维生素D在视神经脊髓炎谱系疾病中的研究进展

崔萍萍，刘乃榕，孟华星，张美妮

视神经脊髓炎谱系疾病(optic neuromyelitis spectrum disease，NMOSD)是一种中枢神经系统(central nervous system，CNS)炎症性脱髓鞘疾病，普遍认为遗传、感染免疫、氧化应激及环境因素等与疾病的发生发展密切相关。研究表明，NMOSD病人血清维生素D(vitamin D，VD)水平较低，且与疾病病程、状态、严重程度及年复发率有关，提示其可能参与NMOSD的发病过程[1-2]。维生素D有很多骨骼外作用，如抗肿瘤，调节血糖血压，保护中枢神经系统及心血管系统，调控免疫系统等[3]。调控免疫系统主要是指调节细胞因子分泌、免疫细胞发育分化及抗体产生等。本研究对维生素D与NMOSD关系的研究进展进行综述。

1 NMOSD的特征及免疫机制

1.1 NMOSD的特征 视神经脊髓炎(optic neuromyelitis，NMO)又称Devic病，是一种罕见的自身免疫性疾病，好发于青年女性，发病率为0.05/10万～0.40/10万，患病率为0.52/10万～4.40/10万，该疾病以反复发作的视神经炎和脊髓炎为特征，具有高复发率、高致残率的特点，易导致失明和瘫痪[4-5]。2004年，Lennon等[6]在NMO病人血清中发现了水通道蛋白4抗体(aquaporin 4 antibody，AQP4-lgG)，也称为NMO-lgG，因其病理特征、临床表现和影像学特征不同等使其成为一种单独的疾病，AQP4抗体可在约75%的NMO病人血清中检测到[4，6]。2007年，Wingerchuk等[5]提出了NMOSD的概念，2015年国际NMO诊断小组提出了最新的诊断标准，将NMO归入NMOSD，目前可能包括AQP4抗体阳性的NMOSD和AQP4抗体阴性的NMOSD，后者又包括抗髓鞘少突胶质细胞糖蛋白抗体疾病[7]。

1.2 NMOSD的免疫机制 NMOSD发病机制比较复杂，以AQP4抗体介导的体液免疫为主，同时T淋巴细胞、B淋巴细胞、中性粒细胞等多种免疫细胞及细胞因子均参与其中。AQP4分子是一种水通道蛋白，主要集中表达于中枢神经系统星形胶质细胞足突上；AQP4抗体是NMOSD的致病抗体，属lgG1类抗体，其滴度越高，疾病致残性越高，预后越差[8]。当机体免疫系统受到刺激时，自身抗原被抗原提呈细胞(如血管周围间隙、脉络丛或软膜中的树突状细胞和巨噬细胞)激活，AQP4特异性B细胞通过与促炎CD4+T细胞相互作用分化为浆细胞，白介素-6(interleukin-6，IL-6)可诱导其产生更多AQP4抗体，其也可进一步诱导IL-6的产生[9]。IL-6对血脑屏障(blood brain barrier，BBB)具有破坏性，AQP4抗体通过血脑屏障进入中枢神经系统与AQP4分子特异性结合，启动补体依赖的细胞毒作用和抗体依赖细胞介导的细胞毒作用，诱导星形胶质细胞损伤和死亡，继发髓鞘脱失[10]。

