维生素D在溃疡性结肠炎发病机制中作用的研究进展

褚润茹 胡鸿毅

溃疡性结肠炎（UC）是一种以反复发作的腹泻、黏液脓血便及腹痛为主要症状的炎症性肠病（IBD），其发病机制尚未完全明确，目前研究报道其发病与遗传、环境、肠道微生态等多因素相互作用导致肠道免疫异常有关[1-2]，免疫异常使结肠上皮发生慢性炎性反应伴溃疡，病变多自直肠开始逆行向近端结肠发展，部分患者的病变可累及全结肠甚至末端回肠。目前国内外大量研究表明，维生素D和维生素D受体（VDR）在UC的发生、发展过程中起着重要作用。本文对近年来国内外有关维生素D在UC发病机制、病情评估和治疗中作用的研究进展作一综述。

1 维生素D概述

维生素D是一种人体生长发育所必需的脂溶性维生素，属于甾体激素，主要包括2种形式——维生素D2和维生素D3。人体维生素D的来源包括皮肤合成、食物及维生素D补充剂等。皮肤合成是人体维生素D的主要来源，储存于皮下的7-脱氢胆固醇经紫外线照射转化为维生素D3。此外，维生素D还可从食物或补充剂中获得，例如可从植物中摄取维生素D2，从鱼类中摄取维生素D3。维生素D2和维生素D3均无生物活性，需经肝脏和肾脏的羟化酶催化后转变为具有较高生物活性的代谢产物。1,25-(OH)2-D是维生素D的主要活性代谢产物，是一种具有生物活性的甾体激素，其主要通过与细胞内的VDR结合发挥生物学效应[3]。VDR在机体内广泛存在，几乎所有的有核细胞均表达VDR。维生素D除调节人体钙磷水平这一基础作用外，还可调节细胞的增殖、分化及凋亡，参与调节免疫细胞，改善肝纤维化，减轻炎性反应，抑制血管生成，在治疗自身免疫病、肿瘤、心血管疾病、骨关节病等方面起着重要作用[4-8]。

2 维生素D在UC发病机制中的作用

2.1 调节基因表达

Sharifi等[9]的研究首次证明补充维生素D会下调轻度至中度UC患者的CD40L基因表达，而CD40L基因表达水平与临床炎性反应标志物[TNF-α、红细胞沉降率（ESR）和超敏C反应蛋白（hs-CRP）]水平呈正相关，提示补充维生素D可减轻UC患者体内的炎性反应。Chatterjee等[10]通过调节小鼠肠上皮细胞VDR的表达水平以探讨其与紧密连接蛋白Claudin-15及结肠炎之间的关系，研究结果显示肠上皮细胞VDR过度表达的小鼠结肠中Claudin-15的表达显著升高，小鼠对化学制剂和细菌所诱导的结肠炎的易感性降低；而肠上皮细胞VDR敲除的小鼠结肠中Claudin-15表达降低，这类小鼠相对更易感结肠炎。此外，该研究通过芯片分析证实VDR直接与Claudin-15启动子结合，提示Claudin-15是VDR的靶基因。上述研究表明，维生素D及VDR可通过调节基因的表达抑制UC发病，并可降低疾病严重程度。

2.2 调节免疫细胞

从免疫学的角度看，IBD的发病机制可以解释为促炎性CD4+T细胞的过度激活和抗炎性Treg细胞的免疫反应失衡。Schardey等[11]的体外细胞实验发现，用1,25-(OH)2-D孵育IBD患者的外周血和肠道 T 细胞后，分泌干扰素-γ（IFN-γ）、IL-17、IL-22、IL-9和TNF的CD4+和CD8+T细胞频率显著降低；进一步的临床试验发现，当维生素D缺乏患者体内维生素D水平恢复正常后，促炎性Th17细胞频率降低。Tom等[12]探究了1,25-(OH)2-D3对CD8+T细胞亚群的影响，结果显示IBD患者固有层单核细胞（LPMC）中表达Foxp3的Tcreg细胞频率较高，而UC患者LPMC中表达IL-17的Tc17细胞频率高于CD患者和健康对照者；IBD患者外周血单核细胞（PBMC）中的Tcreg细胞和Tc17细胞频率均较高。该研究还用1,25-(OH)2-D3培养PBMC来观察其是否可以改变CD8+T细胞亚群的分布，结果显示表达IFN-γ的Tc1细胞随1,25-(OH)2-D3水平的升高而减少，提示1,25-(OH)2-D3可降低CD8+T细胞中IFN-γ的表达水平，但对IL-17或Foxp3的表达水平没有显著影响。由此可见，补充维生素D可使IBD患者的免疫反应恢复平衡，从而下调各种炎性因子的表达。

