閆玉曉，嚴(yán) 俊，李宇寧

(蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000)

支氣管哮喘是一種以可逆性支氣管收縮、黏液增生以及氣道高反應(yīng)性為特征的慢性異質(zhì)性疾病[1]。現(xiàn)認(rèn)為Th1/Th2細(xì)胞失衡是導(dǎo)致支氣管哮喘發(fā)生的基本機(jī)制，而Th2細(xì)胞功能亢進(jìn)是其發(fā)生的基礎(chǔ)。近年來，維生素D(Vitamin D，Vit D)作為治療支氣管哮喘的重要手段之一逐漸受到重視，但其參與支氣管哮喘發(fā)生、發(fā)展的具體機(jī)制尚未完全明確。有研究發(fā)現(xiàn)，Vit D的低水平與支氣管哮喘病情的惡化、氣道炎癥加重及肺功能下降有關(guān)[2]，但在臨床試驗中獲得的結(jié)果卻不完全一致[3]，這可能與疾病的發(fā)生、發(fā)展及個體差異有關(guān)。激素抵抗型哮喘(steroid-resistant asthma,SRA)是支氣管哮喘的一種亞型，其發(fā)生嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量，甚至危及生命，其醫(yī)療費(fèi)用占全部哮喘醫(yī)療的大部分。近年來研究表明，Vit D可改善SRA對激素的敏感性[4]。因此，探究Vit D參與支氣管哮喘的發(fā)病機(jī)制對于制訂針對性的治療策略具有重要現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)就Vit D基因與支氣管哮喘的相關(guān)性及其參與支氣管哮喘免疫調(diào)節(jié)、氣道重塑及改善激素抵抗等方面的機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 Vit D基因多態(tài)性研究

Vit D的代謝途徑受一組多態(tài)基因的控制，包括調(diào)節(jié)Vit D合成及代謝的關(guān)鍵酶的基因[CYP2R1(cytochrome P450,family 2,subfamily R,polypeptide 1)、GC(group-specific component)、CYP27B1(cytochrome P450,family 27,subfamily B,polypeptide 1)和CYP24A1(cytochrome P450,family 24,subfamily A,polypeptide 1)]、編碼Vit D信號下游介質(zhì)物的基因[維生素D受體(vitamin D receptor，VDR)基因、類視黃醇X受體基因、過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)基因、核受體輔激活物基因以及SMAD][5]。研究表明，Vit D的水平與支氣管哮喘的發(fā)病率及嚴(yán)重程度的相關(guān)性存在矛盾[2,6-7]，造成差異的可能原因之一是遺傳背景，尤以單核苷酸多態(tài)性改變Vit D的功能并導(dǎo)致不同病理表現(xiàn)最為突出。CYP2R1的rs10766197，GC的rs7041和rs4588，CYP27B1的rs4646536，VDR的rs2228570、rs7975232和rs1544410，PPAR的rs1805192和rs10865710均與支氣管哮喘發(fā)生風(fēng)險增加顯著相關(guān)[8]。另有研究表明，GC的rs7041基因型改變了妊娠母體Vit D的代謝，進(jìn)而可能對胎兒和嬰兒健康造成影響[9]。支氣管哮喘的預(yù)后與CYP2R1的rs10766197、CYP27B1的rs4646536、VDR 的rs7975232和rs1544410及PPAR的rs1805192和rs10865710密切相關(guān)[10-11]。CYP2R1和7-脫氫膽固醇還原酶基因的多態(tài)性與25(OH)D3的循環(huán)水平相關(guān)[12]。Einisman等[8]認(rèn)為，Vit D的水平和VDR的FokI C等位基因多態(tài)性與支氣管哮喘控制狀態(tài)可能存在相關(guān)性；而CYP2R1和CYP27A1可能是兒童支氣管哮喘表型的遺傳決定因素[13]；此外，對VitD與支氣管哮喘嚴(yán)重程度的研究表明，Vit D的水平與支氣管哮喘藥物使用的減少及支氣管哮喘病情惡化延緩均呈正相關(guān)[2]。1,25-(OH)2D3改變了CYP11A1啟動子VDR的募集并使其活性降低，從而降低了對CD8+T細(xì)胞的轉(zhuǎn)化調(diào)節(jié)效能，進(jìn)而使Tc1細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Tc2細(xì)胞的過程受阻[14]。

