維生素D代謝與受體

1.維生素D的新陳代謝　：維生素D可以通過機(jī)體自身合成(皮膚暴露于紫外線時(shí))或通過膳食攝入體內(nèi)。食物中維生素D主要以兩種形式存在:維生素D2和維生素D3。維生素D2主要存在于植物當(dāng)中,但在日常食用的蔬菜、水果中含量極少;維生素D3則主要存在于肉類食物,尤其是含高脂肪的魚類。雖然食物中天然存在的維生素D較少,但都可以通過膳食得到補(bǔ)充,如牛奶、谷類等。角質(zhì)層基底細(xì)胞層和棘細(xì)胞層中含有大量7-脫氫膽固醇,7-脫氫膽固醇被紫外線照射后形成維生素D3,這個(gè)過程很快并在幾小時(shí)內(nèi)達(dá)到高峰。表皮黑色素通過吸收紫外線可減少維生素D3的產(chǎn)生,這可能是深色皮膚的人產(chǎn)生維生素D3水平較低的原因。所以,如需產(chǎn)生同水平維生素D3,皮膚含有黑色素細(xì)胞多的人群相對(duì)含有黑色素細(xì)胞少的人需較多紫外線照射。無論是食物中獲取還是紫外線照射后自身合成的維生素D2和維生素D3都是未活化的激素,需要在肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)變成25(OH)D,即骨化二醇,這是維生素D在體內(nèi)循環(huán)的主要形式[1]。由于血液循環(huán)中的25(OH)D很容易被檢測(cè),半衰期長(zhǎng)達(dá)2~3周,因此被認(rèn)為是體內(nèi)維生素D水平的最佳指標(biāo),可反映身體健康狀態(tài)[2]。在甲狀旁腺激素作用下,25(OH)D在腎臟中羥化成為維生素D的活性形式—1,25(OH)2D,即骨化三醇[3]。

2.維生素D受體(VDR)：　早在80多年前就有口服維生素D治療銀屑病的報(bào)道,以后因?qū)Ω哐}的副作用有顧慮,使這種化合物未能進(jìn)一步發(fā)展。之后,人們發(fā)現(xiàn)了維生素D受體(VDR)在多種細(xì)胞中表達(dá),如角質(zhì)細(xì)胞、朗格漢斯細(xì)胞、單核細(xì)胞、T、B淋巴細(xì)胞等。因此,維生素D再次引起了人們的關(guān)注。VDR介導(dǎo)維生素D的多種生物學(xué)功能[4],屬于類固醇/甲狀腺激素核受體家族成員之一,配體依賴的轉(zhuǎn)錄因子,與其它核受體,如維甲酸X受體,結(jié)合形成異二聚體。復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核并結(jié)合到反應(yīng)元件的啟動(dòng)序列,引起基因轉(zhuǎn)錄,調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖分化、免疫調(diào)節(jié)等過程[5]。VDR作用范圍廣,具有廣泛的臨床應(yīng)用,可用于治療多種疾病,如繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)、骨質(zhì)疏松、自身免疫系統(tǒng)疾病等。

維生素D對(duì)角質(zhì)形成細(xì)胞的作用

表皮角質(zhì)細(xì)胞是機(jī)體維生素D的主要來源,同時(shí)可以產(chǎn)生活化維生素D所需要的酶,如維生素D-25羥化酶(CYP27A)和25(OH)D-1α-羥化酶(CYP27B1),從而參與維生素D的活化過程。雖然活性維生素D大多在腎臟中產(chǎn)生,但是CYP27B1的表達(dá)在角質(zhì)細(xì)胞中明顯高于腎臟。角質(zhì)細(xì)胞獨(dú)特的25(OH)D24-羥化酶(CYP24A)負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制,使活性維生素D的合成量少于腎臟。表皮是由角質(zhì)細(xì)胞分化不同階段的5層細(xì)胞組成,維生素D與VDR結(jié)合,調(diào)節(jié)表皮基底層細(xì)胞的增殖并促進(jìn)連續(xù)性的分化以形成表皮的上層結(jié)構(gòu)。維生素D可增加細(xì)胞外皮蛋白、谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶、兜甲蛋白、絲聚蛋白等表達(dá),增加角化包膜的形成并抑制增殖[7],這可能與維生素D通過誘導(dǎo)鈣受體和磷脂酶C(PLC)增加細(xì)胞內(nèi)鈣水平有關(guān),這對(duì)促進(jìn)角質(zhì)細(xì)胞的分化起到關(guān)鍵作用。維生素D在抑制細(xì)胞增殖的同時(shí),伴有原癌基因c-myc和細(xì)胞周期蛋白D1mRNA水平的降低,以及細(xì)胞周期抑制物的增加。VDR缺失或維生素D產(chǎn)生異常(如CYP27B1突變/缺失)可使表皮的分化異常,導(dǎo)致基底層過度增殖。角質(zhì)細(xì)胞的分化需要基因表達(dá)的順序調(diào)控,而VDR的特殊作用部分由于與多種調(diào)節(jié)因子結(jié)合,調(diào)節(jié)因子與影響角質(zhì)細(xì)胞分化的核激素受體結(jié)合從而基因組的活性;其中兩個(gè)輔激活因子復(fù)合物參與角質(zhì)細(xì)胞分化的不同階段,一個(gè)是DRIP(維生素D受體相互作用蛋白復(fù)合物),角質(zhì)細(xì)胞分化的增殖階段中VDR主要的結(jié)合物;另一個(gè)是SRC(類固醇受體輔激活因子),與VDR結(jié)合,參與分化第二階段[9],這些結(jié)合是維生素D依賴性的。不同基因?qū)Σ煌琕DR/共激活因子復(fù)合物反應(yīng)不同。由此可以猜想,由DRIP轉(zhuǎn)變?yōu)镾RC結(jié)合VDR的過程是角質(zhì)細(xì)胞分化所需基因的順序連續(xù)誘導(dǎo)產(chǎn)生的。分化早期階段維生素D誘導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的角蛋白更依賴于DRIP復(fù)合物,而分化后期產(chǎn)生的絲聚蛋白和兜甲蛋白更依賴于SRC復(fù)合物[10]。但也有研究發(fā)現(xiàn),VDR可不依賴維生素D作用于角質(zhì)細(xì)胞獨(dú)立發(fā)揮生物學(xué)作用。

