維生素D對免疫細胞影響的研究進展

任丹丹，朱曉冬

(牡丹江醫學院 免疫學教研室，牡丹江 157000)

維生素D的經典作用是調節鈣、磷穩態及骨代謝。維生素D缺乏可增加骨轉換，降低骨密度，并與骨折風險增加密切相關。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)在多種組織和細胞中表達，如腸道、血小板、胰腺和前列腺[1]等，進一步證實了維生素D的骨骼外作用。一些免疫活性細胞也表達VDR和CYP27B1，提示維生素D能夠在不同程度上調控免疫功能。

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，本質上是激素，屬于類固醇激素，是維持人體生命穩定所必需的維生素。體內的維生素D主要來源于2種形式：一是從食物中攝取；二是在體內通過紫外線照射皮膚產生。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，只有在人體內經過2次羥化作用后才能發揮生物效應。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的主要循環形式，常用于檢測人體維生素D水平。維生素D結合蛋白進一步將25(OH)D3轉運至腎臟，在腎臟中經CYP27B1介導第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胞生長因子23 (fibroblast growth factor 23，FGF-23)可調控CYP27B1的合成和活性。腎臟負反饋機制也可調控1，25(OH)2D3合成，即1，25(OH)2D3和FGF-23升高可抑制CYP27B1表達，并誘導24-羥化酶(cytochrome P450 24A1，CYP24A1)產生，將1，25(OH)2D3轉化為非活性形式24-羥維生素D3[2]。除腎臟外，免疫細胞同樣也表達CYP27B1，這些細胞通過自分泌或旁分泌合成1，25(OH)2D3，從而達到免疫調節作用。

1.2 VDR1，25(OH)2D3通過與VDR結合而發揮生理作用。VDR是一類受配體調節的轉錄因子，也是核受體超家族成員之一。VDR廣泛表達于幾乎機體所有組織和細胞中，包括免疫細胞[3]。VDR與配體結合后，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復合物能夠與靶基因啟動子區域維生素D效應元件(vitamin D response elements，VDRE)特異性結合，從而招募共調節蛋白激活或抑制基因轉錄[4]。目前，已有超過250種共調節蛋白被證實，但其明確的功能及與VDR DNA結合后的相互作用仍不十分清楚[5]。

2 維生素D對免疫細胞的影響

VDR和維生素D代謝酶廣泛表達于巨噬細胞、DC和活化的T和B細胞，進一步證實1，25(OH)2D3的免疫調節作用。與腎臟細胞不同，CYP27B1在巨噬細胞和DC中不受甲狀旁腺素、鈣和1，25(OH)2D3調節，主要受IFN-γ和LPS影響。炎性細胞因子IFN-γ和細菌LPS可刺激巨噬細胞表達CYP27B1，使得其局部產生活性代謝產物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性免疫均發揮重要作用[7]。

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

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

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

2.3.1 CD4+T細胞 CD4+T細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，并增強免疫抑制分子PD-1、PD-L1和CTLA4的表達。此外，1，25(OH)2D3抑制Th1介導的促炎因子的產生，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Th2介導的免疫反應活性，促進IL-3、IL-4、IL-5、IL-10、IL-13的分泌。研究表明，維生素D促進Th2免疫應答，抑制Th1的免疫活性[16]。

Th17被認為與大多數自身免疫性疾病發病密切相關。Th17分泌IL-17A、IL-17F、TNF-α、GM-CSF以及轉錄因子維甲酸相關孤兒受體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。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細胞向Th17分化，下調Th17相關的細胞因子IL-17A、IL-17F及轉錄因子RORC、CCR6表達[18]。

Treg主要抑制免疫應答。Treg表達叉頭轉錄因子Foxp3，其在一些動物模型中已被證實為預防自身免疫性疾病的重要因子。此外，Treg分泌抗炎細胞因子IL-10、IL-35、轉化生長因子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促進抗炎因子TGF-β1分泌，抑制促炎因子IL-17產生[19]。

2.3.2 CD8+T細胞 CD8+T細胞活化后迅速增殖并通過誘導凋亡殺死感染細胞。此外，細胞毒T細胞可分泌穿孔素、顆粒酶B、IFN-γ和TNF-α等細胞因子[20]。CD8+T細胞高表達VDR，提示1，25(OH)2D3能夠對其發揮直接調控作用。將VDR敲除的CD8+T細胞轉移至重組活基因敲除小鼠中易引起結腸炎，表明VDR缺失可導致致病性CD8+T細胞產生。此外，敲除CD8+T細胞中VDR表達后，細胞增殖明顯增加，提示VDR信號通路依賴CD8+T細胞靜止而發揮作用[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細胞數量[22]。腸上皮內淋巴細胞群中含有大量的CD8α+T細胞以保持腸道耐受，VDR敲除小鼠的CD8α+T細胞數量明顯減少，導致功能性細胞比例降低，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細胞B細胞表達不同的膜型Ig受體，能夠識別特異性抗原表位。其功能包括產生自身抗體、形成具有生發中心活性的B細胞濾泡、抗原提呈、分泌促炎因子以及免疫調節活性。B細胞活化可上調VDR及CYP27B1表達，1，25(OH)2D3也可增加VDR表達[24]。有趣的是，1，25(OH)2D3可上調人B細胞中CYP24A1表達，提示維生素D還可通過活性分子的降解途徑影響B細胞行為[25]。此外，1，25(OH)2D3還可以體外誘導細胞凋亡，抑制記憶性B細胞的形成，并阻止B細胞分化為產生Ig的漿細胞。盡管1，25(OH)2D3在體內對Ig產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生[26]。利用1，25(OH)2D3預處理B細胞證實其可以減少共刺激分子CD40L活化，進而減少T細胞來源的促炎因子的產生[27]。此外，1，25(OH)2D3也能誘導初始B細胞產生IL-10，并增加人B細胞上CCR10的表達。

3 結語

維生素D可調控多種免疫細胞功能并與多種自身免疫性疾病發生與發展密切相關。盡管體外研究表明維生素D及其代謝產物在調節免疫細胞表型和功能中起著至關重要的作用，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性依據，但維生素D的應用仍需大量臨床數據加以證實。此外，能夠維持骨骼健康的維生素D劑量卻不足以進行免疫調節，提示應避免維生素D毒性。最后，由于研究表明循環中維生素D過高與廣泛的組織鈣化呈正相關。因此，如何安全使用非鈣化類似物將是進一步探究維生素D治療潛力可能的研究方向。