维生素A与儿童呼吸道感染关系的研究进展①

张轩 侯静 曹海霞 李志琴 马艳艳 （青海大学附属医院中心实验室，西宁 810000）

呼吸道感染是指多种微生物引起的感染性疾病，根据发病部位可分为上呼吸道感染和下呼吸道感染。据2015年195个国家流行病学调查显示，仅下呼吸道感染就导致274万人死亡，其中5岁以下儿童达70.4万［1］。呼吸道感染还会引发心肌炎、肾炎、关节炎、脑膜炎等其他系统疾病。儿童呼吸道病毒感染发病率远高于成人，平均每年发生5次，少部分儿童可达10次以上［2］。反复呼吸道感染（recurrent respiratory tract infections，RRTI）是儿童常见病和多发病，长期RRTI对儿童身心健康和生长发育造成极大危害，给家庭带来极大经济和思想负担。RRTI发病与多种因素有关，主要原因可能为免疫调节功能低下、营养物质缺乏等［3］。维生素A（vitamin A，VitA）作为促进儿童生长发育的重要营养素，出生后未补充VitA的儿童发育迟缓风险是服用VitA补充剂儿童的2.402倍［4］。一项Meta分析表明补充VitA可使6个月至5岁儿童死亡率降低24%，且临床研究发现VitA与儿童机体免疫功能关系密切［5-6］。因此，本文主要从VitA对机体免疫功能和呼吸系统免疫调节的影响两方面对VitA与儿童呼吸道感染的关系进行综述。

1 VitA的生物学代谢

VitA是机体维持正常代谢和生理功能的脂溶性维生素，非单一化合物，包含VitA、视黄醛、视黄酯、视黄酸等VitA衍生物。VitA不能在人体内合成，仅能通过外界食物摄取后储存于肝脏［7］。视黄醇结合蛋白是VitA代谢中重要的转运蛋白，其合成与释放影响外周血VitA水平。当机体需要时，肝脏中的视黄酯经酯酶水解为VitA与肝细胞粗面内质网合成的视黄醇结合蛋白结合，再与血浆中的转甲状腺素蛋白结合形成复合体被运输至各系统，与表达视黄醇结合蛋白受体STRA6的细胞特异性结合，将VitA释放入靶细胞转变为视黄酸，与细胞核膜特异性核受体结合进而调控靶基因表达［8］。

2 VitA影响儿童免疫功能的作用机制

2.1 VitA参与非特异性免疫功能 当机体识别到“非己”抗原性异物后，非特异性免疫首先发挥作用。VitA及其衍生物对人体组织黏膜、非特异性效应细胞和非特异性效应分子均有影响。先天淋巴细胞（innate lymphoid cells，ILCs）在人体非特异性免疫中发挥重要作用，其分化和成熟时向肠道迁移受视黄酸严格调控。视黄酸促进ILC1分化为ILC3，从而减轻炎症，且可诱导ILC2分化为调节性先天淋巴细胞，对维持和重建气道内稳态、避免组织过度损伤意义重大［9-10］。另有研究发现全反式视黄酸（alltrans retinoic acid，ATRA）影响巨噬细胞M1、M2表型转变及对寄生虫的杀伤力，同时通过增强自噬显著提高人巨噬细胞杀死结核分枝杆菌的能力［11-12］。ATRA也可通过STAT1信号使中性粒细胞向N2表型转变，促进其被巨噬细胞清除，使血液中的中性粒细胞减少［13］。自然杀伤T（natural killer T，NKT）细胞早期分化阶段，VitA通过诱导嘌呤受体P2X7表达控制NKT细胞种群大小，其代谢产物视黄酸通过影响NKT细胞调节IFN-γ生成，从而参与免疫应答［14-15］。研究发现肠上皮细胞缺乏视黄酸受体α（retinoic acid receptor α，RARα）信号后导致肠上皮细胞谱系紊乱及肠道免疫稳态失衡［16］。ATRA主要由肠道中的CD103+树突状细胞（dendritic cell，DC）产生，同时机体ATRA水平也影响人单核细胞来源DC分化及向不同方向调节细胞表面CD1蛋白和黏膜相关CD103整合素表达，还可通过调节整合素α 4β7表达产生CD103+CD11b+DC［17-18］。ATRA分别诱导耐受或促炎DC表型，可能与DC所处微环境和/或细胞因子环境有关，且通过RARα调节DC介导的免疫应答［19］。因此，ATRA作为DC功能的重要调节因子，决定了黏膜部位T细胞功能［20］。另有研究发现VitA能够促进气道黏膜产生分泌型IgA（secretory IgA，sIgA），在呼吸道局部免疫应答中发挥重要作用，而VitA缺乏的儿童鼻腔清洗液中sIgA水平降低，具有黏膜免疫性缺陷［21］。综上，VitA缺乏的儿童可引起机体非特异性免疫功能降低，导致机体抵抗病原体的第一道免疫屏障功能受损，易发生呼吸道感染［22］。

