維生素D與視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病

陳森林(綜述)，況時(shí)祥(審校)

(1.貴州中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，貴州 貴陽(yáng) 550002；2.貴州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，貴州 貴陽(yáng)550003)

視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorders，NMOSD)是自身免疫介導(dǎo)的主要累及視神經(jīng)和脊髓的中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性脫髓鞘疾病,既往又稱為視神經(jīng)脊髓炎(neuromyelitis optica，NMO),具有反復(fù)復(fù)發(fā)的特點(diǎn)[1]。根據(jù)流行病學(xué)和基于人群的研究報(bào)告，NMOSD在歐洲和北美的患病率在<1/100 000～44/100 000之間[2]，但亞洲國(guó)家NMOSD患病率要高于歐洲和北美。該病的發(fā)病機(jī)制及確切病因迄今未明，有研究表明,其發(fā)病主要與遺傳、環(huán)境、免疫失衡等多重因素有關(guān)[3]。近年來(lái)，維生素D(vitamin D,VD)在生物醫(yī)學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，VD在人類中的主要作用是調(diào)節(jié)骨穩(wěn)態(tài)和鈣代謝，但它也是激活免疫防御系統(tǒng)和抑制免疫疾病病理的關(guān)鍵。現(xiàn)有流行病學(xué)證據(jù)表明,VD缺乏與NMOSD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)和病程有關(guān)[4]。約42% NMOSD患者存在VD不足(21～30 μg/L)[5]。本文將從VD的主要形式及代謝、VD在NMOSD中的作用、VD水平與NMOSD的愈后及VD治療NMOSD的現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 VD的主要形式及代謝

在VD龐大的家族系統(tǒng)中,VD3是VD的主要形式之一,VD3的結(jié)構(gòu)及其編號(hào)系統(tǒng)[6]見(jiàn)圖1。人體獲得VD的途徑主要有2種，一是從食物中獲取少量的VD，二是大多數(shù)VD是在紫外線B(ultraviolet B，UVB)照射時(shí)產(chǎn)生的。紫外線作用于皮膚中的7-脫氫膽固醇而產(chǎn)生的激素原，在肝臟和腎臟中先后轉(zhuǎn)化為25-羥基維D3[25(OH)D3]和1，25-二羥基維生素D3[1,25(OH)2D3][7]。具體表現(xiàn)為在肝細(xì)胞中，VD的25-羥基化至少可由四種酶完成，即所有微粒體細(xì)胞色素P450(CYP)亞型(CYP2DII、CYP2D25、CYP3A4和CYP2R1)[8]。在腎臟中，25(OH)D通過(guò)嚴(yán)格控制甲狀旁腺激素和磷尿激素成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子23(FGF-23)的酶1-α羥化酶(CYP27B1)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為循環(huán)生物活性化合物鈣3[9]。25-羥維生素D[25(OH)D]是VD的主要循環(huán)代謝產(chǎn)物，其代謝產(chǎn)物的運(yùn)輸是VD結(jié)合蛋白(vitamin D binding proteins,DBP)實(shí)現(xiàn)的，25(OH)D3濃度被認(rèn)為是衡量VD狀況的最佳指標(biāo)[10],VD代謝途徑見(jiàn)圖2。

圖1 VD3的結(jié)構(gòu)及其編號(hào)系統(tǒng)

圖2 VD代謝途徑

2 VD在NMOSD中的作用

VD缺乏與自身免疫性疾病有關(guān)，而NMOSD是一種比較罕見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性疾病。VD具有天然免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，其缺乏對(duì)NMOSD的發(fā)病和病程進(jìn)展起著重要作用。以往的研究表明VD對(duì)人類適應(yīng)性免疫細(xì)胞具有一定的影響,并顯示了VD激活酶和VD受體(vitamin D receptor,VDR)在T細(xì)胞、B細(xì)胞及免疫球蛋白(immunoglobulins,Ig)中的表達(dá),結(jié)果顯示，VD可抑制B細(xì)胞突然增殖和分化，從而減少Ig分泌[11-12]，影響T細(xì)胞增殖和成熟，VD[1,25(OH)2D3]對(duì)免疫細(xì)胞的影響[13-14]見(jiàn)圖3。

