維生素D對免疫細(xì)胞影響的研究進(jìn)展

任丹丹，朱曉冬

(牡丹江醫(yī)學(xué)院 免疫學(xué)教研室，牡丹江 157000)

維生素D的經(jīng)典作用是調(diào)節(jié)鈣、磷穩(wěn)態(tài)及骨代謝。維生素D缺乏可增加骨轉(zhuǎn)換，降低骨密度，并與骨折風(fēng)險增加密切相關(guān)。由于維生素D受體(vitamin D receptor，VDR)和維生素D活化酶——1α-羥化酶(cytochrome P450 27B1，CYP27B1)在多種組織和細(xì)胞中表達(dá)，如腸道、血小板、胰腺和前列腺[1]等，進(jìn)一步證實了維生素D的骨骼外作用。一些免疫活性細(xì)胞也表達(dá)VDR和CYP27B1，提示維生素D能夠在不同程度上調(diào)控免疫功能。

1 概述

1.1 維生素D的合成與代謝維生素D是維生素家族中的一員，本質(zhì)上是激素，屬于類固醇激素，是維持人體生命穩(wěn)定所必需的維生素。體內(nèi)的維生素D主要來源于2種形式：一是從食物中攝?。欢窃隗w內(nèi)通過紫外線照射皮膚產(chǎn)生。然而，從膳食中獲得的維生素D非常有限，絕大部分需要通過日光照射或外源性補(bǔ)充而獲得。天然維生素D包括維生素D2和維生素D3，均無活性，只有在人體內(nèi)經(jīng)過2次羥化作用后才能發(fā)揮生物效應(yīng)。在肝臟中，維生素D被25-羥化酶羥基化，形成25-羥維生素D3[25-hydroxyvitamin D3，25(OH)D3]，也是維生素D的主要循環(huán)形式，常用于檢測人體維生素D水平。維生素D結(jié)合蛋白進(jìn)一步將25(OH)D3轉(zhuǎn)運至腎臟，在腎臟中經(jīng)CYP27B1介導(dǎo)第2次羥基化，最終形成生物活性形式1，25-二羥維生素D3[1，25-dihydrovitamin D3，1，25(OH)2D3]。甲狀旁腺激素和成纖維細(xì)胞生長因子23 (fibroblast growth factor 23，F(xiàn)GF-23)可調(diào)控CYP27B1的合成和活性。腎臟負(fù)反饋機(jī)制也可調(diào)控1，25(OH)2D3合成，即1，25(OH)2D3和FGF-23升高可抑制CYP27B1表達(dá)，并誘導(dǎo)24-羥化酶(cytochrome P450 24A1，CYP24A1)產(chǎn)生，將1，25(OH)2D3轉(zhuǎn)化為非活性形式24-羥維生素D3[2]。除腎臟外，免疫細(xì)胞同樣也表達(dá)CYP27B1，這些細(xì)胞通過自分泌或旁分泌合成1，25(OH)2D3，從而達(dá)到免疫調(diào)節(jié)作用。

1.2 VDR1，25(OH)2D3通過與VDR結(jié)合而發(fā)揮生理作用。VDR是一類受配體調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子，也是核受體超家族成員之一。VDR廣泛表達(dá)于幾乎機(jī)體所有組織和細(xì)胞中，包括免疫細(xì)胞[3]。VDR與配體結(jié)合后，與維甲酸X受體(retinoid X receptor, RXR)形成異源二聚體。這種1，25(OH)2D3-VDR-RXR復(fù)合物能夠與靶基因啟動子區(qū)域維生素D效應(yīng)元件(vitamin D response elements，VDRE)特異性結(jié)合，從而招募共調(diào)節(jié)蛋白激活或抑制基因轉(zhuǎn)錄[4]。目前，已有超過250種共調(diào)節(jié)蛋白被證實，但其明確的功能及與VDR DNA結(jié)合后的相互作用仍不十分清楚[5]。

2 維生素D對免疫細(xì)胞的影響

VDR和維生素D代謝酶廣泛表達(dá)于巨噬細(xì)胞、DC和活化的T和B細(xì)胞，進(jìn)一步證實1，25(OH)2D3的免疫調(diào)節(jié)作用。與腎臟細(xì)胞不同，CYP27B1在巨噬細(xì)胞和DC中不受甲狀旁腺素、鈣和1，25(OH)2D3調(diào)節(jié)，主要受IFN-γ和LPS影響。炎性細(xì)胞因子IFN-γ和細(xì)菌LPS可刺激巨噬細(xì)胞表達(dá)CYP27B1，使得其局部產(chǎn)生活性代謝產(chǎn)物1，25(OH)2D3[6]。近年來大量研究證實，維生素D無論是對固有免疫還是適應(yīng)性免疫均發(fā)揮重要作用[7]。