2 维生素D的转运及免疫调节机制

2.1 维生素D的转运 维生素D是一种脂溶性类固醇激素，也是一种免疫调节激素；80%～90%在皮肤表皮合成，在紫外线照射的作用下，皮肤中的7-脱氢胆固醇生成经非酶光解作用转化成维生素D，仅10%～20%从食物中获取，其主要有维生素D2(麦角钙化醇)和维生素D3(胆钙化醇)两种形式[11]。维生素D2和维生素D3结构不同，维生素D2有2个C=C键，与维生素D结合蛋白(vitamin D-binding protein，VDBP)的亲和力低，生物利用度低；维生素D3有3个C=C键，是人类使用维生素D的主要形式。维生素D3与VDBP结合经血液运输到肝脏，另外，维生素D2穿过小肠与乳糜微粒结合，到达淋巴系统，再经血液运输到肝脏。在肝脏中，维生素D2和维生素D3均被25-羟化酶(CYP24A1、CYP2R1)羟化成了25羟基维生素D3[25-hydroxyvitamin D3，25-(OH)D3]，然后其被肾脏或单核/巨噬细胞等免疫细胞的1α-羟化酶(CYP27B1)羟化成有全活性的1，25二羟基维生素D3[1，25(OH)2D3][12]。25(OH)D3是维生素D的主要循环形式，由于其半衰期长，为20～90 d，性质相对稳定，因此，其在血清中的浓度可作为确定维生素D水平的最佳临床指标，维生素D在血液中的正常水平为75～150 nmol/L(30～60 ng/L)，低于75 nmol/L(30 ng/L)表示为维生素D3不足，低于50 nmol/L(20 ng/L)表示维生素D缺乏[13]。维生素D受体(vitamin D receptor，VDR)存在于人体许多组织及免疫细胞中[11]，维生素D在VDBP转运下与免疫细胞的VDR结合，发挥其免疫调节作用。

2.2 维生素D的免疫调节机制 维生素D具有调节体内钙磷平衡、调节免疫系统等多种生物学作用。VDR及其相关代谢酶在单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞及活化的T淋巴细胞、B淋巴细胞等免疫细胞中表达[13]。这表明维生素D可能会影响固有免疫系统和适应性免疫系统。

2.2.1 维生素D对固有免疫的影响 维生素D对固有免疫系统的影响主要是调节单核/巨噬细胞、树突状细胞及自然杀伤细胞(natural killer cell，NK)等。单核细胞及巨噬细胞均可表达VDR，但其在巨噬细胞中表达水平较低。当机体受到外界物质刺激时，1，25(OH)2D3通过诱导肠毒素抗菌肽对单核/巨噬细胞产生抗菌作用，也可通过增加抗炎因子白细胞介素-10(IL-10)，减少促炎因子(IL-6、肿瘤坏死因子-α等)而对单核/巨噬细胞产生抗炎作用[13-14]。1，25(OH)2D3通过抑制树突状细胞成熟、部分白细胞介素[如白细胞介素-12(IL-12)、白细胞介素-23(IL-23)]的分泌、主要组织相容性复合体Ⅱ类的表达和抗原提呈等来抑制免疫反应[15]。维生素D对NK细胞的影响目前存在争议，可能促进NK细胞的分化、成熟，增强细胞毒活性、细胞因子及穿孔素的分泌等，也可能对其有抑制作用[16]。

2.2.2 维生素D对适应性免疫的影响 维生素D主要通过对T淋巴细胞、B淋巴细胞的调节影响适应性免疫系统。T淋巴细胞可分为CD8+、细胞毒性T淋巴细胞、CD4+及辅助性T淋巴细胞(helper T cell，Th)，后者又分为Th1、Th2、Th17和调节性T细胞(regulatory T cell，Treg)。1，25-(OH)2D3抑制B细胞的增殖，抑制其向浆细胞分化，并诱导B细胞凋亡，减少抗体生成[17]。同时，1，25-(OH)2D3对T淋巴细胞的作用主要表现为：抑制CD4+及Th细胞增殖；抑制促炎细胞因子[白细胞介素-2(IL-2)、白细胞介素-17(IL-17)、γ干扰素(IFN-γ)]分泌；促进抗炎因子[白细胞介素-4(IL-4)、IL-10]分泌；促进Th1向Th2细胞转化；抑制Th1、Th2及Th17细胞分化，诱导Treg细胞分化[18]。

