維生素D對(duì)急性腎損傷的保護(hù)作用研究*

徐寧 陳學(xué)勛 郭民 李香玲

急性腎損傷（AKI）不是單一的疾病而是一組異質(zhì)性的疾病，其特征是短時(shí)間內(nèi)腎功能急劇減退。臨床上，急性腎損傷的處理包括液體復(fù)蘇、避免腎毒性藥物和造影劑暴露及糾正電解質(zhì)失衡。識(shí)別危險(xiǎn)因素（高齡、低血容量休克、糖尿?。?、早期診斷和積極管理對(duì)改善預(yù)后至關(guān)重要[1]。

人工腎解決供體器官有限的問(wèn)題給患者帶來(lái)新的希望。腹腔內(nèi)給予低劑量強(qiáng)力霉素能起到抗菌作用保護(hù)腎臟功能。遠(yuǎn)程缺血預(yù)處理是一種新型的、無(wú)創(chuàng)的減少缺血損傷的策略。以細(xì)胞（間充質(zhì)干細(xì)胞、造血干細(xì)胞或調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞）為基礎(chǔ)的治療是一種新興的預(yù)防或治療AKI 的方法。尋找AKI 與維生素D 之間特異性和效益高的生物標(biāo)志物有助于早期發(fā)現(xiàn)和改善預(yù)后。

維生素D 不僅影響骨代謝，而且在細(xì)胞功能，如增殖、分化和代謝中發(fā)揮核心作用。維生素D 是一種脂溶性甾體，有兩種形式：維生素D2和維生素D3。與維生素D3不同的是，維生素D2在C22 和C23 之間有一個(gè)雙鍵，在C24 上有一個(gè)甲基。維生素D3在皮膚中由7-脫氫膽固醇產(chǎn)生，而維生素D2在植物和真菌中由麥角甾醇產(chǎn)生。維生素D3和D2都不具有生物活性，首先在肝臟中經(jīng)歷25-羥基化，變?yōu)?5（OH）D（鈣化二醇）[2]，這是維生素D 的主要循環(huán)形式，半衰期為2～3 周，然后在腎臟中通過(guò)1-α 羥基化轉(zhuǎn)化為其最活躍的形式-1，25（OH）2D3（骨化三醇），半衰期為4～6 h。天然含有維生素D 的食物很少，因此，紫外線B（UVB）輻射后的真皮合成仍然是獲取維生素D 的主要途徑，占維生素D 補(bǔ)充的90%[3]。

1 維生素D與炎癥反應(yīng)

巨噬細(xì)胞通常存在兩種不同的亞型：經(jīng)典激活型（M1 型）具有促炎作用，交替激活型（M2 型）具有抗炎、免疫調(diào)節(jié)作用，易被Th2 細(xì)胞因子極化[2]。已知M1/M2 巨噬細(xì)胞平衡調(diào)節(jié)炎癥和損傷器官的組織修復(fù)[3]，1，25（OH）2D3可促進(jìn)維生素D受體（VDR）的表達(dá)，并促進(jìn)VDR 與核轉(zhuǎn)錄因子κB（NF-κB）的相互作用，促進(jìn)M1 型巨噬細(xì)胞向M2 型轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的抗炎作用[4]。

維生素D 抑制IκBα 激酶（IKK）活性、IκBα 泛素化發(fā)揮抗炎作用。Xu 等[5]發(fā)現(xiàn)維生素D下調(diào)細(xì)胞黏附分子ICAM-1（CD54）和VCAM-1（CD106）的表達(dá)減輕炎癥反應(yīng)。25（OH）2D3抑制巨噬細(xì)胞中絲裂原活化蛋白激酶38（MAPK p38）和蛋白激酶B（Akt）的磷酸化，下調(diào)炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)[6]。骨化醇進(jìn)行預(yù)處理，上調(diào)環(huán)氧合酶-2 和前列腺素E2抑制腎臟炎癥[7]。Toll 樣受體（TLR）導(dǎo)致白細(xì)胞積聚和局部炎癥。維生素D 通過(guò)抑制TLR-4 和干擾素-γ 發(fā)揮抗炎作用[1]。NF-κB 信號(hào)最終啟動(dòng)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)和白細(xì)胞招募[8-9]。Lee 等[10]證明骨化醇可以通過(guò)抑制TLR4-NF-κB 信號(hào)通路的激活增加IκB 的表達(dá)減輕AKI。骨化醇降低NF-κB 的表達(dá)，終止炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)和白細(xì)胞的募集[10]。Yu 等[11]發(fā)現(xiàn)維生素D3預(yù)處理明顯抑制促炎因子（TNF-α 和IL-6）和趨化因子（mcp-1、mip-2）上調(diào)。

