維生素D和人類免疫的最新研究進展
馬丁, 胡瑛, 蘇欣
摘要：最近5年, 人們關于維生素D對健康益處的認識發(fā)生了顯著的變化, 已從維生素D經(jīng)典的調(diào)節(jié)礦物質(zhì)代謝和防治佝僂病的作用擴展到更為廣泛的作用, 包括調(diào)節(jié)骨骼健康和預防骨骼疾病 (如骨質(zhì)疏松等) 。然而, 維生素D的骨外作用更引人矚目。盡管維生素D作用的多樣性已被公認多年, 但我們對維生素D非經(jīng)典作用的新觀點源自于兩個最新的概念:第一, 維生素D的缺乏是一個全球性問題, 這促使人們?nèi)パ芯垦h(huán)中維生素D水平不足對健康的影響, 以及維生素D缺乏與多種慢性疾病包括自身免疫性疾病、心血管疾病、高血壓和常見腫瘤之間的關系。第二, 在支持維生素D對人類健康起更廣泛作用這一觀點的體外研究和動物實驗中, 都強調(diào)維生素D的免疫調(diào)節(jié)和抗腫瘤功效似乎依賴于維生素D的局部活化。從而得出結論, 維生素D的許多非經(jīng)典作用并不依賴于傳統(tǒng)的內(nèi)分泌方式, 而對局部維生素D水平的變化更為敏感。本文就這些研究進展作一綜述, 并具體闡述了最新認可的維生素D對免疫系統(tǒng)的作用, 同時也突顯了將這些作用應用于臨床所面臨的挑戰(zhàn)。
引言
在2010年年底, 美國醫(yī)學研究院 (IOM) , 一個非盈利的獨立的非政府機構, 發(fā)表了一篇長期研究的結果, 定義了最有益于人體健康的維生素D和鈣水平的參考值范圍。這項研究的小組成員都是經(jīng)過精心挑選的科學家和臨床醫(yī)生, 在研究的過程中他們也面臨著很多挑戰(zhàn), 其中一個最不能被忽視的挑戰(zhàn)是被爭議多年的維生素D和鈣的生理作用和營養(yǎng)作用。關于評價維生素D營養(yǎng)作用的另一個挑戰(zhàn)是如何定義維生素D的各種代謝產(chǎn)物。維生素D一般被認為是在日光照射作用下由皮膚內(nèi)的7-脫氫膽固醇轉變而來的內(nèi)源性維生素D (也被稱為維生素D3或膽固化醇) , 維生素D也可以從富含維生素D3的膳食或富含維生素D2 (又稱麥角鈣化固醇) 的蔬菜中獲得。由皮膚生成的和食物來源的維生素D經(jīng)過代謝首先生成25OHD, 血清25OHD是血液循環(huán)中維生素D的主要存在形式, 常作為評價體內(nèi)維生素D營養(yǎng)狀況的指標。生理濃度的25OHD不是活躍的信號分子, 它在腎內(nèi)的1α-羥化酶 (CYP27B1) 的作用下轉化成維生素D的活性形式1, 25 (OH) 2D, 通過這種方式產(chǎn)生的1, 25 (OH) 2D與類固醇激素相似, 與細胞核內(nèi)的維生素D受體 (VDR) 結合后, 對靶基因的轉錄和翻譯進行調(diào)控, 進而實現(xiàn)其生物學功能。

在IOM報告里面主要涉及維生素D的版塊中, 該委員會提出了四個重要的問題: (1) 維生素D及其重要的代謝產(chǎn)物——激素原25OHD和活性1, 25 (OH) 2D, 與人體健康的哪些方面相關; (2) 對這些方面的健康而言, 理想的血循環(huán)中維生素D的濃度 (或者更確切的說是血清25OHD濃度) 是多少; (3) 每天需要攝入多少維生素D才能達到和維持理想水平的血清25OHD; (4) 補充維生素D產(chǎn)生不良反應的可能性。該報告認為臨床上維生素D的主要用途仍是其經(jīng)典作用——調(diào)節(jié)骨骼健康。據(jù)此, IOM認為, 50n M (20ng/ml) 血清濃度的25OHD能夠改善骨密度 (BMD) 。對大多數(shù)美國和加拿大人來說, BMD是骨骼健康的標志。然而, IOM也承認膚色深的人 (其紫外線誘導皮膚產(chǎn)生維生素D的效率更低) 和生活在北半球的緯度更高地區(qū)的人 (尤其是北歐人群, 即緯度比加拿大許多城市更高的幾個國家) 可能會更難達到這個目標水平。為了使25OHD達到50n M的目標水平, IOM將維生素D的推薦攝入量適度增加到600IU/天, 盡管已有報道指出維生素D的劑量達10000IU/天不會產(chǎn)生副作用, 但是安全范圍最好不超過4000IU/天。IOM同時指出, 盡管目前還沒有臨床試驗數(shù)據(jù)支持維生素D的骨外作用可以加強健康, 但是有充足的理由去進行下一步更深入的研究。

