維生素在炎癥性腸病中的研究

邢 晗，杜美萱，馬嘉澤，丁 康，張蘇閩

（1.南京中醫藥大學研究生院，江蘇 南京 210029；2.南京中醫藥大學附屬南京中醫院肛腸科，江蘇 南京 210029）

炎癥性腸病（IBD）包括潰瘍性結腸炎（UC）與克羅恩病（CD），是一種可累及整個消化道的慢性炎癥性疾病，其具體病因尚不明確，目前認為可能與遺傳、免疫、感染、環境及腸道微生物等多種因素的綜合作用有關，常用治療藥物包括5-氨基水楊酸制劑（5-ASA）、糖皮質激素、微生態制劑、免疫抑制劑和生物制劑等。由于IBD 病程漫長、病情反復遷延不愈，腸道潰瘍和炎癥、腸道吸收障礙等病理現象在疾病過程中又持續存在，因此很多患者在疾病活動期或緩解期都存在著多種營養元素缺乏的狀況。IBD患者常見的營養元素缺乏包括蛋白質、脂類、維生素、微量元素與礦物質等。其中，維生素是一類維持正常生理功能的有機微量物質，在人體的生長發育和代謝中發揮重要作用。因其大部分都必須通過食物攝入，故近年來維生素的缺乏在食物攝取和吸收不足的IBD 相關疾病中受到重視。除維生素本身的功能外，其中一部分在IBD 疾病本身產生影響，現將維生素D、維生素B12與葉酸、維生素A、維生素K在IBD 中的研究進行綜述，旨在為該病的治療提供理論參考。

1 維生素D

人體的維生素D 主要來源于自然界的光照和食物攝入。進入體內的維生素D 在肝臟中羥基化為25-羥基維生素D[25（OH）D]，在腎臟中進一步羥基化為1，25 二羥基維生素D[1，25（OH）2D]進而與維生素D 受體（vitamin D receptor，VDR）結合并參與靶基因的表達調控。目前臨床上一般通過測定血清25（OH）D 來評估機體維生素D 的水平，根據參考值分級[1]：25（OH）D 小于30 ng/ml 可被定義為不足，小于20 ng/ml 即為缺乏，小于10 ng/ml 為嚴重缺乏。維生素D 的缺乏在IBD 患者中具有普遍性。有研究顯示[2]，UC 患者中有31.6%存在維生素D 缺乏，而在CD 患者中缺乏更為廣泛為38.1%。導致患者缺乏維生素D 的原因眾多，除了常見的食物攝入不足與缺少日照外[3]，糖皮質激素的使用與胃腸道手術是IBD 患者維生素D 吸收減少的特異性因素[4，5]。

維生素D 在維持骨量和調節鈣磷平衡上起到重要作用，是主要的骨骼生長及重塑因子，其缺乏往往對骨質影響較為明顯。在IBD 患者中，骨質疏松是常見并發癥，發病率達18%～42%，而受其影響發生的骨折風險約比普通人群高40%[6]。但有研究表明[7]，維生素D 可能只與IBD 疾病活動本身有關，與骨質相關指標無明顯關聯。在對血清25（OH）D 與IBD 相關疾病指標進行測定分析后，Lopez-Munoz P 等[8]發現，IBD 患者血清25（OH）D 與糞便鈣衛蛋白水平呈負相關，UC 患者中C 反應蛋白與血清25（OH）D 水平相關。Garg M 等[9]利用PCR 對IBD 患者腸道VDR 基因表達進行測定，并與相應的炎癥程度相比較，發現前后存在顯著的反比關系。這表明維生素D 及VDR可能影響IBD 疾病活動度及炎癥水平。

