維生素D受體基因多態性與神經系統疾病的關系

王 丹 張亞男 馬尚寅 朱 嵐 李文妍 羅 璇 肖云峰（.內蒙古自治區人民醫院藥學處呼和浩特 0007；.內蒙古自治區人民醫院質量管理處 呼和浩特 0007；3.內蒙古醫科大學 呼和浩特 0000）

維生素D受體（Vitmin D Receptor，VDR）通過與維生素D（Vitmin D ，VD）的主要活性代謝產物 1，25-（OH）2D3結合，調控相應DNA序列基因的表達，在調節鈣磷代謝、組織細胞的生長分化、維持體內礦物質動態平衡、炎癥反應、免疫調節等方面發揮著重要的作用[1]。近年來，VDR基因單核苷酸多態性（single nucleotide polymophism，SNP）與疾病的相關性研究成為熱點，從1989年科學家們利用限制性內切酶對ApaI位點單核苷酸多態性研究開始[2]，不斷地對 EcoRV、BsmI、TaqI、Tru9I、ForkI等位點單核苷酸多態性進行研究，已經證實VDR基因多態性可能影響多種疾病的易感性，如骨關節炎、糖尿病、心血管疾病、腫瘤和肺結核等[3]。近幾年研究發現，VDR基因單核苷酸多態性與神經系統疾病的發生有著密切的關系。

1 維生素D受體基因多態性

1.1 維生素D及其受體的結構與功能：維生素D是一種類固醇衍生物，本身不直接作用于靶器官，而是在一系列酶的代謝下轉化成活性形式1，25-（OH）2D3[4]，在機體鈣磷代謝及內分泌、呼吸、循環、免疫、神經系統中發揮重要作用[5]。人體血清中的維生素D來源有兩種，少部分是經食物攝入，大部分是通過光照合成。在紫外線B（波長290～315 nm）的照射下，皮膚中的7-脫氫膽固醇被轉化為維生素D的前體D3，繼而轉化為維生素D3，然后維生素D3在CYP2R1和CYP27A1兩種肝微粒體酶的作用下轉化為無活性的25（OH）D，此物與維生素D結合蛋白結合后，在腎臟CYP27B1酶的作用下轉化成活性形式的1，25-（OH）2D3，此物與維生素D受體結合，形成 1，25-（OH）2D3-VDR 受體-配體復合物，從而發揮多種生物學效應[16]。維生素D受體（vitamin D receptor，VDR）在機體多數細胞、組織、器官中分布，通過信號通路的傳導參與對靶基因的調控，在細胞分化、生長、凋亡、免疫反應、血管生成及炎癥反應中發揮著重要的生物學作用[7]。

維生素D受體類型有兩種，分別為膜受體（VDRm）和核受體（VDRn），因為膜受體的作用發生和消失都很短暫，不依賴活性蛋白質生成和基因表達，所以VDR要想發揮作用主要是通過核受體完成的。VDR蛋白從N端到C端分為六個區即A區到E區：A+B區為轉錄激活自主調節功能區；C區為DNA結合區；D區具有免疫原性；E 區是VDR 與 1，25-（OH）2D3結合的主要部位[8]。維生素D受體在全身器官、組織、細胞中均有分布，與配體結合后能產生一系列信號通路，參與許多靶基因的調控，在細胞分化、生長、死亡、血管生成、炎癥、免疫反應中發揮作用[9]。

