邢 晗,杜美萱,馬嘉澤,丁 康,張?zhí)K閩
(1.南京中醫(yī)藥大學(xué)研究生院,江蘇 南京 210029;2.南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬南京中醫(yī)院肛腸科,江蘇 南京 210029)
炎癥性腸病(IBD)包括潰瘍性結(jié)腸炎(UC)與克羅恩?。–D),是一種可累及整個消化道的慢性炎癥性疾病,其具體病因尚不明確,目前認為可能與遺傳、免疫、感染、環(huán)境及腸道微生物等多種因素的綜合作用有關(guān),常用治療藥物包括5-氨基水楊酸制劑(5-ASA)、糖皮質(zhì)激素、微生態(tài)制劑、免疫抑制劑和生物制劑等。由于IBD 病程漫長、病情反復(fù)遷延不愈,腸道潰瘍和炎癥、腸道吸收障礙等病理現(xiàn)象在疾病過程中又持續(xù)存在,因此很多患者在疾病活動期或緩解期都存在著多種營養(yǎng)元素缺乏的狀況。IBD患者常見的營養(yǎng)元素缺乏包括蛋白質(zhì)、脂類、維生素、微量元素與礦物質(zhì)等。其中,維生素是一類維持正常生理功能的有機微量物質(zhì),在人體的生長發(fā)育和代謝中發(fā)揮重要作用。因其大部分都必須通過食物攝入,故近年來維生素的缺乏在食物攝取和吸收不足的IBD 相關(guān)疾病中受到重視。除維生素本身的功能外,其中一部分在IBD 疾病本身產(chǎn)生影響,現(xiàn)將維生素D、維生素B12與葉酸、維生素A、維生素K在IBD 中的研究進行綜述,旨在為該病的治療提供理論參考。
人體的維生素D 主要來源于自然界的光照和食物攝入。進入體內(nèi)的維生素D 在肝臟中羥基化為25-羥基維生素D[25(OH)D],在腎臟中進一步羥基化為1,25 二羥基維生素D[1,25(OH)2D]進而與維生素D 受體(vitamin D receptor,VDR)結(jié)合并參與靶基因的表達調(diào)控。目前臨床上一般通過測定血清25(OH)D 來評估機體維生素D 的水平,根據(jù)參考值分級[1]:25(OH)D 小于30 ng/ml 可被定義為不足,小于20 ng/ml 即為缺乏,小于10 ng/ml 為嚴重缺乏。維生素D 的缺乏在IBD 患者中具有普遍性。有研究顯示[2],UC 患者中有31.6%存在維生素D 缺乏,而在CD 患者中缺乏更為廣泛為38.1%。導(dǎo)致患者缺乏維生素D 的原因眾多,除了常見的食物攝入不足與缺少日照外[3],糖皮質(zhì)激素的使用與胃腸道手術(shù)是IBD 患者維生素D 吸收減少的特異性因素[4,5]。
維生素D 在維持骨量和調(diào)節(jié)鈣磷平衡上起到重要作用,是主要的骨骼生長及重塑因子,其缺乏往往對骨質(zhì)影響較為明顯。在IBD 患者中,骨質(zhì)疏松是常見并發(fā)癥,發(fā)病率達18%~42%,而受其影響發(fā)生的骨折風(fēng)險約比普通人群高40%[6]。但有研究表明[7],維生素D 可能只與IBD 疾病活動本身有關(guān),與骨質(zhì)相關(guān)指標無明顯關(guān)聯(lián)。在對血清25(OH)D 與IBD 相關(guān)疾病指標進行測定分析后,Lopez-Munoz P 等[8]發(fā)現(xiàn),IBD 患者血清25(OH)D 與糞便鈣衛(wèi)蛋白水平呈負相關(guān),UC 患者中C 反應(yīng)蛋白與血清25(OH)D 水平相關(guān)。Garg M 等[9]利用PCR 對IBD 患者腸道VDR 基因表達進行測定,并與相應(yīng)的炎癥程度相比較,發(fā)現(xiàn)前后存在顯著的反比關(guān)系。這表明維生素D 及VDR可能影響IBD 疾病活動度及炎癥水平。