2 維生素D抑制腎損傷和腎纖維化

Tan 等[12]觀察到維生素D 類似物降低了增殖細(xì)胞核抗原（PCNA）的表達(dá)并減弱了腎間質(zhì)纖維化。Larriba 等[13]發(fā)現(xiàn)腎臟炎癥后VDR 的下調(diào)會(huì)增強(qiáng)β-連環(huán)素（B-catenin）信號(hào)通路，使腎小管細(xì)胞對(duì)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1（TGF-β1）誘導(dǎo)的EMT 敏感，促進(jìn)腎小管細(xì)胞表型的改變。Goncalves 等[14]發(fā)現(xiàn)維生素D 的缺乏可激活促炎通路和上調(diào)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子11（TGF-11），加重腎小管間質(zhì)損傷，加速腎纖維化進(jìn)展。維生素D3抑制TGF-β1介導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞間葉化生和腎纖維化[14]。充足的維生素D水平有助于保持較高的細(xì)胞生長(zhǎng)因子23（FGF-23）水平，這可能減緩CKD 的進(jìn)展[15]。骨化三醇上調(diào)細(xì)胞周期負(fù)性調(diào)控因子（p21）抑制腎纖維化和腎小管損傷[16]。

3 維生素D保護(hù)足細(xì)胞

足細(xì)胞即腎小囊臟層上皮細(xì)胞，它附著于腎小球基底膜（GBM）的外側(cè)，連同血管內(nèi)皮細(xì)胞和腎小球基膜一起構(gòu)成了腎小球血液濾過(guò)屏障。Zhang等[3]證明維生素D 通過(guò)調(diào)節(jié)糖尿病腎病大鼠巨噬細(xì)胞M1/M2 表型來(lái)防止足細(xì)胞損傷。在阿霉素誘導(dǎo)的AKI 大鼠模型中，維生素D 抑制肝素酶的表達(dá)保護(hù)足細(xì)胞[17]。維生素D 類似物通過(guò)維持并進(jìn)一步激活足細(xì)胞的特殊組分（包括足細(xì)胞標(biāo)志蛋白）的表達(dá)來(lái)防止腎選擇性屏障的喪失。Rice 等[18]發(fā)現(xiàn)在足細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，1，25（OH）2D3可以阻斷高糖誘導(dǎo)腎素和血管緊張素原的表達(dá)，使細(xì)胞內(nèi)腎素活性和培養(yǎng)基中血管緊張素（Ang）Ⅱ的釋放量顯著降低。1，25（OH）2D3通過(guò)增加B 細(xì)胞基因2（Bcl2）（抗凋亡）抑制細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）磷酸化、p38 活性、蛋白激酶2（MAPKAPK2）激活，以及阻斷AngⅡ介導(dǎo)的MAPKAPK2 磷酸化信號(hào)抑制足細(xì)胞凋亡[19]。

4 維生素D抑制腎臟細(xì)胞凋亡

維生素D/VDR 可通過(guò)抑制NF-κB 介導(dǎo)的NLRP3/Caspase-1/GSDMD 的上調(diào)部分緩解急性腎損傷[20]。22-氧雜骨化三醇（OCT）可能是通過(guò)Janus激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子和轉(zhuǎn)錄激活因子（JAK/STAT）通路誘導(dǎo)Bcl-2-beclin-1 復(fù)合物磷酸化，激活自噬和抑制凋亡避免了缺血再灌注損傷（IRI）的細(xì)胞損傷后果[21]。OCT 通過(guò)下調(diào)干擾素γ（IFN-γ）可以防止凋亡[22]。維生素D 通過(guò)以下途徑改善AKI：（1）通過(guò)減少TLR-4 的抗炎機(jī)制；（2）通過(guò)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 家族的促凋亡成員）和miR-155（靶向Bcl-2 并阻斷其表達(dá)）的抗凋亡機(jī)制。維生素D 通過(guò)破壞IKK 激酶復(fù)合物或通過(guò)阻斷p65/p50 核易位抑制NF-κB 表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡。骨化醇通過(guò)以下途徑改善AKI：（1）抑制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）；（2）通過(guò)增加Bcl-2 和降低P-p53和p21、p-Bad、Bax 和caspase-3 的表達(dá)來(lái)減少細(xì)胞凋亡[23]。