IOM的報告得到了包括美國骨骼與礦物質(zhì)研究學會在內(nèi)的很多組織機構的認可, IOM謹慎的推薦攝入量也在其他的研究中得到了支持。但是該報告并沒得到普遍支持, 來自世界各地的維生素D研究者提出了不同的觀點。存在這種對立觀點的一個關鍵原因是目前關于25OHD和1, 25 (OH) 2D非經(jīng)典作用以及維生素D異常對健康影響的研究顯著增加。這篇綜述接下來會提及一些維生素D的新觀點及其生理作用相關的研究, 探討這些研究與IOM報告的相關性, 以及如何更好地定義維生素D在人類健康中所扮演的角色。這些研究包括維生素D在防治常見腫瘤、高血壓、心血管疾病和大腦發(fā)育中所起的作用。而關于維生素D在這些方面的研究都已各成學科, 這篇綜述會特別關注維生素D的另一個突出的非經(jīng)典作用, 即免疫調(diào)節(jié)劑的作用。

維生素充足、不足和缺乏
多年來, 體內(nèi)維生素D是否缺乏被簡單定義為有無佝僂病的表現(xiàn) (成人表現(xiàn)為軟骨病) , 而到了21世紀, 這樣的臨床問題相對減少, 在這種情況下, 血清25OHD<20n M (8ng/ml) 大致認為是維生素D水平缺乏。然而, 過去十年進行的各種研究表明, 在沒有佝僂病或軟骨病的情況下也會存在維生素D的不足。這種評價維生素D水平的新觀點源于一些關于血清25OHD的水平與血清甲狀旁腺素 (PTH) 水平呈持續(xù)負相關的研究, 這些研究指出當血清25OHD的水平達到75n M (30ng/ml) 時, 血PTH的水平不再降低。在觀察腸鈣吸收時也得到類似的結果, 從而得出結論:血清25OHD>75n M是維生素D的理想水平。這些研究也使“維生素D不足 (vitamin D insufficiency) ”這一術語的更廣泛應用得到認可。“維生素D不足”這一術語于二十世紀八十年代首次提出, 是指沒有佝僂病的人群維生素D水平處于欠佳的狀態(tài) (血清25OHD<75n M) 。在接受這個新觀點的同時, IOM的報告著重強調(diào)了其他一些反對將血清25OHD濃度75 n M定義為維生素D發(fā)揮促鈣作用的理想水平的研究。在一些研究中, 更低水平的血清25OHD被定義為理想水平, 而有時候根本不可能明確地給出一個理想的切點。事實上, 有研究認為血清25OHD與健康的關系呈U形曲線, 高水平的血清25OHD也可以導致健康惡化, 譬如某些罕見的腫瘤。因此對于不同的生物學作用和臨床表現(xiàn), 理想維生素D水平也是不同的。

循環(huán)中25OHD的水平能直接反映體內(nèi)維生素D的狀態(tài), 任何個體都是通過皮膚在紫外線的作用下合成或膳食中攝入而獲得維生素D。因此, 維生素D的水平會因地理、社會和經(jīng)濟因素的不同而在人群中產(chǎn)生很大的差異。依據(jù)新的維生素D參考值范圍, 可以看出全球范圍內(nèi)有很大比例的人群在以前被認為是維生素D充足, 而現(xiàn)在也被認為是維生素D不足。進而產(chǎn)生一個問題, 維生素D不足是否與某些骨外疾病存在聯(lián)系。人們從兩個完全不同的方面來回答這個問題, 分別是關于維生素D免疫調(diào)節(jié)作用的體外研究和流行病學的研究。

