活性維生素D3及其受體對糖尿病腎病的影響

張園園(綜述)，朱　筠(審校)

(新疆醫科大學第一附屬醫院內分泌科，烏魯木齊 830011)

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活性維生素D3及其受體對糖尿病腎病的影響

張園園△(綜述)，朱筠※(審校)

(新疆醫科大學第一附屬醫院內分泌科，烏魯木齊 830011)

摘要：半個多世紀以來，活性維生素D3，即1，25-二羥維生素D3[1-25(OH)2D3]在糖尿病相關治療研究中成為熱點。由于1-25(OH)2D3及其特異性受體在糖尿病腎病中有一定抑制腎臟纖維化作用而備受關注。其可能通過參與抑制腎素-血管緊張素系統激活、減少纖維化因子釋放及氧化應激等過程發揮作用，目前機制尚未完全明確。該文針對1-25(OH)2D3及其受體在腎臟中的表達及其相互作用進行闡述,以期為糖尿病的預防和診治帶來新的契機。

關鍵詞：糖尿病腎病；活性維生素D3；維生素D受體

糖尿病腎病作為糖尿病重要的慢性微血管并發癥之一，其基本病理變化是腎小球基膜增厚、系膜基質增生、細胞外基質進行性沉積等，最終導致腎小球硬化、腎間質纖維化。近些年來，研究發現活性維生素D3，即1，25-二羥維生素D3[1，25-dihydroxy vitamin D3，1，25(OH)2D3]除調節鈣磷代謝之外，還具有保護腎臟的新功能，同時，1,25-(OH)2D3特異性受體——維生素D受體(vitamin D receptor，VDR)的介導作用也備受關注。現就1,25-(OH)2D3及VDR在延緩糖尿病腎病發生、發展中的作用予以綜述。

1活性維生素D3對糖尿病腎病的影響

1.1活性維生素D3的體內合成方式1,25-(OH)2D3的主要來源是人類的光轉化，皮膚中的7-脫氫膽固醇在紫外線作用下，形成異構前體維生素D3，又在體溫作用下轉變成維生素D3，隨之被輸送到肝臟,經歷了第一次25-羥化酶修飾，形成生產循環形式的維生素D，即25-OH-D3；在生理濃度范圍,25-OH-D3沒有自己的作用,而只是活性激素的前體，在甲狀旁腺激素促進下,由1α-羥化酶將25-OH-D3轉變成1,25-(OH)2D3,即活性或激素型維生素D3；1,25-(OH)2D3,形成主要在腎,特別是在近曲小管細胞[1-2]。同時有研究已證實,腎外多處也可合成1,25-(OH)2D3,如皮膚和巨噬細胞中都有1α-羥化酶,有可能起自分泌或旁分泌的作用，具有將25-OH-D3轉變成1,25-(OH)2D3的能力[3-4]。但這種轉變其量甚微，目前對其生理意義尚不清楚。