最新的一些研究分析了維生素D 在IBD 炎癥過程中的具體作用，包括保護腸上皮屏障、調節免疫系統與腸道菌群等，而維生素D 與VDR 的缺乏可能會引起這些功能障礙并加重炎癥。腸上皮屏障主要功能為抵御病原體、各種抗原與有毒物質，在感染或炎癥的條件下這種屏障會遭到破壞。緊密連接蛋白是構成腸上皮屏障的重要分子，Zhang YG 等[10]觀察到由硫酸葡聚糖鈉（DSS）與沙門氏菌誘導的小鼠腸炎模型中，緊密連接蛋白Claudin-2 表達明顯上調，在進行VDR 敲除的小鼠中更為明顯，而上調維生素D 或VDR 會對感染或炎癥導致的腸上皮屏障損傷起到保護作用。相類似的研究亦表明[2]，維生素D 通過調節緊密連接蛋白或抑制上皮凋亡來保護腸上皮屏障。免疫系統分為先天性與適應性免疫，在先天性免疫中，維生素D 刺激多種免疫細胞產生對腸道具有保護作用的抗菌肽（如β-防御素2 與凱薩林菌素抗菌肽），這種刺激作用受到核苷酸結合寡聚化結構域蛋白2（NOD2）的調控，而維生素D 可以通過調節NOD2 來保證抗菌肽的產生，從而一定程度上預防IBD 的發生[11，12]。在適應性免疫中，VDR 對于控制炎癥細胞CD8+T 細胞的增殖非常重要，1，25（OH）2D 抑制了Th1 與Th17 等免疫細胞，同時促進了調節性T 細胞（Tregs）的表達而對炎癥起到了抑制作用[2，13]。腸道菌群失調是IBD 腸道炎癥發生的另一重要因素，維生素D 與VDR 的缺乏可能會導致變形菌定植增加，引起其他菌群失調，維生素D 可能通過調節腸道菌群而對IBD 產生治療作用[12]。另外，維生素D 在促進抗炎因子IL-10 生成、抑制抗腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的表達中也有著重要作用[14]。

2 維生素B12 與葉酸

維生素B12（鈷胺素）與葉酸（維生素B9）是水溶性維生素，對于人體內紅細胞的生成和神經系統的調節至關重要[15]。其中，維生素B12是唯一一種需要借助胃十二指腸中由壁細胞分泌的內在因子才可吸收的維生素，在此之前，通過胃中的鹽酸和胃蛋白酶與其結合形成復合物，然后復合物通過回腸末端的粘膜被吸收[16]。相較而言，葉酸廣泛存在于各種動植物食物中，一般在近端小腸被吸收。由于維生素B12與葉酸一般在小腸進行吸收，CD 常累及上消化道，并且許多CD 患者進行小腸段切除術（尤其回腸末段），而UC 患者的病變部位通常在結腸，所以維生素B12與葉酸的缺乏在CD 患者中更為常見，在UC患者與普通人群中并無明顯差異[15，16]。但目前有研究指出[17]，無確切證據表明維生素B12的缺乏與回腸切除相關，可能僅取決于疾病活動程度，但回腸切除30 cm 以上的患者往往存在葉酸缺乏并需要補充治療。除此之外，遠端腸道瘺管形成與小腸細菌過度生長亦會導致維生素B12缺乏[16]，IBD 患者葉酸的缺乏則很有可能歸因于5-ASA 及免疫抑制劑的使用[17，18]。

維生素B12能夠降低體內同型半胱氨酸（HCY）或甲基丙二酸（MMA）的濃度。一般情況下，血清鈷胺素＜148 pmol/L（200 ng/L）和HCY 或MMA 升高往往可定義為維生素B12缺乏癥[19]。維生素B12缺乏往往引起巨幼細胞性貧血或神經癥狀[20]。24%IBD 患者會發生貧血[18]，包括27%的CD 患者與21%的UC 患者，而在IBD 患者出現的所有貧血類型中，由維生素B12和葉酸缺乏引起的巨幼細胞性貧血僅占1.5%，大部分貧血患者仍然屬于缺鐵性貧血，而維生素B12與葉酸又與鐵的吸收息息相關，因此仍不可忽視其對貧血的影響。維生素B12及葉酸缺乏導致的神經系統癥狀較為多見，但并無相關文獻準確說明神經癥狀在IBD 中的特殊性，Becker J 等[21]報道了IBD 患者不安腿綜合征的出現可能與維生素B12 和葉酸的缺乏有關。故維生素B12與葉酸缺乏導致的相關癥狀在IBD 患者與普通人群中可能并無明顯差異。

