维生素D的免疫功能及肾脏疾病中的应用

　　作者：鲍慧(综述)，彭 艾(审校)    作者单位：200072 上海, 同济大学附属第十人民医院肾脏病科 　　【关键词】  维生素D;免疫功能;临床应用

　　1，25-二羟维生素D

　　[1,25(OH)2D]是一种具有多种生物活性的类固醇激素。它不仅在钙和骨的代谢中发挥重要作用，同时主要通过维生素D受体介导其免疫调节作用。临床上各种原因导致的肾功能不全的病人往往存在维生素D和钙磷代谢异常;同时，维生素D的代谢异常影响局部组织的免疫调节功能，特别是与外界相通的组织免疫功能异常会导致反复感染，如泌尿系感染。本文就其免疫调节功能及在肾脏病的临床应用做一概述。1 来源、转化及作用体内维生素D主要来源于皮肤合成和饮食补充。吸收的维生素D首先在肝细胞经25-羟化酶转化为25羟基维生素D(25-OH-D)，再经1-α羟化酶(CYP27B1)转化为生物活性最强的1,25(OH)2D，并与维生素D受体结合发挥生物学效应。其中25-OH-D在血液中的半衰期为2周左右，是检测机体维生素D水平的最佳指标。维生素D受体(vitamin D receptor，VDR)的组织特异性表达决定着1,25(OH)2D的生物学作用。VDR在体内组织中广泛分布，包括肠道、骨骼、肾脏、甲状旁腺、胰腺细胞、单核细胞、T细胞、角质细胞及许多肿瘤细胞等。因此，1,25(OH)2D除了钙磷代谢外，还参与了许多其他生理过程的调节。

　　2 维生素D的免疫调节作用

　　早在20世纪80年代Adams等证明了培养的肉瘤肺泡巨噬细胞可以将25-OH-D 羟化为1,25(OH)2D，即发现了CP27B (25OHD-1α羟化酶)在与该病相关的巨噬细胞中表达增多。这是肾外合成1,25(OH)2D的首次报道，也提示着维生素D激素与免疫系统存在着关联[1]。

　　2.1 固有免疫 固有免疫系统分布广泛，不仅通过淋巴细胞的增殖发挥作用，还分布于各种上皮组织中，如胃肠道上皮、牙周组织、膀胱、子宫、肺等。这些组织直接与外界相通，则更容易受到致病菌侵袭。循证医学证实维生素D缺乏使这些组织感染机会增多相关[2]。国内研究者也观察到血中25OHD 水平和牙周疾病、气道高反应性、反复呼吸道感染存在相关性，但目前尚无反复泌尿系感染与血中活性维生素D相关性的报道，有待进一步研究。近两年维生素D的抗菌机制得到了全面深入的研究。Wang等通过硅扫描追踪发现了人类基因组中1,25(OH)2D作用的靶基因。活性维生素D能促进cathelicidin(抗菌肽之一)基因表达，产生大量抗菌肽，从而发挥抗菌作用[3]。LIU等利用结核杆菌19KD的脂蛋白刺激人巨噬细胞TLR2，观察到细胞中CP27B和VDR表达的上调，在充足的25(OH)D条件下，细胞合成活性维生素D，作用于靶基因，通过细胞的自分泌作用产生抗菌肽和杀菌作用[4];同时有研究利用RNA干扰(SiRNA)阻断活性维生素D耙基因的表达也证实了活性维生素D的抗菌作用[5]。相继许多研究证实了1,25(OH)2D诱导髓系细胞[6]，支气管上皮细胞[7]，角化上皮细胞中抗菌肽基因的表达[8]。尽管CP27B酶在多种类型细胞中存在，其功能性的表达依赖于细胞特异性的刺激。其中Toll受体家族在启动固有免疫应答中发挥中心作用。Medzhitov 等报道了Toll受体的激活引起抗菌肽和抗氧化物质产生[9]。很多研究都证实泌尿道上皮防御机制中Toll样受体发挥着重要的作用，所以笔者大胆认为活性维生素D调节泌尿道局部免疫功能，对反复发作的泌尿系感染相关。鼠类的抗菌肽基因缺乏VDR反应的启动子，不能诱导抗菌肽的产生，但1,25(OH)2D仍能刺激巨噬细胞产生抗结核杆菌作用。研究发现鼠巨噬细胞与人巨噬细胞不同，诱导一氧化氮合酶，从而发挥TLR与活性维生素D3介导的抗分支杆菌的作用[10]。尽管研究中也发现了活性维生素D诱导其他杀菌物质的表达，如NO的合成。笔者认为维生素D主要通过介导抗菌肽的表达起到杀菌作用。