2 Vit D的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制

2.1參與細(xì)胞免疫調(diào)節(jié) 叉頭框蛋白P3(forkhead box P3，F(xiàn)oxP3)是CD4+CD25+T細(xì)胞發(fā)育及發(fā)揮功能必不可少的轉(zhuǎn)錄因子，參與維持人體自身耐受。Th17細(xì)胞是產(chǎn)生白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-17的CD4+T細(xì)胞。研究表明，1,25-(OH)2D3能夠上調(diào)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Tregs)中FoxP3的表達(dá)，使IL-10(Tregs產(chǎn)生的調(diào)節(jié)性細(xì)胞因子，并作用于抗原遞呈細(xì)胞，從而抑制T細(xì)胞活化)的產(chǎn)生增加，通過影響Th1細(xì)胞與Th2細(xì)胞的平衡進(jìn)而發(fā)揮抗炎作用；另一方面，因樹突狀細(xì)胞中的細(xì)胞跨膜Notch配體4(一種跨膜蛋白，參與相鄰細(xì)胞間的通訊進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞發(fā)育)參與1,25-(OH)2D3對Th17細(xì)胞分化的抑制，從而減弱了Th17細(xì)胞對人FoxP3+Tregs的免疫抑制抗性[15-17]。Th9細(xì)胞是與支氣管哮喘高度相關(guān)的CD4+T細(xì)胞亞群，產(chǎn)生的IL-9是促進(jìn)肥大細(xì)胞生長、免疫球蛋白E產(chǎn)生、嗜酸粒細(xì)胞成熟及呼吸道上皮細(xì)胞黏蛋白轉(zhuǎn)錄的多效性細(xì)胞因子。Takami等[18]發(fā)現(xiàn)，1,25-(OH)2D3以非IL-10依賴性方式抑制人類Th9的發(fā)育，并抑制人類T細(xì)胞芳香烴受體(開發(fā)多種CD4+T細(xì)胞亞群所必需的配體)的表達(dá)。同時，1,25-(OH)2D3與芳香烴受體之間的平衡可能是決定病理生理條件下CD4+T細(xì)胞分化結(jié)果的關(guān)鍵因素[18]。另外，1,25-(OH)2D3能夠上調(diào)抑制性共刺激分子細(xì)胞毒T細(xì)胞相關(guān)抗原4(T細(xì)胞上的一種跨膜受體，參與免疫反應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié))的表達(dá)。CD39和CD73均是Tregs的標(biāo)志物，研究表明，1,25-(OH)2D3在體內(nèi)可上調(diào)CD39的表達(dá)，這有助于抑制IL-17[19]。

2.2參與固有及體液免疫調(diào)節(jié) 研究發(fā)現(xiàn)，1,25-(OH)2D3可誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞調(diào)節(jié)Tregs，進(jìn)而增加IL-10的分泌以抑制小鼠中Th1 81和Th2 82細(xì)胞的發(fā)育，其對于支氣管哮喘的抗失衡機(jī)制有重要意義[20-21]。另一項研究發(fā)現(xiàn)，樹突狀細(xì)胞Notch配體δ樣配體4表達(dá)的增加可導(dǎo)致Th17細(xì)胞分化增加，而1,25-(OH)2D3可減少這種影響[15]。Vit D也可通過抑制p38促分裂原活化的蛋白激酶，進(jìn)而抑制IL-6、腫瘤壞死因子-α (tumor necrosis factor α,TNF-α) 等細(xì)胞因子的產(chǎn)生，同時下調(diào)淋巴細(xì)胞中核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)的水平[21]。另外，Vit D的增加不僅促進(jìn)了單核細(xì)胞的增殖和成熟，還抑制了Toll受體2和4的表達(dá)，進(jìn)而減少了TNF-α的產(chǎn)生[21]。

1,25-(OH)2D3也可抑制B細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)其凋亡[20]。Chary等[22]發(fā)現(xiàn)，支氣管哮喘患兒B細(xì)胞表面免疫球蛋白E受體(CD23和CD21)和VDR信使RNA的表達(dá)上調(diào)，其中免疫球蛋白E在急性支氣管哮喘惡化和氣道炎癥的擴(kuò)散中起關(guān)鍵作用[23]。