2.1 維生素D與DCDC是功能最強(qiáng)的APC，主要功能是處理抗原并以MHC-抗原肽分子復(fù)合物的形式將抗原提呈給T細(xì)胞。DC主要以未成熟狀態(tài)存在于外周組織中。當(dāng)外來抗原入侵時，它們成熟并遷移到淋巴組織以刺激抗原特異性T細(xì)胞。根據(jù)DC分泌的細(xì)胞因子，將T細(xì)胞分化為具有促炎或抗炎特性的效應(yīng)細(xì)胞[8]。維生素D通過下調(diào)MHC Ⅱ分子、共刺激分子及IL-12表達(dá)抑制DC分化和成熟[9]，最終阻斷T細(xì)胞活化。CD31分子屬于Ig超家族成員，是一種新的抑制細(xì)胞誘導(dǎo)亞群的表面標(biāo)志。研究證實，1，25(OH)2D3可上調(diào)小鼠及人類DC中CD31表達(dá)，并通過破壞穩(wěn)定的細(xì)胞間接觸而減弱DC啟動CD4+T細(xì)胞的能力[10]。

2.2 維生素D與單核/巨噬細(xì)胞巨噬細(xì)胞是體內(nèi)最重要的吞噬細(xì)胞和APC，能夠增強(qiáng)機(jī)體對病原體的防御能力。巨噬細(xì)胞可分為兩類：M1和M2型巨噬細(xì)胞。M1型巨噬細(xì)胞主要產(chǎn)生促炎因子TNF-α、IL-23、IL-12和IL-1β，從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)。M2巨噬細(xì)胞產(chǎn)生抗炎因子IL-10，促進(jìn)傷口修復(fù)和保持組織穩(wěn)態(tài)。已有研究證實，在多種自身免疫性疾病中，巨噬細(xì)胞異?；罨a(chǎn)生大量促炎細(xì)胞因子，M1和M2細(xì)胞比例明顯失衡[11]。維生素D在巨噬細(xì)胞分化和活化過程中具有雙重作用。在感染早期，1，25(OH)2D3刺激單核細(xì)胞分化為巨噬細(xì)胞并增強(qiáng)其抗菌活性。然而，如果維生素D水平不足則不會誘導(dǎo)該途徑[12]。此外，1，25(OH)2D3通過抑制巨噬細(xì)胞中miR-155表達(dá)，刺激細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制蛋白1(suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1)表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控TLR信號通路，以此減弱炎癥反應(yīng)[13]。1，25(OH)2D3可減少共刺激分子CD80和CD86表達(dá)以及促炎因子IL-12產(chǎn)生，從而減弱巨噬細(xì)胞的T細(xì)胞刺激能力。吸煙可引起人類氣道炎癥反應(yīng)并減弱呼吸道防御能力，Heulens等[14]分離吸煙者肺泡巨噬細(xì)胞與維生素D共同培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)1，25(OH)2D3能夠減少M1型巨噬細(xì)胞相關(guān)促炎因子及趨化因子產(chǎn)生，從而減輕吸煙對呼吸道造成的炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)氣道防御能力。還有研究證實，1，25(OH)2D3可下調(diào)miR-125b表達(dá)，并促使M1型巨噬細(xì)胞向M2型極化；同時，給予實驗性UC模型小鼠1，25(OH)2D3預(yù)處理可恢復(fù)腸黏膜固有層單個核細(xì)胞中巨噬細(xì)胞比例，以此緩解腸炎病情[15]。

2.3 維生素D對T細(xì)胞的影響1，25(OH)2D3能夠通過對APC表型和功能的影響以間接方式調(diào)節(jié)T細(xì)胞行為。然而，活化T細(xì)胞中存在VDR，提示活性維生素D可對T細(xì)胞發(fā)揮直接調(diào)控作用。

2.3.1 CD4+T細(xì)胞 CD4+T細(xì)胞包括具有促炎特性Th1和具有抗炎特性Th2等亞類。1，25(OH)2D3抑制Th1的增殖和分化，并增強(qiáng)免疫抑制分子PD-1、PD-L1和CTLA4的表達(dá)。此外，1，25(OH)2D3抑制Th1介導(dǎo)的促炎因子的產(chǎn)生，減少IL-2、IL-6、IFN-γ、IL-17和IL-22的分泌[6]。另一方面，維生素D能增強(qiáng)Th2介導(dǎo)的免疫反應(yīng)活性，促進(jìn)IL-3、IL-4、IL-5、IL-10、IL-13的分泌。研究表明，維生素D促進(jìn)Th2免疫應(yīng)答，抑制Th1的免疫活性[16]。