維生素D與固有免疫:25OHD胞內(nèi)分泌活性的新范例
維生素D和固有免疫的聯(lián)系最初起源于魚肝油在肺結核 (TB) 治療中的使用。近年來重點研究了維生素D對肺結核 (TB) 致病菌——結核分支桿菌 (M.tb) 作用的細胞和分子機制。早在25年前就有研究提出活性1, 25 (OH) 2D能夠減少結核分枝桿菌在巨噬細胞中的增殖, 巨噬細胞CYP27B1刺激因子細胞干擾素γ (IFNγ) 能夠增強這種作用。然而, 人們對維生素D在結核病中是怎樣發(fā)揮抗菌作用的認識更多源自近期的研究。這些研究旨在確定作為殺菌關鍵細胞的單核-巨噬細胞對M.tb的作用方式。

單核-巨噬細胞能夠吞噬病原體, 如M.tb, 同時也能通過Toll樣受體 (TLRs) 這樣的模式識別受體 (PRR) 來識別病原相關的分子模式 (PAMPs) 。在2006年, 有研究指出單核細胞被M.tb活化后, 通過TLR2/1識別PAMP, 從而上調(diào)CYP27Bl和VDR的表達。這些研究表明在遇到M.tb時, 單核細胞能促進局部維生素D的活化, 使1, 25 (OH) 2D與內(nèi)源性VDR結合。維生素D能夠通過這種方式調(diào)控基因表達, 產(chǎn)生經(jīng)典的胞內(nèi)分泌免疫反應 (見圖1) 。胞內(nèi)分泌的1, 25 (OH) 2D與VDR結合后直接調(diào)控抗微生物蛋白 (即抗菌肽) 的轉錄。功能分析表明, 25OHD介導的抗菌肽能夠增加單核細胞的殺菌作用。因此, 盡管M.tb通過TLR2/1途徑使單核細胞CYP27B1和VDR活化, 但是隨后的殺菌效能還是依賴于有足夠的25OHD轉化為1, 25 (OH) 2D, 血清25OHD的水平與單核細胞抗菌肽的表達存在著相關性。從而得出結論, 體內(nèi)低水平的血清25OHD將會導致單核細胞的抗菌活性降低, 使感染風險增大;相反, 對維生素D不足的個體補充維生素D能夠促進TLR介導的單核細胞抗菌肽的表達, 使抗感染能力增強。

宿主對病原體 (如M.tb) 的抗感染能力并不單單依靠固有免疫反應。我們小組的研究顯示T細胞的細胞因子在加強和減弱維生素D介導的抗菌肽的生成中發(fā)揮著至關重要的作用。事實上, 單核細胞細胞因子的分泌可能受胞內(nèi)分泌的維生素D的調(diào)控。似乎抗感染反應的增強將高度依賴于維生素D的可用性, 通過正常人體免疫反應的其他成分作出的額外調(diào)整。維生素D還可以通過影響巨噬細胞或樹突細胞 (DCs) 的抗原呈遞來影響固有免疫反應, 眾所周知, 這些細胞都表達VDR。1, 25 (OH) 2D能抑制樹突狀細胞的成熟, 抑制抗原呈遞和促進耐受性T細胞反應 (見圖1) 。和單核細胞一樣, DCs也表達CYP27B1, 所以1, 25 (OH) 2D和25OHD也能夠通過DCs調(diào)節(jié)抗原呈遞。這些結論是在VDR和CYP27B1基因敲除小鼠的研究中得到的, 該研究表明, 淋巴腺異常與成熟樹突細胞和異常轉運樹突細胞的數(shù)量增加密切相關。