　　2.2 适应性免疫

　　2.2.1 维生素D对B细胞的调节作用 最初Lemire等研究认为1,25(OH)2D通过Th细胞间接的抑制B细胞合成和分泌免疫球蛋白[11]。但是，最近Chen等研究发现1,25(OH)2D可以直接抑制B细胞增殖和合成免疫球蛋白[12]。该研究发现1,25(OH)2D抑制了B细胞分化为浆细胞和各种级别的记忆B淋巴细胞的能力，并同时证实了SLE患者的血清活性维生素D水平显著低于低照组。这提示维生素D缺乏可能与B淋巴细胞功能异常性疾病相关，如系统性红斑狼疮。

　　2.2.2 维生素D对T细胞的调节作用 目前研究最全面是1,25(OH)2D对T细胞增殖和功能的调节。1,25(OH)2D不仅能抑制Th细胞的增殖，而且对其分泌细胞因子也有调节作用。Th细胞分化倾向决定了免疫反应的类型是以细胞免疫为主还是以体液免疫为主。ThI细胞可产生IL-2、IFN-γ和TNF-α等。Th2细胞可产生IL-3、 IL-4、 IL-5、IL-10等。

　　许多文献报道了1,25(OH)2D对Th细胞的分化趋势的影响。1,25(OH)2D主要通过影响T细胞或抗原递呈细胞(APCs)来直接或间接抑制Th1细胞因子的表达，上调Th2细胞因子表达[13，14]。Andre[15]等用1,25(OH)2D 处理BALB/c和C57BL/6鼠CD4-T细胞，发现1,25(OH)2D通过抑制分泌IFN-γ的Th1，增加产生IL-4、I L-5、I L-10的Th2，从而影响Th细胞的极化。用1,25 (OH)2D，Th2型细胞因子产生的增加与Th2特异性转录因子GATA-3和c-maf增加密切相关。1,25(OH)2D的这种诱导效应主要是通过IL-4介导的，因为用1,25(OH)2D以后，IL-4几乎完全丧失了增加CD4 T细胞向Th2方向发展的能力。综上，1,25(OH)2D能直接对Th细胞发挥作用，即使在缺乏APC的情况下，也能增加Th2，并增加转录因子GATA-3和c-maf的表达。Topilski等[16]研究1,25(OH)2D发现，它能抑制与Th1分化有关的细胞因子基因转录，或抑制已分化的Th1细胞的产生，并能调节Th细胞间的失衡。Hayes等[17]研究发现，在1,25(OH)2D及VDR转录活性水平高的部位能提高Th0向Th2细胞方向分化。Mathieu等[18]研究非肥胖糖尿病(NOD)鼠发现1,25(OH)2D能使NOD鼠偏移的Th1向Th2细胞方向转化。此外，有人假设1,25(OH)2D可能促进Th0细胞向以细胞免疫为主的Th1分化，该机制提示维生素D可能对自身免疫性疾病的治疗产生积极作用[19]。但最近的研究表明，活性维生素D对T细胞的作用是相当复杂的，它还涉及到IL-10诱导的CD4+CD25+ T-regulatory lymphocytes(TREG)。TREG细胞是调节性T细胞，通过直接接触，分泌抑制性细胞因子抑制效应T细胞活化增值效应。目前研究发现它能促进机体对自身抗原的耐受，被认为是对抗自身免疫性疾病和移植排斥有重要作用[20]。笔者认为，维生素D诱导免疫调节性T细胞的产生，不仅为自身免疫性疾病提供了新思路，而且可能成为诱导器官移植的免疫耐受新的治疗方法。