1.2活性維生素D3對腎素-血管緊張素系統(renin-angiotensin system,RAS)的抑制作用眾所周知，血管緊張素原(angiotensinogen，AGT)、血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ)是RAS的主要效應分子，AGT及AngⅡ的持續活化不僅引起高血壓，還對腎實質造成損害，這也是糖尿病腎臟疾病發生、發展的一個主要原因，貫穿了糖尿病腎臟疾病的眾多病理途徑[如腎臟血流動力學的改變、細胞外基質(extracellular matrix，ECM)的沉積、細胞因子的產生、氧化應激、足細胞的破壞、腎間質纖維化等]。Liao等[5]研究發現，坎地沙坦可減少尿Ⅳ型膠原蛋白和白蛋白排泄，改善腎小球肥大和系膜基質沉積，降低巨噬細胞浸潤及腎小球硬化程度。因而，1,25-(OH)2D3可能通過抑制RAS在糖尿病腎小管病變的進展中起保護作用。研究表明，核因子κB參與AGT的表達，1,25-(OH)2D3可能通過兩種方式減少RAS相關因子的合成，①1,25-(OH)2D3可通過減少核因子κB抑制劑(IκB-α)的磷酸化，使非磷酸化的IκB-α水平升高，減少核因子κB核異位，降低核因子的活性，并通過上述途徑抑制高糖誘導的AGT表達[6]；②核因子κB的活性亞基p65/p50可與AGT基因啟動子結合，刺激暴露在高糖環境下的系膜細胞及腎小囊臟層細胞AGT的表達，1,25-(OH)2D3的干預可干擾這種結合，阻斷高糖誘導的核因子κB通路過度活化，抑制AGT的表達，減少AngⅡ的合成；同時，1,25-(OH)2D3可阻斷腎素信使RNA啟動子上的CAMP反應元件抑制腎素基因的轉錄，降低腎素、AngⅡ水平[7]。故由AngⅡ增加所致的腎小球內皮細胞增殖、肥大、腎間質纖維化及腎小球硬化均有不同程度減輕。Forman 等[8]對184例受試者血清25-OH-D3水平與RAS相關因子進行了研究，通過對血25-OH-D3不同水平的受試者檢測血漿中血管緊張素I及腎血流量對AngⅡ的反應，發現血25-OH-D3缺乏的受試者中AngⅡ水平較高，而且其對腎血流量及對AngⅡ的反應明顯要遲鈍。推測血漿25-OH-D3水平能下調RAS相關因子，抑制RAS的激活。研究顯示，通過1,25-(OH)2D3治療后，AngⅡ 1型受體、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶2、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶4和p67 phox表達降低；在血壓正常人中給予1,25-(OH)2D3處理20 h后，可阻止腎臟血管中AngⅡ誘導的活性氧類增加和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶2、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶4及p67phox的過表達；人VDR特異性拮抗劑(TEI-9647)可削弱1,25-(OH)2D3對上述的作用[9]。理論上，AngⅡ受體阻滯劑對糖尿病腎病有一定的保護作用，但由于負反饋調節引起繼發性腎素增加，又削弱了其抑制RAS的效果。研究顯示，聯合使用Ang Ⅱ 1型受體阻滯劑和維生素D類似物可減少尿蛋白水平、調節腎小球濾過功能、減輕腎間質纖維化[10]。Ohara等[11]觀察AngⅡ受體阻滯劑和1,25-(OH)2D3聯合治療對糖尿病腎病小鼠的療效，以尿蛋白/肌酐比、腎素及轉化生長因子(transforming growth factor，TGF)β1水平作為療效判斷；結果發現，2型糖尿病腎病中，1,25-(OH)2D3及AngⅡ受體阻滯劑聯合使用可抑制TGF-β1的表達，抑制繼發性腎素升高，進一步降低尿蛋白水平，減慢糖尿病腎病的進展。

