
维生素D是一种脂溶性类固醇激素,不仅在骨骼系统、心血管系统及免疫系统疾病中发挥着重要作用,还参与了感染性疾病的发生及发展过程。在感染性疾病中,维生素D通过调节多种免疫细胞和细胞因子来发挥对先天性免疫和适应性免疫应答反应的调控作用,也可通过介导抗菌肽的表达来发挥杀菌作用。本文简要介绍维生素D缺乏与儿童感染性疾病的相关性。
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维生素D(vitamin D,Vit D)是在人体内有着广泛生理作用的一类脂溶性类固醇激素,在皮肤中以其前体形式(7-脱氢胆固醇)存在,经阳光中紫外线辐射后转化为维生素D3(又称胆钙化醇)。此外,人体Vit D还可通过Vit D补充剂以及食物来获得。目前Vit D在心血管系统、骨骼系统及免疫系统疾病中的作用已经得到了广泛的研究,随着研究的进一步深入,Vit D与感染性疾病的关系越来越被重视,目前Vit D的研究已经成为各个领域关注的热点。
研究发现人体存在一条抗感染途径,这条途径依赖于Vit D。Vit D通过调节多种免疫细胞和细胞因子来发挥对先天性免疫和适应性免疫应答反应的调控作用[1]。Vit D调节免疫的关键点是对抗原呈递细胞递呈抗原能力的抑制,Vit D与Vit D受体结合后树突状细胞的成熟可受到其抑制,抗原呈递细胞停滞在不成熟的阶段,CD4细胞抗原递呈的能力降低,CD4细胞向Th1、Th17转化被抑制,从而促进了Th2的生成。Vit D还可以通过抑制外周血淋巴细胞分泌白细胞介素(IL)-2与γ-干扰素、从而使肿瘤坏死因子-α与IL-12的生成受抑制,Th1细胞减少并使其活性降低,Th1/Th2平衡发生改变。此外,Vit D还可通过抑制树突状细胞的分化与成熟,下调并刺激分子CD40、CD80及CD86的表达,降低细胞的抗原递呈能力,从而抑制T细胞的活性。故在一些感染性疾病中,Vit D通过调节细胞因子的生成、调节Th1/Th2平衡而发挥重要作用。另外,Vit D还通过介导抗菌肽(antimicrobial peptide)的表达发挥杀菌作用。抗菌肽是一种抗菌蛋白,它由中性粒细胞和巨噬细胞产生,抗菌活性广。呼吸道黏膜、结肠上皮中存在抗菌肽-37,故在Vit D缺乏时可以导致气道细菌的定植、慢性反复呼吸道感染以及肠道感染等。此外,Vit D还可通过活化巨噬细胞及单核细胞的Toll样受体(Toll-like receptors,TLR),通过细胞内信号传导途径增加Vit D受体(vitamin D receptor,VDR)的表达,与有活性的1,25(OH)2D3结合进入细胞核,然后与染色质结合,从而影响基因转录,诱导巨噬细胞及单核细胞表达抗菌肽,进一步激活了先天性免疫反应。
脓毒症最主要的发病原因是感染,而引起感染的高危因素之一是Vit D缺乏,大量的研究显示,脓毒症患者Vit D缺乏非常常见,发生率很高,甚至可达95%[2]。Moromizato等[3]发现,脓毒症患者存在Vit D缺乏时,住院期间病死率、30 d及90 d病死率均高于Vit D水平正常者,推测Vit D缺乏是危重症患者发生脓毒症死亡的重要危险因素之一。de Haan等[4]将脓毒症与Vit D的关系用Meta分析进行了相关性研究,发现Vit D缺乏会增加危重症患者的感染率和病死率,故推测补充Vit D可使抗菌肽的产生增加以调节机体的免疫炎症反应,从而阻止感染的发展。贾育梅[5]的研究也证实脓毒症患者体内Vit D水平的降低会加重病情,导致患者病死率增加,且其缺乏的程度对患者28 d病死率有较好的预测作用。De Pascale等[6]进一步研究认为,Vit D水平<7 μg/L可作为脓毒症患者病死率的预测指标,认为脓毒症患者补充Vit D对治疗可能有帮助。有研究发现给脓毒症大鼠补充Vit D后其存活率有所提高,提示补充Vit D对治疗脓毒症将是一种有效的优化治疗方法[7]。
