余夢麗，虞朝輝

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院消化內(nèi)科（杭州 310000）

炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）是一組病因不明的慢性復(fù)發(fā)性胃腸道免疫疾病的統(tǒng)稱。臨床上，IBD 主要分為克羅恩?。–rohn’s disease，CD）和潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）兩種類型。UC是由直腸發(fā)展到近端結(jié)腸的連續(xù)性黏膜慢性炎癥，病變局限于結(jié)直腸[1]，而CD 則會在胃腸道的任何部位發(fā)生病變[2]。根據(jù)流行病學(xué)統(tǒng)計，IBD 的發(fā)病率因地區(qū)而異，每年10 萬人中發(fā)病人數(shù)為0.1～58 例不等，且目前發(fā)病率呈逐年上升趨勢[1，3]。IBD 患者會出現(xiàn)胃腸道疾病的特征性癥狀，如腹痛、腹瀉、便血等，其中21%～47%的患者會出現(xiàn)全身性腸外表現(xiàn)（extraintestinal manifestations，EIM），如關(guān)節(jié)炎、皮炎、視力下降等，嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量[3-4]。此外，IBD 的慢性炎癥會增加患者肛門癌、腸淋巴瘤、小腸腺癌等腸道腫瘤的發(fā)病風(fēng)險[5]。目前臨床上常用治療IBD藥物包括5-氨基水楊酸制劑（5-aminosalicylic acid）、糖皮質(zhì)激素、微生態(tài)制劑、免疫抑制劑和生物制劑等[6]。但這些藥物只能緩解癥狀，治療和預(yù)后的效果尚不理想。近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)維生素D 受體（vitamin D receptor，VDR）在IBD 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。腸道VDR的表達水平在IBD患者中顯著降低[7]，本文旨在討論VDR基因在IBD 研究中的熱點問題和臨床應(yīng)用價值。

1 VDR與IBD的相關(guān)性

維生素D受體（vitamin D receptor，VDR）是細胞核激素受體超家族的一員[8]，存在于維生素D3（vitamin D3，VD3）的所有靶組織中，如腸道、肝臟等[9]。VDR 作為重要的核轉(zhuǎn)錄因子，通過與配體特異結(jié)合干預(yù)多種下游基因，以此來調(diào)控不同信號通路的表達，與體內(nèi)鈣磷代謝、免疫調(diào)節(jié)、細胞增殖、分化、凋亡有著密切的聯(lián)系[10-12]。很多研究已證實VDR基因多態(tài)性與IBD患病風(fēng)險相關(guān)，且不同性別、人群之間的VDR基因型也存在差異[13-14]。一項薈萃分析表明：男性患者的TaqI（rs731236）基因型與UC 和CD 的易感性相關(guān)；在歐洲人群中，攜帶TaqI tt 基因型人群CD 患病風(fēng)險顯著增加，而ApaI（rs7975232）a 等位基因的攜帶者CD 風(fēng)險顯著下降；亞洲人中VDRFokI（rs2228570）突變則會增加UC易感性[13]。人類蛋白質(zhì)圖譜顯示，VDR 在正常的小腸和結(jié)腸中高度表達[15]，但在CD 和UC 患者中可以觀察到腸道VDR 表達下降和VD/VDR 信號通路功能障礙[16-17]。因此，腸道VDR在IBD的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。

2 VDR在IBD中的作用和機制

IBD 病理生理改變通常以炎癥穩(wěn)態(tài)失衡、腸上皮屏障破壞、異常免疫反應(yīng)和腸道菌群紊亂為特征。本文將簡要總結(jié)目前關(guān)于VDR基因和VD/VDR信號通路在IBD中的研究進展（圖1），以及潛在的治療靶點。

2.1 VDR與腸道炎癥穩(wěn)態(tài)失衡

IBD患者腸道炎癥穩(wěn)態(tài)失衡主要表現(xiàn)于促炎細胞因子和抗炎細胞因子之間的平衡破壞，從而導(dǎo)致炎癥持續(xù)存在和組織病理性破壞。IBD 致病過程中常見的細胞因子包括促炎細胞因子，如IL-6、IL-12、IL-23和IL-21 等，以及抗炎細胞因子，如IL-10 和轉(zhuǎn)化生長因子-β[18]。