1.3維生素D3拮抗纖維化及其相關因子的作用在糖尿病腎病進程中伴隨多種轉化因子、趨化因子的釋放，其通過促進腎小球ECM成分的合成(如各型膠原蛋白、纖維鏈接蛋白)、抑制降解ECM的酶、激活部分炎性因子釋放等機制，參與腎小球肥大、影響ECM代謝，加速腎臟的損傷，最終導致腎小球硬化和腎間質纖維化。TGF-β1就是一個強力的致纖維化因子，高糖可上調其在腎小球系膜細胞中的表達，并介導成纖維細胞、生長因子和血小板衍生生長因子的致纖維化作用，刺激ECM蛋白的合成，減少基質的降解，促進足細胞凋亡，在糖尿病腎小球硬化中起關鍵作用。有研究認為，增高TGF-β1的活性能刺激腎小管上皮和間質纖維母細胞過度產生基質，引起腎小管上皮細胞損傷或分化導致間質纖維化發生[12-13]。在動物實驗中，2型糖尿病基因模型db/db小鼠的腎臟皮質檢測到TGF-β1信使RNA、TGF-βⅡ型受體、SmaD3在細胞核的聚集和核蛋白結合淀粉分支酶都上調，其中Smad3結合TGF-β1配體后磷酸化，異位進入細胞核，并參與TGF-β1靶基因的轉錄調節[14-15]。文獻報道，1,25-(OH)2D3具有抗纖維化、調節細胞增殖和分化以及多種獨立于鈣、磷代謝之外的作用[16]，可能通過降低TGF-β1活性，抑制TGF-β1表達而發揮作用。有研究證實，在慢性腎病腎移植的大鼠中，給予1,25-(OH)2D3的移植腎組織均較對照組有不同程度的病理學改善，血肌酐水平下降、TGF-β1信使RNA水平降低，同時移植腎間質的纖維化程度也有所改善[17]。Li等[18]在培養大鼠腎臟間質成纖維細胞中，1,25-(OH)2D3可劑量依賴性地抑制由TGF-β1誘導的α平滑肌抗體(α-SMA)的表達，同時抑制1型膠原蛋白的表達；1,25-(OH)2D3可通過抑制TGF-β1繼而抑制ECM沉積而發揮腎臟保護的作用。此外，1,25-(OH)2D3對TGF-β1的抑制作用不僅體現在糖尿病腎病中，糖尿病大鼠的心臟中也有類似報道，有動物研究發現，1,25-(OH)2D3可降低心肌組織中TGF-β1表達，減輕2型糖尿病大鼠心肌纖維化，起到心臟的預防保護作用[19]。上述證據顯示，1,25-(OH)2D3可部分通過抑制相關細胞因子途徑，降低TGF-β1水平而減輕腎臟纖維化程度，延緩腎臟疾病的發生、發展。

2VDR與糖尿病腎病的關系

2.1VDR的生物學效用VDR是介導1,25-(OH)2D3發揮生物效應的核內生物大分子，屬于核受體超家族成員，VDR分為核受體和膜受體兩大類[20]。膜受體主要參與鈣磷平衡的維持；核受體通過影響基因的表達，控制相應蛋白質的合成。1,25-(OH)2D3與核受體結合后，與維生素D反應原件共同作用引起靶基因啟動子發生構象改變，影響靶基因信使RNA的表達及蛋白質的合成[21]。VDR在人體內廣泛存在，文獻報道，VDR在多達30種組織和細胞中表達，在腎臟VDR選擇性地分布于腎小球系膜細胞、足細胞、近曲小管、遠曲小管、集合管和髓袢升支[20]。

2.2VDR對糖尿病腎病的調節VDR作為1,25-(OH)2D3特異性核受體，可通過與1,25-(OH)2D3結合介導其發揮生物學作用，而未與1,25-(OH)2D3結合的受體可存在于循環中，發揮類似細胞信號因子樣作用。近期有研究顯示，VDR可通過抑制RAS以減弱腎臟纖維化，在VDR基因剔除小鼠中，AngⅡ出現堆積，同時產生大量ECM(纖維鏈接蛋白，膠原蛋白等)，促使腎臟損傷；VDR可能通過直接或間接的方式刺激腎臟纖維化相關靶點(如RAS、ECM等)，激活腎臟纖維化相關因子通路最終導致間質纖維化或腎小球硬化[22]。實驗研究發現，人近端腎小管上皮細胞HK-2在基因和蛋白水平均表達VDR，高糖可下調HK-2細胞VDR 信使RNA和蛋白的表達；同時，該實驗研究采用雙熒光素酶報告基因檢測系統，將熒光素酶基因報告質粒(或對照質粒)在高糖環境下可顯著降低HK-2細胞內VDR的基因轉錄活性[23]。這些實驗結果提示高糖狀態下，HK-2細胞上VDR的表達及轉錄活性均下降，VDR的下調可能參與糖尿病腎小管病變。Verouti等[24]研究發現，人足細胞可表達VDR和retinoid X receptor(RXR)，在核內VDR可與RXR結合，使VDR降低而失去對腎臟的保護作用，其中腎小球足細胞標志蛋白(podocalyxin)的活性明顯降低，尿液podocalyxin水平明顯增高。這種調節可能與VDR特異性結合podocalyxin啟動子上游位點有關。最近有報道指出，VDR潛在的腎臟保護機制與足細胞VDR信號通路抗腎小球硬化、ECM堆積有關；并通過巨噬細胞的VDR信號通路拮抗血管粥樣硬化[25-26]。同時，Martin等[27]在對8個VDR單核苷酸多態性、CYP2R1及CYP2781基因的研究中，通過對1329例1型糖尿病基因型的檢測，發現一種罕見的AGT單體對糖尿病腎病具有明顯的保護作用。因此，VDR單核苷酸能預防1型糖尿病患者糖尿病腎病的發生。