維生素D和適應性免疫
維生素D和免疫系統(tǒng)的早期研究證明, T、B細胞都有VDR受體的表達。進一步研究發(fā)現(xiàn)只有活化的和增殖的淋巴細胞才會表達VDR受體, 從而認為1, 25 (OH) 2D對淋巴細胞具有抑制增殖的作用。輔助型T細胞 (Th) 是1, 25 (OH) 2D的主要靶細胞, 1, 25 (OH) 2D能抑制Th細胞的增殖, 調(diào)節(jié)細胞因子的產(chǎn)生。初始Th細胞被抗原活化后轉化為Th1和Th2細胞兩個亞群, Th1細胞主要分泌IL-2, IFNγ和腫瘤壞死因子α (TNF-α) , 介導細胞免疫, Th2細胞主要分泌IL-3, IL-4, IL-5和IL-10, 介導體液免疫。在體外研究中發(fā)現(xiàn), 1, 25 (OH) 2D能抑制Th1細胞因子的產(chǎn)生, 促進Th2細胞因子的產(chǎn)生。分泌IL-17的Th17細胞是Th細胞另一亞群, 維生素D對其也有作用。研究發(fā)現(xiàn)用1, 25D治療易感自身性免疫疾病的非肥胖型糖尿病小鼠 (NOD) , 能夠降低血清IL-17的水平, 1, 25 (OH) 2D對小鼠視網(wǎng)膜自身免疫的抑制作用與Th17活性的抑制相關。最近的研究顯示, 1, 25 (OH) 2D抑制IL17的產(chǎn)生是通過抑制IL17基因的直接轉錄。1, 25 (OH) 2D作用的另一T細胞亞群是調(diào)節(jié)性T細胞 (Treg) 。Treg是免疫抑制細胞, 能夠抑制過分的免疫反應和自身免疫反應。用1, 25 (OH) 2D治療腎病病人能夠增加循環(huán)中Treg細胞的數(shù)量, 表明Treg細胞在介導維生素D的免疫調(diào)節(jié)方面起重要作用。

目前, 關于維生素D和T細胞功能的研究主要集中在活性1, 25 (OH) 2D對T細胞的作用。盡管有研究顯示血清25OHD水平與某些具體T細胞群有關系, 但是尚不清楚的是維生素D水平變化對T細胞影響的作用機制。有研究顯示血循環(huán)中25OHD的水平與多發(fā)性硬化癥 (MS) 患者體內(nèi)的Treg細胞活性相關。25OHD對T細胞功能的影響主要通過以下四個可能途徑 (見圖1) : (1) 通過在腎臟形成的活性1, 25 (OH) 2D進入血循環(huán)直接作用于T細胞; (2) 作用于表達CYP27B1的DC, 使其胞內(nèi)分泌1, 25 (OH) 2D, 從而間接對T細胞的抗原呈遞產(chǎn)生影響; (3) 使表達CYP27B1的單核細胞或者DC旁分泌活性1, 25 (OH) 2D, 從而直接作用于T細胞; (4) T細胞自身胞內(nèi)分泌活性1, 25 (OH) 2D。但我們尚不清楚的是, 對于一個具體的T細胞亞群, 到底是一個機制的作用還是多個機制的共同作用。比如說, 1, 25 (OH) 2D對Treg能夠通過DCs起間接作用, 也能夠直接作用于T細胞。但是如上所述, DCs也表達CYP27B1, 也能在25OHD對Treg的作用中起介導作用。有趣的是, 有研究顯示T細胞上也有CYP27B1的表達, 這就意味著25OHD也可能通過影響T細胞的胞內(nèi)分泌而直接作用于T細胞, 但是確切作用尚不清楚。

對于B細胞, 早有研究證實B細胞上也有VDR的表達, 但是1, 25 (OH) 2D抑制B細胞增殖和免疫球蛋白產(chǎn)生的作用仍被認為是通過Th細胞介導的間接作用。然而最近研究證實, 1, 25 (OH) 2D對B細胞也有直接作用, 尤其是對漿細胞的抑制和記憶細胞的類別轉化。這些作用更加支持了維生素D在B細胞相關的自身免疫性疾病如系統(tǒng)性紅斑狼瘡 (SLE) 中的治療作用。有研究顯示1, 25 (OH) 2D能夠通過調(diào)節(jié)IL-10和CCR10來作用于B細胞, 提示維生素D對B細胞的作用已遠遠超出抑制B細胞增殖和免疫球蛋白產(chǎn)生。

