維生素D的免疫調節機制與腎臟病的研究進展

陳璐彥 聶振禹 包蓓艷

[摘要]?近年來，越來越多研究證明25-羥維生素D?1a羥化酶和維生素D受體廣泛存在于除腸、骨、腎等經典靶器官外的一些組織中。由此人們對維生素D有了新的認識，發現維生素D可作為一種免疫調節劑，通過與維生素D受體相互作用來調節機體的固有免疫及適應性免疫反應。本文著重探討其在慢性腎臟病中的免疫調節作用。

[關鍵詞]?維生素D；慢性腎臟病；氧化應激；免疫調節

[中圖分類號]?R692??????[文獻標識碼]?A??????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2023.11.030

1??概述

1.1??維生素D的轉換及來源

天然維生素D是脂溶性維生素從少數飲食攝取或由皮膚7-脫氫膽固醇經紫外線照射轉化而成[1]。皮膚或膳食攝入的維生素D經肝臟25-羥化酶催化下生成25-羥維生素D[25-hydroxyvitamin?D，25（OH）D]，再在25（OH）D?1a羥化酶（1-hydroxylase，CYP27B1）的作用下轉化為1，25（OH）2D[2]。25（OH）D是反映人體血液循環中維生素D營養水平的主要監測指標[3]。

1.2??CYP27B1

最初CYP27B1僅在腎臟中被發現，其被認為只受甲狀旁腺激素（parathyroid?hormone，?PTH）調節。隨著研究的不斷深入，證明其廣泛存在于與鈣穩態調節無關的腎外組織中，如大腦、平滑肌及免疫系統細胞等均可以通過CYP27B1的羥化作用將25（OH）D轉化為1，25（OH）2D[4]，1，25（OH）2D經內分泌、旁分泌、胞內分泌、自分泌等途徑在機體內環境中發揮作用。

1.3?維生素D受體（vitamin?D?receptor，?VDR）

1，25（OH）2D由VDR介導，其與類視黃醇X受體（retinoid?X?receptor，RXR）異二聚化形成1，25（OH）2D3-VDR-RXR復合物，該復合物與靶基因中的維生素D反應元件（vitamin?D?response?element，VDRE）結合，進而通過調控靶基因轉錄蛋白的合成來發揮生物功能[5]。

2??維生素D與氧化應激

活性氧（reactive?oxygen?species，ROS）的增加是導致細胞氧化應激不良事件發生的常見原因，它的增加會促進動脈粥樣硬化、糖尿病、自身免疫性疾病和慢性腎臟病（chronic?kidney?disease，CKD）的發展[6]。核因子-紅細胞2相關因子2（nuclear?factor-erythroid-2-related?factor?2，Nrf2）通過激活抗氧化反應元件下調氧化還原致敏基因和炎癥基因，從而減輕細胞的氧化應激[7]。25（OH）D通過促進Nrf2的合成、上調編碼抗氧化酶的基因表達、抑制ROS的合成等途徑來調節氧化應激減少全身炎癥反應[6，8-10]。

3??維生素D對固有免疫的調節作用

3.1??維生素D對Toll樣受體及PRR受體的調節作用

單核-巨噬細胞在固有免疫應答中起著關鍵作用，單核-巨噬細胞可以經CYP27B1的羥化作用在胞內合成1，25（OH）2D，1，25（OH）2D作為配體與VDR結合發揮作用。維生素D在單核細胞中通過自分泌途徑激活模式識別Toll樣受體（toll-like?receptor，TLR），上調VDR和CYP27B1基因的表達，促進抗菌肽的合成和細胞內結核分枝桿菌的殺滅[11]。模式識別受體（pattern?recognition?receptor，PRR）是細胞內或跨膜蛋白，可識別病原微生物特異性結構或內源性危險信號分子，與配體結合的PRR會啟動相關信號級聯反應，從而啟動免疫防御反應[12]。在人和鼠細胞中，1，25（OH）2D能顯著上調編碼CD14基因的表達。CD14是PRR、Toll樣受體4（toll?like?receptor?4，TLR4）的共同受體，可誘發一系列免疫防御反應[11]。此外，有研究發現維生素D信號傳導能上調角質形成細胞中TLR2的表達[13]，當人類巨噬細胞或上皮屏障細胞通過TLR2識別到病原微生物，激活的免疫信號會上調CYP27B1基因的表達，促進25（OH）D向1，25（OH）2D3的轉化，促進更多1，25（OH）2D與VDR結合來顯著上調抗菌肽（cathelicidin?antimicrobial?peptide，CAMP）基因轉錄蛋白的合成，繼而產生更多的免疫活性物質參與機體的固有免疫應答反應。上述機制揭示了維生素D具有增強機體固有免疫應答的能力。