3 维生素D与NMOSD

3.1 维生素D与NMOSD疾病的关系 NMOSD病人血清维生素D水平相对较低(低于30 ng/L)。韩国Min等[2]的研究纳入51例AQP4抗体阳性的NMOSD病人和204名健康者，结果发现NMOSD病人血清维生素D水平显著低于健康者，在NMOSD病人中，血清维生素D缺乏率和不足率分别是92.1%和5.9%，但这些病人急性期与缓解期血清维生素D相比，差异无统计学意义(P>0.05)。该研究还发现，维生素D水平与扩展残疾状况评分(expanded disability status score，EDSS)呈负相关，而与年复发率(annual recurrence rate，ARR)和病变位置无明显相关关系，经多变量线性回归分析显示其与疾病持续时间亦有关。血清维生素D水平降低在土耳其、泰国和我国南方的NMOSD病人中也得到了证实[1，19-20]。来自泰国的研究显示，76例NMOSD病人的血清维生素D缺乏率和不足率分别是29.86%和43.42%，但其水平与EDSS评分及ARR均无明显相关性[19]。土耳其研究发现，24例NMOSD病人血清维生素D水平明显低于22名健康者，与AQP4抗体状态、ARR及EDSS评分亦无相关性[1]。同时，有研究报道58例NMOSD病人(急性期43例，缓解期15例)血清维生素D水平[(46.25±22.38)nmol/L]明显低于116名健康对照者[(63.17±19.09)nmol/L]，急性期水平[(40.35±18.39)nmol/L]低于缓解期[(63.17±24.72)nmol/L]，其水平与急性期NMOSD病人EDSS评分呈负相关，主要与视力、锥体束症状、行走呈负相关，而与缓解期的NMOSD病人EDSS评分无相关性；急性期NMOSD病人行大剂量激素冲击治疗后，血清维生素D水平较高[(48.61±22.20)nmol/L]的病人症状改善较明显；经多因素回归线性分析发现，维生素D缺乏的NMOSD病人复发风险比其正常病人高10.88倍；其中，对血清维生素D缺乏的21例NMOSD病人，给予维生素D(100～2 000 U)补充，随访1年后发现，其ARR较前有所降低(1年前ARR值1.70±1.68，1年后ARR值0.72±0.76)[20]。有研究报道84例(急性期43例，缓解期41例)NMOSD病人血清25(OH)D、25(OH)D2及25(OH)D3均降低，急性期病人血清维生素D水平更低，但与ARR、EDSS评分及病变部位并无相关性[21]。有研究显示，83例NMOSD病人血清维生素D缺乏率与不足率分别是65.0%和25.3%，与EDSS评分及ARR呈负相关性[22]。上述国内外研究均表明，NMOSD病人血清维生素D水平较低，但与EDSS评分、ARR、疾病状态及病程之间的相关性无统一定论，可能与研究纳入标准、种族、地理差异、饮食、光照时间、防晒霜使用、体质指数、睡眠时间等有关，需进一步扩大样本深入研究。

以上结论仅限于AQP4抗体阳性的病人，但Shaygannejad等[23]发现20例AQP4抗体阴性NMOSD病人血清维生素D水平[(32.400±10.225)μg/L]显著高于9例AQP4抗体阳性病人血清维生素D水平[(23.44±9.87)μg/L]，因此，应针对不同抗体状态之间的维生素D水平进行更多研究。

3.2 维生素D在NMOSD中的免疫作用 在中枢神经系统方面，维生素D有助于神经系统发育、血脑屏障的维持、轴突生长、再生和髓鞘形成[24]，随着对维生素D免疫调节作用的深入研究，血清低维生素D水平不仅是NMOSD病人的一个结果，更有可能是诱发和加重NMOSD的一个重要因素，一些研究结果提示了维生素D在AQP4抗体阳性NMOSD中的可能作用。