近年来,Vit D在结核病发病中的作用越来越受到重视,王艳丽等[8]总结了Vit D与结核病、免疫缺陷病的关系,并发现Vit D与结核病的易感性相关。Zeng等[9]的研究发现,血清Vit D≤25 mmol/L与活动性结核的发病具有显著相关性,Vit D在26~50 mmol/L范围内增加了结核病的发病风险。Yuvaraj等[10]的研究表明,低Vit D水平时结核患者痰培养转阴时间延长。Sato等[11]的研究表明,随着Vit D水平增高,结核病患者痰培养转阴所需时间缩短。Ralph等[12]发现Vit D在改善肺结核患者的临床症状,痰阴转率、营养状况及影像学方面有着显著效果。Campbell和Spector[13]的研究发现,巨噬细胞的TLR可激活并上调VDR和维生素D1羟化酶的表达,诱导抗菌肽的产生,杀灭结核分支杆菌,利用结核分支杆菌19 000的脂蛋白刺激巨噬细胞TLR2后观察到细胞中CP27B、VDR的表达上调,同时发现Vit D能作用于靶基因,通过细胞的自分泌产生抗菌肽来发挥杀菌作用。Latorre等[14]报道TLR的激活可产生抗氧化物质和抗菌肽。Vit D还可促进结核灶中钙盐的沉积,促进病灶钙化愈合的速度。大量的研究认为Vit D水平与结核病的流行和抗结核治疗效果有关,但具体的治疗方案仍需要进一步的临床试验证实。
泌尿系统感染是严重危害并困扰人体健康的一类疾病,目前治疗上主要以抗感染为主,但易复发。抗菌肽在天然防御、固有免疫反应及适应性免疫反应中均起到了重要作用,因抗菌肽具有抗菌效率高、抗菌谱广的特点,故其杀菌效力远远超过了目前所研发的抗生素,对耐药菌也有一定的疗效。Kim等[15]的研究发现,Vit D和cathelicidin相关抗菌肽(cathelicidin-related antimicrobial peptide,CAMP)的表达机制存在潜在的相关性,Vit D的反应元件存在于CAMP基因的启动子区,该区域结合受体后其转录起始效能使Vit D的表达明显增强;TLR在泌尿道上皮的防御机制中起着重要的作用,Vit D缺乏时TLR减弱了对泌尿道局部免疫功能的调节作用,从而降低了泌尿道的防御功能,进而容易发生感染。Deng等[16]的研究发现,泌尿系感染儿童的血清Vit D水平明显低于健康儿童,足量的Vit D对泌尿系免受感染起保护作用。Nseir等[17]的研究亦发现,Vit D水平与泌尿系感染的严重程度存在相关性,绝经前女性,低水平的血清Vit D发生复发性泌尿系感染的风险较高。补充Vit D能增加人类膀胱上皮细胞中CAMP的含量,从而提高了泌尿系对大肠埃希菌的免疫应答,提示补充Vit D对治疗复发性泌尿系感染将是一种有效的替代治疗方法。
呼吸系统感染是全球儿童死亡的首要原因。由于儿童尚无健全的免疫系统,免疫功能低下,当Vit D缺乏时,T细胞、B细胞、NK细胞亚群功能失调,尤其是T细胞总数和Th细胞明显减少,从而使免疫功能,尤其是细胞免疫功能降低。存在Vit D缺乏的患者,由于其体液免疫和细胞免疫功能紊乱,导致其支气管纤毛运动减弱,从而增加了呼吸道感染的风险。Colotta等[18]的研究证明,血清Vit D水平与儿童呼吸道感染相关,提高Vit D水平有助于预防呼吸道感染发生。He等[19]发现,血清Vit D水平越低,近期上呼吸道感染的发病率越高,两者呈负相关关系,反复呼吸道感染患儿的Vit D缺乏亚临床状态的发生率远高于正常儿童。Lee等[20]研究发现,Vit D缺乏儿童在流感高发季节的流感发病率明显比Vit D正常儿童高。同时有研究表明,在流感高发季节口服较高剂量的Vit D可减少流感的发病率[21]。Vit D对免疫系统起着至关重要的调节作用,这可能是Vit D缺乏时容易患呼吸道感染的关键原因之一,同时Vit D缺乏可使部分患儿出现弹力纤维组织发育不良和喉软骨软化的情况,从而感染加重,因此在呼吸道感染性疾病的治疗过程中应联合使用Vit D制剂。
