1，25二羥維生素D3的免疫調(diào)節(jié)及其在自身免疫性疾病中的研究進(jìn)展①

賴蘭敏 彭桉平 陳曲波

(廣州中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，廣州510006)

維生素D3(Vitamin D3,VitD3)屬于脂溶性維生素，人體獲得VitD的途徑分為外源性(10%～20%)和內(nèi)源性(80%～90%)兩種，前者通過食物獲取，后者通過陽光照射皮膚后合成。來源于食物和皮膚的VitD在肝臟中經(jīng)25-羥化酶(CYP2R1)代謝成25-羥維生素D3，進(jìn)一步在腎臟中經(jīng)1a-羥化酶(CYP27B1)代謝，轉(zhuǎn)化形成具有生物活性的1,25 二羥維生素D3[1,25-dihydroxy vitamin D3,1，25(OH)2D3]。1，25(OH)2D3通過 1，25(OH)2D3受體(VDR)發(fā)揮作用，人體大多數(shù)組織和細(xì)胞都存在VDR。VDR分為細(xì)胞膜受體(m VDR)和細(xì)胞核受體(n VDR)兩大類。m VDR主要用于調(diào)節(jié)鈣磷的代謝，n VDR主要通過調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)來影響相應(yīng)蛋白質(zhì)的合成。本文就1，25(OH)2D3在免疫調(diào)節(jié)和自身免疫性疾病研究中的新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 1,25(OH)2D3的免疫調(diào)節(jié)作用

1.11,25(OH)2D3對單核/巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié) 1，25(OH)2D3可以促進(jìn)單核細(xì)胞分化為巨噬細(xì)胞，通過抑制單核細(xì)胞分泌細(xì)胞因子來影響其他免疫細(xì)胞的功能[1-4]；增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力，誘導(dǎo)單核/巨噬細(xì)胞對微生物的殺傷作用[5-7]。Müller等[2]發(fā)現(xiàn) 1,25(OH)2D3使單核細(xì)胞減少分泌促炎細(xì)胞因子IL-6，從而抑制淋巴細(xì)胞的增殖；Larsen等[3]的實(shí)驗(yàn)顯示1,25(OH)2D3可以降低單核細(xì)胞分泌IL-8，抑制中性粒細(xì)胞的趨化作用；除此之外，VitD3還可以通過改變LPS處理過的單核細(xì)胞分泌細(xì)胞因子和趨化因子，通過抑制IL-12和IL-10的分泌來抑制單核細(xì)胞向樹突狀細(xì)胞分化，抑制抗原提呈和初始T細(xì)胞活化[4];調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的吞噬能力[5]，從而增加抗銅綠假單胞菌抗菌肽的表達(dá)和分泌。而且1,25(OH)2D3可通過上調(diào)NO、IL-1β的產(chǎn)生和下調(diào)IL-10水平，促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1型極化，從而增強(qiáng)細(xì)胞殺菌能力[6]；1,25(OH)2D3還可以通過上調(diào)甘露糖受體的表達(dá)以及自噬相關(guān)基因如自噬相關(guān)基因5(Autophagy-related gene 5,ATG5)和BECN1(Beclin-1)表達(dá)來增強(qiáng)結(jié)核桿菌感染的吞噬細(xì)胞的吞噬作用和抑制結(jié)核桿菌的增殖[7]。

1.21,25(OH)2D3對樹突狀細(xì)胞(Dendritic cell，DC)的調(diào)節(jié) 1,25(OH)2D3可以抑制DC的分化、成熟及其功能[8-11]。GM-CSF和IL-4與PBMC共培養(yǎng)之后可以將單核細(xì)胞分化成DC，通過加入1,25(OH)2D3可以抑制CD1a+DC的分化。LPS可以使GM-CSF和IL-4培養(yǎng)7 d獲得的未成熟DC變?yōu)槌墒霥C，但是加入1,25(OH)2D3可以阻止LPS誘導(dǎo)的未成熟DC向成熟DC轉(zhuǎn)化，成熟的DC可以通過CD40交聯(lián)激活，通過與轉(zhuǎn)染CD154基因的J558L細(xì)胞共培養(yǎng)來激活成熟DC分泌IL-12p75和IL-10;在LPS誘導(dǎo)DC成熟的過程中添加1,25(OH)2D3可以導(dǎo)致DC在CD40連接后不能分泌IL-12p75。Penna等[8]通過將CD4+T細(xì)胞與用1,25(OH)2D3處理過的DC共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞的反應(yīng)性降低并且其分泌的IFN-γ也相應(yīng)降低。Huang等[9]通過用卵清蛋白處理來自于小鼠骨髓的DC，再加入1,25(OH)2D3，通過比較卵清蛋白處理過的DC組以及1，25(OH)2D3聯(lián)合卵清蛋白處理DC組，發(fā)現(xiàn)加入1,25(OH)2D3可以增強(qiáng)DC分泌IL-10，抑制其分泌IL-2和IL-6。Penna等[10]的體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)均表明 1,25(OH)2D3可以促進(jìn)DC上免疫蛋白轉(zhuǎn)錄因子3(Immunoglobulin-like transcript 3，ILT3)的表達(dá)，而ILT3對Treg細(xì)胞的誘導(dǎo)有促進(jìn)作用。1,25(OH)2D3與TLR激動(dòng)劑LPS和肽聚糖(Peptidoglycan，PGN)協(xié)同作用可以誘導(dǎo)DC分泌IL-6、IL-8和IL-10,并完全抑制LPS誘導(dǎo)的DC分泌IL-12[11]。