3.2??維生素D對機體抗菌反應的調節作用

維生素D直接調節抗菌免疫反應的證據源于發現VDRE與編碼抗菌肽（antimicrobial?peptides，AMP）、CAMP和β-防御素2（β-defensins，DEFB2）基因的轉錄起始位點相鄰[14]。除了CD14和TLR，維生素D還可以誘導單核細胞和上皮細胞中細胞內病原體傳感蛋白的轉錄，PRR能識別細菌肽聚糖的溶酶體分解物（muramyl?dipeptide，MDP），只有在表達功能性（nucleotide?binding?oligomerization?domain?containing，2NOD2）細胞中經1，25（OH）2D和MDP雙重作用下才能啟動1，25（OH）2D和核因子κB（nuclear?factor?kappalight-chain-enhancer?of?activated?B?cell，NF-κB）依賴性誘導的DEFB4/人類β防御素2（human?beta?defensin?2，HBD2）和CAMP基因的轉錄，誘發一系列抗菌免疫反應。結果表明，維生素D不足/缺乏會通過減弱1，25（OH）2D的直接誘導和下調NOD2表達來減弱MDP-NOD2信號傳導，雙重影響HBD2和CAMP表達[15]，見圖1。

3.3??維生素D對細胞因子的調節作用

白細胞介素（interleukin，IL）-1是病原體定向激活炎癥因子引發感染而產生的細胞因子，在體外細胞實驗中發現，當IL-1和1，25（OH）2D協同作用時可顯著上調HBD2表達[16]，IL-1的信號傳導可能是由NF-傳導轉錄因子與HBD2近端啟動子結合介導的[17]。研究發現1，25（OH）2D能夠強烈上調細胞因子/趨化因子的分泌，如趨化因子配體（C-C?motif?chemokine?ligand，CCL）3、CCL4和CCL8以及中性粒細胞趨化因子IL-8/?CXCL8，且只有機體處于感染條件下1，25（OH）2D才會啟動和增強固有免疫反應促進炎癥介質釋放[18]。

3.4??維生素D對細胞自噬的調節作用

自噬反應可促進微生物清除，形成物理屏障，阻止細菌入侵機體[19]。有研究發現1，25（OH）2D能減少支鏈氨基酸依賴性激活的主要代謝激酶哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian?target?of?rapamycin，mTOR）的產生，mTOR是細胞自噬反應的抑制因子[20]。總體而言，維生素D能夠促進細胞的自噬反應，幫助殺滅更多病原菌，為CKD患者提供更強有力的免疫防御屏障。

4??維生素D對適應性免疫的調節作用

4.1??維生素D對樹突狀細胞的調節作用

樹突狀細胞是抗原呈遞細胞（antigen?presenting?cells，APC），直接參與抗原的識別、加工、處理及遞呈，是啟動T細胞介導的免疫反應的首要環節。1，25（OH）2D信號傳導能有效調節樹突狀細胞的功能和表型，1，25（OH）2D能夠增強樹突狀細胞的耐受性以及影響其分化的各個階段，包括阻礙樹突狀細胞?1前體細胞分化成樹突狀細胞，阻斷未成熟樹突狀細胞向成熟樹突狀細胞分化[21]，從而下調主要組織相容性復合體（major?histocompatibility?complex，MHC）-Ⅱ、CD80、CD86、CD40和CD54的表達，使IL-6、IL-12隨IL-10的增加而減少[22]。1，25（OH）2D還能夠上調免疫球蛋白樣轉錄物（immunoglobulin-like?transcript，ILT）-3和程序性死亡配體1（programmed?death?ligand?1，PD-L1）的表達，后者有助于誘導調節性T細胞（regulatory?T?cells，Tregs）產生和發揮作用[23]。Tregs能夠抑制其他免疫細胞的促炎反應，有效防止過度或自身的免疫反應[24]。

