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        維生素D與兒童1型糖尿病相關性的研究進展

        2021-03-28 02:54:30胡媛媛黃偉
        中外醫(yī)療 2021年14期
        關鍵詞:免疫調(diào)節(jié)胰島維生素

        胡媛媛,黃偉

        承德醫(yī)學院兒科,河北承德 067000

        近年來國內(nèi)外許多研究表明[1]世界范圍內(nèi)T1DM的發(fā)病率穩(wěn)步上升,可能與維生素D不足有關。維生素D除了在調(diào)節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)和骨代謝中已經(jīng)確立的作用外,還具有抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用,重要的是,維生素D缺乏癥的全球發(fā)病率在顯著增加,流行病學證據(jù)表明維生素D缺乏癥與T1DM的發(fā)病機制有關。對維生素代謝至關重要的多態(tài)性也被證明與T1DM易感性相關[2]。維生素D活性代謝產(chǎn)物,1,25-二羥維生素D3,可以通過結合并激活維生素D受體(VDR),作為轉錄因子調(diào)控細胞分化、細胞周期和細胞凋亡相關基因表達。胰島局部可以生成活性維生素D與VDR結合,改變胰島素相關基因的表達,激活胰島素基因的轉錄,促進胰島素的分泌[3]。1型糖尿病(T1DM)是由能夠識別胰島抗原并破壞產(chǎn)生胰島素的β細胞的自身反應性T細胞引起的[4],主要是通過Th1細胞因子發(fā)揮作用[5]。流行病學調(diào)查提示1型糖尿?。╰ype 1 diabetes mellitus,T1DM)發(fā)病呈現(xiàn)低齡化趨勢[6]。部分研究表明,維生素D可能通過免疫調(diào)節(jié)或直接作用于胰島細胞上的VDR,起到保護胰島β細胞的作用,然而部分研究維生素D補充劑的干預研究結果顯示補充維生素D對血糖水平?jīng)]有額外的有益影響[7]。這種差異的部分原因可能受到維生素D受體基因多態(tài)性的影響。

        1 維生素D與胰島β細胞功能相關性

        國內(nèi)外多項實驗研究結果顯示體內(nèi)維生素D水平與β細胞的功能呈正相關。最近的橫斷面研究證實[8-10]兒童和青少年T1DM患者同時存在維生素D缺乏的高發(fā)病率。此外,一項針對12項研究的薈萃分析顯示[11],患者的25(OH)D水平低于健康對照組。隨后對不同種族和年齡群體的研究也得出了類似的結果[12]。更有研究[13]表明用維生素D治療分離的大鼠胰島對葡萄糖刺激的胰島素分泌(GSIS)有積極的作用,特別是對維生素D缺乏者的胰島。在很多的前瞻性研究中[14],維生素D被認為是胰島自身免疫和/或1型糖尿病的保護性因素,但這些發(fā)現(xiàn)由于受到樣本多樣性等多種因素的影響,缺乏一定的說服力。

        近些年有研究表明[15]維生素D可通過調(diào)節(jié)β細胞內(nèi)的VDR數(shù)量和維生素D依賴性鈣結合蛋白(DBP)的水平,促進胰島β細胞中胰島素的合成與分泌。目前研究認為維生素D保護胰島β細胞功能主要是通過免疫調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的。大量研究證實[16]維生素D在人體的免疫調(diào)節(jié)中起著重要的作用。

        1.1 免疫調(diào)節(jié)

        無論是固有免疫還是適應性免疫中,維生素D都可以作為一種免疫調(diào)節(jié)劑發(fā)揮作用,它可以阻止部分與免疫系統(tǒng)過度激活相關的細胞損害。在固有免疫方面,1,25(OH)2D3主要通過抑制樹突狀細胞的成熟和抗原呈遞能力,并增加成熟樹突狀細胞的凋亡,抑制T淋巴細胞的進一步激活,進而促進免疫耐受[17]。在適應性免疫方面,1,25(OH)2D3通過不同途徑抑制T細胞(CD4+、CD8+)的增殖和分化、干擾素(IFN)-γ細胞相關的通路和細胞因子分泌,下調(diào)促炎細胞因子如白細胞介素(IL)-2、IL-6和腫瘤壞死因子(TNF)-α等的分泌,增強抗炎細胞因子如IL-4、IL-10和轉化生長因子(TGF)-β[17]的生成,降低B淋巴細胞免疫球蛋白的產(chǎn)生和增殖,誘導B淋巴細胞凋亡,從而阻止免疫系統(tǒng)的過度激活,減少正常細胞的破壞。在T1DM發(fā)病時,胰島出現(xiàn)慢性炎性細胞浸潤,包括T細胞CD8+和CD4+、B淋巴細胞和巨噬細胞。因此有假設認為維生素D可能通過其免疫調(diào)節(jié)特性在T1DM中起到預防/治療作用。在非肥胖糖尿病(NOD)小鼠中,補充高劑量1,25(OH)2D3可抑制胰島的慢性炎性和糖尿病的發(fā)展[18]。對動物模型的進一步研究表明[19],即使在自身免疫攻擊開始后,維生素D類似物也可以阻止T1DM的進展。