1.31,25(OH)2D3對中性粒細(xì)胞的調(diào)節(jié) 在卵清蛋白構(gòu)建的中性粒細(xì)胞哮喘的小鼠模型中，通過腹腔注射1,25(OH)2D3，發(fā)現(xiàn)其可以顯著降低小鼠支氣管肺泡灌洗液(Bronchoalveolar lavage fluid，BALF)中的中性粒細(xì)胞數(shù)量[12]。在慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)的患者中發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3水平與外周血中性粒細(xì)胞凋亡和p38MAPK磷酸化水平呈正相關(guān)，表明1,25(OH)2D3可能是通過p38MAPK磷酸化來促進(jìn)中性粒細(xì)胞的凋亡[13]，并且1,25(OH)2D3可增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的抗菌肽活性，以增強(qiáng)機(jī)體抵抗病原體能力?？梢?1,25(OH)2D3在增強(qiáng)中性粒細(xì)胞抗菌能力、促進(jìn)后者發(fā)揮殺菌等免疫防御功能中起重要作用。

1.41,25(OH)2D3對T/B淋巴細(xì)胞的調(diào)節(jié) 1,25(OH)2D3對T淋巴細(xì)胞的作用主要是通過抑制Th1細(xì)胞的增殖、促進(jìn)Th2細(xì)胞分化、抑制Th17和Th1細(xì)胞的分化和細(xì)胞因子的分泌等來體現(xiàn)的[13-15]。通過對來自BALB/c和C57BL/6小鼠的CD4+Mel14+T細(xì)胞研究1,25(OH)2D3對Th細(xì)胞發(fā)育的影響，實(shí)驗(yàn)證明，1,25(OH)2D3抑制Th1型細(xì)胞增殖,減少其分泌IL-2、IFN-γ；增加Th2型細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子GATA連接蛋白3(GATA binding protein 3，GATA-3)及細(xì)胞肌腱膜纖維肉瘤因子(c-musculoaponeurotic fibrosarcoma，c-Maf)表達(dá),促進(jìn)Th2型細(xì)胞分泌IL-4、IL-5、IL-10，影響Th細(xì)胞的極化[14]。加入1,25(OH)2D3與幼稚CD4+T細(xì)胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3可以顯著抑制IL-17的產(chǎn)生以及Th17細(xì)胞的分化，并且通過RNA干擾的方式敲除IRF-8可以降低1,25(OH)2D3對Th17分化的抑制作用。 1,25(OH)2D3還能夠抑制Th17細(xì)胞功能相關(guān)分子維甲酸相關(guān)孤兒核受體C(Retinoic acid-related orphan receptor C，RORC)、IL-17、IL-23R、CCR6基因的表達(dá)，上調(diào)IL-10基因的表達(dá)[15]。1,25(OH)2D3還可以通過下調(diào)IL-12的合成、促進(jìn)IL-10的分泌并誘導(dǎo)ILT3和PD-L1的表達(dá)使得DC耐受從而誘導(dǎo)Treg細(xì)胞的增殖[16]，綜上所述，1,25(OH)2D3與T細(xì)胞的作用涉及不同的機(jī)制或細(xì)胞亞群。1,25(OH)2D3可抑制B淋巴細(xì)胞分化增殖、漿細(xì)胞成熟及免疫球蛋白的產(chǎn)生。在靜息或者活化的B細(xì)胞中檢測不到VitD應(yīng)答基因24-羥化酶(CYP24A1)的表達(dá)，但是通過1,25(OH)2D3的誘導(dǎo)可以明顯增加其表達(dá)并且該研究發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3可以增加B細(xì)胞表達(dá)VDR和CD38，抑制幼稚B細(xì)胞向記憶B細(xì)胞轉(zhuǎn)換以及免疫球蛋白的分泌[17]。