人体在健康状态时肠道的微生态是保持动态平衡的,但对于严重感染及长期使用广谱抗生素的患者,肠道菌群容易出现失调。抗菌肽在肠道的作用主要是通过抑制肠黏膜表面的细菌,从而减少细菌对内皮细胞的侵害,维持肠道微生态的平衡。肠道内皮细胞表达抗菌肽的先决条件是Vit D受体的激活,故Vit D在维持肠道微生态的平衡中起着至关重要的作用。危重症患者会发生肠黏膜屏障的损害,出现细菌的移位,Vit D能影响肠道细胞间黏附因子的表达,从而起到保护肠黏膜屏障完整性的作用。目前嗜肝病毒性肝炎仍呈全球性流行,严重危害人类健康,近来大量的研究发现多种肝脏疾病患者中均普遍存在Vit D缺乏。Farnik等[22]发现,慢性乙肝患者血清Vit D普遍缺乏,占所研究人数(203例)的77%。有研究对426例慢性乙肝患者进行了随访,并监测他们的血清Vit D水平,发现低水平Vit D的患者病情更容易进展,易发展为肝硬化、肝癌甚至出现死亡[23]。大量流行病学研究发现,丙肝病毒慢性感染和Vit D缺乏导致的免疫功能低下相关联。Lange等[24]研究发现,Vit D可诱导干扰素-β基因的表达,从而抑制肝癌细胞中丙肝病毒的增殖,Vit D可调节免疫反应,减少CD4+T细胞的增殖、分化,促进抗炎因子IL-4、IL-5的分泌,刺激细胞免疫,参与机体的免疫调节,故病毒性肝炎感染患者血清Vit D的水平偏低。Vit D及其受体在多种肝脏疾病的发生、发展及治疗中均起着重要的作用,推测补充Vit D可能会对治疗手段起到优化作用。
最近,对脓毒症儿童的多中心研究表明,Vit D缺乏是儿童脓毒症发生的重要预测因子。Vit D不足和缺乏可增加脓毒症儿童的死亡风险[3]。重症手足口病病情进展与炎症风暴和体内炎症细胞因子的激活引起的自身免疫性疾病有关,这与严重脓毒症发病机制相同。Dang等[25]的研究发现,手足口病患儿血清Vit D水平明显低于健康儿童,且血清Vit D水平越低,患儿的疾病严重程度和病死率可能越高,并发脑干脑炎、神经源性肺水肿、循环衰竭的发生率越高。Qu等[26]的研究亦发现重症手足口病患儿血清Vit D水平较正常儿童大幅降低,死亡组降低更明显,多因素回归分析发现Vit D水平与手足口病严重程度相关,提示血清Vit D水平对预测手足口病病情的进展及预测死亡风险具有临床价值。手足口病患儿Vit D降低原因推测与重症手足口病患儿Vit D消耗增加、组织细胞水平的摄入和合成减少有关。进一步的研究发现,在柯萨奇病毒A组16型(CA16)感染的胶质母细胞瘤A172细胞中,VDR的mRNA和蛋白表达均显著降低,而在CA16感染的胶质母细胞瘤A172细胞中使之过表达VDR或Vit D干预后可逆转CA16感染诱导的细胞死亡、凋亡或线粒体膜破裂,从而提出Vit D和VDR可能与手足口病的发病机制有关[26]。Li等[27]对编码VDR基因的单核苷酸多态性与肠道病毒71型手足口病的严重程度进行了相关性研究,发现rs11574129和rs739837与肠道病毒71型手足口病的严重程度存在显著相关性,提示这些VDR基因多态性影响血清Vit D水平,进而影响肠道病毒71型相关的手足口病的临床表现和严重程度。但Vit D、VDR与CA16型手足口病病情严重是否具有相关性,目前尚无相关报道。
综上所述,Vit D在感染性疾病中发挥着重要的作用,Vit D的长期缺乏可能关系到相关疾病的预后和转归。仍有其他未阐明的机制有待进一步的研究,但可以肯定的是,适宜剂量的Vit D能够改善人体健康状态,对Vit D进行深入的研究,将会为今后临床疾病的诊治提供理论依据。
所有作者均声明不存在利益冲突





















