在体内的代谢与活性在这一过程中，VDBP对维生素D的活化过程发挥着重要作用除了可以影响维生素D的活化。VDBF也y以影咽巨噬细胞的生理功能。由此进一步对机体的免疫功能产生影响。VDBP基因敲除的小鼠对细菌的易感性明显增加。VDBP对巨噬细胞的影响王要是参与调控巨噬细胞活化因一子。VDBP基因的多态性与感染性疾病及自身免疫病的发病密切相关，但是到目前为止。关于`'DBP在结核感染过程中的作用的研究报道并不多.因此开展VDBP在结核感染中的作用研究有利于进一步明确维生素D介导的抗结核免疫调拌机制基因的多态性与结核感染1OH)}D的生物学活性主要是由其胞内'VI}R所介导，也就是说1,2}COH)D的许多生物学功能都是通过}lDR介导调节靶基因转录米实现的。VDR基因主要存在的部位是染色体12a1.的区域贝。日前的研究发现在不同的人群中一VDR基因的多态性广泛存在目前，针对VDR基因多态性分析的主要方法是使用限制性片段长度多态性分析技术，这种检测不能鉴定突变基因的功能，VhR基因的突变可能会影响基因的的活化，或改变VY}R基因编码产物的蛋白结构从而影响其功能·尤其是与1,25(OH)zD:结合的能力。在VDR基因的3’末端，几个重要的基因位点如Bsm1,Apa、和Taq基因的多态性具有连锁不平衡的特点.虽然上述基因的突变被证明不会影响VDR蛋白的结构，但这种突变可能会影响VDR基因的表达水平。位于第2外显子Fok上位点的基因多态性可以影响编码蛋白质的长段与结构，Fok工位点的基因突变使VDR蛋白丢失3个氨基酸，但这种改变会造成VDR蛋白更具活性。目前的很多研究正在探索VDR中Taq工、Fok工基因多态性与结核感染的关系。其中，携带Taq工ttVDR基因型的个体对结核菌的感染率明显增加，而携带Fok土FVDR基因型的个体对结核菌的感染率下降。　　但是由于研究样本数量的限制.目前这一结果并不具备结论性。VDR基因的多态性不但会影响机体对结核感染的易感性。同时也会影啊机体对药物治疗的效果，其中，很多研究正在关注VDR中Taq、pa、Fok基因多态性对结核治疗效果的影响。FokI基因、Taq基因的突变与结核治疗效果的关联具有统计一学意义·其中一项研究证明，VDRFok工FF基囚型的结核感染者在接受药物治疗后，其痰液中的结核菌转阴时间明显缩短州。田于Fok工FF基因型可以造成VDR蛋自的活力增加.该研究结果再次证明。维生素D的活性调节对于结核的感染与治疗都具有重要意义。　　5维生素D的免疫调节功能　　长期以来.人们刘一维生素D的生理功能的关注主要局限在其刘一骨质生成和钙盐的调节方一面，但最近的研究表明，维生素D在炎症以及免疫调节过程中也发挥着重要作用。由于很多免疫细胞都高水平表达Vp)R以及其代谢调节酶1。一经化酶，说明维生素D可以通过影响免疫细胞的功能参与免疫调节。　　目前已有的证据证明，维生素D是调控机体的免疫平衡及影响自身免疫病发病的关键分子1。在抗原提呈细胞中，维生素I)可以影响树突状细胞的活化，抑制其成熟，主要表现为抑制树突状细胞的MHC.'且类分子以及共刺激分子的表达，阻碍树突状细胞炎症因子的释放·如白介素1a-'I、肿瘤坏死因子a和日介素12。维生素D可以影响淋巴细胞的活化与增殖，其中主要包括对辅助型T细胞的抑制作用、对I3细胞抗体产生功能的影响LJ维生素D发挥其生物学活性主要依赖于其活J性形式1>2}COH);D,.其中1,25(()H)-玖在影响树突状细胞白介素1?产生方面的具体机制主要涉及到核转录因子、PCNF-;B。有研究证明，维生素D可以抑制NF-r}B的活化，干扰NF一、B由细胞核向细胞质的转移，以及与白介素12启动子区的结合另外，维生素D参与免疫调节过程中的另一个重要方面表现为对调节性T细胞的影响，维生素D可以通过促进调节性T细胞的生成，从而抑制自反应性.T细胞的活化.降低自身免疫病发病的频率。在维生素D水平缺乏的情况下.自身免疫病的发病率会明显升高.如系统性红斑狼疮、1型糖尿病等。除常见的免疫细胞，在呼吸系统中，呼吸道上皮细胞也具有维生素D的活化功能，可以将无活性的维生素D转化为有活性的1,25(OH)2D3.在参与天然免疫防御过程中发挥着重要作用，另外.也说明，在呼吸系统中，维生素D扮演了重要的免疫调节的角色1几。　　在呼吸系统感染及炎症反应过程中维生素I不但在结核感染中发挥重要作用，同时也参与对其他疾病的调节。如在流感病毒感染中，流感病毒的感染可以促进维生素D的生物活化，从而进一步促进抗菌肤的产生与释放，很多抗菌肤不但其.备抗菌活性，同时一也具有很强的抗病毒能力，会抑制病毒的复制一’在急性或慢性呼吸道炎症疾病中维生素D对于疾病的发展也具有重要的影响。