圖3 VD[1,25(OH)2D3]對(duì)免疫細(xì)胞的影響

2.1VD調(diào)節(jié)T Cells的發(fā)育和分化 目前認(rèn)為,VD缺乏會(huì)影響免疫系統(tǒng)，特別是T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫，它能減少促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生、增強(qiáng)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的活性[15]。所有免疫系統(tǒng)細(xì)胞都表達(dá)VDR來(lái)傳遞VD信號(hào)。除了細(xì)胞因子環(huán)境外，VD是CD4+T細(xì)胞分化的重要因素[16]。體外研究表明,1,25(OH)2D3通過(guò)促進(jìn)免疫調(diào)節(jié)性T輔助細(xì)胞2(Th2)和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)分化來(lái)調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞的分化[17]。活化的T細(xì)胞表達(dá)CYP27B1，并有能力產(chǎn)生足夠的1,25(OH)2D3，以此來(lái)影響VD反應(yīng)基因。Palmer等[18]研究發(fā)現(xiàn)，1,25(OH)2D3影響Th17和Th9細(xì)胞的發(fā)育，包括白細(xì)胞介素22表達(dá)細(xì)胞，同時(shí)增加白細(xì)胞介素10活性細(xì)胞的頻率。與Th17和Th9細(xì)胞相比,1,25(OH)2D3對(duì)Th1細(xì)胞的影響不大，反映出VDR水平顯著降低。因此，白細(xì)胞介素10在Th9細(xì)胞培養(yǎng)中的誘導(dǎo)是1,25(OH)2D3影響Th9發(fā)育的一個(gè)重要機(jī)制，但不能解釋對(duì)Th17細(xì)胞的抑制作用。這表明VD缺乏可能通過(guò)促進(jìn)Th17和Th9細(xì)胞的正常生成而促進(jìn)自身免疫，而犧牲調(diào)節(jié)性白細(xì)胞介素10生成的T細(xì)胞。有動(dòng)物研究表明，VD通過(guò)調(diào)節(jié)Th17效應(yīng)物反應(yīng)而抑制自身免疫[19]。Fawaz等[20]研究發(fā)現(xiàn)，25(OH)D3和1,25(OH)2D3都降低了致病性Th17標(biāo)記物的表達(dá)，降低其分泌炎性細(xì)胞因子(白細(xì)胞介素17A、干擾素γ)的能力。此外，在VD的影響下，活化的CD4+T細(xì)胞表現(xiàn)出更高頻率的CD4+CD25hiCTLA-4+FOXP3+細(xì)胞，在體外對(duì)活化應(yīng)答細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，顯示出具有抑制作用。兩種VD均能增加Th17極化CD4+T細(xì)胞VDRmRNA的表達(dá)，并均勻地轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核。此外,大量證據(jù)表明在VD的作用下，免疫系統(tǒng)可恢復(fù)到抗炎的最佳狀態(tài),同時(shí)保持足夠的免疫反應(yīng)性。Dankers等[21]研究發(fā)現(xiàn)，VD在增加Treg細(xì)胞的數(shù)量中起著重要作用，從而導(dǎo)致促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生減少。Peelen等[22]研究發(fā)現(xiàn)，VD可以抑制樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cell，DC)的完全成熟，使Th1/Th2平衡偏向Th2細(xì)胞,并增加Treg細(xì)胞的數(shù)量。這些所有的研究都有助于認(rèn)識(shí)VD在T細(xì)胞的發(fā)育和分化中的重要作用。

2.2VD抑制B Cells增殖和分化 VD的有益作用與免疫系統(tǒng)的不同細(xì)胞有關(guān),而B(niǎo)細(xì)胞在自身免疫性疾病的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。但目前更多的研究是針對(duì)T細(xì)胞,在一定程度上忽略了VD對(duì)B細(xì)胞的直接作用。免疫系統(tǒng)中激活的細(xì)胞表達(dá)于VDR,同T細(xì)胞一樣,活躍的B細(xì)胞也表達(dá)VDR。雖然靜息狀態(tài)下的B細(xì)胞VDR mRNA水平較低，但仍可檢測(cè)到[23]，B細(xì)胞激活后上調(diào)VDR[24]。此外,由于細(xì)胞色素P450代謝酶CYP27B1和CYP24A1的調(diào)節(jié)表達(dá),B細(xì)胞具有控制活性VD的潛力。因此，B細(xì)胞參與VD介導(dǎo)的免疫穩(wěn)態(tài),包括血漿細(xì)胞的生成。人類B細(xì)胞組成性地表達(dá)低水平VDR，而VDR在B細(xì)胞刺激時(shí)上調(diào)，因此,VDR在激活的B細(xì)胞中起著重要作用[25]。Marques等[26]發(fā)現(xiàn)，1,25(OH)2D3可調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，VD可通過(guò)抑制B細(xì)胞分化來(lái)干擾漿細(xì)胞的抗體產(chǎn)生。Chen等[27]進(jìn)一步證實(shí)1,25(OH)2D3可抑制激活的B細(xì)胞的持續(xù)增殖并誘導(dǎo)其凋亡,而初始細(xì)胞分裂卻不受阻礙。1,25(OH)2D3可顯著抑制血漿細(xì)胞和開(kāi)關(guān)后記憶B細(xì)胞的生成，但與B細(xì)胞分化有關(guān)的遺傳程序上調(diào)僅受到輕微影響。B細(xì)胞表達(dá)與VD活性有關(guān)的蛋白質(zhì)的mRNAs，包括1α-羥化酶、24-羥化酶和VDR,它們都受1,25(OH)2D3活化的調(diào)控。1,25(OH)2D3上調(diào)p27的表達(dá),但不上調(diào)p18和p21的表達(dá)，這可能在調(diào)節(jié)活化B細(xì)胞的增殖和隨后的分化中起重要作用。