4.2??維生素D對T淋巴細胞的調節作用

1，25-（OH）2D可以直接和間接影響T淋巴細胞的免疫反應，維生素D可以通過APC以間接途徑誘導和刺激Tregs的產生及發揮作用。1，25-（OH）2D通過下調樹突狀細胞（dendritic?cells，DCs）表面MHC-Ⅱ和協同刺激分子的表達抑制DCs成熟，減少抗原呈遞，抑制其致IL-12的產生，促進IL-10的表達[25]。該過程會導致自身反應性T淋巴細胞增殖減少，誘導自身反應性T淋巴細胞早期和晚期凋亡，刺激Tregs細胞產生及增殖[22]。DCs分泌的細胞因子能夠促使Th1和Th17細胞向Th2細胞轉化[26]。總而言之，1，25-（OH）2D3的間接作用是對T淋巴細胞反應的調節，尤其是對DCs的調節，因此DCs被認為是該過程的中心目標。

1，25-（OH）2D能直接作用于T淋巴細胞以抑制其增殖，但1，25-（OH）2D的直接影響是可變的，它取決于T淋巴細胞的激活狀態，激活時可獲得更高的VDR濃度。用1，25-（OH）2D處理T細胞可抑制Th1細胞因子、Th9細胞因子、Th22細胞因子、Th17細胞因子的分泌；同時也會促進更多抗炎性Th2細胞因子如IL-3、IL-4、IL-5、IL-10的分泌[27]。1，25-（OH）2D通過與叉頭框蛋白P3（forkhead?box?P3，FoxP3）啟動子區域結合來誘導分泌IL-10的Treg細胞產生，并且能夠上調FoxP3與細胞毒性T淋巴細胞抗原4（cytotoxic?T?lymphocyte?antigen?4，CTLA-4）的表達[28]。CTLA-4表達是Treg抑制免疫反應的關鍵機制，而1，25-（OH）2D能促使其上調，表明Tregs可更有效地抑制機體過度的免疫反應和自身免疫反應，提高機體的免疫耐受能力。

4.3??維生素D對B淋巴細胞的調節作用

在B淋巴細胞中，1，25（OH）2D能夠通過上調VDR及CYP27B1表達，誘導活化的B淋巴細胞凋亡及抑制相關抗體的合成，以此調節B淋巴細胞的功能[29]。1，25（OH）2D除了直接作用于B淋巴細胞功能外，還可以通過下調CD86和上調CD74表達來降低B淋巴細胞對T淋巴細胞的激活[30]。

5??維生素D的免疫調節作用在腎臟病中的應用

5.1??維生素D對腎臟炎癥反應的抑制作用

炎癥反應程度與腎功能惡化程度密切相連，維生素D對腎臟有較強的保護作用。有研究顯示尿毒癥毒素能顯著上調NF-κB的表達[31]，NF-κB是慢性腎臟病炎癥反應的關鍵轉錄因子，可調控干擾素-γ，IL-6，轉化生長因子（transforming?growth?factor，TGF）-β1、腫瘤壞死因子（tumor?necrosis?factor，TNF）-α、RANTES、MCP-1等炎癥相關因子的表達[32]，說明NF-κB在CKD進展中起著重要作用。VDR可通過抑制蛋白的磷酸化、泛素化等來下調NF-κB活性，從而干擾活化的NF-κB亞基的核轉位，且維生素D可以減少脂多糖誘導腎病小鼠的足細胞TGF-β1和AGT的表達及NF-κB的活化[33]。說明維生素D通過下調NF-κB活性來拮抗炎癥反應，保護腎臟。

