活性维生素D3及其受体对糖尿病肾病的影响

张园园(综述)，朱　筠(审校)

(新疆医科大学第一附属医院内分泌科，乌鲁木齐 830011)



活性维生素D3及其受体对糖尿病肾病的影响

张园园△(综述)，朱筠※(审校)

(新疆医科大学第一附属医院内分泌科，乌鲁木齐 830011)

摘要：半个多世纪以来，活性维生素D3，即1，25-二羟维生素D3[1-25(OH)2D3]在糖尿病相关治疗研究中成为热点。由于1-25(OH)2D3及其特异性受体在糖尿病肾病中有一定抑制肾脏纤维化作用而备受关注。其可能通过参与抑制肾素-血管紧张素系统激活、减少纤维化因子释放及氧化应激等过程发挥作用，目前机制尚未完全明确。该文针对1-25(OH)2D3及其受体在肾脏中的表达及其相互作用进行阐述,以期为糖尿病的预防和诊治带来新的契机。

关键词：糖尿病肾病；活性维生素D3；维生素D受体

糖尿病肾病作为糖尿病重要的慢性微血管并发症之一，其基本病理变化是肾小球基膜增厚、系膜基质增生、细胞外基质进行性沉积等，最终导致肾小球硬化、肾间质纤维化。近些年来，研究发现活性维生素D3，即1，25-二羟维生素D3[1，25-dihydroxy vitamin D3，1，25(OH)2D3]除调节钙磷代谢之外，还具有保护肾脏的新功能，同时，1,25-(OH)2D3特异性受体——维生素D受体(vitamin D receptor，VDR)的介导作用也备受关注。现就1,25-(OH)2D3及VDR在延缓糖尿病肾病发生、发展中的作用予以综述。

1活性维生素D3对糖尿病肾病的影响

1.1活性维生素D3的体内合成方式1,25-(OH)2D3的主要来源是人类的光转化，皮肤中的7-脱氢胆固醇在紫外线作用下，形成异构前体维生素D3，又在体温作用下转变成维生素D3，随之被输送到肝脏,经历了第一次25-羟化酶修饰，形成生产循环形式的维生素D，即25-OH-D3；在生理浓度范围,25-OH-D3没有自己的作用,而只是活性激素的前体，在甲状旁腺激素促进下,由1α-羟化酶将25-OH-D3转变成1,25-(OH)2D3,即活性或激素型维生素D3；1,25-(OH)2D3,形成主要在肾,特别是在近曲小管细胞[1-2]。同时有研究已证实,肾外多处也可合成1,25-(OH)2D3,如皮肤和巨噬细胞中都有1α-羟化酶,有可能起自分泌或旁分泌的作用，具有将25-OH-D3转变成1,25-(OH)2D3的能力[3-4]。但这种转变其量甚微，目前对其生理意义尚不清楚。