        雖然T1DM傳統(tǒng)上被認為是Th1介導的病理反應,但越來越多的證據(jù)表明,調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)對維持外周耐受性至關重要[20],在T1DM的發(fā)病機制中也發(fā)揮了重要作用。Th17主要分泌IL-17細胞因子,參與固有免疫和某些炎癥反應的發(fā)生,維生素D作用于Th17細胞,抑制IL-17、IL-22、TNF-α、IFN-γ和趨化因子受體CCR6的表達,從而阻止Th17細胞向炎癥組織遷移[21]。T1DM患者外周血和淋巴結中Th17細胞增多,而Treg細胞功能受損,數(shù)量減少[22]。1,25(OH)2D3能抑制CD4+T細胞分化為Th17細胞的能力以及Th17細胞分泌IL-17的功能[23]。這說明維生素D可以通過對Th17細胞的相關調(diào)節(jié)在1型糖尿病的發(fā)病中起到重要作用。眾所周知,Th17細胞的減少往往與Treg細胞的增加同時發(fā)生,這是Th17/Treg往復軸的一部分。改善自身免疫性疾病治療的一個重要重點是恢復慢性炎癥中發(fā)生的Th17/Treg失衡。而維生素D可以促進初始CD4+T細胞向Treg分化,Treg可直接誘導靶細胞的溶解,并削弱抗原呈遞細胞對適應免疫應答的能力,維生素D還可以促進Treg分泌IL-10,從而抑制或減輕自身免疫性疾病中的炎癥反應。此外,在動物模型中,1,25(OH)2D3,似乎可以增強Treg細胞的活性并抑制Th17和Th1細胞。然而,這些發(fā)現(xiàn)仍有爭議。

        1.2 直接結合

        除免疫調(diào)節(jié)之外,維生素D可以通過與胰島細胞內(nèi)的VDR直接結合,促進胰島素的分泌[24]。由于胰島β細胞表達1α-羥化酶和維生素D受體,可以實現(xiàn)25(OH)D3到1,25(OH)2D3的轉換,1,25-二羥維生素D3可以與細胞核內(nèi)的VDR相互作用,產(chǎn)生快速非基因組信號[25],進而促進胰島素分泌。Y.Morán-Auth等的研究顯示在未刺激的Th細胞和25(OH)D3刺激的Th細胞中,1型糖尿病的VDR基因表達均較正常對照組顯著降低(P=0.04,P=0.005)。更有動物實驗直接證實,維生素D可以通過VDR介導的直接效應起到保護胰島β細胞的作用,由于多種因素限制,尚缺乏足夠的臨床隨機對照實驗來證實這一觀點。

        1.3 鈣離子通道(鈣結合蛋白)

        研究結果表明1,25(OH)2D3在GSIS(葡萄糖刺激的胰島素分泌)期間通過r型VGCC(電壓門控鈣通道)調(diào)節(jié)鈣內(nèi)流的作用,從而調(diào)節(jié)細胞分泌胰島素的能力。胰島中VDR mRNA豐富,VDR表達具有葡萄糖反應性。用1,25(OH)2D3預孵育小鼠和人胰島可增強GSIS并增加葡萄糖刺激的鈣內(nèi)流。Lilja對不同劑量1,25(OH)2D3預處理的小鼠胰島進行了GSIS試驗,試驗結果顯示1,25(OH)2D3進行預處理的組別胰島素分泌呈上升趨勢,重要的是,在低葡萄糖條件下沒有觀察到1,25(OH)2D3的影響。此外,這種1,25(OH)2D3增強的GSIS完全依賴于VDR的存在,然而,這些研究中重要的發(fā)現(xiàn)是,在沒有VDR的情況下,在培養(yǎng)液中添加異位1,25(OH)2D3不能增強GSIS[26]。VDR在胰島中高表達,其表達水平對葡萄糖有反應,這表明當葡萄糖水平升高時,對維生素D信號的依賴性增強。在高葡萄糖條件下,VDR的轉錄調(diào)節(jié)增加了電壓門控鈣通道的表達,以促進細胞的胰島素分泌。這些發(fā)現(xiàn)表明,最佳的維生素D水平和/或維生素D的補充可能為糖尿病提供重要的輔助治療。

