维生素D干预糖尿病周围神经病变机制的研究进展

廖清睿综述 朱 钊 吴 敏，*审校

糖尿病周围神经病变(Diabetic Peripheral Neuropathy，DPN)是糖尿病患者常见的慢性并发症之一，患病率达60%—75%[1]。 DPN在糖尿病前期即可发生[2]，是导致糖尿病患者晚期肢体残疾的主要原因，目前仍缺乏有效的治疗方法。DPN的病因及发病机制尚未明确，糖脂代谢紊乱、胰岛素信号通路异常、微血管病变、氧化应激、非酶促晚期糖基化终末产物(Advanced Glycosylation Endproducts, AGEs)途径、细胞和神经损伤等多种因素参与或加速DPN的发生发展[3]。维生素D缺乏非常普遍[4,5], 维生素D缺乏可能与心血管疾病、肿瘤和自身免疫性疾病有关，且在糖尿病及DPN的发生发展中亦发挥重要作用[6]。一项纳入13 项研究综合分析2 814名研究对象的荟萃分析结果显示，DPN 患者 25(OH)D 水平更低，表明DPN 患者维生素D 缺乏更显著[7]。一些研究已经指出低维生素D水平与神经病变之间的关系，但确切的潜在机制仍未完全阐明。因此，本文通过分析总结国内外研究成果，围绕维生素D在DPN中的具体作用及机制进行综述，以便对该疾病的发生发展有更深入的认识，期望为DPN临床诊疗提供理论依据和新的思路。

1 维生素D的生物学活性

维生素D作为一种脂溶性类固醇激素，主要通过外界食物摄取获得以及人体皮肤、肾脏和肝脏合成。维生素D在体内维生素D 25羟化酶的催化下转变为有活性的25(OH)VitD2和25(OH)VitD3(总称为25羟维生素D[25 hydroxy vitaminD，25(OH)D])并储存于血液中，因此，主要通过血液中25(OH)D水平来判断和评价人体内维生素D营养状况。1,25(OH)2D3是维生素D代谢途径具有活性作用的形式。研究[8]表明维生素 D 不仅能调节钙磷代谢，还与胰岛素抵抗、血糖水平相关。也有研究[9]指出DPN患者普遍缺乏维生素D，是DPN 的独立危险因素。

2 维生素D对DPN的直接作用机制

维生素D可通过保护和营养神经、促进神经因子分泌，促进神经生长和修复，进而直接改善DPN患者的症状和预后。

2.1 与维生素D受体结合，刺激神经生长因子分泌

维生素D受体(Vitamin D Receptor，VDR)广泛分布于视网膜、肾脏等组织器官，亦在周围神经及中枢神经系统细胞质和细胞核均有分布，在神经系统发育及代谢中发挥重要作用[10]。维生素D通过与外周神经组织上的VDR结合刺激神经生长因子分泌，调节神经生长。Filipovic等[11]报道糖尿病大鼠维生素D水平低下，脊神经节中VDR减少会导致神经元尤其是小纤维的损伤，同时认为这可能是痛性神经病变的一个重要机制。观察VDR基因敲除小鼠坐骨神经横切面发现[12]，VDR基因敲除小鼠坐骨神经轴突横截面积较野生型小鼠减少，且在各个神经元之间轴突会重新分配。此外，钙结合蛋白负责调节钙离子在不同细胞中的转移和利用，钙缓冲分子保护细胞免受钙超载，而维生素D具有激活钙结合蛋白表达和上调细胞中钙缓冲分子的作用，这些作用增加VDR的基因转录，从而保护神经元细胞凋亡和避免神经变性[13]。