1.2活性维生素D3对肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system,RAS)的抑制作用众所周知，血管紧张素原(angiotensinogen，AGT)、血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ)是RAS的主要效应分子，AGT及AngⅡ的持续活化不仅引起高血压，还对肾实质造成损害，这也是糖尿病肾脏疾病发生、发展的一个主要原因，贯穿了糖尿病肾脏疾病的众多病理途径[如肾脏血流动力学的改变、细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的沉积、细胞因子的产生、氧化应激、足细胞的破坏、肾间质纤维化等]。Liao等[5]研究发现，坎地沙坦可减少尿Ⅳ型胶原蛋白和白蛋白排泄，改善肾小球肥大和系膜基质沉积，降低巨噬细胞浸润及肾小球硬化程度。因而，1,25-(OH)2D3可能通过抑制RAS在糖尿病肾小管病变的进展中起保护作用。研究表明，核因子κB参与AGT的表达，1,25-(OH)2D3可能通过两种方式减少RAS相关因子的合成，①1,25-(OH)2D3可通过减少核因子κB抑制剂(IκB-α)的磷酸化，使非磷酸化的IκB-α水平升高，减少核因子κB核异位，降低核因子的活性，并通过上述途径抑制高糖诱导的AGT表达[6]；②核因子κB的活性亚基p65/p50可与AGT基因启动子结合，刺激暴露在高糖环境下的系膜细胞及肾小囊脏层细胞AGT的表达，1,25-(OH)2D3的干预可干扰这种结合，阻断高糖诱导的核因子κB通路过度活化，抑制AGT的表达，减少AngⅡ的合成；同时，1,25-(OH)2D3可阻断肾素信使RNA启动子上的CAMP反应元件抑制肾素基因的转录，降低肾素、AngⅡ水平[7]。故由AngⅡ增加所致的肾小球内皮细胞增殖、肥大、肾间质纤维化及肾小球硬化均有不同程度减轻。Forman 等[8]对184例受试者血清25-OH-D3水平与RAS相关因子进行了研究，通过对血25-OH-D3不同水平的受试者检测血浆中血管紧张素I及肾血流量对AngⅡ的反应，发现血25-OH-D3缺乏的受试者中AngⅡ水平较高，而且其对肾血流量及对AngⅡ的反应明显要迟钝。推测血浆25-OH-D3水平能下调RAS相关因子，抑制RAS的激活。研究显示，通过1,25-(OH)2D3治疗后，AngⅡ 1型受体、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶2、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶4和p67 phox表达降低；在血压正常人中给予1,25-(OH)2D3处理20 h后，可阻止肾脏血管中AngⅡ诱导的活性氧类增加和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶2、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶4及p67phox的过表达；人VDR特异性拮抗剂(TEI-9647)可削弱1,25-(OH)2D3对上述的作用[9]。理论上，AngⅡ受体阻滞剂对糖尿病肾病有一定的保护作用，但由于负反馈调节引起继发性肾素增加，又削弱了其抑制RAS的效果。研究显示，联合使用Ang Ⅱ 1型受体阻滞剂和维生素D类似物可减少尿蛋白水平、调节肾小球滤过功能、减轻肾间质纤维化[10]。Ohara等[11]观察AngⅡ受体阻滞剂和1,25-(OH)2D3联合治疗对糖尿病肾病小鼠的疗效，以尿蛋白/肌酐比、肾素及转化生长因子(transforming growth factor，TGF)β1水平作为疗效判断；结果发现，2型糖尿病肾病中，1,25-(OH)2D3及AngⅡ受体阻滞剂联合使用可抑制TGF-β1的表达，抑制继发性肾素升高，进一步降低尿蛋白水平，减慢糖尿病肾病的进展。