2 1,25(OH)2D3在自身免疫性疾病中的作用

2.11,25(OH)2D3與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(Rheumat-oid arthritis，RA) RA是以侵蝕性、對稱性多關(guān)節(jié)炎為主要臨床表現(xiàn)的慢性、全身性自身免疫性疾病?；静±砀淖?yōu)榛ぱ?、血管畸形、血管翳形成，并逐漸出現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨和骨破壞，最終可能導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形和功能喪失。1,25(OH)2D3被認(rèn)為是影響RA發(fā)展的最相關(guān)環(huán)境因素之一。Raczkiewicz等[18]觀察到大部分的RA患者都伴有1,25(OH)2D3缺乏，并且1,25(OH)2D3的缺乏程度與RA患者的疾病活動(dòng)度呈負(fù)相關(guān)。而且增加 1,25(OH)2D3攝入可延緩RA的發(fā)生。1,25(OH)2D3可以明顯增加IL-1β誘導(dǎo)的RA患者滑膜成纖維細(xì)胞MH7A中骨保護(hù)素(Osteoprotegerin,OPG)/核因子-κB受體活化因子配體(Receptor activator of NF-κB ligand,RANKL)的比率并且有利于破骨細(xì)胞的形成，1,25(OH)2D3還可以抑制IL-1β誘導(dǎo)的細(xì)胞中IL-6及TNF-α mRNA轉(zhuǎn)錄水平和滑膜液中IL-6的表達(dá)，從而減少滑膜的炎癥[19]。 Ishikawa等[20]研究中發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3與特定軟骨抗原結(jié)合對關(guān)節(jié)炎有免疫調(diào)節(jié)作用，可以通過降低關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重程度，并且1,25(OH)2D3可以通過減少炎癥因子TNF-α、IL-6、IFN-γ、IL-17等產(chǎn)生以及增強(qiáng)Treg細(xì)胞增殖等來抑制RA患者的關(guān)節(jié)炎癥。

2.21,25(OH)2D3與系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus，SLE) SLE是一種由遺傳、內(nèi)分泌、環(huán)境因素相互作用導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞減少，B細(xì)胞過度增生，產(chǎn)生大量自身抗體，并與體內(nèi)相應(yīng)自身抗原結(jié)合形成相應(yīng)的免疫復(fù)合物，沉積在皮膚、關(guān)節(jié)、小血管等部位而導(dǎo)致的機(jī)體多系統(tǒng)損害。Tabasi等[21]發(fā)現(xiàn) SLE患者的血清 1,25(OH)2D3水平顯著降低，分離SLE患者的PBMC，用濃度為50 nmol/L 的1，25(OH)2D3刺激PBMC，結(jié)果表明 1,25(OH)2D3通過上調(diào)Bcl-2基因表達(dá)以及下調(diào)Bax和FasL的表達(dá)來降低SLE患者PBMC的凋亡率。有臨床實(shí)驗(yàn)證明給SLE患者服用 1,25(OH)2D3可以改善SLE患者的炎癥和出血[22],另一項(xiàng)研究表明血清 1,25(OH)2D3水平與SLE疾病的活動(dòng)程度呈負(fù)相關(guān)[23]。但是其中的機(jī)制仍未闡明。SLE患者中發(fā)現(xiàn) 1,25(OH)2D3缺乏與高水平的IL-6和血尿有關(guān)[24]。而且1,25(OH)2D3和VDR通過抑制PKCδ/ERK通路和促進(jìn)CD11a、CD70和CD40L的DNA甲基化來抑制CD4+T細(xì)胞活化并抑制SLE的免疫應(yīng)答[25]?？傊蟛糠諷LE患者都缺乏1,25(OH)2D3，通過補(bǔ)充1,25(OH)2D3有助于SLE的治療。

2.31,25(OH)2D3與原發(fā)性的干燥綜合征(primary Sjogren′s syndrome，pSS) pSS是一種慢性自身免疫性疾病，影響外分泌腺，表現(xiàn)為干燥癥狀，包括眼睛干澀和口干。 SS常常涉及包括關(guān)節(jié)、肝、肺、腦和腎的腺外器官。腺外表現(xiàn)部分由過度產(chǎn)生多種自身抗體引起，這些自身抗體通常針對核抗原如抗核抗體(ANA)和抗Ro/La抗體，由于慢性多克隆B細(xì)胞活化導(dǎo)致高丙種球蛋白血癥。Lee等[26]發(fā)現(xiàn)SS患者血清1,25(OH)2D3水平顯著降低，歐洲抗風(fēng)濕聯(lián)盟SS疾病活動(dòng)性指數(shù)與1,25(OH)2D3水平呈負(fù)相關(guān)。由于pSS患者中1,25(OH)2D3缺乏，所以導(dǎo)致B細(xì)胞過度活化、自身耐受失衡以及產(chǎn)生致病性自身抗體，因此適量補(bǔ)充1,25(OH)2D3有利于緩解pSS患者病情[27]。