1.2 維生素D及其受體在神經系統疾病中的作用：維生素D在神經細胞的增殖和分化、腦內鈣信號傳導、神經保護和神經營養中具有重要的作用，另外它還可能改變神經傳遞和突觸的可塑性。研究發現，維生素D缺乏與多種神經精神疾病和神經退行性疾病有關。Langub等人發現，大腦中存在功能性的VDR，當它與配體結合時，能夠特異性地結合DNA反應元件，參與神經系統疾病的發生發展[10]。Eyles等人也在大腦中發現了維生素D受體，維生素D在發育的大腦中起著神經激素的作用[11]。在一項實驗研究中，活性形式的維生素D促進了初級海馬細胞的神經突生長[12]。另外，VD可以保護不成熟的神經元避免受到無緩沖鈣和活性氧的神經毒性。這主要通過下調L型電壓敏感型鈣通道和刺激細胞內鈣結合蛋白。由此可見，無論是動物實驗還是人體實驗，越來越多的證據表明合適的維生素D水平可以促進大腦的健康發育。而從藥物經濟學方面考慮，維生素D價格便宜且容易獲取，研究其在神經系統疾病中的生物學效應及藥理學機制意義深遠。

維生素D會增加神經系統多種疾病的易感性。Wrzosek M等人發現維生素D的缺乏可導致帕金森病、多發性硬化、精神分裂癥、癲癇、血管性癡呆及卒中等神經系統疾病的發病率增加[13]。McGrath等人研究發現，補充VD可以減少精神分裂癥的患病風險[14]。另外，Smolders J等人研究發現維生素D通過免疫途徑參與了多發性硬化的發病機制，維生素D通過抑制IFN-9和IL-2的產生并直接通過干擾小膠質細胞而起到調節免疫的作用，從而預防或減緩多發性硬化疾病的進展[15]。一項對敲除VDR基因的小鼠進行化學誘發癲癇的研究證實了VDR基因敲除增加了癲癇的易感性[16]。Rimmelzwaan等人進行Meta分析對比帕金森病患者與健康對照組人群的平均血清25（OH）D濃度，結果發現帕金森病患者平均血清 25（OH）D濃度為11.6 μg/mL，低于健康對照人群[17]。Kumar等人研究發現，患有糖尿病的動物在Y型迷宮中認知辨別能力受損，在服用維生素D3后，不僅能恢復膽堿能受體的表達，而且能改善認知功能障礙[18]。來自英國的一項研究發現，低25（OH）D3與認知功能障礙存在顯著的相關性[19]。在囊括了226篇文獻的Meta分析中提到，前瞻性隊列研究結果顯示，維生素D缺乏與阿爾茨茨海默癥（AD）的發生風險增加相關。考慮到維生素D的安全性且及成本效益，補充維生素D對預防AD和癡呆的潛在有益影響應引起神經學家和老年病學家的注意和評估[20]。Matthew R Durk等人發現，維生素D可以減少小鼠腦β淀粉樣蛋白，從而提高阿爾茨海默癥小鼠的認知能力[21]。Afzal等人研究發現，缺乏維生素D可以使糖尿病、高血壓、高脂血癥等代謝性疾病的風險增加，從而使血管性癡呆的患病風險增加[22]。Brondum等人所做的一項Meta分析表明，低濃度的25（OH）D可直接增加缺血性卒中的風險[23]。Lemire等人所做的一項隊列研究發現，維生素D可以減少細胞的氧化損傷，其可能的機制是減少細胞自由基的產生、抑制誘導型一氧化氮合酶的合成及提高谷氨酰轉肽酶的活性[24]。此外，研究表明維生素D可能通過調節IL和促進膠質細胞產生神經營養因子，從而在周圍神經病變[25]、亨廷頓氏病[26]、良性陣發性位置性眩暈[27]等疾病的發生發展中起著重要作用。

研究發現，維生素D受體廣泛存在于神經細胞中。在嚙齒類動物中，VDR免疫反應已被證明在白質內的少突膠質細胞中占優勢[28]。另外有證據表明，維生素D受體在大鼠的神經元和神經膠質細胞中廣泛存在[29]。在人體神經細胞內同樣發現了VDR及1-羥化酶的分布[30]。Tague等研究發現，VDR存在于視神經上核、視神經旁三核及外圍神經元[31]。這些結論為維生素D在神經系統疾病的發生中起到重要作用提供了生理基礎。然而，不同的年齡、性別、種族等因素均會影響維生素D受體與配體的結合，從而影響對維生素D的敏感性，需要探討維生素D受體基因多態性與神經系統疾病的關聯。

