維生素D代謝與受體

1.維生素D的新陳代謝　：維生素D可以通過機體自身合成(皮膚暴露于紫外線時)或通過膳食攝入體內。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充,如牛奶、谷類等。角質層基底細胞層和棘細胞層中含有大量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,這個過程很快并在幾小時內達到高峰。表皮黑色素通過吸收紫外線可減少維生素D3的產生,這可能是深色皮膚的人產生維生素D3水平較低的原因。所以,如需產生同水平維生素D3,皮膚含有黑色素細胞多的人群相對含有黑色素細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,需要在肝臟內轉變成25(OH)D,即骨化二醇,這是維生素D在體內循環的主要形式[1]。由于血液循環中的25(OH)D很容易被檢測,半衰期長達2~3周,因此被認為是體內維生素D水平的最佳指標,可反映身體健康狀態[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治療銀屑病的報道,以后因對高血鈣的副作用有顧慮,使這種化合物未能進一步發展。之后,人們發現了維生素D受體(VDR)在多種細胞中表達,如角質細胞、朗格漢斯細胞、單核細胞、T、B淋巴細胞等。因此,維生素D再次引起了人們的關注。VDR介導維生素D的多種生物學功能[4],屬于類固醇/甲狀腺激素核受體家族成員之一,配體依賴的轉錄因子,與其它核受體,如維甲酸X受體,結合形成異二聚體。復合物進入細胞核并結合到反應元件的啟動序列,引起基因轉錄,調節細胞增殖分化、免疫調節等過程[5]。VDR作用范圍廣,具有廣泛的臨床應用,可用于治療多種疾病,如繼發性甲狀旁腺功能亢進、骨質疏松、自身免疫系統疾病等。

維生素D對角質形成細胞的作用

表皮角質細胞是機體維生素D的主要來源,同時可以產生活化維生素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大多在腎臟中產生,但是CYP27B1的表達在角質細胞中明顯高于腎臟。角質細胞獨特的25(OH)D24-羥化酶(CYP24A)負反饋調節機制,使活性維生素D的合成量少于腎臟。表皮是由角質細胞分化不同階段的5層細胞組成,維生素D與VDR結合,調節表皮基底層細胞的增殖并促進連續性的分化以形成表皮的上層結構。維生素D可增加細胞外皮蛋白、谷氨酰胺轉氨酶、兜甲蛋白、絲聚蛋白等表達,增加角化包膜的形成并抑制增殖[7],這可能與維生素D通過誘導鈣受體和磷脂酶C(PLC)增加細胞內鈣水平有關,這對促進角質細胞的分化起到關鍵作用。維生素D在抑制細胞增殖的同時,伴有原癌基因c-myc和細胞周期蛋白D1mRNA水平的降低,以及細胞周期抑制物的增加。VDR缺失或維生素D產生異常(如CYP27B1突變/缺失)可使表皮的分化異常,導致基底層過度增殖。角質細胞的分化需要基因表達的順序調控,而VDR的特殊作用部分由于與多種調節因子結合,調節因子與影響角質細胞分化的核激素受體結合從而基因組的活性;其中兩個輔激活因子復合物參與角質細胞分化的不同階段,一個是DRIP(維生素D受體相互作用蛋白復合物),角質細胞分化的增殖階段中VDR主要的結合物;另一個是SRC(類固醇受體輔激活因子),與VDR結合,參與分化第二階段[9],這些結合是維生素D依賴性的。不同基因對不同VDR/共激活因子復合物反應不同。由此可以猜想,由DRIP轉變為SRC結合VDR的過程是角質細胞分化所需基因的順序連續誘導產生的。分化早期階段維生素D誘導基因轉錄產生的角蛋白更依賴于DRIP復合物,而分化后期產生的絲聚蛋白和兜甲蛋白更依賴于SRC復合物[10]。但也有研究發現,VDR可不依賴維生素D作用于角質細胞獨立發揮生物學作用。

維生素D對銀屑病的免疫調節作用

最初普遍認為銀屑病主要是角質細胞增殖異常、炎癥細胞浸潤皮膚的疾病[12]。在過去十幾年,已證明銀屑病是免疫介導的系統性炎癥疾病[13,14]。研究發現,骨化三醇對單核細胞、巨噬細胞、T細胞、樹突狀細胞等細胞具有免疫調節作用[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.作用于樹突狀細胞并參與免疫級聯反應　：人們普遍認為,未知的刺激物激活皮膚樹突狀抗原提呈細胞,這些活化的細胞刺激Th細胞導致炎性細胞因子釋放,這種級聯反應中可伴有趨化因子、生長因子的產生,并招募、活化其它細胞,包括內皮細胞、中性粒細胞等,最終導致角質細胞的增殖,促使了銀屑病皮損的形成[17]。局部應用維生素D可調節銀屑病皮損中浸潤的免疫細胞的數量。一項研究顯示,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細胞、中性粒細胞的數量。抗原提呈細胞,尤其是樹突狀細胞,是VDR配體的主要作用靶點。有研究發現,注射含維生素D的疫苗至皮內,可以觀察到維生素D作用于樹突狀細胞[18]。近幾年,已有詳細研究發現VDR配體在樹突狀細胞中的作用。1,25(OH)2D3以及類似物抑制樹突狀細胞的分化、成熟,導致其刺激T淋巴細胞的功能受損[19]。樹突狀細胞進入表皮后即為朗格漢斯細胞,在表皮結合抗原后遷入區域淋巴細胞并誘發免疫反應。局部應用1,25(OH)2D3可減少朗格漢斯細胞的數量,并可抑制朗格漢斯細胞促使T細胞增殖的功能[20],這種免疫抑制作用可能是通過抑制角質細胞衍生的GM-CSF(活化朗格漢斯細胞的重要因子)來實現[20]。

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