2.3 调节肠道菌群

Soltys等[13]的研究发现，生活在远离赤道地区的IBD患者体内维生素D水平呈明显的季节性变化，冬春季节其体内血清维生素D水平明显低于夏秋季节，这与日照条件直接相关。该研究还发现，与维生素D水平改变有关的肠道菌群种类因日照的季节性变化而发生明显变化，例如大肠杆菌、普氏栖粪杆菌、梭杆菌属等；在夏秋季节，与炎性反应相关的典型细菌属数量明显减少，如埃格氏菌属、梭杆菌属、拟杆菌属、螺杆菌属等。而Garg等[14]的研究结果表明，补充维生素D可减轻活动期UC患者的肠道炎性反应，这个过程伴随着大肠杆菌数量的增加，但粪便微生物多样性没有改变。杨林雪等[15]分析了非维生素D缺乏组与维生素D缺乏组UC患者肠道菌群的差异，发现前者的变形菌门数量少于后者，变形菌门数量增多可能会引发肠道炎性反应。上述研究显示，维生素D可通过维持肠道菌群的稳态降低肠道对炎性反应的易感性。

2.4 维持肠道屏障

正常肠道屏障主要由机械屏障、化学屏障、免疫屏障和生物屏障构成，其中以机械屏障最为重要，而紧密连接蛋白Claudin是连接肠上皮细胞的重要装置[16]。既往研究报道，活动期UC患者的Claudin-2表达显著升高，Claudin-4和Claudin-7的表达显著降低[17]。而Domazetovic等[18]对活动期UC患者的右侧结肠炎性反应部位和非炎性反应部位进行活体组织检查，并将其在有或无1,25-(OH)2-D3的情况下进行培养，发现1,25-(OH)2-D3可通过阻断信号转导与转录激活因子6（STAT6）磷酸化以降低Claudin-2表达，并可通过阻断Smad-7活性以升高Claudin-4表达，从而调控肠道屏障功能。另有研究表明，维生素D还可通过抑制肠道炎性反应，降低肠道通透性，以及恢复紧密连接蛋白ZO-1和Claudin-2的表达来维持肠道屏障功能[19]。Dong等[20]的研究以Caco-2单分子膜作为体外模型、以谷蛋白致敏小鼠作为体内模型进行胃蛋白酶-胰蛋白酶抗性醇溶蛋白诱导的紧密连接损伤实验，结果表明无论是体外实验还是体内实验，维生素D3均能显著抑制紧密连接损伤所导致的肠道通透性增高。上述研究提示，维生素D可通过修复细胞间紧密连接损伤、降低肠道通透性等途径维持肠道屏障功能。

3 维生素D对UC病情评估及治疗的意义

欧阳小予等[21]检测了UC患者血清25-(OH)-D3水平变化情况，分析血清25-(OH)-D3水平与UC病情严重程度的相关性，结果显示UC患者的血清25-(OH)-D3水平低于健康者，且其水平与UC病情严重程度呈负相关。Gioxari等[22]的研究探讨了IBD相关生物标志物与营养摄入的相关性，结果显示36.8%、18.4%和5.7%的患者体内分别存在血清维生素D、叶酸和钴胺素水平降低，提示血清维生素谱可能是评估效能仅次于血清和粪便炎性反应标志物的辅助生物标志物，可用于评估疾病活动度。Valvano等[23]在对50例接受结肠镜检查及血清维生素D检测的IBD患者进行回顾性研究后发现，与缓解期患者相比，临床、内镜和组织学评定为活动期的患者及对生物药物失去临床反应的患者体内维生素D水平较低，表明维生素D水平可作为评估IBD患者病情的标志物。Ham等[24]的研究探讨了维生素D水平对IBD患者临床病程的影响，发现在IBD患者中，低水平的维生素D与较高的疾病活动度评分及C反应蛋白（CRP）水平相关，这表明维生素D严重缺乏可能标志着IBD患者临床病程更具侵袭性。