1.3维生素D3拮抗纤维化及其相关因子的作用在糖尿病肾病进程中伴随多种转化因子、趋化因子的释放，其通过促进肾小球ECM成分的合成(如各型胶原蛋白、纤维链接蛋白)、抑制降解ECM的酶、激活部分炎性因子释放等机制，参与肾小球肥大、影响ECM代谢，加速肾脏的损伤，最终导致肾小球硬化和肾间质纤维化。TGF-β1就是一个强力的致纤维化因子，高糖可上调其在肾小球系膜细胞中的表达，并介导成纤维细胞、生长因子和血小板衍生生长因子的致纤维化作用，刺激ECM蛋白的合成，减少基质的降解，促进足细胞凋亡，在糖尿病肾小球硬化中起关键作用。有研究认为，增高TGF-β1的活性能刺激肾小管上皮和间质纤维母细胞过度产生基质，引起肾小管上皮细胞损伤或分化导致间质纤维化发生[12-13]。在动物实验中，2型糖尿病基因模型db/db小鼠的肾脏皮质检测到TGF-β1信使RNA、TGF-βⅡ型受体、SmaD3在细胞核的聚集和核蛋白结合淀粉分支酶都上调，其中Smad3结合TGF-β1配体后磷酸化，异位进入细胞核，并参与TGF-β1靶基因的转录调节[14-15]。文献报道，1,25-(OH)2D3具有抗纤维化、调节细胞增殖和分化以及多种独立于钙、磷代谢之外的作用[16]，可能通过降低TGF-β1活性，抑制TGF-β1表达而发挥作用。有研究证实，在慢性肾病肾移植的大鼠中，给予1,25-(OH)2D3的移植肾组织均较对照组有不同程度的病理学改善，血肌酐水平下降、TGF-β1信使RNA水平降低，同时移植肾间质的纤维化程度也有所改善[17]。Li等[18]在培养大鼠肾脏间质成纤维细胞中，1,25-(OH)2D3可剂量依赖性地抑制由TGF-β1诱导的α平滑肌抗体(α-SMA)的表达，同时抑制1型胶原蛋白的表达；1,25-(OH)2D3可通过抑制TGF-β1继而抑制ECM沉积而发挥肾脏保护的作用。此外，1,25-(OH)2D3对TGF-β1的抑制作用不仅体现在糖尿病肾病中，糖尿病大鼠的心脏中也有类似报道，有动物研究发现，1,25-(OH)2D3可降低心肌组织中TGF-β1表达，减轻2型糖尿病大鼠心肌纤维化，起到心脏的预防保护作用[19]。上述证据显示，1,25-(OH)2D3可部分通过抑制相关细胞因子途径，降低TGF-β1水平而减轻肾脏纤维化程度，延缓肾脏疾病的发生、发展。

2VDR与糖尿病肾病的关系

2.1VDR的生物学效用VDR是介导1,25-(OH)2D3发挥生物效应的核内生物大分子，属于核受体超家族成员，VDR分为核受体和膜受体两大类[20]。膜受体主要参与钙磷平衡的维持；核受体通过影响基因的表达，控制相应蛋白质的合成。1,25-(OH)2D3与核受体结合后，与维生素D反应原件共同作用引起靶基因启动子发生构象改变，影响靶基因信使RNA的表达及蛋白质的合成[21]。VDR在人体内广泛存在，文献报道，VDR在多达30种组织和细胞中表达，在肾脏VDR选择性地分布于肾小球系膜细胞、足细胞、近曲小管、远曲小管、集合管和髓袢升支[20]。

2.2VDR对糖尿病肾病的调节VDR作为1,25-(OH)2D3特异性核受体，可通过与1,25-(OH)2D3结合介导其发挥生物学作用，而未与1,25-(OH)2D3结合的受体可存在于循环中，发挥类似细胞信号因子样作用。近期有研究显示，VDR可通过抑制RAS以减弱肾脏纤维化，在VDR基因剔除小鼠中，AngⅡ出现堆积，同时产生大量ECM(纤维链接蛋白，胶原蛋白等)，促使肾脏损伤；VDR可能通过直接或间接的方式刺激肾脏纤维化相关靶点(如RAS、ECM等)，激活肾脏纤维化相关因子通路最终导致间质纤维化或肾小球硬化[22]。实验研究发现，人近端肾小管上皮细胞HK-2在基因和蛋白水平均表达VDR，高糖可下调HK-2细胞VDR 信使RNA和蛋白的表达；同时，该实验研究采用双荧光素酶报告基因检测系统，将荧光素酶基因报告质粒(或对照质粒)在高糖环境下可显著降低HK-2细胞内VDR的基因转录活性[23]。这些实验结果提示高糖状态下，HK-2细胞上VDR的表达及转录活性均下降，VDR的下调可能参与糖尿病肾小管病变。Verouti等[24]研究发现，人足细胞可表达VDR和retinoid X receptor(RXR)，在核内VDR可与RXR结合，使VDR降低而失去对肾脏的保护作用，其中肾小球足细胞标志蛋白(podocalyxin)的活性明显降低，尿液podocalyxin水平明显增高。这种调节可能与VDR特异性结合podocalyxin启动子上游位点有关。最近有报道指出，VDR潜在的肾脏保护机制与足细胞VDR信号通路抗肾小球硬化、ECM堆积有关；并通过巨噬细胞的VDR信号通路拮抗血管粥样硬化[25-26]。同时，Martin等[27]在对8个VDR单核苷酸多态性、CYP2R1及CYP2781基因的研究中，通过对1329例1型糖尿病基因型的检测，发现一种罕见的AGT单体对糖尿病肾病具有明显的保护作用。因此，VDR单核苷酸能预防1型糖尿病患者糖尿病肾病的发生。