維生素D對(duì)銀屑病的免疫調(diào)節(jié)作用

最初普遍認(rèn)為銀屑病主要是角質(zhì)細(xì)胞增殖異常、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)皮膚的疾病[12]。在過去十幾年,已證明銀屑病是免疫介導(dǎo)的系統(tǒng)性炎癥疾病[13,14]。研究發(fā)現(xiàn),骨化三醇對(duì)單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等細(xì)胞具有免疫調(diào)節(jié)作用[15]。維生素D治療自身免疫病、過敏性、炎癥性疾病小鼠模型有效[16]。

1.作用于樹突狀細(xì)胞并參與免疫級(jí)聯(lián)反應(yīng)　：人們普遍認(rèn)為,未知的刺激物激活皮膚樹突狀抗原提呈細(xì)胞,這些活化的細(xì)胞刺激Th細(xì)胞導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子釋放,這種級(jí)聯(lián)反應(yīng)中可伴有趨化因子、生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生,并招募、活化其它細(xì)胞,包括內(nèi)皮細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等,最終導(dǎo)致角質(zhì)細(xì)胞的增殖,促使了銀屑病皮損的形成[17]。局部應(yīng)用維生素D可調(diào)節(jié)銀屑病皮損中浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞的數(shù)量。一項(xiàng)研究顯示,10位銀屑病患者外用骨化三醇,每天兩次,連用四周,可減少表皮和真皮中T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的數(shù)量。抗原提呈細(xì)胞,尤其是樹突狀細(xì)胞,是VDR配體的主要作用靶點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn),注射含維生素D的疫苗至皮內(nèi),可以觀察到維生素D作用于樹突狀細(xì)胞[18]。近幾年,已有詳細(xì)研究發(fā)現(xiàn)VDR配體在樹突狀細(xì)胞中的作用。1,25(OH)2D3以及類似物抑制樹突狀細(xì)胞的分化、成熟,導(dǎo)致其刺激T淋巴細(xì)胞的功能受損[19]。樹突狀細(xì)胞進(jìn)入表皮后即為朗格漢斯細(xì)胞,在表皮結(jié)合抗原后遷入?yún)^(qū)域淋巴細(xì)胞并誘發(fā)免疫反應(yīng)。局部應(yīng)用1,25(OH)2D3可減少朗格漢斯細(xì)胞的數(shù)量,并可抑制朗格漢斯細(xì)胞促使T細(xì)胞增殖的功能[20],這種免疫抑制作用可能是通過抑制角質(zhì)細(xì)胞衍生的GM-CSF(活化朗格漢斯細(xì)胞的重要因子)來實(shí)現(xiàn)[20]。

2.作用于Treg細(xì)胞抑制免疫反應(yīng)　：目前,維生素D的免疫抑制作用機(jī)制還不是完全清楚,研究發(fā)現(xiàn)Treg細(xì)胞也可能參與[21]。局部應(yīng)用維生素D可增加小鼠皮膚淋巴結(jié)CD4+CD25+(Foxp3+)Treg細(xì)胞的抑制功能[22]。長(zhǎng)期外用卡泊三醇以VDR依賴方式增加角質(zhì)細(xì)胞RANKL(NF-KB配體的受體激活劑)表達(dá)[21]。已證明RANKL的表達(dá)參與紫外線照射后Treg細(xì)胞的表達(dá)[23]。維生素D可能通過作用樹突狀細(xì)胞誘導(dǎo)Treg細(xì)胞從而抑制免疫。研究發(fā)現(xiàn),局部應(yīng)用維生素D可調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞如朗格漢斯細(xì)胞,DCs數(shù)量減少與誘導(dǎo)Treg細(xì)胞,抑制紫外照射引起的皮膚免疫反應(yīng)有關(guān)[24]。有研究發(fā)現(xiàn),維生素D3及類似物可作用于樹突狀細(xì)胞促進(jìn)IL-10的表達(dá)和分泌[25];此外,Taher等在哮喘小鼠模型中研究發(fā)現(xiàn)皮下注射維生素D可通過誘導(dǎo)增加調(diào)節(jié)性細(xì)胞因子IL-10、TGF-β增強(qiáng)免疫抑制作用[26]。而TGF-β介導(dǎo)維生素D作用于LCs(朗格漢斯細(xì)胞)產(chǎn)生Foxp3(+)Treg細(xì)胞,IL-10介導(dǎo)維生素D作用DDCs(真皮樹突狀細(xì)胞)產(chǎn)生IL-10(+)Treg細(xì)胞[27]。許多研究發(fā)現(xiàn),維生素D是通過調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞的功能發(fā)揮免疫抑制作用的。此外,維生素D治療可誘導(dǎo)細(xì)胞因子表達(dá)促使抑制性T細(xì)胞的分化[28]。