Ahamed等[25]的研究分析了纳米维生素D补充剂对活动期UC患者疾病活动度的影响，维生素D水平＜40 ng/mL的活动期UC患者被随机分配至连续8 d口服纳米维生素D补充剂组（每日60 000 IU）和安慰剂组，服药前后分别评估UC疾病活动指数（UCDAI）、CRP、ESR和粪便钙卫蛋白，结果表明维生素D水平升高与UCDAI评分、CRP和粪便钙卫蛋白水平降低有关；该试验结果提示，给予活动期UC患者纳米维生素D补充剂有助于降低疾病严重程度。Karimi等[26]的研究分析了2种维生素D给药剂量（2 000 IU/d和1 000 IU/d）对UC患者体内炎性反应标志物的影响，他们将50例轻度至中度UC患者随机分配至2组，持续治疗12周，并在研究开始和结束时评估了患者的炎性反应标志物、疾病活动度和生活质量等；研究结果显示，在中度UC患者中，持续12周每日补充2 000 IU的维生素D可预防炎性反应，并可降低疾病活动度，但还需要开展进一步的研究以找到最佳的给药剂量和时间。另外，高鸿亮等[27]将轻度至中度UC患者随机分为观察组和对照组，给予对照组美沙拉嗪治疗，给予观察组美沙拉嗪联合维生素D3、益生菌治疗，治疗6个月后2组患者体内血小板计数、ESR、CRP均低于治疗前，1,25-(OH)2-D3水平均高于治疗前，但观察组病情的缓解程度较对照组更明显，提示美沙拉嗪、维生素D3和益生菌具有协同治疗作用。而郑森元等[28]的研究使用维生素D3与美沙拉嗪联合方案或美沙拉嗪单药治疗轻度至中度UC患者，治疗8周后，联合方案组的血清CC趋化因子配体11（CLL11）水平、肠黏膜受体型蛋白酪氨酸磷酸酶O（PTPRO）蛋白表达水平及Mayo评分均较美沙拉嗪单药组明显下降。CLL11和PTPRO都是肠黏膜炎性反应机制的重要调节因子，两者在维持肠黏膜功能中起着重要作用。该研究表明，维生素D3水平与肠道免疫及肠道屏障完整性相关，且血清CLL11水平、PTPRO蛋白表达水平在UC患者疾病活动度及疗效评估中起到了一定的辅助作用。此外，夏宇等[29]的研究也表明，使用美沙拉嗪联合维生素D3治疗方案对UC患者的肠黏膜氧化应激损伤具有良好的修复作用。综上所述，维生素D水平与UC病情严重程度呈负相关，可作为评估UC病情的辅助生物标志物，且补充一定剂量的维生素D可减轻炎性反应并降低疾病活动度。

4 总结和展望

维生素D及VDR在缓解UC的病情中发挥着重要作用，其机制主要包括调节基因表达及免疫细胞，维持肠道菌群稳态及肠道屏障功能等。目前的研究表明UC患者（尤其是活动期UC患者）体内缺乏维生素D，且维生素D的水平与UC病情严重程度呈负相关。然而，目前维生素D水平是否可作为评估UC病情严重程度及预后的标志物尚无定论。此外，补充维生素D是否能作为常规或辅助治疗手段以降低UC患者疾病活动度还有待探讨，维生素D的最佳给药剂量、给药方式、在患者体内的有效血药浓度等也需要进一步的临床试验加以明确。