維生素D水平、免疫調(diào)節(jié)和人類疾病
最初的體外研究發(fā)現(xiàn)維生素D能夠殺滅M.tb, 于是后來的研究主要集中在維生素D對肺結核的治療。流行病學研究顯示血清25OHD水平低于75 n M與肺結核的高感染率密切相關, 之前的綜述也支持維生素D對肺結核具有保護作用。盡管這些研究并沒有指明這其中的因果關系, 但這使得人們?nèi)ミM一步研究補充維生素D的臨床效果。其中一個研究顯示, 口服單劑量維生素D2 (100, 000IU2.5mg) 后抽取的血液樣本在體外能夠抑制M.tb的生長。另一個研究在肺結核患者的傳統(tǒng)治療方案上加用維生素D治療 (10, 000IU/0.25mg維生素D3/天) , 發(fā)現(xiàn)維生素D能夠減少痰涂片抗酸桿菌 (AFB) 轉陰的時間。近期的兩個隨機、對照、雙盲研究評價了對維生素D治療肺結核的療效。其中一個研究來自幾內(nèi)亞比紹共和國的肺結核診所, 發(fā)現(xiàn)用3×100, 000IU (3×2.5mg) 的維生素D3注射并不能提高肺結核的療效, 而難以解釋的是治療組的血清25OHD水平較對照組并沒有升高。英國一個類似的研究發(fā)現(xiàn), 用4×100, 000IU (4×2.5mg) 的維生素D3注射能夠提高肺結核患者血清25OHD的水平, 但是治療組的痰涂片轉陰的時間較對照并無顯著差別, 于是研究人員分析了肺結核患者的遺傳基因變異, 發(fā)現(xiàn)VDR基因的單核苷酸多態(tài)性 (SNP) 為Taq1-tt基因型的肺結核患者用25OHD治療能顯著減少痰涂片轉陰的時間。因此, 遺傳因素將會影響維生素D的治療效果, 我們接下來將詳細討論維生素D在這方面的生理機能。在這些研究中都涉及了維生素D治療的非常具體的目標 (如痰涂片轉陰的時間) , 但他們并沒有描述補充維生素D對肺結核患者的管理和療效的影響。而且這些研究都是在傳統(tǒng)的抗結核治療基礎上補充維生素D, 因此還存在一些問題, 未來的研究需要解決這些問題, 使補充維生素D作為防治肺結核的有效手段。

維生素D的抗感染作用不僅僅限于對肺結核的治療, 在另一種分支桿菌病——麻風病中也發(fā)現(xiàn)了CYP27B1和VDR的表達差異, 尤其發(fā)現(xiàn)了侵蝕性較小的類結核型麻風 (T-lep) 比結節(jié)型麻風 (L-lep) 表達更高水平的CYP27B1和VDR。T-lep型患者的分支桿菌感染程度較L-lep型輕, 可能是由于其胞內(nèi)分泌了更多的1, 25 (OH) 2D, 從而增強了T-lep型患者的抗菌能力。在這些研究中有趣的是, 早期的研究發(fā)現(xiàn)陽光照射能夠治療麻風病, 這與肺結核和維生素D的早期研究相似。在其他感染性疾病中, 如敗血癥, 血清25OHD濃度與循環(huán)中抗菌肽的水平相關, 繼而與重大疾病的風險增加相關。然而, 敗血癥患者血清25OHD水平與抗菌肽的的聯(lián)系具體與哪種類型的細胞作用相關我們尚不清楚。有研究認為循環(huán)中的抗菌肽主要來源于中性粒細胞。但是, 盡管中性粒細胞表達VDR, 卻缺乏CYP27B1活性。這表明, 它們更可能對1, 25 (OH) 2D產(chǎn)生反應, 而不是25OHD (見圖1) 。這與單核細胞不同, 單核細胞產(chǎn)生的抗菌肽與血清25OHD的水平密切相關, 與胞內(nèi)分泌反應一致。維生素D水平較低也與晚期腎病患者的感染和死亡率相關, 也與上呼吸道感染相關。關于后者, 值得注意的是, 抗菌肽能顯示出抗病毒性和抗菌特性, 從而推斷維生素D能夠增強人體對一些疾病如流感的抵抗力。同樣值得關注的是, 25OHD和1, 25 (OH) 2D介導的抗菌肽也作用于一些經(jīng)典免疫系統(tǒng)以外的細胞, 如角蛋白細胞、支氣管上皮細胞、骨髓細胞系、胎盤的脫膜滋養(yǎng)層細胞。因此, 維生素D的固有抗菌作用非常廣泛, 對多種疾病起作用。