2.2 VitA参与特异性免疫功能 VitA在适当浓度下可提高机体细胞及体液免疫能力，通过与视黄酸受体相互作用而参与T、B淋巴细胞调节，影响免疫应答，在儿童生长发育中至关重要［23］。

2.2.1 VitA参与体液免疫 B淋巴细胞经抗原刺激后可增殖分化出浆细胞，合成、分泌的抗体进入血液循环，参与体液免疫。VitA是淋巴细胞转化过程的重要载体，其代谢物ATRA作为组织信号参与调控免疫细胞，可诱导B淋巴细胞表达并调控B淋巴细胞介导的免疫球蛋白产生，同时可通过影响调节性T细胞间接调节B淋巴细胞在免疫应答中的作用［18］。ATRA可促进早期B细胞因子1产生，通过RARα诱导B细胞成熟的关键转录因子配对盒蛋白-5进而促进B细胞发育成熟，且B细胞中的视黄酸信号对有效的T依赖性B细胞应答是必需的，ATRA与IL-15结合可诱导有效的细胞和体液应答［24-26］。B细胞中的视黄酸信号对产生有效的肠道体液应答和维持正常的微生物区系组成至关重要［27］。视黄酸可通过RARα直接作用于B细胞，影响IgA合成和分泌，VitA还能维持高水平的IgG，促进抗体介导的免疫应答［28］。另有研究表明，视黄酸受体RXR激活的视黄酸通过内源性合成9-顺式视黄酸抑制IgE应答而调节变态反应，使VitA成为治疗IgE介导超敏反应的一种非常有前途的方法［29-31］。

2.2.2 VitA参与细胞免疫 VitA能增强T细胞增殖、分化和成熟，调节T细胞免疫。研究发现ATRA可促进效应CD8+T细胞分化，也可刺激肠道黏膜中CD4+T细胞表达和迁移，影响CD4+T细胞参与的免疫应答［32-33］。同时ATRA根据体内微环境促进Foxp3+诱导的调节性T细胞分化，通过转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）抑制IL-6诱导的促炎细胞Th17产生，从而调节T细胞亚群及促炎和抗炎免疫平衡，维持内环境稳态［34-36］。临床研究发现VitA缺乏的反复呼吸道感染患儿CD3+、CD4+T淋巴细胞亚群百分比、CD4+/CD8+T细胞占比明显下降而CD8+T细胞占比升高，使T细胞免疫功能明显下降［37］。此外，ATRA通过激活RARα调节T细胞活化标志物CD69和CD38表达，促进Th2型细胞因子合成，也可通过剂量和时间依赖方式上调亮氨酸拉链转录因子样1，进而调节IL-5水平和T细胞免疫，而IL-5能够促进Th2细胞增殖，辅助B细胞活化，发挥体液免疫［38-39］。部分临床研究发现VitA在各种炎症性疾病中也可通过调节Th1、Th2细胞比例影响细胞免疫［40］。VitA缺乏的儿童IFN-γ和IL-2因子分泌减少，而IL-10和IL-4细胞因子分泌增加，导致Th1细胞功能降低，Th2细胞功能增强［41］。

因此，VitA缺乏的儿童可能出现淋巴细胞分化成熟受阻、免疫球蛋白合成减少等免疫功能低下的状况。适当增加VitA摄入能增强患儿抵抗力，减少感染性疾病发生，对防治儿童反复呼吸道感染意义重大。

