丁伯祥，王繼芳

(南京海融醫(yī)藥科技股份有限公司，江蘇 南京 211100)

慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)作為世界范圍臨床上較為常見的流行性慢性疾病，具有起病隱匿、發(fā)展緩慢的特點、如不能及時在疾病早期準確診斷和治療，將會快速進展至終末期腎病(End Stage Renal Disease，ESRD)，臨床表現(xiàn)為尿毒癥，往往伴隨各種嚴重并發(fā)癥及高死亡率。維生素D缺乏與CKD及ESRD的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系，維生素D用于腎病的治療已經(jīng)使用了半個多世紀，一些報道表明維生素D及其類似物可以改善CKD及ESRD患者的治療效果并降低死亡率。本文對維生素D類藥物在CKD及ESRD中發(fā)揮的作用及機制進行綜述。

1 維生素D概述

維生素是一類對生物體存活至關(guān)重要的有機化合物。維生素D屬于類固醇類化合物，是人體必需的脂溶性維生素，一般意義上的“維生素D”是對一組相關(guān)化合物的統(tǒng)稱，包括膽鈣化醇(維生素D3,VD3)，以及麥角鈣化醇(維生素D2,VD3)，植物和真菌衍生的鈣化醇。對健康關(guān)系較密切的是維生素D2和維生素D3。維生素D均為不同的維生素D原經(jīng)紫外照射后的衍生物，人體皮下儲存有從膽固醇生成的7-脫氫膽固醇，受紫外線的照射后，可轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D3。維生素D在維生素中是不常見的，在大多數(shù)情況下，必須從飲食中獲得。膽鈣化醇和麥角鈣化醇是無活性的前體，必須經(jīng)過進一步的修飾才能在人體中發(fā)揮生理作用，因此它們也被稱為“營養(yǎng)維生素D”。

體內(nèi)(VD3)和營養(yǎng)上獲得的(VD2，VD3)維生素D分子中的25位碳原子在肝臟中經(jīng)羥基化修飾，可以生成25-羥基維生素D(25(OH)D)。人體內(nèi)不同部位的幾種細胞色素P450酶可以催化這個羥基化步驟，包括睪丸，皮膚中存在的CYP2R，肝臟，腸道中存在的CYP27A1和CYP3A4，肝臟，心臟，腦中存在的CYP2J2。25-羥基維生素D是一種激素原，需要通過在1位碳原子的羥基化的基礎(chǔ)上進一步修飾以產(chǎn)生1,25-二羥基維生素D(1,25OH2 D)，也被稱為骨化三醇，是維生素D的活性形式。此步反應主要由腎小管近端細胞線粒體內(nèi)的1-α-羥化酶(基因CYP27B1的表達產(chǎn)物)催化。 1-α-羥化酶的合成受甲狀旁腺激素(PTH)，鈣，磷，成纖維細胞生長因子23(FGF23)，雌激素，降鈣素和1,25OH2 D的調(diào)節(jié)。

25(OH)D和1,25OH2D均被24-羥化酶(基因CYP24A1的產(chǎn)物)滅活，1,25OH2D是優(yōu)勢結(jié)合底物。CYP24A1主要在腎臟中表達，其他組織中也有分布 ，例如腸，巨噬細胞，皮膚，肺，骨，胰腺，卵巢，腦和甲狀腺[1]。作為負反饋回路的一部分，1,25OH2D強烈誘導CYP24A1表達和24-羥化酶的產(chǎn)生。 PTH和FGF23也影響CYP24A1的表達。利福平，卡馬西平和苯巴比妥等許多其他化合物也會誘導CYP24A1。CYP24A1的表達在許多惡性腫瘤中也增加，往往標志著預后不良。

除腎臟外，來自皮膚，胃腸道，免疫系統(tǒng)、大腦及其他的細胞也會表達1-a-羥化酶并產(chǎn)生1,25OH2D，但濃度往往較低。如胰腺，結(jié)腸，腦，胎盤和內(nèi)皮組織的1-a-羥化酶表達或活性低于腎臟組織，但高于乳房，卵巢，甲狀旁腺和腎上腺髓質(zhì)等組織[2]，這些“非典型”維生素D應答細胞中的1-α-羥化酶表達是基于在細胞功能特異性。