2.3VD降低免疫球蛋白(immunog lobulin,Ig)的數(shù)量 VD對(duì)Ig的影響主要是通過(guò)其影響B(tài)細(xì)胞的增殖和分化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。研究表明，1,25(OH)2D3可調(diào)節(jié)B細(xì)胞的產(chǎn)生和Ig的分泌。Hartmann等[28]證實(shí)，通過(guò)添加1,25(OH)2D3,可以減少各種刺激物誘導(dǎo)的IgA、IgE、IgG和IgM的體外分泌。在VD存在下培養(yǎng)純化B細(xì)胞的研究表明,血漿細(xì)胞的百分比和絕對(duì)數(shù)量以及IgA、IgG和IgM水平下降[29]。Schoindr等[30]研究發(fā)現(xiàn)，降鈣素減少表達(dá)VDR的活化B細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)其凋亡，抑制血漿細(xì)胞分化，從而抑制IgG和IgM的分泌，并抑制B存儲(chǔ)器細(xì)胞的生成。Gupta等[31]在調(diào)查血清25(OH)D3與總IgE水平之間的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)兒童、青少年和成人血清25(OH)D3水平與總IgE水平呈負(fù)相關(guān)[32]。Chen等[27]研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)抗CD40/抗IgM/白細(xì)胞介素21的適應(yīng)性途徑誘導(dǎo)增殖活化的人B細(xì)胞，在1,25(OH)2D存在下培養(yǎng)數(shù)天后會(huì)發(fā)生凋亡。添加1,25(OH)2D不影響細(xì)胞的初始分裂，但由于誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，阻止了持續(xù)的增殖。此外，在存在1,25(OH)2D的情況下，觀察到漿細(xì)胞(定義為CD19+/-CD38+CD27+淋巴細(xì)胞)的頻率和數(shù)量減少。這涉及產(chǎn)生IgG和IgM的漿細(xì)胞，導(dǎo)致IgG和IgM的總量減少[27]。Shaygannejad等[33]評(píng)估了29例NMOSD患者的IgG-NMO水平，發(fā)現(xiàn)IgG-NMO陰性患者的日光暴露量表評(píng)分(P=0.01)和25(OH)D3(P=0.04)顯著高于IgG-NMO陽(yáng)性患者。所有受試者的日光暴露量表與血清25(OH)D3水平呈正相關(guān)(r=0.747，P<0.001)關(guān)系。因此，VD的生理變化可能對(duì)NMO患者的IgG-NMO合成產(chǎn)生顯著影響。NMOSD是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥性疾病，IgG自身抗體可能對(duì)水通道蛋白4(aquaporin 4,AQP4)起致病作用。VD可調(diào)節(jié)B細(xì)胞功能，降低IgG合成，并在NMOSD和NMO的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。

3 VD治療NMOSD的現(xiàn)狀

由于VD在維持機(jī)體的健康中起著的重要作用,以及作為一種重要的免疫調(diào)節(jié)劑而成為關(guān)注的焦點(diǎn)。VD和VD類似物在許多情況下都具有一定的治療作用。