对于慢性的呼吸道炎症反应，如慢性阻塞性肺疾病(CC)PD>患者中，维生素D的体内含量与C()PD病情的发展呈负相关的关系，在这一过程中，1,25(O}-I)}D〕通过影Ufp}基质金属蛋白酶的表达水平，调控炎症反应的强度。在呼吸道哮喘中，维生素D的含量与哮喘的发病呈负相关，其中，有研究表明，在妊娠期间，维生素的摄人可以降低新生儿哮喘的发病儿率1」另外，CDR基因的多态性也与哮喘的发生密切相关.　　VI>R基因的突变可以增加哮喘的发病几率。在呼吸道的抗炎治疗过程中，维生素D的摄人，可以促进糖皮质激索的抗炎效果，在很多糖皮质激素抵抗的哮喘和COPD患者中，增加维生素D可以改善糖皮质激素的抗炎作用，其作用原理是促进白介素10的产生与分泌，从而增加调节性下细胞的数量。此外，另一个重要的调节机制在于维生索D可以通过影响基质金属蛋白酶g的表达水平。抑制呼吸道平滑肌细胞的增生，从而增加气道的通气量.改善呼吸机能一吕esG维生素D在结核防治中的应用维生素D在抗结核感染治疗中的应用已经有100年的历史，即使在Koch发现结核病的病原体结核分枝杆菌之前(1903年).维生素D就已经被用作结核病的治疗药物，当时所使用的维生素D主要来源于鱼肝油以及口光照射。最近的研究表明.结核病感染者体内的维生素D的水平同正常人相比明显下降，而且这种差异具有统计学意义。　　维生素D除一了可以调节钙磷的代谢，其本身还具备一激素样的作用可对机体的免疫功能进行调节。　　近年来‘维生素D在结核感染过程中的作用受到了越来越多的关注。流行病学调查结果显示.维生素D的代谢缺乏与结核感染之间存在着直接的关联。　　英国伦敦大学Sita--LumsdenA课题组通过对178例结核病患者以及与其生活密切接触的健康人群(对照)进行对比研究发现:正常健康人群血液中的维生素I)水平呈季节性变化，在夏天阳光充足的条件下，血液中维生素D的浓度最高，而冬天由于日照等因素的影响其含量逐渐降低。而在开放性结核的患者中，血液中的维生素D浓度长期维持在较低水平其中，开放性结核患者血液中的维生素D浓度要明显低于正常人群(20.1nmol/工、vs30.8nmol.I_.P}0.001j此外，流行病学研冤发现英国的巴基斯坦移民血中的维生素D浓度比巴基斯坦本国人血中的维生素D浓度显著低下，而这此人群中.相当比例的人在到达英国的几个月以后发生活动型结核病，这和日光照射突然减少、皮肤维生素D合成机能低下有关。在澳大利亚，研究2003年至2006年间在墨尔本皇家墨尔本医院接受治疗的}IJ例非洲移.结果发现，7吕%有结核病既往史或现在是结核病的患者伴有中度至重度维生素D缺乏症维生素D水平低者感染结核的可能性远远大于维生素D水平正常者。　　结核杆菌与宿主之间的相互关系是控制结核感染的关键。机体的免疫细胞可以在体内诱导维生素D的活化，使之转化为具有生物学活性的维生素D此外，在结核杆菌感染过程中由于结核菌可以激活巨噬细胞的Toll样受体，包括I`LRI和TLR2,TLS的活化进一步刺激细胞产生多种细胞囚子和抗菌肤.而研究表明，活化、细胞因子与抗菌肤的产生可以影响细胞VDR以及1cx轻化酶的表达水平，从而促进维生素D的活化。　　目前，关于维生素D是如何发挥抗结核菌的生物学效应尚不清楚，但可能的机制有:①维生素I)的活化形式1,2Y-L)=D;通过与VDR结合，促进巨噬细胞吞噬泡与溶酶体的融合山〕现已证明，维生素D的活性成分可以促进干扰结核杆菌对巨噬细胞溶酶体的负面影响.但是其涉及的具体机制尚不清楚;维生素D可以促进溶酶体的成熟，这种作用不依赖于IFN-y，而与PI3K的信号通路的活化具有直接的关系。②诱导抗菌肤的产生一与活化，抗菌肤是生物体内经诱导产生的一种具有生物活性的小分子多肤，相对分子质量在200。7000左右，由20-6。个氨基酸残基组成;这类活性多肤多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点;此外，部分抗菌肤尚具备抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力;a-defensin:和cathelicidins是两类较为重要的抗菌肤，研究表明，1,25(OH)2D:可以在体外诱导单核细胞产生cathelicidin、类抗菌肤LL-37z'}o7结论虽然机体的免疫系统对结核菌的反应迅速，但是结核这种病原体会利用特殊的逃逸机制躲避巨噬细胞的杀伤作用，维生索D在这一过程中起着重要作用，它可以调节吞噬泡与溶酶体的结合.