在體液循環(huán)中，25(OH)D和1,25OH2D均以蛋白質(zhì)結(jié)合形式存在，主要存在于血液白蛋白或維生素D結(jié)合蛋白(DBP)中，游離狀態(tài)只占很小的一部分。 在尿液中蛋白質(zhì)結(jié)合形式的25(OH)D通過腎臟近端小管中的megalin-cubilin系統(tǒng)過濾并重吸收。在一些動物模型中，腎臟在疾病狀態(tài)下重吸收系統(tǒng)出現(xiàn)障礙導致尿液中DBP的損失，并且出現(xiàn)維生素D缺乏的癥狀[3]。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)DBP敲除的小鼠體征正常，并且1,25OH2D具有正常的組織水平，表明DBP可以作為25(OH)D在血清中儲存的載體[4]。能夠結(jié)合25(OH)D的DBP的總量，以及DBP對25(OH)D的親和力對于25(OH)D在組織水平發(fā)揮生理效應至關(guān)重要[5]。

2 1,25OH2 D的作用

1,25OH2D通常作為核激素發(fā)揮生物學作用。1,25OH2D進入細胞核以后與維生素D受體(VDR)結(jié)合。VDR與視黃酸X受體(RXR)復合形成異二聚體，能夠識別稱為維生素D反應元件(VDRE)的特定DNA序列。當1,25OH2 D / VDR / RXR復合物與VDRE結(jié)合時，它能夠募集轉(zhuǎn)錄因子并增加或減少參與骨和鈣代謝的基因的轉(zhuǎn)錄，以及影響細胞增殖，分化或功能的多種信號通路。

此外，有研究者提出1,25OH2D通過激活心尖電壓依賴性鈣通道和增加細胞內(nèi)鈣離子的濃度，具有快速的非基因組效應，這一過程是否需要VDR參與還不清楚[6]。非基因組效應還包括觸發(fā)不同組織中影響細胞分化，凋亡和增殖的下游信號傳導通路[7]。

在慢性腎病中，1,25OH2D作用受損的機制有多種?；钚约に氐慕^對水平降低。骨化三醇最有效地上調(diào)VDR的表達，因此骨化三醇缺乏也降低了VDR水平。此外，VDR / RXR二聚化和靶DNA結(jié)合以及轉(zhuǎn)錄輔因子的募集在尿毒癥中受損，導致下游基因轉(zhuǎn)錄的缺陷[8]。

3 CKD患者維生素D缺乏的流行情況

維生素D類化合物既可以作為典型的內(nèi)分泌激素來調(diào)節(jié)鈣和磷的平衡，也可以直接和間接地影響甲狀旁腺激素合成和骨轉(zhuǎn)換。因此，維生素D缺乏對CKD患者的骨代謝和疾病進程有顯著影響，維生素D也具有礦物質(zhì)代謝軸之外的生理作用。

維生素D的缺乏有兩種形式：維生素D原的缺乏，25(OH)D和1,25OH2D的缺乏。糾正這些缺陷的方法有所不同：25(OH)D缺陷通常用口服維生素D前體或營養(yǎng)維生素D(VD2,VD3)治療，1,25OH2D缺乏可用骨化三醇，帕立骨化醇，馬沙骨化醇直接進行治療，度骨化醇，阿法骨化醇的在肝臟中完成25-羥基化后也可以達到治療效果[9]。

腎功能正常人群中25(OH)D缺乏的現(xiàn)象并不罕見[10]，在CKD患者中有所增加，可能是由于病程對25(OH)D的產(chǎn)生(皮膚中前體產(chǎn)量減少導致在肝臟中產(chǎn)生的25(OH)D減少)和分解代謝(尿液中的損失，CKD中24-羥化酶上調(diào)增加降解)。更為關(guān)鍵的是，生成維生素D活性形式1,25OH2D的最終步驟發(fā)生在腎臟中 ，CKD患者特別容易發(fā)生1,25OH2缺陷。

關(guān)于維生素25(OH)D體內(nèi)合理濃度的定義目前臨床上還存在爭議。通常認為低于30 ng/mL(75 nmol/L)的25(OH)D水平被認為是不充分的，低于15或20 ng/mL(37.5或50 nmol/L)的水平則被認為嚴重不足[11]。雖然25(OH)D缺陷的患病率在世界不同人群中有所不同[12]，但在CKD和終末期腎病(ESRD)患者中普遍存在25(OH)D缺陷增加的現(xiàn)象。例如，對于患有CKD 3期和4期的201名美國患者的研究報道71%至83%的患者缺乏25(OH)D[13]。加拿大某醫(yī)療中心針對160名患者的另一項研究報告顯示，98.7%的個體缺乏或嚴重缺乏25(OH)D[14]。