3.1VD治療NMOSD的基礎(chǔ)研究 VD具有髓鞘保護(hù)作用，而不依賴于T淋巴細(xì)胞的活化和浸潤(rùn)。飲食中VD的高含量與少突膠質(zhì)細(xì)胞死亡和脫髓鞘過(guò)程中白質(zhì)小膠質(zhì)細(xì)胞活化/巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)較弱有關(guān)。此外，通過(guò)研究還發(fā)現(xiàn)VD的代謝通過(guò)抑制DC的分化和對(duì)成熟刺激的脫敏作用而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[33]。據(jù)報(bào)道，VD通過(guò)其免疫調(diào)節(jié)、抗炎和直接的神經(jīng)保護(hù)活性，對(duì)實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)疾病起積極作用。Jafarzadeh等[34]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，磷酸鹽緩沖鹽水(phosphate buffered Saline,PBS)組EAE小鼠脊髓白細(xì)胞介素17、白細(xì)胞介素23p19、白細(xì)胞介素23p40、趨化因子20(chemokine ligand20,CCL20)、CCL22、趨化因子受體4(chemokine receptor4,CCR4)的表達(dá)及血清白細(xì)胞介素17、白細(xì)胞介素23水平均顯著高于健康組。與PBS組EAE小鼠相比，VD治療EAE小鼠中,上述細(xì)胞因子的表達(dá)顯著降低。VD可下調(diào)EAE小鼠某些炎性細(xì)胞因子、趨化因子及趨化因子受體的表達(dá)。Xie等[35]通過(guò)1,25(OH)2D3誘導(dǎo)耐受性DC,并將耐受性DC轉(zhuǎn)移到EAE小鼠中發(fā)現(xiàn),耐受性DC抑制了Th1和Th17細(xì)胞向脊髓浸潤(rùn)，并提高了Treg(CD4+CD25+Foxp3+)、CD4+IL-10T細(xì)胞和Breg(CD19+CD5+CD1d+)的比例來(lái)改善EAE。盡管VD可誘導(dǎo)EAE小鼠脾臟、淋巴結(jié)和脊髓中Treg細(xì)胞的發(fā)育，但其對(duì)EAE的抑制作用是通過(guò)白細(xì)胞介素10介導(dǎo)途徑實(shí)現(xiàn)的[36]。Mayne等[37]發(fā)現(xiàn),在小鼠自身免疫模型中補(bǔ)充VD已被證明具有預(yù)防和治療的益處。Joshi等[38]發(fā)現(xiàn),VD的活性形式1,25(OH)2D3對(duì)人和小鼠T細(xì)胞中白細(xì)胞介素17A的表達(dá)有直接的抑制作用。用1,25(OH)2D3對(duì)EAE小鼠進(jìn)行體內(nèi)治療可減少殘疾和疾病進(jìn)展，并減少外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)分泌白細(xì)胞介素17A的CD4+T細(xì)胞。Urry等[39]研究發(fā)現(xiàn),在人類疾病的動(dòng)物模型中，注射1α-25VD3可成功治療移植排斥反應(yīng)和一系列自身免疫疾病，包括抗視網(wǎng)膜自身免疫[37]。

3.2VD治療NMOSD的臨床研究 VD在NMOSD的治療中觀察到了良好的療效及安全性。Lucas等[40]通過(guò)招募中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)光照射不足和VD缺乏是中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘性病變的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，VD的水平與中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘患者的殘疾率之間呈負(fù)相關(guān)。Kusumadewi等[41]研究發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)光照射與VD水平呈正相關(guān)，紫外線輻射水平低是VD缺乏的主要原因。通過(guò)陽(yáng)光照射增加NMOSD患者體內(nèi)的VD含量，進(jìn)而治療NMOSD患者。另一項(xiàng)來(lái)自土耳其的研究[42]發(fā)現(xiàn)，與22例健康對(duì)照組相比，24例NMOSD患者和19例多發(fā)性硬化(multiple sclerosis,MS)患者的VD水平較低。AQP4抗體狀態(tài)既不影響VD水平，也不與年齡、復(fù)發(fā)次數(shù)和Kurtzke擴(kuò)展殘疾狀況評(píng)分量表(Expanded Disability Status Scale,EDSS)評(píng)分相關(guān)。與復(fù)發(fā)性疾病相比，單相脊髓炎癥患者的VD水平顯著降低，VD不足與復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)增加等因素相關(guān)。目前還沒(méi)有專門研究MOG抗體患者的VD水平的研究[43]。Palmer等[44]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，使用缺乏白細(xì)胞介素10的細(xì)胞或阻斷白細(xì)胞介素10信號(hào)的抗體可以消除1,25(OH)2D3對(duì)Th9細(xì)胞的抑制作用。人源化抗白細(xì)胞介素6受體單克隆抗體托珠單抗阻斷白細(xì)胞介素6通路已被認(rèn)為是治療NMOSD的一種新方法[45]，Luo等[46]研究發(fā)現(xiàn)，1,25(OH)2D3可以通過(guò)減少患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中白細(xì)胞介素6的分泌從而達(dá)到阻斷白細(xì)胞介素6通路，進(jìn)而治療NMOSD。因此,從VD治療NMOSD的作用機(jī)制、基礎(chǔ)研究及臨床研究來(lái)看,VD是治療NMOSD具有廣泛前景的藥物。

