|
Ｍａｒｇｈｅｒｉｔａ Ｔ Ｃａｎｔｏｒｎａ，Ｙａｎ Ｚｈｕ，Ｍｏｎｉｃａ Ｆｒｏｉｃｕ，Ａｎｊａ Ｗｉｔｔｋｅ 王李伟 王 劲译
摘要：维生素Ｄ是一重要的免疫系统调节因子。研究表明它的活性形式——１，２５ＯＨ２Ｄ３抑制自身免疫性疾病的发展，包括非特异性肠炎（ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ ｂｏｗｅｌ ｄｉｓｅａｓｅ ＩＢＤ）。与之矛盾的是，１，２５ＯＨ２Ｄ３不影响其他免疫系统介导的疾病（实验性哮喘，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｓｔｈｍａ）和对传染原的免疫力是无效的。维生素Ｄ缺乏对不同的免疫功能也有相似的矛盾效应。维生素Ｄ及维生素Ｄ受体缺乏加速ＩＢＤ病情的发展。１，２５ＯＨ２Ｄ３对于实验性哮喘的治疗无效，且维生素Ｄ受体缺陷小鼠的病情较轻。维生素Ｄ是免疫系统的选择性调节因子，同时１，２５ＯＨ２Ｄ３治疗、维生素Ｄ缺乏或维生素Ｄ受体缺陷的后果取决于机体免疫应答的性质（如，传染病、哮喘、自身免疫性疾病）。膳食中钙是决定维生素Ｄ营养状况对免疫功能影响的另一个因素。膳食中钙可单独影响ＩＢＤ病情的严重程度。低钙膳食、维生素Ｄ缺乏的小鼠ＩＢＤ病情最为严重；而低钙膳食、１，２５ＯＨ２Ｄ３的治疗可使病情有所改善。不过，高钙膳食、１，２５ＯＨ２Ｄ３治疗时，对ＩＢＤ的治疗效果最好。免疫的类型和机体的钙营养状况决定了维生素Ｄ营养状况和１，２５ＯＨ２Ｄ３对免疫力的影响。
关键词：维生素Ｄ；维生素Ｄ受体；钙；炎症；小鼠
维生素Ｄ基本功能是调节钙的内稳态及骨的形成和吸收。然而，维生素Ｄ对机体免疫反应的影响较少阐述和涉及。早期激发人们对维生素Ｄ作为免疫系统调节因子关注的事件是对外周血单核细胞中维生素Ｄ受体的确定。维生素Ｄ缺乏与多种疾病有关，包括免疫系统介导的溃疡性结肠炎和局限性回肠炎（Ｃｒｏｈｎ’ｓ ｄｉｓｅａｓｅ）。
非特异性肠炎和机体维生素Ｄ营养状况
维生素Ｄ主要来源于皮肤的光解作用。在北方气候条件下，人们经晒太阳得到的维生素Ｄ明显较少，尤其在冬天维生素Ｄ浓度更低。此外，膳食摄入维生素Ｄ比较困难，因为天然食物中富含维生素Ｄ的食物较少。溃疡性结肠炎患者和局限性回肠炎患者体重分别下降６５％～７５％和１８％～６２％。ＩＢＤ患者普遍缺乏维生素，尤其缺乏维生素Ｄ。
局限性回肠炎患者普遍存在维生素Ｄ缺乏，即使是在缓解期。为什么ＩＢＤ患者较多发生维生素Ｄ缺乏的原因尚不清楚；这可能是由于维生素Ｄ摄入量低、维生素Ｄ等多种营养素吸收障碍、以及在不适于皮肤合成维生素Ｄ的气候中户外活动减少等综合作用的原因。ＩＢＤ患者的标准治疗方案包括短期高剂量和长期低剂量给予强的松药物。强的松和其他的皮质类固醇治疗会导致骨矿物密度降低，增加脊椎骨骨折的危险性。研究表明维生素Ｄ缺乏与ＩＢＤ患者骨量丢失有关，且骨量丢失是高达５０％的ＩＢＤ患者所面临的问题。一项安慰剂对照研究表明，补充钙和维生素Ｄ可预防局限性回肠炎患者的骨量丢失。据报道，当给予实验动物或人群维生素Ｄ的激素活性形式——１，２５ＯＨ２Ｄ３时，实验对象的骨矿化程度升高。因此补充维生素Ｄ和或１，２５ＯＨ２Ｄ３可以使ＩＢＤ患者维持骨矿物密度和循环血中维生素Ｄ的正常浓度范围。