已經(jīng)有多項臨床觀察性研究證實了維生素D缺乏與CKD之間的病理生理學聯(lián)系。2003 年，Rahmdhani 等[15]提供了第一個流行病學證據(jù)，證明維生素D化合物不僅降低甲狀旁腺素(PTH)水平，而且降低慢性腎臟病(CKD)患者透析的總死亡率。美國第三次國家健康和營養(yǎng)調(diào)查(NHANES III)發(fā)現(xiàn)，在調(diào)整CKD階段和各種臨床上潛在的混雜因素后，25(OH)D水平低于15 ng/mL的人群，仍有較高的全因死亡風險，較低25(OH)D水平的人群更可能導致CKD，25(OH)D濃度降低增加蛋白尿的流行率[16]。

4 1,25OH2 D缺乏的臨床影響

CKD和ESRD人群中維生素D代謝的改變會影響鈣的周轉(zhuǎn)和骨骼健康。更顯著的是，維生素D缺乏癥(25(OH)D和1,25OH2D)在多種類型疾病患者的觀察性研究中的發(fā)現(xiàn)與疾病進程具有相關(guān)性，如發(fā)病率和死亡率增加，維生素D缺乏癥已被證實與充血性心力衰竭，高血壓，糖尿病，惡性腫瘤和免疫功能異常有關(guān)[17]。鑒于所有細胞類型中維生素D受體的普遍存在，這些關(guān)聯(lián)支持維生素D在機體對礦物質(zhì)代謝的控制之外在組織水平發(fā)揮生理功能。此外，已發(fā)現(xiàn)多種組織具有低水平的1-α-羥化酶，因此可參與骨化二醇到骨化三醇的局部轉(zhuǎn)化，用于自分泌或旁分泌功能。

對開始血液透析的患者進行的回顧性分析表明，那些起始25(OH)D水平最低(<10 ng/mL)的患者與維生素D充足的患者相比，全因死亡的風險增加[18]。在未接受過維生素D治療的患者中，死亡風險增加最為明顯。在CKD患者中，一項前瞻性研究還發(fā)現(xiàn)低25(OH)D水平可以作為死亡率和ESRD進展的獨立預測因子[19]。

在沒有出現(xiàn)腎功能不全的患者中，維生素D缺乏與心血管危險因素和心血管死亡率增加有關(guān)[20]。腎功能不全患者也有類似的發(fā)現(xiàn)。例如，一項針對在230例腹膜透析患者的研究發(fā)現(xiàn)，25(OH)D水平<47.5 nmol/L(～20ng/mL)與射血分數(shù)保持不穩(wěn)和/或左心室肥厚缺失患者的心血管事件增加有關(guān)[21]。在1108名德國糖尿病透析患者中，與25OH足夠的患者相比，25OH缺乏(<25 nmol/L)導致心源性猝死風險增加3倍[22]。

除了與不良心血管事件相關(guān)外，25(OH)D缺乏與血管僵硬和冠狀動脈鈣化也有相關(guān)性。例如，在動脈粥樣硬化隊列的多種族研究中，394名CKD患者中，25(OH) D水平<15 ng/mL的患者增加了冠狀動脈鈣化(CAC)評分[23]。

慢性腎病患者中普遍存在維生素D缺乏的情況，低25(OH)D水平也與CKD的快速進展相關(guān)。在一項對168名慢性腎病患者的跟蹤研究中，將25(OH)D水平作為疾病進展到終末期的重要標準[19]。根據(jù)美國營養(yǎng)與健康調(diào)查數(shù)據(jù)，當25(OH)D水平低于15 ng/mL時往往意味著腎病將快速發(fā)展到終末期[24]。慢性腎病患者在臨床治療過程中預后效果較差，且多數(shù)患者伴隨有心腦血管疾病，導致其死亡率較高，一項對207名初始GFR> 60 mL/min，GFR損失超過4年的老年慢性腎病患者心血管健康的隨訪研究中，那些25(OH)D水平低于15 ng/mL的患者與25(OH)D水平高于30 ng/mL的患者相比，GFR快速損失的調(diào)整風險高68%而與血清PTH，鈣或磷濃度無關(guān)[25]。這種風險程度大于高血壓或糖尿病等并發(fā)癥導致的GFR損失風險。

潛在的機制可能是維生素D在調(diào)節(jié) 腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)軸(RAAS)中發(fā)揮的抑制作用[26]，某些CKD流行病中已經(jīng)證實干擾RAAS激活是的腎臟保護的重要策略。 低糖25(OH) D對GFR損失的影響在糖尿病患者中最為強烈[25]。一些動物研究表明，糖尿病腎病模型中的VDRA治療可以改善疾病進展并與血管緊張素受體阻斷協(xié)同減少蛋白尿和減少腎小球硬化[27]。除了對腎素表達的影響外，動物研究中的VDRA治療被認為具有抗纖維化和抗增殖作用，這一發(fā)現(xiàn)可能有助于臨床開發(fā)腎臟保護的治療方案。