2.1.1 VDR 與NF-κB 信號通路 與細胞因子產(chǎn)生密切相關(guān)的NF-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）的異常激活是IBD 發(fā)生發(fā)展的重要一環(huán)。腸上皮細胞中VDR缺失會導(dǎo)致NF-κB 信號激活，從而促進促炎細胞因子的產(chǎn)生[19]。一項全基因組關(guān)聯(lián)分析研究顯示，VDR可以與42個疾病相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）位點結(jié)合，其中三分之一SNP 可以顯著影響轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 的結(jié)合和基因調(diào)控[20]。免疫共沉淀結(jié)果提示VDR 與NF-κB 上游的IKKβ具有蛋白-蛋白相互作用，VDR通過與IKKβ結(jié)合抑制IKKβ的Ser-177磷酸化，從而抑制TNF-α誘導(dǎo)的NF-κB激活和IL-6升高，改善腸道炎癥[21]。而VD 補充治療可以促進VDR 和NF-κB的p65 亞基之間的相互作用，從而預(yù)防LPS 誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[22]。因此，抑制VDR-NF-κB 信號可以改善IBD炎癥反應(yīng)。

2.1.2 VDR 與TLR4 在免疫應(yīng)答引起的炎癥反應(yīng)中，單核細胞中TLR4的表達也受到VDR信號調(diào)節(jié)[23]。VDR可以干預(yù)抗原提呈細胞中TLR4依賴的抗原提呈過程[24]。研究發(fā)現(xiàn)VDR 激動劑可以顯著降低腸道細胞TLR4、Myd88 以及NF-κB 的表達，從而降低相關(guān)炎癥因子TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8的表達[25]。

以上研究提示，干預(yù)炎癥相關(guān)細胞因子可用于臨床IBD的治療，如各種腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）抑制劑英夫利昔單抗、阿達木單抗等。此外，新的細胞因子靶點如VDR、抗細胞因子藥物的優(yōu)化遞送系統(tǒng)和個性化醫(yī)療方案也將是未來IBD研究的新方向。

2.2 VDR與腸道屏障

腸道屏障對于維持腸道穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。健康完整的粘膜屏障可防止病原體入侵，從而減少腸道炎癥。而在IBD 患者中，腸道上皮屏障完整性破壞、腸道粘液成分改變且調(diào)節(jié)細胞旁通透性的粘附分子表達異常[26]。

2.2.1 VDR與屏障功能 VDR在腸道上皮細胞中表達很高[27]，在正常狀態(tài)下，腸上皮VDR的缺乏似乎不會顯著影響腸道上皮的形態(tài)[28]。但在炎癥狀態(tài)下，腸道VDR 表達水平對于維持腸上皮屏障功能至關(guān)重要[29]。研究觀察到，與野生型小鼠相比，葡聚糖硫酸鈉處理3 d后的VDR敲除小鼠上皮連接中斷，腸道跨上皮電阻降低且粘膜損傷更嚴(yán)重[30]。體外細胞實驗也發(fā)現(xiàn)，在Caco-2單層細胞中用小干擾RNA敲低VDR后，細胞的緊密連接蛋白表達顯著下降，單層細胞電阻值降低[30]。此外，在小鼠的急性腸炎模型中觀察到，VDR可以抑制NF-κB和凋亡調(diào)節(jié)劑PUMA的激活[17，31]，通過抑制細胞凋亡和壞死性凋亡來維持腸上皮完整性[32-33]。