3活性维生素D3和VDR的相互作用

1,25-(OH)2D3各种生物学效应多由VDR介导，与各种细胞上VDR结合后通过1,25-(OH)2D3-VDR信号通路发挥其生物学效能。 通过对相关靶细胞的分析研究显示，靶细胞对1,25-(OH)2D3的反应性与细胞内VDR的表达水平直接相关，1,25-(OH)2D3对VDR可能存在正反馈调节[28-29]。利用放射配体结合分析法进行的体内及离体试验结果表明，1,25-(OH)2D3对VDR结合活性的调节作用主要表现为一种向上调节，在受体表达调节中，最重要的调节机制是1,25-(OH)2D3对VDR表达的自身调节；在蛋白水平上1,25-(OH)2D3对许多组织细胞的VDR有上调作用，甚至可在转录后通过延长蛋白的半衰期调节蛋白水平；但在信使RNA水平上表现较为复杂，可为向上调节作用或无调节作用[28-30]。Chow等[30]通过研究1,25-(OH)2D3干预后，核受体、转运蛋白及相关酶类在大鼠肾脏中的变化；部分结果显示，1,25-(OH)2D3治疗后肾脏中VDR信使RNA及蛋白水平有明显增加(2~20倍)，但在大鼠肝脏和肠道中未出现明显上述结果；提示同样作为VDR表达丰富的器官，VDR有重要的肾脏特异性作用，可受1,25-(OH)2D3的正向调节。有体外实验显示，1,25-(OH)2D3可逆转高糖条件下HK-2细胞VDR信使RNA和蛋白表达以及基因转录活性下调，上调VDR表达，并可能通过正反馈效应进一步发挥其生物学作用[23]。

4小结

1,25-(OH)2D3可改善糖尿病肾病病理生理过程：①通过与VDR结合后介导1,25-(OH)2D3-VDR信号通路；②通过刺激VDR高表达，未与1,25-(OH)2D3结合的VDR可存在于循环中，以细胞因子的身份发挥保护肾脏的作用。在1,25-(OH)2D3-VDR 信号通路中作为配体的1,25-(OH)2D3可能通过正反馈形式促进VDR表达，以扩大1,25-(OH)2D3的生物学效能。但目前机制并不明确，需要进一步研究证明，可能成为未来研究的潜在方向。同时，外源性补充1,25-(OH)2D3可能为糖尿病肾病及相关并发症的防治提供新思路。

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The Impacts of Active Vitamin D3and Its Receptor on Diabetic Nephropathy

ZHANGYuan-yuan,ZHUJun.

(DepartmentofEndocrinology,theFirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China)

Abstract：For more than half a century,the research of active vitamin D3 (1,25-(OH)2D3) has been the hot spot of diabetic nephropathy(DN) therapy.Active vitamin D3 and its specific receptors vitamin D receptor (VDR) play a protective role in renal fibrosis of DN.It may suppress the activation of renin-angiotensin system (RAS) system,reduce the release of fibrosis factors and the oxidative stress,though the underlying mechanism is still unclear.Here mainly expounds the positive effects and interaction of active vitamin D3 and VDR in the regulation of DN which may bring a new opportunity for the prevention and treatment of DN.

Key words：Diabetic nephropathy; Active vitamin D3； Vitamin D receptor

收稿日期：2014-09-05修回日期：2014-12-23编辑：郑雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.07.041

中图分类号:R587.2

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)07-1257-04