辅助Ｔ细胞
辅助Ｔ（Ｔｈ）细胞在特异性抗原的免疫反应中起关键作用。原初Ｔｈ细胞发育的微环境决定哪种亚型（Ｔｈ细胞有两种亚型：Ｔｈ１和Ｔｈ２）占优势。Ｔｈ１和Ｔｈ２细胞的免疫反应相互调节，而且机体正常的免疫应答表现为这两种细胞亚型保持平衡。Ｔｈ１细胞分泌干扰素γ（ＩＦＮγ）、白介素２ＩＬ２及肿瘤坏死因子α（ＴＮＦα）。细胞介导的强免疫反应必须激活Ｔｈ１细胞，包括宿主对肿瘤和细胞内病原体（如病毒）的免疫应答。在自身免疫性疾病中，使Ｔｈ１细胞把自身蛋白误认为是抗原，并导致病理状态。
Ｔｈ１细胞导致的疾病包括多发性硬化症、Ⅰ型糖尿病及ＩＢＤ等。Ｔｈ２细胞分泌白介素４ＩＬ４和白介素５ＩＬ５，两者对于抗体介导的强的免疫反应非常重要。宿主对细胞外病原体的免疫应答（大多数细菌和寄生虫）需要Ｔｈ２细胞的参与。过敏和哮喘是由Ｔｈ２细胞介导的疾病，这两种疾病发生于免疫系统对环境中不同抗原产生的免疫应答。Ｔｈ细胞免疫应答平衡决定了免疫系统受到任何特定攻击的结果。一些应答结果是有益的（如清除感染），而一些应答结果是有害的（如自身免疫和哮喘）。
Ｔｈ１细胞和Ｔｈ２细胞是１，２５ＯＨ２Ｄ３的直接靶细胞。静止的ＣＤ４＋细胞仅在低浓度时表达维生素Ｄ受体，当其被激活时１，２５ＯＨ２Ｄ３浓度增加５倍才表达维生素Ｄ受体。１，２５ＯＨ２Ｄ３抑制纯化Ｔｈ细胞的增殖并且减少ＩＦＮγ、ＩＬ２及ＩＬ５的生成。在Ｔｈ２细胞中，１，２５ＯＨ２Ｄ３增加ＩＬ４的生成。研究显示，１，２５ＯＨ２Ｄ３抑制体内自身免疫疾病的效应取决于Ｉｌ２和ＩＬ４的分泌。维生素Ｄ受体敲除ＶＤＲ ＫＯ小鼠（小鼠对维生素Ｄ无反应）比野生型ＷＴ小鼠的ＣＤ４＋细胞产生的ＩＦＮγ较多，而ＩＬ２ＩＬ４和ＩＬ５较少。与上述结果一致， ＶＤＲ ＫＯ小鼠体内受到抗原刺激会增强抗原特异性的ＩＦＮγ反应。此外，ＶＤＲ ＫＯ小鼠有ＣＤ４＋细胞的混合淋巴细胞反应是ＷＴ小鼠的２倍。结果表明，ＶＤＲ ＫＯ小鼠的Ｔ细胞分泌ＩＦＮγ较多，分泌Ｔｈ２的细胞因子ＩＬ４和ＩＬ５较少。而１，２５ＯＨ２Ｄ３可减少与细胞因子产生有关的Ｔｈ１细胞，增加Ｔｈ２细胞ＩＬ４的分泌。在缺乏维生素Ｄ信号的情况下，Ｔ细胞可能呈现更强的Ｔｈ１表型。
维生素Ｄ与实验性ＩＢＤ
ＩＢＤ，是免疫系统针对胃肠道进行攻击。研究表明，倾向生成Ｔｈ１细胞因子（ＩＬ２ＩＮＦγ及ＴＮＦα）的Ｔ细胞可将类似局限性回肠炎的症状转移给裸鼠，Ｔｈ１细胞因子的生成与人类ＩＢＤ有关。传统的动物实验中，ＩＬ１０敲除ＩＬ１０ ＫＯ小鼠在９～１２周龄发生小肠结肠炎。在发展到严重的贫血和体重下降后，接近３０％的ＩＬ１０ ＫＯ小鼠死亡。