3活性維生素D3和VDR的相互作用

1,25-(OH)2D3各種生物學效應多由VDR介導，與各種細胞上VDR結合后通過1,25-(OH)2D3-VDR信號通路發揮其生物學效能。 通過對相關靶細胞的分析研究顯示，靶細胞對1,25-(OH)2D3的反應性與細胞內VDR的表達水平直接相關，1,25-(OH)2D3對VDR可能存在正反饋調節[28-29]。利用放射配體結合分析法進行的體內及離體試驗結果表明，1,25-(OH)2D3對VDR結合活性的調節作用主要表現為一種向上調節，在受體表達調節中，最重要的調節機制是1,25-(OH)2D3對VDR表達的自身調節；在蛋白水平上1,25-(OH)2D3對許多組織細胞的VDR有上調作用，甚至可在轉錄后通過延長蛋白的半衰期調節蛋白水平；但在信使RNA水平上表現較為復雜，可為向上調節作用或無調節作用[28-30]。Chow等[30]通過研究1,25-(OH)2D3干預后，核受體、轉運蛋白及相關酶類在大鼠腎臟中的變化；部分結果顯示，1,25-(OH)2D3治療后腎臟中VDR信使RNA及蛋白水平有明顯增加(2~20倍)，但在大鼠肝臟和腸道中未出現明顯上述結果；提示同樣作為VDR表達豐富的器官，VDR有重要的腎臟特異性作用，可受1,25-(OH)2D3的正向調節。有體外實驗顯示，1,25-(OH)2D3可逆轉高糖條件下HK-2細胞VDR信使RNA和蛋白表達以及基因轉錄活性下調，上調VDR表達，并可能通過正反饋效應進一步發揮其生物學作用[23]。

4小結

1,25-(OH)2D3可改善糖尿病腎病病理生理過程：①通過與VDR結合后介導1,25-(OH)2D3-VDR信號通路；②通過刺激VDR高表達，未與1,25-(OH)2D3結合的VDR可存在于循環中，以細胞因子的身份發揮保護腎臟的作用。在1,25-(OH)2D3-VDR 信號通路中作為配體的1,25-(OH)2D3可能通過正反饋形式促進VDR表達，以擴大1,25-(OH)2D3的生物學效能。但目前機制并不明確，需要進一步研究證明，可能成為未來研究的潛在方向。同時，外源性補充1,25-(OH)2D3可能為糖尿病腎病及相關并發癥的防治提供新思路。

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The Impacts of Active Vitamin D3and Its Receptor on Diabetic Nephropathy

ZHANGYuan-yuan,ZHUJun.

(DepartmentofEndocrinology,theFirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China)

Abstract：For more than half a century,the research of active vitamin D3 (1,25-(OH)2D3) has been the hot spot of diabetic nephropathy(DN) therapy.Active vitamin D3 and its specific receptors vitamin D receptor (VDR) play a protective role in renal fibrosis of DN.It may suppress the activation of renin-angiotensin system (RAS) system,reduce the release of fibrosis factors and the oxidative stress,though the underlying mechanism is still unclear.Here mainly expounds the positive effects and interaction of active vitamin D3 and VDR in the regulation of DN which may bring a new opportunity for the prevention and treatment of DN.

Key words：Diabetic nephropathy; Active vitamin D3； Vitamin D receptor

收稿日期：2014-09-05修回日期：2014-12-23編輯：鄭雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.07.041

中圖分類號:R587.2

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)07-1257-04