維生素B12與葉酸的缺乏在IBD 腸道炎癥起到的作用目前被廣泛研究。Harb Z 等[22]在DSS 誘導的小鼠結腸炎模型中發現維生素B12缺乏引起抗炎因子IL-10 的表達減少，與之相應的是促炎因子白介素-1β 和單核細胞趨化蛋白-1 的表達的升高。Melhem H 等[23]認為維生素B12與葉酸的匱乏通過促進了SIRT1 內質網應激而加強了腸道炎癥。高同型半胱氨酸血癥常常并發于低維生素B12水平，Gao X等[24]在大鼠體內注射了不同劑量的HCY，發現HCY可以劑量依賴的形式通過MAPK 通路誘導CD4+T細胞分化為Th17 細胞，進而促進了炎癥。關于對腸道菌群的影響，Lurz E 等[25]利用對DSS 誘導的腸炎模型小鼠體內維生素B12進行增減后得出結論，維生素B12并不會影響腸道內菌群的種類，但會導致具體菌群中存在數量的變化（乳酸桿菌的減少及類桿菌的增多）。近年有研究報道[26]，葉酸的缺乏導致患結直腸癌的風險增高，尤其在IBD 患者中，5-ASA的廣泛使用競爭性地減少了機體對葉酸的吸收，增大了IBD 轉化為結直腸癌的可能性，而適量地補充葉酸可以有效地降低這種風險。

3 維生素A

維生素A 是一種脂溶性維生素，指所有具有視黃醇生物活性的化合物的統稱，包括視黃醇、視黃醛、視黃酸與視黃酯等。維生素A 的缺乏在夜盲癥中的作用為人熟知，實際上，它調節多種生物過程，如胚胎發育、細胞分化和增殖、維持上皮細胞完整性和免疫功能等[27]。維生素A 的攝入通常來自食物，包括植物中所含的類胡蘿卜素和動物中的視黃酯。通過測定血清中視黃醇濃度的下降可提示維生素A缺乏，但很少有對IBD 患者進行維生素A 水平的測定的研究。此前，Fabisiak N 等[28]對323 例CD 患者和761 名正常對照人群及114 例UC 患者和472 名正常對照人群進行體內維生素A 水平的測定，發現IBD 患者組維生素A 水平明顯低于正常對照組。

研究顯示[29]，維生素A 參與了維持腸道粘膜完整性和調節正常免疫功能。脂多糖（LPS）可通過誘導如Zo-1、Occludin 和Claudin-1 等緊密連接蛋白的減弱而破壞了腸上皮屏障，同時增加了腸壁通透性，進一步加重了炎癥。He C 等[30]通過實驗發現維生素A 能夠上調緊密蛋白的表達而恢復LPS 帶來的炎癥損傷。在免疫調節上[31]，維生素A 能夠參與調節CD4+T 細胞分化和維持CD4+T 細胞穩態，包括對一些自身免疫性疾病動物模型的免疫反應做出相應調節，例如類風濕關節炎、1 型糖尿病和實驗性脊髓炎等。全反式維甲酸（ATRA）是維生素A 中活性最強的表現形式，也是重要的腸道免疫調節劑，可增強Tregs 的效應，抑制Th17 的產生及其功能。Hong K等[32]使用ATRA 對DSS 誘導的腸炎模型小鼠進行干預，發現ATRA 下調了NF-κB 與TNF 等炎癥因子的表達，從而抑制了巨噬細胞過度激活而引發的適應性免疫反應。維生素A 的缺乏會引起腸道菌群的失調，而這種結果正是來自于維生素A 調節腸道屏障與免疫反應的間接作用[33]。IBD 相關結直腸癌的發生可能與ATRA 缺乏有關，而ATRA 的治療作用可能是由CD8+T 細胞介導的，ATRA 誘導了腫瘤細胞的凋亡從而對結直腸癌起到了治療作用[34]。對于IBD相關的結直腸癌，ATRA 可能是有效的治療靶點。