2.2.2 VDR與上皮連接 緊密連接和粘附連接是腸上皮細胞主要的蛋白連接方式。緊密連接相關(guān)蛋白包括Occludin、Claudins、ZO-1等連接粘附分子，粘附連接則與E-鈣粘蛋白、β-連環(huán)蛋白相關(guān)，兩者共同防御小分子量毒素或免疫原性物質(zhì)從腸腔轉(zhuǎn)移到粘膜間質(zhì)[34-35]。VD/VDR信號通路可以調(diào)控緊密連接和粘附連接相關(guān)蛋白表達。電鏡觀察到VDR敲除小鼠腸上皮細胞的緊密連接破壞，ZO-1、E-鈣粘蛋白等連接蛋白表達顯著下降[30，36]。Claudin-2 和Claudin-12 的表達由VD 通過激活VDR信號上調(diào)表達，且影響上皮細胞對Ca2+吸收[37]。目前越來越多的研究提出VDR 信號通路可能通過穩(wěn)定上皮連接來降低IBD的疾病活動[30，32]。

2.3 異常免疫反應(yīng)

IBD中的各種免疫細胞和調(diào)節(jié)因子以網(wǎng)絡(luò)的方式相互關(guān)聯(lián)、重疊，共同調(diào)節(jié)腸道免疫反應(yīng)。VDR 信號通路通過調(diào)節(jié)巨噬細胞、樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）和T 細胞等多種免疫細胞，對先天性免疫和適應(yīng)性免疫發(fā)揮一定的抑制作用[38]。

2.3.1 VDR 與腸道先天性免疫 胃腸道免疫系統(tǒng)的先天性免疫是參與維持腸道穩(wěn)態(tài)的第一道屏障。潘氏細胞和上皮內(nèi)淋巴細胞可以分泌抗菌肽對抗腸道病原入侵[39]。研究表明，VDR可以直接誘導(dǎo)編碼抗菌肽與先天性免疫反應(yīng)相關(guān)的細胞因子的基因轉(zhuǎn)錄[40]。而潘氏細胞VDR 的表達缺陷會削弱這些細胞的抗菌作用，從而增加腸道炎癥反應(yīng)[41]。此外，杯狀細胞分泌的粘液含有不同的抗菌成分，從而發(fā)揮腸道免疫功能。有關(guān)腸上皮體外類器官培養(yǎng)的研究證實，VDR也表達于杯狀細胞[42]，而VDR缺陷小鼠的杯狀細胞存在粘液的儲存和分泌功能異常[43]。與此同時，巨噬細胞通過吞噬作用清除病原體，并起到部分的抗原遞呈功能。有關(guān)在巨噬細胞和IBD 的研究發(fā)現(xiàn)，VD/VDR 軸可以調(diào)節(jié)巨噬細胞表型，有利于巨噬細胞向M2 型巨噬細胞分化；M2 型巨噬細胞通過增加IL-10 的分泌，并減少TNF-α的分泌來抑制炎癥[44]。

2.3.2 VDR 與腸道適應(yīng)性免疫 適應(yīng)性免疫系統(tǒng)雖然形成防御反應(yīng)的速度較慢，但可以識別病原體特定的抗原目標(biāo)，也在腸道免疫中發(fā)揮重要作用。VDR可以通過多種信號通路調(diào)節(jié)T細胞和樹突狀細胞的功能以減少炎癥反應(yīng)[45]。在T 細胞相關(guān)的研究中發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，VDR敲除小鼠的CD4+T 細胞能分泌更多的促炎性細胞因子IFN-γ和IL-17[46]。體外實驗中使用VD刺激巨噬細胞會降低其對T 細胞募集和活化作用，減少炎性細胞因子釋放[47]。同時，VD 一方面可以通過抑制促炎性IL-12 的分泌、促進抗炎性IL-10 的分泌，從而抑制炎癥性Th1細胞的活化并促進Treg細胞的成熟[48]，另一方面還可抑制促炎Th17細胞成熟分化，降低促炎細胞因子IFN-γ和IL-17的表達[46]。樹突狀細胞是適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的主要前哨細胞，它可以識別攝取抗原并將加工過的抗原呈遞給T細胞和B細胞，在啟動和調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答中發(fā)揮中樞的作用[49]。在適應(yīng)性免疫反應(yīng)中，耐受性樹突狀細胞會轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)Th1/Th17 細胞的效應(yīng)樹突狀細胞[49]，而VD可以通過抑制該過程減少腸道免疫應(yīng)答[50]。雖然在小鼠結(jié)腸炎模型中，樹突狀細胞VDR 的缺失僅輕微影響腸道炎癥，但結(jié)腸中炎性細胞因子的表達卻顯著增加[51]。以上研究表明，適應(yīng)性免疫中VDR 信號傳導(dǎo)在控制腸道炎癥方面發(fā)揮著重要作用。