巨噬細胞中存在通過維生素D信號通路表達產(chǎn)生的1-α-羥化酶和VDR等分子[28]，發(fā)生感染時，環(huán)境誘導1-α-羥化酶大量表達，Toll樣受體的激活導致 1,25OH2D和VDR表達上調(diào)。這使得巨噬細胞能夠產(chǎn)生拮抗微生物的肽段，如已被證明具有抗微生物特性的導管素。在維持血液透析患者的一項回顧性研究中，低導管素水平與1,25OH2D水平有一定相關(guān)性，推測因感染導致的死亡率增加[29]。

慢性腎病患者經(jīng)常出現(xiàn)葡萄糖代謝受損。一些在透析患者中補充維生素D的短期研究顯示胰島素敏感性和分泌增加[30]。根據(jù)美國營養(yǎng)與健康調(diào)查數(shù)據(jù)，在一些腎功能受損的成年人體內(nèi)往往具有較低的25(OH)D水平，與eGFR和胰島素抵抗均不相關(guān)[31]。一項針對120名非糖尿病CKD患者的研究發(fā)現(xiàn)，接受活性維生素D治療的患者胰島素水平降低[32]。

維生素D缺乏往往與肌肉功能受損相關(guān)聯(lián)，薈萃分析表明，補充維生素D可以降低老年人跌倒的風險[17]。與沒有腎功能受損的同齡人相比，終末期腎病患者的骨折風險增加，肌肉萎縮和虛弱會導致這種風險進一步增加[33]。骨化三醇濃度水平下降可能是導致肌肉無力的原因之一，有研究表明年齡相關(guān)腎功能喪失的老年婦女安慰劑對照試驗中接受骨化三醇治療的女性顯示3年內(nèi)跌倒減少[34]。

5 維生素D缺乏的臨床治療

雖然將維生素D缺乏與治療結(jié)果相關(guān)聯(lián)的流行病學數(shù)據(jù)對于提出治療機理的假設(shè)至關(guān)重要，但與治療結(jié)果相關(guān)的干預性研究提供了維生素D缺乏與治療結(jié)果關(guān)聯(lián)的進一步證據(jù)。一些研究顯示，終末期腎病患者在補充骨化三醇或其它維生素D受體激動劑后存活率延長。例如，滕等在對超過50,000名透析患者的長期研究發(fā)現(xiàn)接受VDRA治療的患者與沒有接受VDR治療的患者相比平均存活時間提高了20%[35]。Wolf等在隨后的一項能夠跟蹤檢測25(OH)D水平的回顧性研究中發(fā)現(xiàn)1000例患者開始進行血液透析后無論25(OH)D水平如何，用活性D類似物治療的患者在所有原因下死亡率均有所降低[18]。

目前臨床上常用的VDRA包括骨化三醇和帕立骨化醇，度骨化醇是一種1-羥基化的維生素D2衍生物，需要在肝臟中進一步羥基化，也被作為一種前激素包括在VDRA中。使用VDRAs的主要適應癥是繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進的治療，盡管副作用各不相同，所有這些VDRAs都能抑制PTH水平[36]。但是，這些化合物對PTH軸以外的生物學通路的影響并不等同。例如，一項回顧性研究發(fā)現(xiàn)，骨化三醇與帕立骨化醇治療的透析患者生存率較使用帕立骨化醇治療的患者死亡率降低[37]。隨后在采用不同治療方案的7731名透析患者的跟蹤觀察中發(fā)現(xiàn)了類似結(jié)果，該研究還發(fā)現(xiàn)度骨化醇對透析患者死亡率降低的效果與帕立骨化醇相似。

活性維生素D類似物是可以激活VDR或需要通過第25碳的羥基化步驟進行非腎臟修飾以變得活躍的化合物。目前除VD2、VD3、25(OH)D外，骨化三醇、帕立骨化醇、度骨化醇、馬沙骨化醇在臨床上也開始用于CKD患者的治療。

維生素D對心血管功能的有益作用可能是改善心血管疾病患者死亡率的潛在原因。 這一設(shè)想來源于觀察到缺乏VDR或1-α-羥化酶基因的動物會發(fā)生心臟肥大，后續(xù)研究通過外源性1,25OH2 D給藥使癥狀得到改善[38]。此外，在高血壓模型大鼠中，帕立骨化醇可減少左心室異常并改善心臟舒張功能[39]。臨床上在對15例終末期腎病患者的研究發(fā)現(xiàn)注射骨化三醇輸注導致PTH部分減少從而緩解了心肌肥大的癥狀[40]。