5.2??維生素D對腎素-血管緊張素系統（renin-?angiotensin?system，RAS）的抑制作用

RAS的激活是慢性腎臟病和糖尿病腎病發生和發展的重要因素。血管緊張素Ⅱ的持續活化不僅導致CKD患者持續性高血壓，還會對腎實質造成損害。維生素D缺乏和高血糖都是RAS的激活劑。血管緊張素Ⅱ可增強腎小管細胞表面的跨膜蛋白酶ADAM17活性，ADAM17促進TGF-α的釋放而激活表皮生長因子（epidermal?growth?factor?receptor，EGFR）受體，導致腎小管增生、纖維化、腎小球硬化、蛋白尿和腎實質巨噬細胞浸潤[34]。腫瘤壞死因子轉換酶（tumor?necrosis?factor?converting?enzyme，TACE）能夠促進TNF-α的釋放，同時TNF-α也能夠誘導ADAM17基因轉錄，兩者不斷作用形成惡性循環，加重對腎實質的損害[35]。Dusso等[36]發現維生素D抑制RAS來發揮保護腎臟的作用機制，主要為以下3種途徑：①維生素D通過下調誘導血管緊張素Ⅱ升高的腎素基因表達來改善高血壓驅動的腎損傷；②維生素D抑制ADAM17表達來有效減弱血管緊張素Ⅱ介導的導致CKD進展的TGF-α/EGFR信號轉導；③維生素D通過血管緊張素轉換酶Ⅱ（angiotensin?converting?enzymeⅡ，ACE2）促進血管緊張素1-7的合成和血管緊張素1-7/MAS受體抗高血壓、抗纖維化和抗炎信號的誘導，以及對TNF-α表達的抑制。

5.3??維生素D對腎臟間質纖維化的抑制作用

TGF-β信號通路與腎臟間質纖維化有密切聯系。TGF-β/Smad是導致腎臟纖維化和細胞凋亡的途徑之一，而維生素D能夠通過減少TGF-β/Smad的信號轉導來延緩腎臟纖維化進程。TGF-β1通過增加細胞外基質（extracellular?matrix，ECM）的合成，減少其降解，促進腎小管上皮細胞轉變為肌成纖維細胞（epithelial?to?mesenchymal?transition，EMT）并激活炎癥反應[37]。Sari等[38]發現維生素D可能通過下列幾種途徑抑制腎纖維化：①維生素D通過抑制pSmad3阻止TGF-β/Smad的信號轉導；②維生素D能夠誘導肝細胞生長因子（hepatocyte?growth?factor，HGF）的合成，HGF可抑制肌成纖維細胞活性并抑制上皮向間質轉化，減少腎間質中的膠原蛋白Ⅰ、Ⅲ和纖連蛋白的產生；③維生素D還通過減少腎素基因轉錄來抑制RAS，進而減少TGF-β產生。

5.4??維生素D與足細胞

足細胞損傷和丟失可能是CKD發生和發展的重要因素。足細胞不能再生，因此一旦丟失就無法修復。足細胞是腎小球濾過屏障的重要組成部分，凋亡率越高，表明尿蛋白漏出率越高。Sari等[38]研究發現維生素D可以通過與腎臟足細胞中的VDR結合來上調nephrin?mRNA的表達，發揮直接保護足細胞功能的作用，減少大量蛋白尿的漏出。因此維生素D和VDR是保護腎小球過濾屏障結構完整的重要因素[32，38]。

6??小結

維生素D對免疫系統有多種免疫調節作用，DCs、T淋巴細胞及B淋巴細胞是其作用的靶細胞，主要是通過誘導產生基因耐受性DCs，抑制活化的T淋巴細胞及B淋巴細胞的增殖，促進Tregs的增殖，激發免疫耐受狀態。在腎臟中，維生素D具有抑制腎臟炎癥反應、抑制RAS、抑制腎間質纖維化等作用，因此，維生素D在慢性腎臟病治療方面中有良好的應用前景，但補充維生素D的持續時間、藥物劑量、目標水平仍是未來的多個研究領域。

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