2.4 腸道菌群紊亂

人類腸道菌群是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，菌群平衡可以抑制病原體的過度生長并在全身免疫的發(fā)育和成熟中起關(guān)鍵作用[52]。近年來很多研究認(rèn)為，腸道微生物群的改變（生態(tài)失調(diào)）是IBD發(fā)病機制中的一個重要因素[53]。

2.4.1 VDR影響腸道菌群種類和豐度 一項薈萃分析表明，VDR基因變異顯著影響人類腸道微生物群[54]。研究發(fā)現(xiàn)，益生菌對IBD 的保護作用依賴于上皮VDR 信號通路[55]。在正常的小鼠腸道菌群中，腸道上皮敲除VDR后菌群的分布和豐度發(fā)生了顯著的變化，主要表現(xiàn)為VDR缺失的小鼠腸道脆弱擬桿菌豐度增加[16]。此外，腸上皮VDR 缺失會加劇小鼠葡聚糖硫酸鈉造模引起的腸道炎癥損傷，而將腸道上皮VDR敲除小鼠和野生型對照小鼠同籠飼養(yǎng)造模后，這種由于基因型不同引起的腸道炎癥差異消失了[16]。這說明VDR缺失使腸道菌群紊亂加重IBD的發(fā)生發(fā)展。另一項研究表明，腸道潘氏細胞VDR表達缺陷會導(dǎo)致溶菌酶分泌減少，使致病細菌抗菌活性受損，從而增加炎癥反應(yīng)[41]。還有研究發(fā)現(xiàn)小鼠飲食中缺乏VD會導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，主要表現(xiàn)在腸道肝螺桿菌（Helicobacter hepaticus，H.h）豐度增加而益生菌Akkermansia muciniphila豐度減少[56]。因此，VDR基因可能對腸道炎癥中微生物群與宿主之間的穩(wěn)態(tài)和信號傳導(dǎo)發(fā)揮重要作用。

2.4.2 VDR 與菌群代謝產(chǎn)物 一些研究推測腸道菌群的代謝產(chǎn)物通過VDR依賴的方式調(diào)節(jié)腸道免疫反應(yīng)。丁酸鹽是一種由腸道微生物產(chǎn)生的短鏈脂肪酸，在小鼠飲水中給予2%丁酸鈉可以增加腸道VDR表達并抑制結(jié)腸炎模型中的炎癥[16]。此外，腸道菌群代謝產(chǎn)生的次級膽汁酸和石膽酸通過激活CD4+Th細胞的VDR抑制Th 細胞免疫反應(yīng)，從而減少腸道炎癥中IFN-γ和IL-2的產(chǎn)生[57]。

總之，VDR 的相關(guān)基礎(chǔ)研究對腸道菌群在IBD 的作用機制提供了很多新的思路和解釋。

3 VD/VDR信號通路在臨床上的應(yīng)用

VD的膳食來源主要包括富含脂肪的魚類、強化食品（如添加VD的牛奶）和特殊的膳食補充劑[58]。除了從食物中獲取VD 外，當(dāng)紫外線被皮膚中的7-脫氫膽固醇吸收時，VD也會在體內(nèi)合成，并在肝臟中形成25-羥基維生素D3[59]。25-羥基維生素D3與維生素D3結(jié)合蛋白結(jié)合，是循環(huán)中VD 的主要形式[11]。皮膚合成和食物中攝入的VD最后經(jīng)腎臟的作用生成具有生物活性的1，25-二羥基維生素D3，可以激活體內(nèi)VDR基因的表達[60]。膳食維生素D2和VD通過相同的羥基化過程被激活，其代謝物作為有效的VDR配體發(fā)揮激素VD的作用[61]。