最新的一些研究分析了維生素D 在IBD 炎癥過程中的具體作用,包括保護腸上皮屏障、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)與腸道菌群等,而維生素D 與VDR 的缺乏可能會引起這些功能障礙并加重炎癥。腸上皮屏障主要功能為抵御病原體、各種抗原與有毒物質(zhì),在感染或炎癥的條件下這種屏障會遭到破壞。緊密連接蛋白是構(gòu)成腸上皮屏障的重要分子,Zhang YG 等[10]觀察到由硫酸葡聚糖鈉(DSS)與沙門氏菌誘導(dǎo)的小鼠腸炎模型中,緊密連接蛋白Claudin-2 表達明顯上調(diào),在進行VDR 敲除的小鼠中更為明顯,而上調(diào)維生素D 或VDR 會對感染或炎癥導(dǎo)致的腸上皮屏障損傷起到保護作用。相類似的研究亦表明[2],維生素D 通過調(diào)節(jié)緊密連接蛋白或抑制上皮凋亡來保護腸上皮屏障。免疫系統(tǒng)分為先天性與適應(yīng)性免疫,在先天性免疫中,維生素D 刺激多種免疫細胞產(chǎn)生對腸道具有保護作用的抗菌肽(如β-防御素2 與凱薩林菌素抗菌肽),這種刺激作用受到核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域蛋白2(NOD2)的調(diào)控,而維生素D 可以通過調(diào)節(jié)NOD2 來保證抗菌肽的產(chǎn)生,從而一定程度上預(yù)防IBD 的發(fā)生[11,12]。在適應(yīng)性免疫中,VDR 對于控制炎癥細胞CD8+T 細胞的增殖非常重要,1,25(OH)2D 抑制了Th1 與Th17 等免疫細胞,同時促進了調(diào)節(jié)性T 細胞(Tregs)的表達而對炎癥起到了抑制作用[2,13]。腸道菌群失調(diào)是IBD 腸道炎癥發(fā)生的另一重要因素,維生素D 與VDR 的缺乏可能會導(dǎo)致變形菌定植增加,引起其他菌群失調(diào),維生素D 可能通過調(diào)節(jié)腸道菌群而對IBD 產(chǎn)生治療作用[12]。另外,維生素D 在促進抗炎因子IL-10 生成、抑制抗腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的表達中也有著重要作用[14]。
維生素B12(鈷胺素)與葉酸(維生素B9)是水溶性維生素,對于人體內(nèi)紅細胞的生成和神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)至關(guān)重要[15]。其中,維生素B12是唯一一種需要借助胃十二指腸中由壁細胞分泌的內(nèi)在因子才可吸收的維生素,在此之前,通過胃中的鹽酸和胃蛋白酶與其結(jié)合形成復(fù)合物,然后復(fù)合物通過回腸末端的粘膜被吸收[16]。相較而言,葉酸廣泛存在于各種動植物食物中,一般在近端小腸被吸收。由于維生素B12與葉酸一般在小腸進行吸收,CD 常累及上消化道,并且許多CD 患者進行小腸段切除術(shù)(尤其回腸末段),而UC 患者的病變部位通常在結(jié)腸,所以維生素B12與葉酸的缺乏在CD 患者中更為常見,在UC患者與普通人群中并無明顯差異[15,16]。但目前有研究指出[17],無確切證據(jù)表明維生素B12的缺乏與回腸切除相關(guān),可能僅取決于疾病活動程度,但回腸切除30 cm 以上的患者往往存在葉酸缺乏并需要補充治療。除此之外,遠端腸道瘺管形成與小腸細菌過度生長亦會導(dǎo)致維生素B12缺乏[16],IBD 患者葉酸的缺乏則很有可能歸因于5-ASA 及免疫抑制劑的使用[17,18]。
維生素B12能夠降低體內(nèi)同型半胱氨酸(HCY)或甲基丙二酸(MMA)的濃度。一般情況下,血清鈷胺素<148 pmol/L(200 ng/L)和HCY 或MMA 升高往往可定義為維生素B12缺乏癥[19]。維生素B12缺乏往往引起巨幼細胞性貧血或神經(jīng)癥狀[20]。24%IBD 患者會發(fā)生貧血[18],包括27%的CD 患者與21%的UC 患者,而在IBD 患者出現(xiàn)的所有貧血類型中,由維生素B12和葉酸缺乏引起的巨幼細胞性貧血僅占1.5%,大部分貧血患者仍然屬于缺鐵性貧血,而維生素B12與葉酸又與鐵的吸收息息相關(guān),因此仍不可忽視其對貧血的影響。維生素B12及葉酸缺乏導(dǎo)致的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀較為多見,但并無相關(guān)文獻準確說明神經(jīng)癥狀在IBD 中的特殊性,Becker J 等[21]報道了IBD 患者不安腿綜合征的出現(xiàn)可能與維生素B12 和葉酸的缺乏有關(guān)。故維生素B12與葉酸缺乏導(dǎo)致的相關(guān)癥狀在IBD 患者與普通人群中可能并無明顯差異。