4 維生素K

維生素K 包含多種形式，常見的有K1、K2、K3、K4，其中最主要的形式是葉醌（維生素K1）和甲萘醌（維生素K2）。人體內維生素K 的補充來源于食物（尤其為綠色蔬菜）攝入和腸道細菌合成。一般而言，維生素K 被認為與凝血功能相關，比如它作為凝血因子γ-谷氨酰羧化酶的輔酶以及多種凝血因子的合成物質[35]，而維生素K 的缺少會引起這些凝血因子數量及功能的低下，導致多種出血性疾病的發生。

近年，維生素K 在骨骼代謝和血管生成中的作用得到明確，在此方面，維生素K2的作用尤為重要。相關文獻表明[36]，維生素K2可以通過促進成骨細胞分化和骨鈣素羧化、上調骨骼生長因子（如堿性磷酸酶和胰島素樣生長因子-1 等）和減少成骨細胞中促凋亡蛋白的表達來促進骨骼生長。基質Gla 蛋白是由血管平滑肌細胞和軟骨細胞合成的維生素K 依賴性細胞外基質蛋白，一般用于預防血管鈣化，目前被認為可能是間充質基質細胞介導的免疫調節治療實驗性IBD 小鼠新的重要介質。在血管中，維生素K2通過基質Gla 蛋白和富含Gla 蛋白的羧化作用減少羥基磷灰石的形成，通過增加生長停滯特異性基因6 來抑制血管平滑肌細胞的凋亡，并減少血管平滑肌向成骨細胞的轉化。

在炎癥治療上，維生素K 被證明可降低NF-κB磷酸化并增加具有抗氧化作用的Nrf2 蛋白的表達，從而對血管炎癥起到治療作用[37]。在DSS 誘導的腸炎模型小鼠中，Shiraishi E 等[38]發現維生素K 缺乏組小鼠細胞中促炎因子IL-6 表達高于維生素K 增加組，抗炎因子IL-10 卻明顯低于增加組，說明了維生素K 的缺乏對腸道炎癥有促進作用。Brnic D 等[39]對IBD 患者及普通人群血漿中去磷酸化及去羧基化的基質Gla 蛋白（dp-ucMGP）進行測定，發現前者dp-ucMGP 明顯高于后者，并且dp-ucMGP 與糞便鈣衛蛋白和C 反應蛋白水平呈正比，這也側面反應了維生素K 相關蛋白的缺乏會促進IBD 炎癥發展，但具體的作用方式需要進一步研究。

5 總結

維生素作為重要的營養物質，其缺乏在所有人群中都較為常見，而在IBD 患者中，越來越多的研究表明，這種缺乏所帶來的不僅是營養不良或是維生素的功能障礙，更多的是對IBD 疾病起到的嚴重影響，包括疾病活動度、炎癥相關因素及IBD 相關疾病轉化等。雖然在過去的研究中，許多維生素已被證明存在IBD 方面的病理生理學作用，但其他多種維生素仍缺乏IBD 相關的流行病學及統計證據，并且在臨床患者中缺少具體的病例研究，而且這些成果目前局限于許多基礎實驗之中，對臨床IBD 患者難以起到確切的診療作用，這也是維生素缺乏在IBD 中需要進一步研究的目標與方向。