Th17被認(rèn)為與大多數(shù)自身免疫性疾病發(fā)病密切相關(guān)。Th17分泌IL-17A、IL-17F、TNF-α、GM-CSF以及轉(zhuǎn)錄因子維甲酸相關(guān)孤兒受體2(retinoic acid-related orphan receptor variant 2，RORC2)。在RA和SLE患者的外周血和滑膜液中，Th17水平明顯升高并且與疾病活動程度相關(guān)。還有研究證實，1，25(OH)2D3可減少EAE模型小鼠中Th1及Th17比例，增加Th2及Treg比例，并減緩疾病進(jìn)展[17]。維生素D能夠抑制Th17分化及其活性。1，25(OH)2D3可體外抑制初始CD4+T細(xì)胞向Th17分化，下調(diào)Th17相關(guān)的細(xì)胞因子IL-17A、IL-17F及轉(zhuǎn)錄因子RORC、CCR6表達(dá)[18]。

Treg主要抑制免疫應(yīng)答。Treg表達(dá)叉頭轉(zhuǎn)錄因子Foxp3，其在一些動物模型中已被證實為預(yù)防自身免疫性疾病的重要因子。此外，Treg分泌抗炎細(xì)胞因子IL-10、IL-35、轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β，TGF-β)、抑制性共受體CTLA4和高水平的CD25[18]。1，25(OH)2D3促進(jìn)抗炎因子TGF-β1分泌，抑制促炎因子IL-17產(chǎn)生[19]。

2.3.2 CD8+T細(xì)胞 CD8+T細(xì)胞活化后迅速增殖并通過誘導(dǎo)凋亡殺死感染細(xì)胞。此外，細(xì)胞毒T細(xì)胞可分泌穿孔素、顆粒酶B、IFN-γ和TNF-α等細(xì)胞因子[20]。CD8+T細(xì)胞高表達(dá)VDR，提示1，25(OH)2D3能夠?qū)ζ浒l(fā)揮直接調(diào)控作用。將VDR敲除的CD8+T細(xì)胞轉(zhuǎn)移至重組活基因敲除小鼠中易引起結(jié)腸炎，表明VDR缺失可導(dǎo)致致病性CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生。此外，敲除CD8+T細(xì)胞中VDR表達(dá)后，細(xì)胞增殖明顯增加，提示VDR信號通路依賴CD8+T細(xì)胞靜止而發(fā)揮作用[21]。其他研究表明，1，25(OH)2D3類似物之一的卡泊三醇可降低銀屑病皮膚病變中CD8+IL-17+T細(xì)胞數(shù)量[22]。腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞群中含有大量的CD8α+T細(xì)胞以保持腸道耐受，VDR敲除小鼠的CD8α+T細(xì)胞數(shù)量明顯減少，導(dǎo)致功能性細(xì)胞比例降低，可能引起VDR敲除小鼠胃腸道過度炎癥[23]。

2.4 維生素D與B細(xì)胞B細(xì)胞表達(dá)不同的膜型Ig受體，能夠識別特異性抗原表位。其功能包括產(chǎn)生自身抗體、形成具有生發(fā)中心活性的B細(xì)胞濾泡、抗原提呈、分泌促炎因子以及免疫調(diào)節(jié)活性。B細(xì)胞活化可上調(diào)VDR及CYP27B1表達(dá)，1，25(OH)2D3也可增加VDR表達(dá)[24]。有趣的是，1，25(OH)2D3可上調(diào)人B細(xì)胞中CYP24A1表達(dá)，提示維生素D還可通過活性分子的降解途徑影響B(tài)細(xì)胞行為[25]。此外，1，25(OH)2D3還可以體外誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制記憶性B細(xì)胞的形成，并阻止B細(xì)胞分化為產(chǎn)生Ig的漿細(xì)胞。盡管1，25(OH)2D3在體內(nèi)對Ig產(chǎn)生的抑制作用尚未得到證實，但已證實其可影響抗原特異性抗體的產(chǎn)生[26]。利用1，25(OH)2D3預(yù)處理B細(xì)胞證實其可以減少共刺激分子CD40L活化，進(jìn)而減少T細(xì)胞來源的促炎因子的產(chǎn)生[27]。此外，1，25(OH)2D3也能誘導(dǎo)初始B細(xì)胞產(chǎn)生IL-10，并增加人B細(xì)胞上CCR10的表達(dá)。

3 結(jié)語

維生素D可調(diào)控多種免疫細(xì)胞功能并與多種自身免疫性疾病發(fā)生與發(fā)展密切相關(guān)。盡管體外研究表明維生素D及其代謝產(chǎn)物在調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞表型和功能中起著至關(guān)重要的作用，動物實驗也為其緩解自身免疫性疾病和感染性疾病病情提供了實質(zhì)性依據(jù)，但維生素D的應(yīng)用仍需大量臨床數(shù)據(jù)加以證實。此外，能夠維持骨骼健康的維生素D劑量卻不足以進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)，提示應(yīng)避免維生素D毒性。最后，由于研究表明循環(huán)中維生素D過高與廣泛的組織鈣化呈正相關(guān)。因此，如何安全使用非鈣化類似物將是進(jìn)一步探究維生素D治療潛力可能的研究方向。