維生素D在抗原呈遞和淋巴細胞功能上的不同作用表明, 維生素D的免疫調(diào)節(jié)作用不局限于固有的抗菌反應。尤其是, 維生素D作為公認的對自身免疫性疾病有益的環(huán)境因素, 也被認為是有益的遺傳因素。研究發(fā)現(xiàn), 初診的1型糖尿病患者的血清25OHD水平較低, 而補充維生素D能夠抵抗1型糖尿病, 相似的研究在多發(fā)性硬化癥 (MS) 中也有報道, 并在MS的動物實驗中得到證實。有趣的是, 動物實驗顯示, 在雌鼠體內(nèi), 維生素D能更有效地抵抗實驗性的MS, 這是因為雌激素對VDR和CYP27B1有調(diào)節(jié)作用。其他的自身免疫病也與低維生素D水平相關, 包括克羅恩病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風濕性關節(jié)炎及Graves病等。

維生素D水平和人類疾病:血清25OHD濃度之外的影響因素。

隨著檢測血清維生素D水平的方法的增加, 人們對維生素D和人類健康之間的關系再次產(chǎn)生興趣。成本低廉的ELISA和RIA曾經(jīng)被廣泛地用來測定血清25OHD, 現(xiàn)在被液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法 (LC-MS) 取而代之, 因其有減少試驗漂移的優(yōu)勢。然而, 這種方法也并不是沒有其自身的方法學問題, 特別是在血清25OHD2和25OHD3的分辨和定量方面。而且有報道稱, 與傳統(tǒng)的ELISA和RIA相比, LC-MS的測值相對較高。一些機構如維生素D外部質(zhì)量評價方案 (DEQAS) 在常規(guī)血清維生素D測定的標準化上取得了進一步成果, 這對維生素D研究的未來至關重要。然而, 一些臨床研究表明, 不管用什么方法測定人體內(nèi)的維生素D水平, 都有一些因素, 尤其是基因的多態(tài)性, 會對任何一個給定水平的維生素D的生理作用和臨床效果產(chǎn)生重大影響。

在VDR基因有大量的SNPs位點, 并且這對維生素D的活性產(chǎn)生重要影響。經(jīng)過仔細研究, VDR的基因多態(tài)性不僅與骨骼疾病密切相關, 而且它還與人類健康的其他方面有廣泛聯(lián)系, 包括免疫功能。例如, 對不同人群的研究顯示ff基因型在TB患者中的分布頻率較高, 盡管這還沒得到其他研究的進一步證實。利用類似的方法, 近期的一項雙盲隨機對照試驗發(fā)現(xiàn), 對于Fok I位點基因型的肺結核患者, 使用高劑量的維生素D補充并不能減少痰涂片轉陰時間, 而對于其他SNPs位點基因型的肺結核患者, 補充維生素D的確能夠減少痰涂片轉陰時間。Fok I等位基因為F的VDR比f基因型的少三個氨基酸, 然而, 它比f基因型更活躍。其他常見的VDR的SNPs位點位于VDR基因的3’非編碼區(qū), 它們對VDR表達和功能影響尚不明確。包括Apa I、Bsm I和Taq I多態(tài)性, 它們是通過影響m RNA的穩(wěn)定性來影響VDR的活性。最近的研究發(fā)現(xiàn), 肺結核患者中Bsm I-B等位基因的分布頻率較健康對照組高, 而其他研究顯示肺結核患者中BB基因型較為普遍?？偟膩碚f, 目前只有一項研究評價了VDR基因型對維生素D治療肺結核效果的影響, 即對Taq1-tt VDR基因型的患者補充維生素D, 能夠提高痰涂片轉陰率。