维生素D可能诱导活性B细胞凋亡，减少自身抗体生成，同时增加调节性B细胞(regulalory B cell，Bregs)，促进IL-10的产生。Chen等[17]发现幼稚的B细胞持续表达少量的VDR和CYP27B1，在活化的B淋巴细胞表达增强，同时添加 1，25(OH)2D3也可增强VDR的表达，B淋巴细胞与维生素D的相互作用表明维生素D在免疫稳态中起重要作用。B淋巴细胞在NMOSD中发挥重要作用，如抗原提呈、产生免疫球蛋白、分泌抗炎因子(如IL-10)和促炎因子(如IL-6)等。在AQP4抗体阳性的NMOSD病人中发现更高频率的分泌IL-10等调节细胞因子的B淋巴细胞，这种B淋巴细胞被称为调节性B细胞，B淋巴细胞的频率与AQP4抗体滴度相关[25]。Han等[26]研究发现22例NMOSD病人调节性B细胞失衡。B淋巴细胞、AQP4抗体及IL-10等均参与NMOSD疾病过程，维生素D在免疫疾病中发挥重要作用，因此，维生素D与NMOSD病人AQP4抗体、B淋巴细胞及细胞因子之间的关系需进一步研究。

维生素D可能抑制CD4+细胞向Th17细胞转化及Th17相关细胞因子的分泌。研究发现AQP4特异性T细胞表现出Th17细胞极化，并参与NMOSD发病过程[6，10]。有研究发现，NMOSD病人活化的CD4+T细胞分泌的IL-6和白细胞介素-21(IL-21)与神经功能障碍相关，效应记忆Th17细胞比例和IL-17水平与NMOSD病人的EDSS评分相关，而中央记忆Th17细胞比例与NMOSD的ARR相关[27]。Wang等[28]发现在NMOSD病人血清中Th17细胞、Th17相关细胞因子(如IL-17、IL-21)及诱导Th17细胞因子(如IL-6、IL-23)和转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)均增加，然而，急性期NMOSD病人血清IL-21、IL-17升高，可通过其内皮细胞上的受体损伤血脑屏障，使抗体和炎性细胞聚集在中枢神经系统。IL-6促进Th17的分化和发育，刺激浆细胞使其分泌更多AQP4抗体，破坏血脑屏障完整性和功能性，增强促炎T淋巴细胞分化和激活，导致NMOSD发生[29-30]。大量研究发现，NMOSD病人血清及脑脊液IL-6水平增高，抗IL-6药物对其治疗有效[31-32]。NMOSD病人血清维生素D水平较低，Th17细胞极化及相关细胞因子增加，可能是低水平维生素D无法抑制CD4+细胞向Th17细胞转化及Th17相关细胞因子的分泌。

增强Th2细胞增殖。Zhang等[33]发现NMOSD病人血清Th2细胞相关细胞因子增加。虽然IL-4不能防止髓鞘脱失，但可抑制Th1和Th17细胞，间接促进髓鞘形成[34]。Gao等[21]发现NMOSD病人血清白细胞介素-25(IL-25)、白细胞介素-31(IL-31)和白细胞介素-33(IL-33)水平高于健康对照组，但这些细胞因子与维生素D之间无相关性。维生素D可能使NMOSD病人Th2细胞数量增加，但与其相关细胞因子之间的关系仍需要更多研究。

综上所述，在AQP4抗体阳性的NMOSD中，维生素D可能通过与多种免疫细胞中的VDR受体结合发挥其免疫作用，促进B淋巴细胞凋亡，减少抗体分泌；抑制Th17细胞，增强Th2细胞增殖，减少炎性细胞的产生，从而使炎性反应减轻。维生素D缺乏与NMOSD的疾病状态、病程、EDSS评分及ARR之间的关系仍存在争议。因此，维生素D在NMOSD中的免疫机制、缺乏维生素D与其疾病之间的关系和补充维生素D是否是一个潜在的治疗方法仍需进一步大量研究。