3 Vit D的抗炎機(jī)制

支氣管哮喘惡化的一個主要誘因是呼吸道感染。在這一背景下發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)血清1,25-(OH)2D3的水平與RTIS的發(fā)生呈負(fù)相關(guān)[1]。有研究表明，孕婦血循環(huán)中25(OH)D3的水平較高與后代出生第1年內(nèi)下呼吸道感染的發(fā)生風(fēng)險較低相關(guān)，但與兒童喘息或支氣管哮喘的發(fā)生無直接關(guān)聯(lián)[24]。此研究表明，Vit D可能通過影響呼吸道感染的發(fā)生率參與支氣管哮喘的發(fā)生、發(fā)展。1,25-(OH)2D3通過增強(qiáng)組蛋白去乙?；?的表達(dá)及活性限制NF-κB的活動，從而減少炎性基因轉(zhuǎn)錄[25]，并且通過減少脂多糖刺激吞噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α和活性氧類而發(fā)揮抗炎作用[26]。相關(guān)研究表明，25(OH)D3通過限制轉(zhuǎn)錄因子孤核受體、Runx1(runt-related transcription factor 1)及IL-6的表達(dá)，減少Th17細(xì)胞的數(shù)量[1,27]。同時25(OH)D3也影響前列腺途徑中促炎性分子的生物合成，進(jìn)而發(fā)揮抗炎作用[28]。Li等[29]研究表明，1,25-(OH)2D3抑制中性粒細(xì)胞和嗜酸性蛋白進(jìn)入呼吸道上皮深層，通過增加上皮鈣黏素的表達(dá)，預(yù)防甲苯二異氰酸酯誘導(dǎo)的氣道上皮屏障破壞，然而這一機(jī)制是否有利于減輕非甲苯二異氰酸酯所參與的氣道上皮損傷還有待于進(jìn)一步探究。

4 Vit D參與氣道重塑的機(jī)制

4.1調(diào)節(jié)氣道平滑肌細(xì)胞(airway smooth muscle cells，ASMCs)增殖 ASMCs是氣道結(jié)構(gòu)所必需的細(xì)胞，其一直被認(rèn)為是發(fā)揮支氣管收縮功能的主要細(xì)胞，可導(dǎo)致氣道高反應(yīng)性，進(jìn)一步參與支氣管哮喘的發(fā)生、發(fā)展[30]。氣道慢性炎癥導(dǎo)致氣道結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)而造成ASMCs肥大增生、黏液過度分泌及上皮下纖維化[31]。1,25-(OH)2D3能夠調(diào)節(jié)參與氣道重塑相關(guān)基因的細(xì)胞周期、轉(zhuǎn)錄和翻譯[17]。血管內(nèi)皮生長因子的存在與支氣管哮喘相關(guān)的炎癥和重塑有關(guān)。1,25-(OH)2D3通過抑制血管內(nèi)皮生長因子受體2和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶的活化、下調(diào)ADAM33(支氣管哮喘易感基因之一)的表達(dá)以及影響ASMCs周期，減少血管內(nèi)皮生長因子誘導(dǎo)的ASMCs增殖[32]。

此外，1,25-(OH)2D3通過影響ASMCs的質(zhì)量、減少上皮下沉積以及杯狀細(xì)胞增生，并減少基質(zhì)金屬蛋白酶9在ASMCs中的表達(dá)，從而在支氣管哮喘治療中發(fā)揮積極作用[1]。1,25-(OH)2D3也可抑制成纖維細(xì)胞分泌纖維化介質(zhì)[17]。Song等[33]研究表明，1,25-(OH)2D3可通過顯著上調(diào)被動致敏的ASMCs ⅠκBα的表達(dá)或抑制ⅠκBα的降解，發(fā)揮抑制NF-κB的作用，并顯著降低支氣管哮喘患者ASMCs中NF-κB的DNA結(jié)合活性，抑制NF-κB p65的核轉(zhuǎn)位[25]。1,25-(OH)2D3對ASMCs NF-κB活化的抑制作用可能與VDR相關(guān)。

4.2炎癥與氣道重塑 1,25-(OH)2D3能顯著降低支氣管哮喘肺組織中高遷移率族蛋白1、Toll樣受體4以及NF-κB信使RNA的表達(dá)，且三者的表達(dá)與氣道壁厚度呈正相關(guān)[34]。T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白4表達(dá)于巨噬細(xì)胞和活化的樹突狀細(xì)胞表面，發(fā)揮調(diào)節(jié)T細(xì)胞的功能。研究表明，1,25-(OH)2D3可下調(diào)肺內(nèi)T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白4的表達(dá)，從而改善支氣管哮喘小鼠的氣道重塑[35]。1,25-(OH)2D3能否下調(diào)人類肺內(nèi)T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白4的表達(dá)還有待于進(jìn)一步探究。