维生素Ｄ缺乏加快ＩＬ１０ ＫＯ小鼠ＩＢＤ病情的发展。维生素Ｄ缺乏的ＩＬ１０ ＫＯ小鼠在第６周龄开始死亡；到第９周龄，高约５０％死于消耗性疾病（经尸检证实为ＩＢＤ）。维生素Ｄ足量的ＩＬ１０ ＫＯ小鼠≥１２周龄才出现症状。ＶＤＲＩＬ１０都敲除（ＶＤＲＩＬ１０ ＫＯ）的小鼠早至３周龄就开始发生严重的结肠炎（直肠出血）。到第５周龄ＶＤＲＩＬ１０ ＫＯ小鼠的体重是同窝出生小鼠体重的５０％，是同龄ＩＬ１０ ＫＯ小鼠体重的６７％。肉眼可见，与ＶＤＲ ＫＯＩＬ１０＋－的同窝小鼠相比，ＶＤＲＩＬ１０ ＫＯ小鼠的小肠、盲肠和大肠增大。与正常小鼠相比，ＶＤＲＩＬ１０ ＫＯ小鼠到第８周龄全部死亡。所有ＶＤＲＩＬ１０ ＫＯ小鼠有明显的直肠出血，并且结肠的组织病理切片表明有严重的炎症和上皮增生。
当野生型小鼠的ＣＤ４＋ ＣＤ４５ＲＢｈｉｇｈＴ细胞注射到Ｒａｇ ＫＯ（Ｔ细胞和Ｂ细胞都缺乏）小鼠时，ＩＢＤ症状到～１２周龄以后出现。与ＶＤＲ ＫＯ小鼠（与ＷＴ小鼠相比）ＣＤ４＋ Ｔ细胞将ＩＢＤ转移到Ｒａｇ ＫＯ小鼠的能力相比较，相同数量的ＣＤ４＋ＣＤ４５ＲＢｈｉｇｈＴ细胞注射到Ｒａｇ ＫＯ小鼠时，小鼠存活到１２周，并对ＩＢＤ的严重程度作了分析。２７ＶＤＲ ＫＯ细胞接受者和１７ ＷＴ细胞接受者死于重度结肠炎。与接受ＷＴ小鼠的ＣＤ４＋ ＣＤ４５ＲＢｈｉｇｈＴ细胞相比，接受ＶＤＲ ＫＯ小鼠ＣＤ４＋ＣＤ４５ＲＢｈｉｇｈＴ细胞的Ｒａｇ ＫＯ小鼠体重相同（ＶＤＲ ＫＯ：１７．４±１．３ｇ；ＷＴ：１８．８±１．２ｇ），有较高的小肠体重比（ＶＤＲ ＫＯ：１１．０±０．９％；ＷＴ：６．８±０．４％），较高的大肠体重比（ＶＤＲ ＫＯ：６．４±１．０％；ＷＴ：３．６±０．６％），和更高的组织病理得分（ＶＤＲ ＫＯ：５．８±０．５；ＷＴ：２．９±０．３）。上述资料表明，与ＷＴ小鼠的ＣＤ４＋ＣＤ４５ＲＢｈｉｇｈＴ细胞相比，ＶＤＲ ＫＯ小鼠的ＣＤ４＋ＣＤ４５ＲＢｈｉｇｈＴ细胞使Ｒａｇ ＫＯ小鼠ＩＢＤ的严重程度增加。ＶＤＲ缺乏导致上述２种ＩＢＤ实验模型动物胃肠道的严重炎症反应（Ｔｈ１细胞介导）。
维生素Ｄ和传染病
由于１，２５ＯＨ２Ｄ３能够抑制多种自身免疫疾病发生和延长同种异体移植物的存活，１，２５ＯＨ２Ｄ３被称为免疫抑制激素。然而，研究表明，１，２５ＯＨ２Ｄ３对小鼠感染单纯疱疹病毒或白色假丝酵母菌的易感性无作用，而且所选择的剂量与以前提到的延长同种异体移植物存活时间的剂量相同〔１，２〕。使人吃惊的是，人们对于维生素Ｄ的营养状况对宿主抗感染能力影响的认识很少。令人关注的是维生素Ｄ缺乏与肺结核之间的联系，但其机制未得到证实。关于维生素Ｄ缺乏与宿主抵抗传染病的关系尚未进行广泛的实验研究。一项实验表明，与ＷＴ型小鼠相比，在曼氏血吸虫（Ｓｃｈｉｓｔｏｓｏｍａ ｍａｎｓｏｎｉ）感染期ＶＤＲ ＫＯ小鼠表现为肉芽肿炎症加重（比较重的感染）。关于维生素Ｄ和１，２５ＯＨ２Ｄ３对传染病的免疫反应的调控作用还不清楚。在这一营养素／激素抑制自身免疫疾病和延长同种异体移植物存活的基础上，还存在着不一致的现象。