1.3 維生素D受體基因多態性：VDR基因位于22號染色體12q13，由9個外顯子和8個內含子組成，長度約為75 kb，是一種配體誘導的轉錄因子，其編碼的蛋白屬于核受體超家族成員。在維生素D的激活下，VDR與DNA上的激素反應元件結合，調控靶基因的表達[32]。越來越多的證據表明維生素D受體存在單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism，SNP），通過影響受體配體結合從而影響VD的生物學活性。目前VDR信號通路中SNP研究最為廣泛的是 FokI、BsmI、ApaI、TaqI和 Cdx2。其中，FokI位于VDR基因外顯子2，能編碼產生大小和活性不同的蛋白質，其SNP位點為rs2228570。BsmI與ApaI均位于VDR基因內含子8，SNP位點分別為rs1544410和rs7975232，有研究認為BsmI與A－paI并不影響VDR、mRNA和蛋白質的含量，但可能促進VDR、mRNA的穩定性和轉錄活性，從而使維生素D受體的活性增加[33]。TaqI位于VDR基因外顯子9，SNP位點為rs731236，TaqI多態性使得VDR基因的第352個密碼子出現ATC-ATT突變，然而突變前后的密碼子均編碼異亮氨酸，并不影響VDR的氨基酸序列[34]。Cdx2基因位于染色體13q12-13的1a啟動子區域，包含3個外顯子和2個內含子及311個單氨基酸，長度為22～23kb，SNP位點為rs11568820。

2 維生素D受體基因多態性與神經系統疾病的關系

2.1 FokI位點基因多態性與神經系統疾病的關系：FokI（rs2228570）位點有兩種可能的等位基因，即存在FokI限制性內切酶的f（T）位點和不存在FokI限制性內切酶的F（C）位點[35]。FokI單核苷酸基因多態性發生在VDR基因的5，末端，它將第一密碼子的核苷酸序列從ATG改變為ACG，從而使蛋白質的大小比正常情況下減少了3個氨基酸，導致對1，25（OH）2D的親和力降低。FokI基因多態性與神經系統疾病易感性的關系多次被研究，研究最多的是與帕金森病的相關性，其次為阿爾茨海默病、癲癇、血管性癡呆和特發性震顫。

研究發現，FokI T等位基因與神經保護有關，而C等位基因可能使帕金森病、多發性硬化癥和阿爾茨海默癥等神經疾病的風險增加[36，37]。Niuet等人發現維生素D受體FokI基因位點CC基因型會增加帕金森病的患病風險[38]。在一項以研究中國人群中VDR多態性與帕金森病相關性的實驗中發現，VDR rs2228570 C等位基因與中國人群中帕金森病風險的增加有關[39]。To..ro..k等人在匈牙利人群的研究發現，FokI位點等位基因C與PD有相關性[40]。但有一項研究例外，在一項關于FokI多態性與帕金森病相關性研究中發現，FokI F等位基因比f等位基因有更好的腸鈣吸收。因此，具有FokI F等位基因的人群被認為具有較高的維生素D水平，FokI F等位基因發揮帕金森病易感性的保護作用[41]。由此可見，從目前研究來看，除Young Ho Lee等人的研究外，其余大多數研究表明FokI f（T）等位基因與神經保護有關，而F（C）等位基因可能增加帕金森病的風險。

Daniel等研究發現FokI與女性多發性硬化（MS）風險有弱相關性，但仍需進一步研究VDR多態性改變在MS病因學和發病機制中的作用[42]。Manjunath等人在亞洲人群中的一項研究發現，具有FokI ff基因型的人群較具有FF基因型的人群患血管性癡呆的風險增加[43]。一項關于VDR基因多態性與特發性震顫的研究得出，較短型的C等位基因對維生素D的活性形式有較強的親和力，T等位基因產生較長的VDR蛋白，與維生素D的親和力較低，可能導致特發性震顫的發生[44]。以上兩項研究與FokI f（T）等位基因與神經保護有關，而F（C）等位基因可能增加帕金森病、血管性癡呆等疾病的風險這一結論相反。