并影响抗菌肤的产生与释放。目前对于维生素D释化酶、结合蛋白及受体的基因多态性与结核感染之间的关系，尚无结论性的证据，在这种研究现状下.开展针对维生素D相关基因及维生素D在抗结核杆菌感染中的作用研究，具有重要意义。　　参考文献　　World Health Organization.Global Tuberculosis Control 2008-Surveillance,Planning,Financing[M].{H}Geneva:World Health Organization,2008.　　Chocano-Bedoya P,Ronnenberg AG.Vitamin D and tuberculosis[J].{H}Nutrition Reviews,2009.289-293.　　Lagishetty V,Liu NQ,Hewison M.Vitamin D metabolism and innate immunity[J].{H}Molecular and Cellular Endocrinology,2011.97-105.　　Tostmann A,Wielders JP,Kibiki GS.Serum 25-hydroxy-vitamin D3 concentrations increase during tuberculosis treatment in Tanzania[J].{H}International Journal of Tuberculosis and Lung Disease,2010.1147-1152.　　Baeke F,Takiishi T,Korf H.Vitamin D:modulator of the immune system[J].{H}CURRENT OPINION IN PHARMACOLOGY,2010.482-496.　　Hewison M,Burke F,Evans KN. Extra-renal 25-hydroxyvitamin D3-1alpha-hydroxylase in human health and disease[J].{H}Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology,2007.316-321.　　Baeke F,etten EV,Overbergh L.Vitamin D3 and the immune system:maintaining the balance in health and disease[J].{H}Nutrition Research Reviews,2007.106-118.　　Leandro AC,Rocha MA,Cardoso CS.Genetic polymorphisms in vitamin D receptor,vitamin D-binding protein,Toll-like receptor 2,nitric oxide synthase 2,and interferon-gamma genes and its association with susceptibility to tuberculosis[J].{H}Brazilian Journal of Medical and Biological Research,2009.312-322.　　Roth DE,Soto G,Arenas F.Association between vitamin D receptor gene polymorphisms and response to treatment of pulmonary tuberculosis[J].{H}Journal of Infectious Diseases,2004.920-927.　　Selvaraj P,Chandra G,Jawahar MS.Regulatory role of vitamin D receptor gene variants of Bsm Ⅰ,Apa Ⅰ,Taq Ⅰ,and Fok Ⅰ polymorphisms on macrophage phagocytosis and lymphoproliferative response to mycobacterium tuberculosis antigen in pulmonary tuberculosis[J].{H}Journal of Clinical Immunology,2004.523-532.