维生素Ｄ和实验性哮喘
哮喘是呼吸道的慢性炎症性疾病。在对空气过敏原的免疫反应中，哮喘患者的免疫系统在肺部气管发生强烈的细胞反应。Ｔｈ２细胞因子生成、炎症、嗜酸性细胞浸润导致粘液生成增加、上皮细胞组织增厚，因此呼吸道应答过度。在ＶＤＲ ＫＯ、ＷＴ及１，２５ＯＨ２Ｄ３治疗的小鼠模型中诱发了实验过敏性哮喘。ＷＴ小鼠发生的哮喘，其特征为肺部被许多炎细胞浸润。以０～４病理分级定量反映上皮增生和炎症程度的肺病理组织得分。ＶＤＲ ＫＯ小鼠不能形成Ｔｈ２细胞介导的实验性哮喘疾病。 １，２５ＯＨ２Ｄ３治疗ＷＴ对照组小鼠，不影响哮喘的严重程度。虽然ＶＤＲ ＫＯ小鼠外周气管可发生特异性抗原的Ｔｈ２细胞免疫反应，但不产生肺部炎症或呼吸道过度反应。 缺乏通过ＶＤＲ起作用的维生素Ｄ信号保护上述小鼠免于发生实验性哮喘。缺乏ＶＤＲ的小鼠确实发生了Ｔｈ２细胞反应；然而，Ｔｈ２细胞可能不能到达肺而导致该疾病。也可能ＶＤＲ ＫＯ小鼠肺上皮细胞不能对炎症刺激作出反应。
维生素Ｄ对免疫系统的作用取决于足量的钙
按文献３描述获得维生素Ｄ缺乏的ＩＬ１０ ＫＯ小鼠模型。维生素Ｄ缺乏的ＩＬ１０ ＫＯ小鼠在５周龄断奶，在接下来的４周每组小鼠喂养以下４种饲料中的一种：低钙、维生素Ｄ缺乏饲料（０．２％钙），低钙＋１，２５ＯＨ２Ｄ３（２０ｎｇｄ）饲料，高钙、维生素Ｄ缺乏饲料（２．２％钙），高钙＋１，２５ＯＨ２Ｄ３（２０ｎｇｄ）饲料。上述各组小鼠血清钙的浓度分别是：低钙组是１．３±０．１ｍｍｏｌＬ、低钙＋１，２５ＯＨ２Ｄ３组是２．０±０．１ｍｍｏｌＬ、高钙组是１．９±０．１ｍｍｏｌＬ、高钙＋１，２５ＯＨ２Ｄ３组是２．６±０．１ｍｍｏｌＬ，表明上述膳食有效。我们在前面已经提到小肠体重比值是评价ＩＢＤ易感性的客观指标。喂养低钙饲料、维生素Ｄ缺乏的ＩＬ１０ ＫＯ小鼠，其小肠和大肠的体重比值最大。低钙饮食补充１，２５ＯＨ２Ｄ３可有效地降低小鼠小肠／体重比；而且在高钙补充１，２５ＯＨ２Ｄ３组得到的结果最好。喂养高钙＋１，２５ＯＨ２Ｄ３饲料的ＩＬ１０ ＫＯ小鼠与对照组ＷＴ小鼠的小肠／体重比值相同。从ＩＬ１０ ＫＯ小鼠得到的结果进一步证实了前面多发性硬化症的鼠科动物模型得到的结果，这一结果也说明１，２５ＯＨ２Ｄ３对自身免疫反应的作用即可以依赖膳食钙也可以不依赖膳食钙。膳食钙和１，２５ＯＨ２Ｄ３都是胃肠道和中枢神经系统自身免疫反应的重要调节因子。
结论