維生素B12與葉酸的缺乏在IBD 腸道炎癥起到的作用目前被廣泛研究。Harb Z 等[22]在DSS 誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎模型中發(fā)現(xiàn)維生素B12缺乏引起抗炎因子IL-10 的表達減少,與之相應(yīng)的是促炎因子白介素-1β 和單核細胞趨化蛋白-1 的表達的升高。Melhem H 等[23]認為維生素B12與葉酸的匱乏通過促進了SIRT1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激而加強了腸道炎癥。高同型半胱氨酸血癥常常并發(fā)于低維生素B12水平,Gao X等[24]在大鼠體內(nèi)注射了不同劑量的HCY,發(fā)現(xiàn)HCY可以劑量依賴的形式通過MAPK 通路誘導(dǎo)CD4+T細胞分化為Th17 細胞,進而促進了炎癥。關(guān)于對腸道菌群的影響,Lurz E 等[25]利用對DSS 誘導(dǎo)的腸炎模型小鼠體內(nèi)維生素B12進行增減后得出結(jié)論,維生素B12并不會影響腸道內(nèi)菌群的種類,但會導(dǎo)致具體菌群中存在數(shù)量的變化(乳酸桿菌的減少及類桿菌的增多)。近年有研究報道[26],葉酸的缺乏導(dǎo)致患結(jié)直腸癌的風(fēng)險增高,尤其在IBD 患者中,5-ASA的廣泛使用競爭性地減少了機體對葉酸的吸收,增大了IBD 轉(zhuǎn)化為結(jié)直腸癌的可能性,而適量地補充葉酸可以有效地降低這種風(fēng)險。
維生素A 是一種脂溶性維生素,指所有具有視黃醇生物活性的化合物的統(tǒng)稱,包括視黃醇、視黃醛、視黃酸與視黃酯等。維生素A 的缺乏在夜盲癥中的作用為人熟知,實際上,它調(diào)節(jié)多種生物過程,如胚胎發(fā)育、細胞分化和增殖、維持上皮細胞完整性和免疫功能等[27]。維生素A 的攝入通常來自食物,包括植物中所含的類胡蘿卜素和動物中的視黃酯。通過測定血清中視黃醇濃度的下降可提示維生素A缺乏,但很少有對IBD 患者進行維生素A 水平的測定的研究。此前,F(xiàn)abisiak N 等[28]對323 例CD 患者和761 名正常對照人群及114 例UC 患者和472 名正常對照人群進行體內(nèi)維生素A 水平的測定,發(fā)現(xiàn)IBD 患者組維生素A 水平明顯低于正常對照組。
研究顯示[29],維生素A 參與了維持腸道粘膜完整性和調(diào)節(jié)正常免疫功能。脂多糖(LPS)可通過誘導(dǎo)如Zo-1、Occludin 和Claudin-1 等緊密連接蛋白的減弱而破壞了腸上皮屏障,同時增加了腸壁通透性,進一步加重了炎癥。He C 等[30]通過實驗發(fā)現(xiàn)維生素A 能夠上調(diào)緊密蛋白的表達而恢復(fù)LPS 帶來的炎癥損傷。在免疫調(diào)節(jié)上[31],維生素A 能夠參與調(diào)節(jié)CD4+T 細胞分化和維持CD4+T 細胞穩(wěn)態(tài),包括對一些自身免疫性疾病動物模型的免疫反應(yīng)做出相應(yīng)調(diào)節(jié),例如類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、1 型糖尿病和實驗性脊髓炎等。全反式維甲酸(ATRA)是維生素A 中活性最強的表現(xiàn)形式,也是重要的腸道免疫調(diào)節(jié)劑,可增強Tregs 的效應(yīng),抑制Th17 的產(chǎn)生及其功能。