2.2 促进神经因子分泌，调控神经生长和修复

DPN发病的众多机制共同作用导致周围神经损伤及功能障碍。维生素D的神经保护作用机制之一是可逆转神经元损伤并延缓DPN的进展。糖尿病患者在高血糖和维生素D缺乏状态下神经生长因子(Nerve Growth Factor, NGF)水平降低，神经感受器功能受抑制和神经细胞修复功能减弱，最终导致DPN的发生。神经的生长发育和修复过程离不开NGF的参与，NGF在神经细胞发育期可诱导神经纤维定向生长，可促进神经元及神经细胞胞体、树突的生长发育，在神经损伤时NGF受体表达水平增加，可促进神经修复。早期的研究表明，维生素D可刺激NGF 的产生；维生素D治疗NGF缺乏的大鼠可以增加NGF水平，对神经病变有明显的预防作用。维生素D可作为神经活性类固醇，通过使星形胶质细胞和小胶质细胞中的β1转化生长因子表达增加，同时抑制其内肿瘤坏死因子α、巨噬细胞集落刺激因子等多种有害细胞因子活性，促进神经细胞修复及生长[14]。NGF作为一种靶蛋白，可调节感受器纤维的敏感性。NGF家族由胰岛素样生长因子1(IGF-1)、胰岛素样生长因子2 和神经营养素等构成。研究显示，1，25(OH)2D3可促进大鼠雪旺细胞RSC96 分泌NGF，反之高糖状态可使细胞色素 P450 家族成员CYP24A1基因表达上调，促进1，25(OH)2D3 转化失活从而削弱了其促进NGF分泌的能力，加速DPN的发生发展[15]。糖尿病大鼠研究中发现，血清维生素D与IGF-1两者数值具有正相关[10]，推测维生素D可促进IGF-1生成。

2.3 调控信号通路，参与神经细胞生长和分化

维生素D还可通过影响Wnt信号通路和Shh 信号通路等直接参与神经细胞的生长和分化。Wnt 信号通路在神经系统的生长发育中具有重要作用，可影响神经髓鞘的形成。维生素D对Wnt 信号通路具有负性调控作用，Gómez-Oliva 等[16]研究已证实维生素 D在神经变性和神经元存活中发挥重要作用。维生素 D 减少可能拮抗 Wnt信号上调，以减少认知功能下降。作为 Wnt/β-catenin 通路的共激活剂，维生素 D 可保护衰老的大脑神经发生变性。维生素D对Shh信号通路具有激活作用，Shh 信号通路也可参与诱导中枢和周围神经纤维定向生长，调控神经元及神经细胞胞体增殖。Bao等[17]对脑梗死大鼠模型的研究发现，补充维生素D后大鼠缺血皮层中的Shh信号通路被激活，大鼠的神经功能评分改善且脑梗塞的面积减少，表明维生素D可改善大鼠的脑灌注并减少神经损伤。

3 维生素D对DPN 的间接作用机制

糖脂毒性可导致细胞内部代谢紊乱、炎症反应和氧化应激、胰岛素信号通路异常等均参与神经损伤的发生发展。维生素D不仅可通过直接干预细胞免疫、调节细胞增殖、刺激神经生长因子产生等途径修复损伤的神经而保护神经细胞，还可通过拮抗高糖毒性、抗炎作用和通过使微血管获益等间接途径起到延缓DPN发生的作用[18]。

3.1 拮抗高糖毒性调节糖代谢

高血糖是DPN发生的首要原因之一，临床上糖尿病病程长且伴有血糖控制不佳的患者极易合并DPN。维生素D可通过多种途径影响对胰岛素合成和分泌从而发挥降糖作用，如维生素D可增加细胞内钙离子浓度促进胰岛素分泌[19]；维生素D可通过与胰岛细胞上的VDR受体结合，影响胰岛素基因的表达从而改善胰岛素分泌，且可增强胰岛素对葡萄糖转运的反应性；维生素D也可调控β细胞分化以延缓胰岛β细胞凋亡并使胰岛素转录合成增多。此外，维生素D同时与胰岛素抵抗关系密切，维生素 D 可通过调节胰岛素靶组织(包括骨骼肌和脂肪组织)中的钙离子水平和 RAAS 作用以缓解胰岛素抵抗[20,21]。临床观察发现，维生素D不足的2型糖尿病患者予以补给维生素D后血糖水平和HbA1c均下降[22]。

3.2 降低炎症因子，抗氧化应激

炎症反应是DPN发生的重要机制之一。DPN患者体内高浓度葡萄糖与体内蛋白质如白蛋白、脂蛋白、氨基酸等结合糖化形成AGEs，继而通过一系列信号激活与传导诱发体内炎症反应，其中的关键因子是核因子-κB(NF-κB)的激活。NF-κB激活后进入细胞核刺激多种炎性因子的表达，使患者体内自身免疫细胞的免疫作用被放大，损害相关靶器官。上述炎症反应和高血糖所致氧化应激相互促进，基于氧化应激基础上的炎症反应可加重组织器官的损害，周围神经受到损伤诱发DPN。糖尿病患者体内炎性因子水平升高，糖基化终末产物堆积，25(OH)D 缺乏可能会导致血管慢性炎症，最终通过加速炎症反应和氧化应激损伤导致神经缺血及DPN的发生；维生素D可通过上调Kb-α的水平阻碍NF-κB进入细胞核，继而抑制与炎症有关的细胞因子表达[23]。Alamdaria等[24]研究发现，DPN患者血清25(OH)D水平明显降低，低水平的 25(OH)D与糖尿病神经感觉异常相关。血清25(OH)D 水平 <10 ng/ml的2型糖尿病患者发生疼痛性DPN的风险增加，维生素D水平与循环中的炎性因子 IL-6、TNF-α呈负相关，说明严重的维生素 D 缺乏是疼痛性 DPN 的独立危险因素[25]。同时，当体内维生素D浓度增加时,会进一步刺激VDR调节下游有关基因的表达，如Pin1蛋白的表达受到抑制，还可阻碍p66Shc蛋白的构象变化，p66Shc蛋白作为细胞内ROS浓度的感受器，ROS的产生因此减少[26]。