在体内，维生素Ｄ对免疫功能的影响取决于免疫应激的性质（表１）和宿主体内钙的营养状况（图２）。同样，ＣＤ４＋ Ｔ细胞中维生素Ｄ的直接靶细胞的作用取决于刺激的时间和性质。维生素Ｄ缺乏或维生素Ｄ受体缺陷的宿主体内与Ｔｈ１细胞相关的免疫应答升高，而与Ｔｈ２相关的免疫应答降低。在维生素Ｄ受体缺陷时，Ｔｈ１细胞介导的ＩＢＤ比较严重，而不发生Ｔｈ２介导的哮喘。这一现象表明，１，２５ＯＨ２Ｄ３治疗自身免疫疾病的效果是通过抑制Ｔｈ１细胞的发育和功能，同时诱导其他Ｔｈ细胞，包括Ｔｈ２细胞。可利用的膳食钙是促进 １，２５ＯＨ２Ｄ３ 对 ＩＢＤ 治疗效果的一个因素。１，２５ＯＨ２Ｄ３一方面能够增强宿主对传染性微生物的免疫应答，另一方面又能够抑制自身免疫性疾病，对于这一矛盾效应需要进一步研究。维生素Ｄ和１，２５ＯＨ２Ｄ３是免疫系统选择性的调节因子的假说似乎是合理的，下一步的工作必须确定１，２５ＯＨ２Ｄ３在免疫系统中发挥作用的靶细胞和靶分子。
部分参考文献
１． Ｃａｎｔｏｒｎａ ＭＴ Ｈｕｌｌｅｔｔ ＤＡ Ｒｅｄａｅｌｌｉ Ｃ ｅｔ ａｌ． １２５Ｄｉｈｙｄｒｏｘｙｖｉｔａｍｉｎ Ｄ３ ｐｒｏｌｏｎｇｓ ｇｒａｆｔ ｓｕｒｖｉｖａｌ ｗｉｔｈｏｕｔ ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｈｏｓｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｏｒ ｂｏｎｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ． Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ １９９８ ６６ ８２８－８３１
２． Ｈｕｌｌｅｔｔ ＤＡ Ｃａｎｔｏｒｎａ ＭＴ Ｒｅｄａｅｌｌｉ Ｃ ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｌｏｇｒａｆｔ ｓｕｒｖｉｖａｌ ｂｙ １２５ｄｉｈｙｄｒｏｘｙｖｉｔａｍｉｎ Ｄ３． Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ １９９８ ６６ ８２４－８２８
３． Ｃａｎｔｏｒｎａ ＭＴ Ｍｕｎｓｉｃｋ Ｃ Ｂｅｍｉｓｓ Ｃ ｅｔ ａｌ． １ ２５Ｄｉｈｙｄｒｏｘｙｃｈｏｌｅｃａｌｃｉｆｅｒｏｌ ｐｒｅｖｅｎｔｓ ａｎｄ ａｍｅｌｉｏｒａｔｅｓ ｓｙｍｐｔｏｍｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｕｒｉｎｅ ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ ｂｏｗｅｌ ｄｉｓｅａｓｅ． Ｊ Ｎｕｔｒ ２０００ １３０ ２６４８－２６５２
译自：Ａｍ Ｊ Ｃｌｉｎ Ｎｕｔｒ，２００４，８０
Ｓｕｐｐｌ１７１７Ｓ－１７２０Ｓ
| 