维生素D代谢通路与斑秃的关系,原来他们之间有这样的关联
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斑秃是一种非瘢痕性的炎症性脱发疾病,典型临床表现是头部突发性边界清晰的圆形斑状脱发。斑秃在人群中的发病率约O.1%~O.2%,1.7%-2.0%的人群在一生中会经历斑秃。本病病因不明,神经精神因素、自身免疫、内分泌障碍或遗传因素等都可能起一定作用。
现较多研究认为本病是以毛囊为靶器官、T淋巴细胞介导的器官特异性自身免疫性疾病,其发病机制主要为生长期毛囊免疫赦免丧失、T淋巴细胞介导的针对毛囊自身抗原的免疫反应。
研究发现维生素D具有广泛的生理作用,其在免疫系统的作用越来越受关注,已较多文献报导维生素D缺乏可能与系统性红斑狼疮、系统性硬化、1型糖尿病等自身免疫性疾病有关,但斑秃与维生素D的相关性研究仍不多。
本文主要介绍维生素D及其代谢通路与免疫系统的相互联系以及维生素D、维生素D受体与斑秃相关性的研究现状,从而阐述其在斑秃发病中可能的机制,为斑秃的诊断和治疗提供新的思路。
一、维生素D
1.维生素D简述
维生素D是一种类固醇激素,通过调节肠道吸收和肾脏重吸收作用维持机体的钙平衡。维生素D可通过食物摄取,大部分由皮肤吸收UVB的照射,从7-脱氢胆固醇转化而来,前体维生素D3经肝运输,转化为25(OH)D3,后经肾在25(OH)D3-1-a羟化酶的催化下形成1,25(OH)2D3。
维生素D主要有两种表现形式:1,25(OH)2D3,为维生素D最活泼的形式,在靶组织与维生素受体(VDR)结合,产生相关效应;25(OH)D,在人体比较稳定且浓度较高,能反映食物摄入和自身合成的维生素D总量,以及维生素D的转化能力,因此25(OH)D被认为是衡量维生素D营养状态的最佳指标。
2.维生素D与免疫
维生素D在调节钙磷平衡、管理骨健康方面的功能已被熟知,自从1983年,有学者在人外周单核白细胞、活化T淋巴细胞中发现VDR的表达,提示维生素D可能在免疫系统亦起重要作用。
后来学者发现炎症性肠病分布与地域位置有关,在北方气候中发病率更高;多发性硬化病的分布与纬度有关,同一半球中越接近赤道的疾病分布越少。
上述发现均提示自身免疫性疾病的发生与阳光曝露的程度有关,进而发现维生素D的缺乏与自身免疫性疾病的发生有关。近年来学者在动物模型、临床试验中发现补充维生素D对I型糖尿病、炎症性肠病、系统性红斑狼疮、多发性硬化等自身免疫性疾病有治疗作用。
现有学者认为维生素D可能通过参与T淋巴细胞的管理和分化影响自身免疫性疾病。比较系统性红斑狼疮患者口服补充维生素D前后T淋巴细胞变化,提示维生素D使Treg细胞增多,TH1、TH17淋巴细胞减少。
体外实验中,1,25(OH)2D3加入CD4+T细胞,阻止Th1细胞的分化及该细胞因子的分泌,促进Th0向Th2细胞分化。通过体外实验研究炎症性肠病患者中1,25(OH)2D3对Th1/Th2平衡的影响,结果显示盖三淳孵育后在炎症性肠病组IFN-r、TNF-a下降,IL-10升高。
体外实验提示维生素D抑制IL-5、IL-10的分泌,而IL-4的升高与降低仍存在异议。
3.维生素D与斑秃
前后研究了血清25(OH)D与斑秃的关系,结果示斑秃患者的血清25(OH)D水平比正常人的显著下降。认为血清维生素D不足与斑秃的严重程度、病程有关。
研究30例斑秃患者分别使用局部、系统PUVA治疗和窄波UVB治疗3月后,结果示患者血清25(OH)D水平明显升高,但与对照组相比仍减少;治疗前的SALT评分(77±23%)与治疗后的(61±22.5%)比较,明显下降,斑秃患者有不同程度的生发。
以上均提示斑秃的发生与维生素D缺乏密切相关,利用PUVA、窄波UVB等方式可升高体内25(OH)D水平,成为治疗斑秃的新方向。
二、维生素D结合蛋白
1.维生素D结合蛋白简述