维生素D对炎症反应和氧化应激具有调节作用。有研究[27]发现，短期补充普通维生素D可改善 DPN 患者疼痛症状，其机制可能是改善炎症，促进神经细胞修复及生长。有研究[28]表明，维生素D可抑制炎性细胞因子表达，可预防 T2DM发生发展和改善糖尿病并发症症状，但具体机制尚不明确。

3.3 调节脂代谢，抗动脉粥样硬化

脂肪酸过度分解导致三酰甘油(TG)、游离脂肪酸生成增多，在血管中沉积促进血管粥样硬化的发生，进而促进DPN的进展。动物实验发现，维生素D可直接干扰极低密度脂蛋白(VLDL)受体基因的甲基化过程从而影响VLDL表达，使其代谢受到影响。25(OH)D亦可上调过氧化物酶体增殖激活受体(PPAR-α)的表达间接调节脂代谢—PPAR-α可调控与合成高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)相关蛋白质基因的表达水平使HDL-C合成增多，降低TG抗动脉粥样硬化。一方面25(OH)D可负反馈抑制甲状旁腺激素(PTH)，PTH水平下降可作用于脂肪细胞使钙离子内流减少，从而阻碍脂肪细胞内脂质合成；另一方面25(OH)D还可作用于VDR，使脂肪细胞分化的关键因子如PPAR-γ和CCAAT/强子结合蛋白α(C/EBP-α)等表达下调，抑制前脂肪细胞转化为脂肪细胞[29]。维生素D和常规治疗联合使用可减少2型糖尿病患者动脉粥样硬化发生以预防和改善DPN[30]。血清25(OH)D3缺乏对糖尿病合并周围血管病变的发生有潜在预测价值，足量维生素D及LDL-C的达标对并发症的控制与发生有积极意义[31]。

3.4 改善凝血功能，延缓微血管病变发生

大量炎性因子释放入血后，激活巨噬细胞释放高迁移率族蛋白B1(HMGB1)[32]，HMGB1可使单核细胞组织因子表达增多，增加外源性凝血过程中组织因子与FVIIa复合物的水平，造成体内高凝状态；HMGB1还可与血小板上Toll 样受体2和4结合促进血小板粘附与聚集，促进血管内血栓形成。体内高凝状态及血栓形成可促进糖尿病患者微血管病变的发生，从而间接加速DPN的进展。微血管病变是DPN发生的重要机制之一，可累积全身各个脏器和组织。维生素D可通过阻断RASS系统激活、纠正细胞糖脂代谢紊乱和平滑肌上受体结合调节细胞内钙离子浓度等防止糖尿病微血管病变的发生。维生素 D缺乏可能增加糖尿病大血管病变的发生风险，进而导致营养神经的血管动脉硬化，最终促进DPN 的发生发展[33]。

4 总结和展望

DPN发病机制众多，至今尚未完全明确，维生素D对DPN的干预机理是建立在DPN的发病机制的研究基础之上。不同的研究方法和样本人群、年龄种族的差异性、干预及随访时间均存在差异，这些干扰因素的影响难以完全消除，故目前的研究结果对于维生素D治疗DPN的预后缺乏一致性。因此，加强基础科学研究以探索更深层次影响DPN发生发展的相关机制, 以期找到更好的干预DPN的策略。

维生素D治疗DPN也有很多实际的临床应用，大量研究均已证实补充维生素D可使维生素D缺乏的DPN患者获益，但补充维生素D该维持何种安全的剂量范围以避免其副作用值得进一步观察和研究。因此，需要更多前瞻性、广泛性、随机干预和安慰剂大规模对照研究，找到维生素D治疗DPN令人信服的循证学证据及维生素D剂量的安全应用范围。

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