2.41,25(OH)2D3與原發(fā)性膽汁性肝硬化(Primary biliary cirrhosis，PBC) PBC是一種免疫介導(dǎo)的膽汁淤積性疾病。VDR依賴性信號通過靶向miRNA155-細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子1 (Suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1)軸來抑制炎癥反應(yīng)。PBC肝臟VDR mRNA和蛋白表達(dá)顯著降低，隨著miRNA155表達(dá)的增強(qiáng)，SOCS1蛋白表達(dá)降低。提示PBC中VDR信號減少可能在PBC發(fā)病機(jī)制中起重要作用，且SOCS1翻譯減少，可能阻礙炎癥反應(yīng)的負(fù)反饋調(diào)節(jié)[28]。PBC患者外周血1,25(OH)2D3、CD4+Treg細(xì)胞顯著降低，Th17細(xì)胞顯著增多，存在Th17/Treg細(xì)胞免疫失調(diào)，1,25(OH)2D3通過上調(diào)CD4+Treg細(xì)胞水平影響PBC的發(fā)生、發(fā)展；外源性VitD3有可能改善PBC患者免疫功能[29]。在膽汁淤積的小鼠模型中，1,25(OH)2D3治療改變了參與膽汁酸合成和肝臟轉(zhuǎn)運(yùn)的基因表達(dá)，并且還抑制了肝臟中促炎細(xì)胞因子的mRNA表達(dá)，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子的血漿水平降低，從而抑制繼發(fā)于膽汁淤積的炎癥反應(yīng)[30]。膽固醇7α羥化酶(CYP7A1)是肝臟中膽汁酸合成途徑中的初始和限速酶，1,25(OH)2D3可以通過抑制CYP7A1 mRNA表達(dá)和膽汁酸合成來保護(hù)膽汁淤積的肝細(xì)胞[31]。

2.51,25(OH)2D3與多發(fā)性硬化(Multiple sclerosis，MS) MS是中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的神經(jīng)炎癥性疾病，其中免疫系統(tǒng)在疾病進(jìn)展中起關(guān)鍵作用。低水平的1,25(OH)2D3目前被認(rèn)為是MS的主要病因以及發(fā)病機(jī)制[32，33]，且1,25(OH)2D3水平與MS復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)。在大鼠MS實(shí)驗(yàn)性過敏性腦膜炎模型中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)VitD結(jié)合蛋白水平上調(diào)時(shí)，補(bǔ)充1,25(OH)2D3可以延遲發(fā)病并減輕疾病的嚴(yán)重程度[34]，通過給緩解復(fù)發(fā)型MS患者補(bǔ)充1,25(OH)2D3，發(fā)現(xiàn)添加1,25(OH)2D3對于治療緩解復(fù)發(fā)型MS患者具有較好的臨床療效[35]。

2.61,25(OH)2D3與銀屑病 銀屑病患者中，大多數(shù)人有晚期角質(zhì)化包膜蛋白3B(Late cornified envelope 3B，LCE3B)和LCE3C基因組缺失，Karrys等[36]發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3類似物二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，DHA)和姜黃素在與VDR濃度相同時(shí)可以誘導(dǎo)LCE3A/LCE3D/LCE3E mRNA的表達(dá)。Cubillos等[37]通過對比1,25(OH)2D3在銀屑病以及銀屑病關(guān)節(jié)炎患者的PBMC的破骨細(xì)胞分化和細(xì)胞因子分泌能力發(fā)現(xiàn)銀屑病關(guān)節(jié)炎患者的PBMC的破骨細(xì)胞生成能力和促炎因子分泌能力都是增加的，但是用1,25(OH)2D3可以抑制這些反應(yīng)。最近研究表明IL-1家族成員與銀屑病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[38-40]，Balato等[41]發(fā)現(xiàn)在銀屑病的皮膚中IL-1家族成員(IL-1β、IL-1Ra、IL-36α、IL-36β、IL-36γ、IL-36Ra和IL-33)基因表達(dá)顯著增加，但用1,25(OH)2D3處理后可以抑制IL-1家族成員的表達(dá)[41]。

3 結(jié)語與展望

1,25(OH)2D3通過與VDR結(jié)合影響免疫細(xì)胞的功能以及細(xì)胞因子的分泌，進(jìn)而發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)功能。在許多自身免疫性疾病的患者中都伴有不同程度的VitD3水平的降低，可能是疾病發(fā)生發(fā)展的因素之一，因此補(bǔ)充VitD3有可能成為治療這類疾病的一種輔助手段，但仍然需要大規(guī)模的臨床實(shí)驗(yàn)加以證實(shí)。我們相信，VitD3的深入研究會(huì)對自身免疫性疾病的預(yù)防和治療產(chǎn)生深刻影響。