　　2.2.3 活性维生素D对树突状细胞的调节作用 维生素D对适应性免疫的作用主要是通过对树突状细胞(DC)的调节。1,25(OH)2D可抑制DC的分化和成熟并改变DC分化和成熟方向。Van Etten等[21]发现1,25(OH)2D 可抑制有丝分裂原PHA引起的T细胞增殖，在体外，1,25(OH)2D影响来源于人单核细胞的DC的分化、成熟和功能。在10nM 1,25(OH)2D存在时，DC表达CD1a显著降低;在LPS诱导DC成熟后，1,25(OH)2D显著增加MHCI、MHCII、CD80、CD86、CD40和CD83的表达。综上，1,25(OH)2D通过抑制DC分化和成熟为强有力的APC,在免疫应答的第一步发挥调节作用。此外，通过对抑制DC细胞的分化和成熟，增加其细胞因子的分泌，如IL-10、 CCL等，从而抑制Th1细胞的分化，并诱导TREG的产生[22，23]。有趣的是，维生素D诱导DC产生的免疫耐受效应局限于髓系DC细胞，而胞浆内的DC无此功能。维生素D对其他T细胞亚群的作用有待进一步阐明。如活性维生素D和分泌Th17的T细胞的关系，研究用1,25(OH)2D处理非肥胖的糖尿病大鼠，发现体内IL-17表达减少[24]。

　　3 维生素D在肾脏病中的临床应用

　　维生素D对免疫系统的调节作用已由国内外许多学者所证实。目前常用免疫抑制剂治疗自身免疫性疾病但副作用很大。1,25(OH)2D作为一种免疫调节剂， 既可预防治疗疾病，又不会引起广泛的免疫抑制作用，其应用也正由动物实验转向临床应用。

　　3.1 系统性红斑狼疮 系统性红斑狼疮是全身慢性胶原性自身免疫病。已有报道给患病小鼠1周注射3次1,25(OH)2D可使病情缓解，但不能使该病特征性高蛋白尿下降[25]。Deluca实验室给小鼠饲以0.3%磷，0.87%(或0.02%)钙的纯化食饵，高钙组从17周起75%小鼠出现蛋白尿，而予食物每天摄入50mg 1,25(OH)2D就防止了蛋白尿的出现，其症状明显改善。而在低钙组(0.02%钙)，接受1，25(OH) D3的小鼠出现SLE症状远比不接受者早，而且严重[26]。这证明维生素D激素在预防小鼠SLE过程中，需要高钙条件。

　　3.2 慢性肾衰竭 慢性肾衰患者，肾脏合成1,25(OH)2D减少时，往往伴有细胞免疫功能障碍。一项51，037名血透患者参与的研究显示，接受活性维生素D注射治疗的患者两年生存率比未接受维生素D治疗的患者高20%[27]。许多大型人群研究均发现接受维生素D治疗的患者死亡率较未接受活性维生素D降低[28，29]。这些研究让我们认识到维生素D和血透患者的死亡率密切相关，但确切的机制仍待进一步研究。

　　3.3 尿路感染 尿路感染是泌尿系统常见病、多发病，以老年女性反复发作尤为常见。由于绝经后妇女UTI常无典型症状，常因治疗不彻底而导致不可逆性的肾脏损害。人泌尿道表面的浆细胞可分泌IgA等抗体，对局部可起保护作用，绝经期后的中老年妇女由于雌激素水平降低，使尿道pH值改变，尿道黏膜萎缩，尿道局部保护作用减弱，因而易发生尿路感染。研究发现体液免疫和局部免疫可以改变上皮细胞对细菌的粘附性[30，31]。绝经后女性体内活性维生素D水平降低，这可能与尿路感染的易感性有关，为泌尿系感染的预防和治疗提供新思路。综上所述，活性维生素D通过多种途径，根据机体的免疫状态，通过增强或抑制免疫功能来发挥调节免疫状态的作用,对于临床许多肾脏相关疾病起着重要调节作用。

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