VDR基因的SNPs不僅與感染性疾病相關, 也與自身免疫疾病有關, 如1型糖尿病、MS、Graves病、類風濕性關節(jié)炎和SLE。然而, 也并非所有關于VDR基因型的研究都認為其與自身免疫性疾病相關。同樣的, 維生素D體系內(nèi)的基因變異不僅僅局限于VDR基因。CYP27B1基因的SNPs也同樣能影響自身免疫性疾病的易感性。然而, 維生素D體系內(nèi)最良好的遺傳變異是由維生素D結合蛋白 (DBP) 基因提供的。例如, 由DBP編碼區(qū)變異生成的蛋白質(zhì), 其血清濃度及與維生素D代謝產(chǎn)物的親和力都發(fā)生了顯著的變化。我們小組的研究表明不同血清濃度和基因型的DBP在調(diào)節(jié)25OHD對靶細胞如單核細胞的生物利用度中發(fā)揮了重要作用。特別是, 與高親和力形式的DBP如Gc1F相比, 25OHD的抗菌作用在低親和力形式的DBP如組特異性 (Gc) 1S和Gc2中顯得更為突出。這表明, 作用于單核細胞的是“游離”的25OHD而不是與DBP結合的25OHD (見圖2) 。近期研究更加強調(diào)DBP對維生素D生物利用度的決定作用, 研究表明, 與健康成人的BMD關系更密切的是游離25OHD而不是總25OHD。值得進一步探討的是維生素D的非經(jīng)典作用是否也與DBP濃度和基因型相關。迄今為止, 只有一項研究評價了DBP基因型和人類免疫功能之間的關系, 顯示了Gc2等位基因和活動性肺結核之間的聯(lián)系。然而, 這項研究結果僅是在一群低水平維生素D患者身上觀察得到的, 因此, 這很難解釋DBP基因型對疾病活動性的作用。

我們必須清楚的認識到, 由于各研究的人群大小不同, 導致各研究關于VDR, CYP27B1和DBP基因的遺傳變異與維生素D的免疫調(diào)節(jié)作用的關系的看法大相徑庭。這使得我們很難將遺傳變異產(chǎn)生的影響與維生素D濃度單獨產(chǎn)生的影響區(qū)分開來。例如, 用維生素D治療之后, 肺結核病情得到了改善的126名患者中, 只有12名患者為VDR-tt基因型。然而其他研究的樣本量更大, 尤其是近期在將近34, 000人中展開的全基因組關聯(lián)研究顯示, DBP的基因變異是血清維生素D水平的遺傳決定因素, 因為DBP的基因變異能夠影響血清DBP的濃度, 而血清DBP的濃度與25OHD和1, 25 (OH) 2D的血清濃度密切相關。因此, DBP的血清濃度及其與維生素D代謝物結合的親和力由DBP/Gc基因型決定, 它不僅決定著25OHD對靶細胞的生物利用度, 同時也可能會影響循環(huán)中維生素D的總體水平 (見圖2) 。關于維生素D生理作用的另一個特殊方面也很重要, 即糖基化的DBP能產(chǎn)生類似巨噬細胞活化因子 (MAF) 的功能。近期的研究表明, DBP的MAF活性可能有助于抵抗肺部疾病, 如慢性阻塞性肺疾病。

結論和前景
早在25年前, 人們就已經(jīng)認識到維生素D還具有非經(jīng)典的骨外作用。人們最初認識維生素D的骨外作用是通過發(fā)現(xiàn)一些疾病如結節(jié)病患者體內(nèi)會產(chǎn)生過量的1, 25 (OH) 2D以及發(fā)現(xiàn)注射1, 25 (OH) 2D具有某些潛在的治療作用, 并認為這些作用是通過維生素D受體產(chǎn)生的, 這促使人們合成1, 25 (OH) 2D類似物去治療一些常見腫瘤和自身免疫性疾病。這些研究都努力減少1, 25 (OH) 2D導致高鈣血癥的副作用, 但是絕大多數(shù)研究都沒有成功, 至少是在體的研究都沒有成功。