        2 維生素D對1型糖尿病的預防及治療

        2.1 生命早期補充維生素D對T1D的預防

        各種研究表明,兒童早期攝入維生素D可能對降低日后患T1DM的風險有影響。早在1965年芬蘭的一項大規(guī)模出生隊列研究首次證明,在出生后第一年膳食維生素D的補充與T1DM發(fā)生率的降低有關。兩項關于維生素D攝入和T1DM風險的觀察性研究的薈萃分析也證實了類似的發(fā)現(xiàn),研究發(fā)現(xiàn)[27]嬰兒期補充維生素D可使T1DM風險降低約20%。流行病學調(diào)查顯示,幼年時維生素D3缺乏可升高1型糖尿病的發(fā)病率,而補充維生素D3則會降低1型糖尿病的發(fā)生率,新生兒補充維生素D有助于避免糖尿病的發(fā)生[28]。相關學者[29]的研究結果表明,產(chǎn)后早期維生素D可以預防1型糖尿病的發(fā)展。German Tapia等[24]的研究顯示分娩時母體DBP水平升高可降低子代T1D風險,出生時增加25(OH)D水平可能降低T1DM風險。考慮到大多數(shù)研究是觀察性的橫斷面設計,存在顯著的異質性,缺乏初始25(OH)D測量和維生素D補充資料,需要精心設計隨機隊列研究和充足的維生素D的劑量和持續(xù)時間,確定早期補充維生素D在預防1型糖尿病中的作用。總之,對于T1DM,來自動物、流行病學和觀察性研究的數(shù)據(jù)似乎更一致,然而,尚缺乏足夠的在妊娠期或生命早期補充維生素D并長期隨訪對T1DM發(fā)生率的影響的隨機對照試驗。

        2.2 維生素D與糖尿病前期的相關研究

        一項關于非糖尿病受試者的研究表明維生素D缺乏與糖尿病前期相關[30],對于已確診為1型糖尿病的患者,除了應用胰島素治療之外,補充適量維生素D更有助于血糖水平的控制,Debora B等人經(jīng)過3個月的隨訪初步研究發(fā)現(xiàn),接受ASCs+Vit D干預的患者比僅接受標準治療的患者表現(xiàn)出CP的穩(wěn)定性、更好的血糖控制和更低的胰島素需求,此外,對每組進行單獨的縱向分析,發(fā)現(xiàn)干預組的糖化血紅蛋白有所改善,而對照組沒有。這提示干預本身可能具有潛在的治療效果。但良好的結果可能與組間的隨機基線差異有關,需要更大的樣本和更長的隨訪時間來進一步研究治療的安全性,并確定ASCs輸注聯(lián)合Vit D補充治療新近發(fā)病T1DM的療效。然而,這項初步研究是一個重要的早期評估,ASCs和維生素D的補充是T1DM一種潛在的聯(lián)合治療[31]。

        3 討論

        在過去的幾十年里,人們已經(jīng)清楚地認識到維生素D的作用遠遠超出了鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)和骨代謝。在這方面,維生素D的抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用已經(jīng)在動物和人身上得到了明確的證明。越來越多的證據(jù)也表明[32],維生素D缺乏可能與T1DM的發(fā)病機制有關,提示維生素D缺乏癥是該疾病發(fā)生的一個重要環(huán)境因素。事實上,有幾項研究證明[29],維生素D的攝入,尤其是在兒童早期攝入,可以降低日后罹患T1DM的風險。因此,在出生后的頭幾年應及時診斷和適當治療維生素D缺乏,尤其是T1DM基因風險高的兒童(根據(jù)T1DM和胰島自身抗體家族史和/或HLA DR3/DR4陽性確定)。此外,很多研究者均,與健康對照組相比,新診斷的患者、長期缺乏維生素D的患者更普遍,影響更深遠。