3 VitA参与儿童呼吸系统免疫调控

3.1 VitA与呼吸道 VitA主要通过视黄酸信号促进气道上皮细胞增殖和分化、维持纤毛正常皮表型和功能［42-43］。研究发现视黄酸通过蛋白激酶C、细胞外信号调节激酶和核糖体S6蛋白激酶快速激活cAMP反应元件结合蛋白转录因子，可能促进支气管上皮黏液纤毛早期分化［44］。且呼吸道黏蛋白基因表达调控主要由视黄酸受体RARα介导，少部分由RARγ介导，尤其是MUC2、MUC5AC和MUC5B表达完全依赖于视黄酸存在。ATRA还增加了对黏液形成有重要作用的氯离子通道、钙激活的家族成员1和趋化因子配体26 mRNA表达［45］；同时表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）产生黏液分化和黏蛋白过程也需要视黄酸参与，视黄酸可改变EGF受体转录、翻译和磷酸化［46］。VitA缺乏导致TGF-β信号过度激活，支气管平滑肌层厚度增加，气道重塑，视黄酸信号破坏还会使气道平滑肌表型异常，从而引发慢性呼吸道疾病［47］；同时研究发现视黄酸通过调节PI3K/Akt通路抑制气道平滑肌细胞迁移，抑制肺血管平滑肌重塑［48］。另有研究发现视黄酸受体RXR部分激动剂（NEt-4Ⅰb）通过减少支气管灌洗液中IL-5、IL-13、NO等细胞因子抑制感染免疫应答中起关键调节作用的NF-κB表达，显著降低气道高反应性和炎症细胞聚集［49］。因此，VitA缺乏会导致呼吸道上皮细胞物理和生物完整性破坏，同时腺体细胞丧失正常功能，降低呼吸道局部防御功能。儿童免疫状态较差时，对外界不良因素的抵抗能力相对较差，病原体可轻易入侵机体，导致呼吸道感染。

3.2 VitA与肺组织 VitA及其代谢产物能够促进肺泡、肺间质发育，在肺分化、发育、成熟及损伤修复中起重要作用［50］。研究发现母体VitA水平对胚胎肺泡形成至关重要［51］。ATRA能激活参与肺发育的基因，促进肺泡间隔生长，调节肺泡化，且ATRA可纠正大鼠肺气肿时Notch、Hedgehog、Wnt、Bmp和TGF-β通路紊乱，促进肺泡上皮细胞再生［52-53］。研究发现视黄酸通过抑制Wnt/β-catenin拮抗剂（Dickkopf1）表达促进Wnt信号激活，通过促进Hedgehog配体表达启动控制呼吸发育信号级联［54-55］。RARβ介导视黄酸诱导纤维母细胞生长因子10在前肠中胚层的表达，激活内胚层中的成纤维生长因子受体2信号，诱发初级芽形态。同时有学者通过动物模型发现补充VitA可改善肺泡毛细血管生长［56］。既往报道肺发育早期，视黄酸信号传导对肺部祖细胞发育至关重要，早产儿出生后补充VitA可降低支气管肺发育不良发病率［57］。因此，VitA缺乏的儿童会出现肺部发育不良、功能降低，易发生肺部感染。

4 我国VitA缺乏现状及其与儿童反复呼吸道感染的关系

VitA缺乏是儿童四大营养缺乏病之一，是一个较严重的世界公共卫生问题，尤其是学龄前儿童［58-59］。家庭经济状况及父母文化程度均会影响儿童体内VitA水平，因此VitA缺乏状况在发展中国家更严峻［60］。调查研究发现2015年我国12岁及以下儿童VitA缺乏率为5.16%，边缘性缺乏率为24.29%，主要集中于农村及偏远地区［61］。贵州省部分贫困地区中小学生VitA营养状况调查发现，2014-2016年VitA亚临床缺乏率分别为44.5%、48.2%和20.0%［62］。嘉兴市对近3年儿童VitA水平进行分析发现，亚临床缺乏率可达20.07%［63］。我国儿童VitA缺乏状况近年有所改善，但仍不容乐观［62］。

儿童RRTI与血清VitA水平关系密切，机体VitA水平越低，儿童呼吸道感染越严重，同时RRTI患儿VitA需求量大、吸收减少、尿液中流失增加，使体内VitA含量及免疫功能明显低于正常儿童，增加了呼吸道感染疾病发生风险，如此反复导致恶性循环［64-66］。研究发现儿童出现RRTI类疾病时，给予VitA辅助治疗后，儿童体内免疫指标显著升高，临床症状明显改善［67］。因此，适当补充VitA可增强免疫力，提高儿童RRTI临床治愈率，降低再患病率，减轻患儿症状，缩短体征持续时间，对控制儿童RRT发生及预后有明显作用［68］。

5 结论

综上，补充VitA对儿童RRTI具有重要临床价值。但研究表明不同剂量VitA对不同病毒感染的呼吸道疾病作用不同，且补充大剂量VitA可能增加急性下呼吸道疾病发病率及其他系统并发症［69］。理论研究和临床实践尚未完全一致。因此VitA在体内何种浓度下可增强抵抗不同病原体引起的呼吸道感染的能力及其在分子水平如何发挥作用，是未来应深入研究的方向。