如今, 維生素D已成為一個新的研究熱點, 基于兩個關鍵的觀點, 近幾年關于維生素D的研究思路與以往大不相同。第一個關鍵的觀點源自于越來越多的研究證明維生素D的活化酶CYP27B1廣泛分布于多種組織, 支持了維生素D在骨外具有更加局部化的胞內(nèi)分泌和旁分泌功能。與在腎臟CYP27B1作用下產(chǎn)生的進入血循環(huán)的1, 25 (OH) 2D不同, 在非腎臟組織產(chǎn)生的活性維生素D則較少受到各種激素如甲狀旁腺激素的調(diào)節(jié), 它主要依賴于底物25OHD的可用性。第二個觀點也是最具爭議的觀點, 是關于血清25OHD的水平 (換句話說是個體的維生素D狀態(tài)) 。相關研究強調(diào)維生素D水平與人類常見疾病有著潛在的關系, 但是仍不清楚它們之間是否為因果關系, 或者是因為維生素D的腎外催化作用和功能的減弱。同樣, 我們尚不清楚IOM近期推薦的充足維生素D水平 (血清25OHD為50n M, 20ng/ml) 是否對維生素D的骨內(nèi)和骨外作用都是充足的。IOM強調(diào)尚需要更多的隨機對照研究來評價增加血清25OHD水平對骨外健康的影響。有很多研究目前正在進行, 尤其是一些觀察補充維生素D對免疫調(diào)節(jié)的作用的研究, 以及維生素D抗癌作用的研究。

IOM的報告支持充足的維生素D水平跟骨骼健康之間有密切聯(lián)系, 但作者也用大量數(shù)據(jù)來表明維生素D與人類健康的其它方面存在著聯(lián)系, 同時強調(diào)還需要用更多的研究來明確它們的相關性, 目前, 也有很多相關研究包括體外實驗、動物實驗和臨床試驗都正在進行中。然而, 正如我們在這篇綜述中所強調(diào)的, 還存在一個更加根本的問題——即影響維生素D狀態(tài)的其他因素。在血清25OHD濃度不變的情況下, 維生素D的活性主要受遺傳因素的影響。這一點已經(jīng)在對不同VDR基因型的肺結核患者補充維生素D的研究中得到證實, 盡管其具體機制尚不清楚。正如圖2所示, 似乎可以提出一個相對合理的機制, 即DBP基因的某種基因變異體能夠影響維生素D內(nèi)分泌和胞內(nèi)分泌功能。這也支持了“游離激素假說”, 即低親和力或者低濃度的DBP能夠增強25OHD在靶細胞如單核細胞的可利用性。這一理論指出只報告維生素D代謝產(chǎn)物的總的血清濃度已經(jīng)不夠了, 還需要報告游離維生素D代謝物的血清濃度?；谝汛_定的親和力常數(shù)和血清DBP蛋白濃度, 我們能對游離的25OHD濃度進行測定, 這一理論已成功運用于與骨骼功能相關的研究中。維生素D的骨外作用還有待進一步的研究, 這一理論將可能成為未來臨床研究的重心, 也可能能夠解釋為什么補充維生素D對某些病人的治療效果較其他病人更好。這是一個特別的問題, 即當比較不同種族人群對補充維生素D的反應時, 會發(fā)現(xiàn)DBP基因的等位基因顯示出很明顯的種族分布模式。

將來, 關于提高血清25OHD水平所帶來的更多健康益處的研究, 也需要研究如何更好的使血清25OHD達到目標水平, 即補充維生素D的最佳模式。不考慮日常補充, 我們?nèi)圆磺宄P于維生素D在各方面的具體作用, 不同形態(tài)的維生素D (如維生素D2和維生素D3) 是否會有一些特別的功效。一些研究 (盡管不是所有的) 已經(jīng)報道補充維生素D3有更好的功效。然而, 這只是簡單的依據(jù)它提高血清25OHD水平的能力而得出的結論, 而且25OHD2和25OHD3在轉化為1, 25 (OH) 2D2和1, 25 (OH) 2D3的方面可能具有相似的能力, 并且隨后的作用都是通過VDR介導的。目前, 我們對維生素D2和維生素D3的不同免疫調(diào)節(jié)作用了解甚少。有研究顯示, 合成的1, 25 (OH) 2D類似物帕立骨化醇 (Paracalcitol或19-nor 1, 25- (OH) 2D2) 具有與1, 25 (OH) 2D3相似的免疫調(diào)節(jié)功能, 而對于1, 25 (OH) 2D2尚無類似結論。今后的研究, 特別是在探索25OHD2和25OHD3對DBP的不同結合力以及與腎臟的內(nèi)分泌和靶細胞的生物利用度之間的聯(lián)系方面的研究將是非常有趣的。綜上所述, 在過去的5年內(nèi)關于維生素D的非經(jīng)典作用的研究已有著突飛猛進的進展, 然而這還遠遠不夠, 今后的5年將會有更加卓越的研究成果。

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