5 Vit D參與激素抵抗的機(jī)制

糖皮質(zhì)激素是目前最有效的控制支氣管哮喘的藥物，其主要作用是關(guān)閉相關(guān)炎癥基因，其編碼細(xì)胞因子、趨化因子、黏附分子以及參與炎癥的酶和受體等，激活相關(guān)抗炎基因，共同控制支氣管哮喘癥狀[36]。然而，部分支氣管哮喘患者即使長期或大量使用糖皮質(zhì)激素，其癥狀也難以控制，即SRA[37]。有研究認(rèn)為，SRA的發(fā)生與Th17細(xì)胞的表達(dá)密切相關(guān)[38]。而Vit D可抑制Th17細(xì)胞的發(fā)育和功能[21]。Nanzer等[39]研究發(fā)現(xiàn)，Vit D可抑制Th17細(xì)胞因子的產(chǎn)生。Vit D與糖皮質(zhì)激素能協(xié)同治療支氣管哮喘，Vit D可顯著上調(diào)糖皮質(zhì)激素所誘導(dǎo)的IL-10的產(chǎn)生[40]。另一方面，激素抵抗的發(fā)生可能涉及糖皮質(zhì)激素與激素受體間親和力的降低和核易位的減少[41]。Lan等[26]研究發(fā)現(xiàn)，Vit D可增強(qiáng)支氣管哮喘人群氣道上皮細(xì)胞系和單核細(xì)胞系中糖皮質(zhì)激素所誘導(dǎo)的激素受體核易位，同時增強(qiáng)單核細(xì)胞系中糖皮質(zhì)激素與激素受體間的結(jié)合力，進(jìn)而下調(diào)促炎因子的表達(dá)[42]。多項研究發(fā)現(xiàn)，Vit D通過下調(diào)淋巴細(xì)胞中NF-κB的水平[21,43]而增強(qiáng)激素受體與糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件間的結(jié)合親和性[44]，從而有利于糖皮質(zhì)激素抗炎效應(yīng)的發(fā)揮。另外，也可通過抑制樹突狀細(xì)胞相關(guān)的p38促分裂原活化的蛋白激酶信號通路，降低糖皮質(zhì)激素受體磷酸化以進(jìn)一步增強(qiáng)糖皮質(zhì)激素的抗炎效應(yīng)[45-46]。熊安吉[47]研究發(fā)現(xiàn)，Vit D可上調(diào)促分裂原活化的蛋白激酶磷酸酶1的表達(dá)，并降低趨化因子的表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)糖皮質(zhì)激素的抗炎作用。促分裂原活化的蛋白激酶磷酸酶1可介導(dǎo)糖皮質(zhì)激素的抗炎效應(yīng)[48]。

6 其他參與機(jī)制

Vit D結(jié)合蛋白不僅參與Vit D的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，同時也可增強(qiáng)單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的趨化功能，并與巨噬細(xì)胞活化因子共同驅(qū)動巨噬細(xì)胞向高吞噬細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變，進(jìn)而產(chǎn)生超氧化物。有研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重支氣管哮喘患者外周血單個核細(xì)胞中活性氧類和DNA損傷增加，證明Vit D的缺乏加重了氧化應(yīng)激，這與低第1秒用力呼氣量有關(guān)[26]。以上作用參與了氣道高反應(yīng)性的發(fā)生。此外，高水平Vit D結(jié)合蛋白對Vit D缺乏患兒有一定的保護(hù)作用，同時參與肺部免疫過程的調(diào)節(jié)[22]。Pfeffer等[19]提出，支氣管哮喘本身可影響Vit D的狀態(tài)(反向因果關(guān)系)。炎癥及糖皮質(zhì)激素治療支氣管哮喘影響Vit D代謝，特別是增加VDR和CYP24A1的表達(dá)。以上研究進(jìn)一步說明Vit D參與支氣管哮喘發(fā)生、發(fā)展機(jī)制的復(fù)雜性。

7 結(jié) 語

Vit D參與支氣管哮喘發(fā)病的調(diào)控涉及基因、免疫應(yīng)答、炎癥調(diào)節(jié)、氣道重塑及改善激素抵抗等多種機(jī)制，強(qiáng)調(diào)了Vit D在支氣管哮喘治療中潛在的應(yīng)用前景，為支氣管哮喘的治療開辟了新視野。研究表明，支氣管哮喘兒童血清Vit D[25(OH)D<30 ng/L]的低水平與癥狀的增加、病情惡化、肺功能下降及藥物使用增加有關(guān)[49]。由于Vit D抗炎、免疫調(diào)節(jié)、氣道重塑及改善激素抵抗等多方面的調(diào)節(jié)作用，臨床可將其作為支氣管哮喘的輔助治療藥物。然而，Vit D在支氣管哮喘治療方面的使用劑量是否會對治療效果造成影響還有待進(jìn)一步研究。深入探究Vit D在不同水平的調(diào)控機(jī)制，有助于緩解支氣管哮喘發(fā)作的次數(shù)及嚴(yán)重程度，并延緩其所造成的結(jié)構(gòu)改變。