3.1 血清VD含量與IBD的關(guān)系

IBD 患者血清VD 濃度較低會導(dǎo)致體內(nèi)VDR基因激活不足，從而影響IBD的病情進展。一項隊列研究表明，血清VD低于30 ng/mL的IBD患者健康相關(guān)生活質(zhì)量（sIBDQ）較低，而sIBDQ 評分較高患者VD 血清濃度為50～59 ng/mL[62]。一項由70 名臨床緩解的UC 患者參與的前瞻性研究顯示，在12 個月的觀察期間，UC復(fù)發(fā)患者的平均血清VD 濃度顯著低于未復(fù)發(fā)患者（29.5 ng/mL vs 50.3 ng/mL，P=0.001），臨床緩解的UC患者血清維生素D 水平≤35 ng/mL 或更低會增加UC的復(fù)發(fā)風(fēng)險。因此，可考慮將該閾值血清VD 的水平作為預(yù)測UC復(fù)發(fā)的一項指標(biāo)[63]。

補充一定量膳食維生素D可以提高IBD患者的血清VD濃度，從而改善患者生活質(zhì)量、降低復(fù)發(fā)率。一項隨機雙盲安慰劑對照試驗發(fā)現(xiàn)，與接受安慰劑的患者相比，每天補充1 200 IU VD的患者3個月內(nèi)CD復(fù)發(fā)率顯著降低（13%vs 29%，P=0.006）[64]。類似的一項針對血清VD 水平低于30 ng/mL 的UC 患者的研究發(fā)現(xiàn)，每天補充4 000 IU的VD可改善患者的sIBDQ[65]。

3.2 攝入VD劑量與IBD的關(guān)系

雖然補充VD可以提高患者VD血清濃度從而改善IBD 的復(fù)發(fā)率與臨床癥狀，但這種改善并不是劑量依賴性的。一項針對CD 緩解期患者的研究發(fā)現(xiàn)，每天口服高劑量（10 000 IU）VD 與低劑量（1 000 IU）相比，高劑量雖然可以顯著提高患者的血清VD水平，但是對于降低CD的復(fù)發(fā)率沒有顯著作用[66]。美國國立衛(wèi)生研究院建議，每天攝入VD 的安全劑量是4 000 IU，并指出每天劑量在10 000～40 000 IU之間或血清25-羥基維生素D3水平在200～240 ng/mL之間時會引起VD毒性[66]。

3.3 VD與腸道菌群

目前還沒有關(guān)于補充VD 對IBD 患者微生物組的直接作用的報道。最近的一項研究表明，健康患者在持續(xù)8 周口服補充的140 IU/kg VD 后可顯著減少腸道致病菌（如埃希氏菌和志賀氏菌）的豐度[67]。這說明VD也可能通過影響腸道菌群影響IBD進展。

3.4 VD類似物

隨著化學(xué)合成方法的進步，VD類似物的數(shù)量和種類大大增加。除VD以外，目前已經(jīng)開發(fā)出許多VDR配體藥物，且在體內(nèi)和體外實驗中證實均具有激活VDR的功能，如VD 衍生物和非類固醇化合物等，但這類藥物引起的高鈣血癥等副反應(yīng)限制了它們現(xiàn)階段的臨床應(yīng)用[11]。此外，VDR 的配體藥物在體內(nèi)的藥代動力學(xué)（吸收、分布、代謝和排泄）和組織選擇性也有待評估。

4 小結(jié)

VDR 可以通過調(diào)節(jié)腸道炎癥穩(wěn)態(tài)、腸上皮屏障功能、腸道免疫反應(yīng)與腸道菌群等多方面影響IBD 的發(fā)生發(fā)展。VDR與IBD的密切聯(lián)系也使得VDR的基礎(chǔ)研究具有向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化的意義。相應(yīng)的VDR配體藥物的研發(fā)和臨床試驗將有望成為IBD干預(yù)和治療的新方向。而VD作為激活VDR信號通路的常見膳食營養(yǎng)劑，其基于人群的研究可以用來闡述飲食與疾病的關(guān)系，相關(guān)結(jié)論可以應(yīng)用于VD 補充食品的相關(guān)市場監(jiān)測和政策制定。

（利益沖突：無）