        由于維生素D缺乏癥的流行率在全球水平上急劇上升[33],人們認為有必要采取營養(yǎng)策略,增加維生素D的飲食攝入量,并抵制這一流行趨勢,特別是在日照受緯度或與生活方式有關的因素限制的地區(qū)。英國營養(yǎng)科學咨詢委員會(SACN)建議4歲及以上普通人群攝入10 g/d(400國際單位/d)維生素D。內(nèi)分泌學會關于預防維生素D缺乏的指南建議,嬰兒(1歲以下)最低維生素D攝取量為400 IU/d,兒童、青少年和成人最低維生素D攝取量為600 IU/d[34]。然而,僅從天然食物來源維持每日推薦攝入量是不夠的,因為缺乏含有大量維生素D的食物(如脂肪豐富的魚、魚肝油、蛋黃)。另一方面,低依從性可能會影響維生素D補充劑預防和治療維生素D缺乏癥的長期療效。在這種情況下,食品強化被認為是一種安全和經(jīng)濟有效的策略,可以攝入每日推薦量的維生素D[35-36]。因此,需要進行進一步的調(diào)查來評估維生素D強化食品(如面包、牛奶、乳制品、面粉、谷物和食用油,這些在世界范圍內(nèi)都是高消耗的)是否能夠成為增加每日維生素D攝入量和長期治療維生素D缺乏癥的有效工具。

        研究維生素D作為T1DM輔助免疫調(diào)節(jié)療法的基本原理,主要是基于其潛在的恢復免疫耐受、對抗自身免疫反應、減緩或阻止疾病進展、保持殘余細胞質量和功能以及改善血糖控制的能力。幾種維生素D制劑(膽骨化醇、鈣二醇、骨化三醇或阿法骨化醇)已在T1DM中進行了測試,以保持細胞功能。臨床前研究已經(jīng)證明了維生素D在預防和逆轉NOD小鼠自身免疫方面的功效。另一方面,維生素D作為免疫調(diào)節(jié)劑在T1DM的臨床研究結果不確定。研究結果差異的可能原因與研究持續(xù)時間的異質性以及不同研究中使用的維生素D配方和劑量有關。此外,大多數(shù)研究評估空腹C肽水平作為細胞功能的替代標記。與刺激C肽相比,抑制C肽的堿性胰島素分泌并不能有效地檢測細胞損失,這極大地限制了對這些研究的解釋。此外,一些研究僅評估了與維生素D給藥劑量相關的臨床結果,沒有報告基線和/或隨訪期間血清25(OH)D水平。值得注意的是,個體血清對給定劑量的維生素D的反應是高度可變的,并取決于幾個因素,如基線維生素D狀態(tài)、體脂百分比、性別、種族、遺傳、季節(jié)變化、藥物和維生素D配方的類型。這方面尤其重要,尤其是在自身免疫性疾病的背景下,維生素D的免疫調(diào)節(jié)作用可能只有在達到維生素25(OH)D的水平后才能觀察到,它會破壞骨骼健康所需的維生素(30 ng/mL)。因此,優(yōu)化研究設計對于有效評估維生素D對研究結果的影響至關重要[34,37]。最后,維生素D羥化酶、VDBP和VDR的基因多態(tài)性需要更廣泛的研究,以評估其對維生素D狀態(tài)的影響及其機制效應。這可能有助于確定需要較高維生素D劑量才能達到預期目標血清25(OH)D水平以預防或治療T1D的特定受試者亞群。

        綜上所述,有高T1DM風險兒童的家庭普遍期望一種侵入性更小、更便宜、更方便的干預T1DM進展的方法。維生素D的檢測相對更方便且不會造成太大的經(jīng)濟負擔,更是一種價廉且相對安全的營養(yǎng)補充藥物,在已補充多年維生素D的患者中,一些人的T1DM狀態(tài)已更新為非進展者或逆轉者。盡管臨床前數(shù)據(jù)支持維生素D補充劑在預防和治療1型糖尿病中的作用,但目前的RCT提供了相互矛盾的數(shù)據(jù),因此沒有具體的建議。這些矛盾的結果可能與被觀察的糖尿病患者之間異質性有關。因此,未來的試驗應該包括更多的患者,這將使分層更細化,隨后幫助確定誰將受益于這種治療。此外,還需要研究明確維生素D治療的閾值以及最合適的給藥方案和治療時間。根據(jù)目前的證據(jù),不能推薦對維生素D缺乏進行普遍篩查,但對有癥狀的患者檢測維生素D水平的低門檻也不是不合理的。明顯缺乏維生素D的糖尿病患者應補充維生素D,特別是存在代謝性骨病的患者。然而,即使在這一組中,持續(xù)時間、補充的劑量方案和目標維生素D水平仍然是未來研究的領域。

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