雖然VD缺乏癥在癲癇患者中非常普遍，而且越來越多的證據表明VD在癲癇的發展中起作用，但關于癲癇與VDR基因變異可能的關系，目前研究較少。現有的研究只有Pei Jiang等人所做的關于VDR多態性與兒童顳葉癲癇（TLE）易感性的關系，結果顯示，FokI AC基因型的頻率明顯高于對照組[45]。而目前還未有數據表明VDR多態性與特發性癲癇的易感性存在關聯。

綜上所述，FokI f（T）等位基因與神經保護有關，而F（C）等位基因可能增加帕金森病、血管性癡呆、癲癇的風險；與之相反的是，FokI f（T）等位基因可能增加血管性癡呆和特發性震顫的風險。

2.2 BsmI位點基因多態性與神經系統疾病的關系：BsmI（rs1544410）位點位于3'端第8內含子，其突變是G（b）等位基因被A（B）等位基因取代。研究發現，BsmI（rs1544410）位點基因多態性雖然不改變氨基酸序列而產生所謂的沉默突變，但是據報道，BsmI突變會使得VDR mRNA的穩定性和轉錄活性下降[46]。結果表明，BsmI與poly（A）尾處于一個強連鎖不平衡（LD）中，通過改變mRNA的穩定性可以對基因表達產生影響[47]。現有對BsmI多態性的研究以對骨質疏松、糖尿病及神經系統疾病易感性最多。但在神經系統疾病中的研究較少，主要是研究其增加抗癲癇藥物對人體產生的不良反應、對抑郁癥的影響以及對帕金森病的影響。

Kanitpong等人研究發現，攜帶BsmI多態性的癲癇患者服用丙戊酸鈉會導致血管危險因素的風險增加[48]。另外一項研究發現，維生素D受體BsmI基因位點BB基因型多態性可增加長期服用抗癲癇藥物導致絕經前婦女癲癇患者骨量減少的風險，這種作用可能是通過維生素D-副甲狀腺素途徑介導的[49]。一項VDR基因變異是否與老年人的認知功能和抑郁癥狀有關的研究發現，BsmI和TaqI多態性的攜帶者在注意力和記憶力方面有缺陷。BsmI和TaqI多態性的攜帶者更容易發生與年齡相關的認知功能退化[50]。一項對VDR ApaI、BsmI、TaqI和FokI多態性與帕金森病的關系進行薈萃分析結果表明，BsmI和FokI多態性與帕金森病風險相關，而ApaI、TaqI多態性與該病發病風險無相關性。但仍需要設計樣本量更大的前瞻性隊列研究證實這些相關性[51]。

2.3 Cdx2位點基因多態性與神經系統疾病的關系：Cdx2（rs11568820）位點位于染色體13q12-13的1a啟動子區域，包含3個外顯子和2個內含子及311個單氨基酸，全長22～23kb[52]。體外研究發現，A等位基因比G等位基因能夠更有效地結合Cdx2蛋白[53]。

Bck F等人對小鼠的研究發現，Cdx2存在于小鼠胚胎的胚層和神經管中，誘導器官的發生和細胞的分化。而且在成年小鼠的小腸上皮細胞及結腸腺上皮細胞中均有穩定的分布[54]。眾多研究表明，Cdx2還在消化道、泌尿生殖道、頭頸部等腫瘤中有不同程度的表達，在消化道腫瘤中表達最強[55]。其基因多態性a等位基因對骨折風險有保護作用[56]，AA攜帶者對T2DM和胰島素分泌受損具有更高的易感性[57]。可見目前對于Cdx2的多態性的研究主要集中在對腫瘤、骨質疏松、內分泌系統等疾病的影響，而在神經系統疾病中尤其是癲癇中的研究很少。在一項關于Cdx2多態性與自閉癥易感性關系的研究中，并沒有發現病例組與對照組的基因型和等位基因頻率存在差異[58]。