然而，動物腎切除實驗表明，VDRA給藥增加了血管鈣化[41]。隨后對兒童終末期腎病進行的研究中發(fā)現(xiàn)頸動脈內(nèi)膜中層厚度和鈣化評分增加與1,25OH2 D水平升高有關(guān)[42]。在一項PRIMO研究中，將227例3期和4期慢性腎臟病患者隨機分配至2 mg帕立骨化醇或安慰劑組，心臟核磁共振成像或超聲心動圖的舒張功能測量值均未檢測到左心室質(zhì)量指數(shù)出現(xiàn)降低，但治療48周后，達到住院治療標準的患者數(shù)量減少[43]。在后續(xù)ADVANCE研究中，360例血液透析患者隨機分為西那卡塞加低劑量骨化三醇或帕立骨化醇與不同的VDRA劑量組，評估其冠狀動脈鈣化(CAC)評分，進行為期52周的治療后前組患者的CAC評分有小幅增加的趨勢[44];目前尚不清楚不同VDRA劑量對治療效果是否有顯著差異。因此，VDRAs治療可能對腎功能衰竭患者的心血管疾病和預后產(chǎn)生U形影響，VDRA過少或過多都會產(chǎn)生不良后果。

檢測VDRAs對慢性腎病患者蛋白尿影響的小型試驗已經(jīng)陸續(xù)開展[45-47]，在一項考察維生素D受體激動劑降低白蛋白尿的研究(VITAL)中，將281名患有糖尿病性腎病并出現(xiàn)蛋白尿的患者隨機分為兩組，其中一組每日口服兩種不同劑量的帕立骨化醇，另外一組則使用安慰劑。經(jīng)過24周治療后發(fā)現(xiàn)只有使用較高劑量的帕立骨化醇能夠顯著降低白蛋白尿，這種變化與療程中血壓以及腎小球濾過率的穩(wěn)步降低有關(guān)[48]。 腎小球濾過率降低的機制尚不清楚，但研究者認為可能與VDRAs對肌酸酐代謝的影響有關(guān)。雖然實驗結(jié)果令人鼓舞，但在高帕立骨化醇組中發(fā)生了更多的臨床不良事件，這些結(jié)果導致了VDRA治療的局限性。

由于1-α-羥化酶的廣泛表達，有研究者認為對慢性腎病和終末期腎病患者補充維生素D2或維生素D3，可能會對局部組織水平轉(zhuǎn)化為骨化三醇有一定影響，此外，一些研究表明，前體補充劑可以增加血液透析患者血清中1,25OH2D的水平，可能的機制是通過非腎臟1-α-羥基化實現(xiàn)，在腎切除的個體案例中也觀察到了這種效應[49]。

Bhan等發(fā)現(xiàn)，適量補充維生素D2并通過糾正潛在的25(OH)D缺乏可以提高健康成年人的導管素水平[50]。一項對七名終末期腎病患者進行的維生素D3和帕立骨化醇治療發(fā)現(xiàn)外周血單核細胞中炎性細胞因子和骨化三醇響應基因表達增加[51]。

補充維生素D3也可以減少對維生素D受體激動劑和磷酸鹽結(jié)合劑治療的需求，一項涉及158名血液透析患者的研究顯示，患者使用維生素D3治療一年后，血清磷酸鹽水平下降，血清25(OH)D和1,25OH2D增加，導致使用司維拉姆和帕立骨化醇治療的患者減少[52]。

6 總結(jié)

維生素D及其衍生物對許多器官的正常生理功能至關(guān)重要。 慢性腎病患者人群中普遍存在的維生素D缺乏導致臨床上不良后果的顯著增加，包括相關(guān)疾病死亡率上升，心血管疾病發(fā)病率升高，感染性并發(fā)癥和貧血的出現(xiàn)?；钚跃S生素D類似物是可以激活VDR或需要通過第25碳的羥基化步驟進行非腎臟修飾以變得活躍的化合物。 目前除VD2、VD3、25OH2D外，骨化三醇、帕立骨化醇、度骨化醇、馬沙骨化醇在臨床上也開始用于CKD患者的治療。

目前進行中的試驗一方面力爭闡明這些臨床上維生素D類化合物的作用機理，同時也需要更多的臨床試驗結(jié)果來指導用藥實踐。