4 VD水平與NMOSD患者預(yù)后

基礎(chǔ)、遺傳及流行病學(xué)研究表明,VD在預(yù)防和治療自身免疫性疾病方面具有潛在的作用。研究發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)25(OH)D可以更好地了解NMOSD患者的VD狀況，因此它是識(shí)別VD缺乏癥的標(biāo)志。NMOSD患者VD水平更低，低水平25(OH)D/25(OH)D3可能是NMOSD患者疾病活動(dòng)的危險(xiǎn)因素[47],因此VD缺乏會(huì)導(dǎo)致患自身免疫性疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加。Mora等[48]研究發(fā)現(xiàn)，VD水平與壽命存在相關(guān)關(guān)系，較高VD水平可阻礙機(jī)體免疫功能的衰老。還有學(xué)者[49]認(rèn)為，自身免疫性疾病患者往往具有低水平的25(OH)D3，這種低水平的25(OH)D3與殘疾或疾病活動(dòng)有關(guān)。VD在NMOSD中發(fā)揮重要作用,是參與免疫途徑的重要因素。Min等[49]通過(guò)臨床研究發(fā)現(xiàn)，51例血清AQP4抗體陽(yáng)性的NMOSD患者的VD水平明顯低于204例健康對(duì)照組，且病程較長(zhǎng)的NMOSD患者VD水平較高,并且發(fā)現(xiàn)VD水平越高，Kurtzke擴(kuò)展殘疾狀態(tài)量表測(cè)量的神經(jīng)功能殘疾越少，說(shuō)明血清VD水平反映了NMOSD患者的殘疾狀況,VD缺乏可能對(duì)NMOSD患者病程產(chǎn)生不利影響。因此,血清VD水平可反映NMOSD的進(jìn)展?fàn)顩r，VD缺乏可能對(duì)NMOSD的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生不利影響[50]。Becklund等[51]研究顯示，NMOSD患者的VD水平降低,在另一項(xiàng)研究[52]中發(fā)現(xiàn)VD水平與患者復(fù)發(fā)率、殘疾進(jìn)展和腦MRI新病變呈負(fù)相關(guān)。Shan等[53]通過(guò)研究證實(shí)，與116例健康對(duì)照組相比，58例NMOSD患者的VD水平更低，43例復(fù)發(fā)期間NMOSD患者的VD水平低于15例緩解期NMOSD患者。Simpson等[54]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),VD水平與異基因干細(xì)胞移植后患者的預(yù)后相關(guān)，VD可能調(diào)節(jié)免疫反應(yīng),從而影響移植物抗宿主病的風(fēng)險(xiǎn)。此外,在移植環(huán)境中，VD對(duì)免疫系統(tǒng)的影響也可能影響患者的預(yù)后,在這方面,不同的研究評(píng)估了造血干細(xì)胞移植前VD水平與感染、移植物抗宿主病和移植后復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系[55]。因此,VD缺乏應(yīng)該是NMOSD患者的高危致病因素,體內(nèi)VD水平與NMOSD患者預(yù)后存在密切關(guān)系，對(duì)于VD水平較低的NMOSD患者，建議及時(shí)補(bǔ)充VD，可在一定程度上降低NMOSD的復(fù)發(fā)率和致殘率。

5 總結(jié)與展望

綜上所述,NMOSD是神經(jīng)科的一種難治性疾病,VD通過(guò)參與T細(xì)胞的發(fā)育和分化、抑制B細(xì)胞增殖和分化以及降低Ig的數(shù)量等方面來(lái)影響NMOSD,在NMOSD發(fā)病機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用。VD的水平及含量與NMOSD的進(jìn)展及預(yù)后密切相關(guān)。基礎(chǔ)研究及臨床觀察證實(shí)VD可通過(guò)多途徑、多環(huán)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng),對(duì)NMOSD患者具有一定的治療作用。