5 維生素D抑制腎臟氧化應(yīng)激

骨化醇可降低由甘油引起的8-epi-PGF2（異前列腺素）和硝基酪氨酸腎臟表達(dá)，增加EC-SOD（一種抗氧化酶）表達(dá)，減少小管上皮細(xì)胞的壞死。NF-κB 和p-JNK 通路可以被氧化應(yīng)激和炎癥刺激激活[24]，維生素D 通過(guò)調(diào)節(jié)腎臟中的氧化劑和抗氧化劑酶基因來(lái)減輕腎氧化應(yīng)激，并抑制血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的活性氧（ROS）的產(chǎn)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）的上調(diào)[25]。Xu 等[5]證明在AKI 小鼠模型中，維生素D 預(yù)處理可通過(guò)下調(diào)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶（NADPH）和一氧化氮合酶mRNA 的表達(dá)來(lái)減輕腎臟氧化應(yīng)激。內(nèi)皮細(xì)胞中1，25 二羥基膽鈣化醇通過(guò)增加內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）活性和mRNA 表達(dá)來(lái)誘導(dǎo)NO 的產(chǎn)生[26]。維生素D 可上調(diào)谷氨酸半胱氨酸連接酶和谷胱甘肽還原酶的表達(dá)，刺激硫氧還原蛋白系統(tǒng)，從而催化一種主要內(nèi)源性抗氧化劑的生物合成。Li 等[27]發(fā)現(xiàn)維生素D 預(yù)處理可以通過(guò)以下方式減弱AKI：通過(guò)增加谷胱甘肽（GSH）、超氧化物歧化酶-1（SOD-1），以及通過(guò)降低一氧化氮合酶（iNOS）、p47phox 和gp91phox（腎臟NADPH 氧化酶的亞基）的抗氧化機(jī)制和降低腎血紅素加氧酶（HO-1）和GSH 代謝酶的上調(diào)降低腎SOD-1 RNA表達(dá)的抗凋亡機(jī)制。

6 維生素D抑制腎素活性/抑制腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）激活

Tiryaki 等[28]研究表明，VDR 激活劑降低尿血管緊張素原水平減少尿蛋白。骨化醇抑制殘余腎臟中局部產(chǎn)生的RAS 的活化，減輕小管間質(zhì)和腎小球損傷，降低血壓和蛋白尿[29]。維生素D 通過(guò)降低腎素的活性，調(diào)節(jié)RAAS，內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞也發(fā)生變化。骨化三醇通過(guò)下調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞中血管緊張素Ⅱ型受體來(lái)保護(hù)高血壓患者的腎血管功能。維生素D 間接抑制腎素轉(zhuǎn)錄，通過(guò)血流動(dòng)力學(xué)效應(yīng)減少蛋白尿。

7 展望

維生素D 既能改善AKI 又能預(yù)防其發(fā)生，在保護(hù)腎臟方面發(fā)揮極其重要的作用。維生素D 對(duì)AKI的保護(hù)機(jī)制已經(jīng)得到證實(shí)，但AKI 患者中維生素D缺乏的病理生理學(xué)和預(yù)后情況、AKI 患者生物可利用性25（OH）D 水平、維生素D 發(fā)揮最大生物學(xué)效應(yīng)的用量、患者的不良反應(yīng)、可用來(lái)避免不良反應(yīng)的措施、與藥物聯(lián)合應(yīng)用等相關(guān)問(wèn)題等仍需進(jìn)一步探討。為了有效治療AKI，需要更好地了解其分子機(jī)制和功能缺陷。