Hong K等[32]使用ATRA 對DSS 誘導(dǎo)的腸炎模型小鼠進行干預(yù),發(fā)現(xiàn)ATRA 下調(diào)了NF-κB 與TNF 等炎癥因子的表達,從而抑制了巨噬細胞過度激活而引發(fā)的適應(yīng)性免疫反應(yīng)。維生素A 的缺乏會引起腸道菌群的失調(diào),而這種結(jié)果正是來自于維生素A 調(diào)節(jié)腸道屏障與免疫反應(yīng)的間接作用[33]。IBD 相關(guān)結(jié)直腸癌的發(fā)生可能與ATRA 缺乏有關(guān),而ATRA 的治療作用可能是由CD8+T 細胞介導(dǎo)的,ATRA 誘導(dǎo)了腫瘤細胞的凋亡從而對結(jié)直腸癌起到了治療作用[34]。對于IBD相關(guān)的結(jié)直腸癌,ATRA 可能是有效的治療靶點。
維生素K 包含多種形式,常見的有K1、K2、K3、K4,其中最主要的形式是葉醌(維生素K1)和甲萘醌(維生素K2)。人體內(nèi)維生素K 的補充來源于食物(尤其為綠色蔬菜)攝入和腸道細菌合成。一般而言,維生素K 被認為與凝血功能相關(guān),比如它作為凝血因子γ-谷氨酰羧化酶的輔酶以及多種凝血因子的合成物質(zhì)[35],而維生素K 的缺少會引起這些凝血因子數(shù)量及功能的低下,導(dǎo)致多種出血性疾病的發(fā)生。
近年,維生素K 在骨骼代謝和血管生成中的作用得到明確,在此方面,維生素K2的作用尤為重要。相關(guān)文獻表明[36],維生素K2可以通過促進成骨細胞分化和骨鈣素羧化、上調(diào)骨骼生長因子(如堿性磷酸酶和胰島素樣生長因子-1 等)和減少成骨細胞中促凋亡蛋白的表達來促進骨骼生長?;|(zhì)Gla 蛋白是由血管平滑肌細胞和軟骨細胞合成的維生素K 依賴性細胞外基質(zhì)蛋白,一般用于預(yù)防血管鈣化,目前被認為可能是間充質(zhì)基質(zhì)細胞介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)治療實驗性IBD 小鼠新的重要介質(zhì)。在血管中,維生素K2通過基質(zhì)Gla 蛋白和富含Gla 蛋白的羧化作用減少羥基磷灰石的形成,通過增加生長停滯特異性基因6 來抑制血管平滑肌細胞的凋亡,并減少血管平滑肌向成骨細胞的轉(zhuǎn)化。
在炎癥治療上,維生素K 被證明可降低NF-κB磷酸化并增加具有抗氧化作用的Nrf2 蛋白的表達,從而對血管炎癥起到治療作用[37]。在DSS 誘導(dǎo)的腸炎模型小鼠中,Shiraishi E 等[38]發(fā)現(xiàn)維生素K 缺乏組小鼠細胞中促炎因子IL-6 表達高于維生素K 增加組,抗炎因子IL-10 卻明顯低于增加組,說明了維生素K 的缺乏對腸道炎癥有促進作用。Brnic D 等[39]對IBD 患者及普通人群血漿中去磷酸化及去羧基化的基質(zhì)Gla 蛋白(dp-ucMGP)進行測定,發(fā)現(xiàn)前者dp-ucMGP 明顯高于后者,并且dp-ucMGP 與糞便鈣衛(wèi)蛋白和C 反應(yīng)蛋白水平呈正比,這也側(cè)面反應(yīng)了維生素K 相關(guān)蛋白的缺乏會促進IBD 炎癥發(fā)展,但具體的作用方式需要進一步研究。
維生素作為重要的營養(yǎng)物質(zhì),其缺乏在所有人群中都較為常見,而在IBD 患者中,越來越多的研究表明,這種缺乏所帶來的不僅是營養(yǎng)不良或是維生素的功能障礙,更多的是對IBD 疾病起到的嚴重影響,包括疾病活動度、炎癥相關(guān)因素及IBD 相關(guān)疾病轉(zhuǎn)化等。雖然在過去的研究中,許多維生素已被證明存在IBD 方面的病理生理學(xué)作用,但其他多種維生素仍缺乏IBD 相關(guān)的流行病學(xué)及統(tǒng)計證據(jù),并且在臨床患者中缺少具體的病例研究,而且這些成果目前局限于許多基礎(chǔ)實驗之中,對臨床IBD 患者難以起到確切的診療作用,這也是維生素缺乏在IBD 中需要進一步研究的目標與方向。