2.4 ApaI位點及TaqI位點基因多態性與神經系統疾病的關系：VDRApaI（rs7975232）位于BsmI附近的內含子8中，其多態性結果是一個C等位基因被A等位基因取代。 TaqI（rs731236）位點多態性位于第9號外顯子（最后一個）的第352密碼子，與BsmI相似，TaqI也具有多態性產生沉默突變，這種沉默突變的特征是通過C到T的替換，導致ATC到ATT密碼子的變化，并導致異亮氨酸的沉默密碼子改變[59]。

到目前為止，關于ApaI位點及TaqI位點基因多態性與神經系統疾病的關系有一些研究，但得出的陽性結果較少。比如Daniel等人在對ApaI、BsmI和TaqI VDR基因多態性分析與斯洛伐克多發性硬化癥有無關系的研究中并未發現ApaI位點多態性與多發性硬化的聯系[60]。同樣，Niu和Kang等人通過研究也未發現ApaI及TaqI基因多態性與帕金森病易感性有關聯[61，62]。而僅有一篇文獻表明ApaI位點及TaqI位點基因多態性與神經系統疾病存在聯系：該研究為在高強度紫外線照射下，發現ApaI位點的GG基因型及TaqI位點的TT基因型可降低帕金森病的風險[63]。

3 小結與展望

近年來，維生素D受體基因多態性與疾病關系的研究逐漸成為熱點，研究者發現維生素D受體基因多態性與腫瘤、內分泌、骨質疏松、免疫系統及心血管等疾病密切相關，而VDR基因多態性與神經系統疾病易感性的關系也被廣泛研究。研究最多的是與帕金森病的關系，其次為阿爾茨海默癥、多發性硬化、癲癇、血管性癡呆及卒中等。目前VDR信號通路中單核苷酸基因多態性研究最為廣泛的是 FokI、BsmI、ApaI、TaqI和 Cdx2。本綜述總結了各基因位點多態性與各神經系統疾病易感性的關系。

經查閱大量文獻資料發現，FokI（rs2228570）位點的研究最多，而該位點多態性與帕金森病關系的研究最多，其次為對阿爾茨海默病、癲癇、血管性癡呆和特發性震顫的影響。FokI f（T）等位基因與神經保護有關，而F（C）等位基因可能增加帕金森病、血管性癡呆、癲癇的風險；與之相反的是，FokI f（T）等位基因可能增加血管性癡呆和特發性震顫的風險。BsmI（rs1544410）位點基因多態性和神經系統疾病的關系研究較少，主要是研究其增加抗癲癇藥物對人體產生的不良反應、對抑郁癥的影響以及對帕金森病的影響。攜帶BsmI多態性的癲癇患者服用丙戊酸鈉會導致血管危險因素風險的增加。BsmI基因位點BB基因型多態性可增加長期服用抗癲癇藥物導致絕經前婦女癲癇患者骨量減少的風險。BsmI多態性的攜帶者更容易發生與年齡相關的認知功能退化。另外，BsmI多態性與帕金森病風險相關。ApaI（rs7975232）位點、TaqI（rs731236）位點及Cdx2（rs11568820）位點基因多態性與神經系統疾病易感性的關系研究不多，且陽性結果較少，僅有一項研究發現ApaI位點的GG基因型及TaqI位點的TT基因型可降低帕金森病的風險。

雖然對于VDR基因多態性與神經系統疾病的關系已經有一定的研究基礎，也發現一些位點的多態性可增加某些神經系統疾病的易感性，但目前的研究并沒有一致性的結論。且這些研究普遍存在的問題是納入研究的病例數少，沒有大規模的多中心研究，種族、年齡、飲食習慣、相關實驗室指標等遺傳及環境因素納入研究的較少，相信隨著分子生物學技術的不斷發展和遺傳多態性研究的不斷深入，VDR基因多態性與神經系統疾病的關系會越來越清晰，并有可能作為診斷工具和治療手段，在人類防治疾病的進程中發揮更大的作用。