维生素D结合蛋白是血浆中维生素D及其代谢产物最主要的转运蛋白,血浆总25(OH)D3中85-90%与DBP紧密结合,10%~15%与白蛋白结合,还有不足1%以游离形式存在。
后两者一同被称为25(OH)D的非DBP结合部分,DBP对于维持血清维生素D浓度稳定、调节其生物活性及靶器官反应性起重要作用。
现较多研究表明DBP在肾脏的近曲小管细胞表达,且在近曲小管表皮的刷状缘发现一种多功能的清除受体——巨蛋白,DBP及DBP-25(OH)D复合物通过肾小球血管滤过。
在近曲小管与megalin结合,从而完成对DBP及DBP-25(OH)D复合物的重吸收,起稳定血清维生素D浓度的作用,而肾脏尤其近曲小管受损的患者,如糖尿病肾病的患者,因megalin缺失,大量DBP从尿液排出。
一些学者发现除了近曲小管细胞外,淋巴细胞表面亦表达DBP[12],但淋巴细胞中DBP是否通过与megalin的结合运转、摄取,仍未见研究报道阐明。
2.维生素D结合蛋白与免疫
研究示25(OH)D加入活化的T淋巴细胞培育后,1,25(OH)2D3增高,CD38、CTLA-4增高,IFN-γ下降,但添加DBP后上述反应停止。
研究示25(OH)D加入活化后的CD4+CD25-Tcells表达CTLA-4增高,而IL-17、IL-21、IFN-γ下降,添加DBP后,CTLA-4下降,而IL-17、IL-21、IFN-γ增高。
CD38及CTLA-4均在活化淋巴细胞表达,且CTLA-4在Treg细胞明显表达,参与淋巴细胞增殖与分化的调节,加入DBP后两者均下降,提示DBP可能通过降低淋巴细胞的表面分子蛋白,调控淋巴细胞的分化;
而IFN-γ、IL-17、IL-21的增高则提示DBP可能通过促进Th1、Th17分泌促炎因子,从而起免疫调节的作用。
DBP基因具有多态性,导致与维生素D的结合力不同,有研究表明其基因多态性与自身免疫性疾病的发生相关,如类风湿关节炎、Graves病等,但未见DBP基因多态性与斑秃相关性的报导。
现认为斑秃是以T淋巴细胞为主导的自身免疫性疾病,DBP可能通过促使Th0淋巴细胞向Th1、Th17分化,抑制向Treg细胞分化,并调节相关细胞因子分泌,从而促使斑秃的发生发展。
三、1-a-羟化酶
25(OH)D31-a-羟化酶,即CYP27B1在肾脏25(OH)D在该酶催化下转换成1,25(OH)2D3,从而发挥相应的生物功能。
近年来,一些研究发现CYP27B1mRNA在肾外组织表达,如皮肤、肠道、骨,亦在免疫细胞表达,如巨噬细胞、树突状细胞、T淋巴细胞。
有研究示未活化的CD4+T细胞不表达/低表达CYP27B1mRNA,经刺激活化后,该酶表达明显增高,且使25(OH)D更多地转换至1,25(OH)2D3,IL-17、IL-21、IFN-γ下降,CTLA-4、Foxp3增高。
IFN-γ为Th1细胞的特异性细胞因子,IL-17为Th17的特异性细胞因子,两者均为促炎因子,而IL-21主要由活化的CD4+T细胞、NKT细胞和Th17细胞产生,主要起促进初始CD4+T细胞向Th17细胞分化的作用。
Foxp3为Treg细胞特异性转录因子,缺乏可导致Treg细胞的缺失。该研究提示在活化的CD4+T细胞1-a-羟化酶可能通过促使1,25(OH)2D3的转换,抑制CD4+T细胞向Th1、Th17分化及相关细胞因子的分泌,及促进向Treg细胞分化及相关细胞因子分泌,从而起调节免疫的作用。
肾内的CYP27B1通过PTH、血钙磷、1,25(OH)2D3等,以负反馈的方式调节,而在单核细胞里,IFN-γ可能通过JAK/STAT,NK-ΚB通道,促进1-a-羟化酶的产生。
现亦有研究示1型糖尿病、系统性硬化病等与该酶基因多态性有关,进一步说明了1-a-羟化酶可能与自身免疫性疾病相关,且该酶调节T淋巴细胞的分化及细胞因子的分泌,提示可能参与斑秃的发病机制。
四、维生素D受体
1.维生素D受体简述
VDR属于核受体超家族成员之一,VDR与视黄醇类X受体形成异二聚体后结合于靶基因启动子区维生素D反应元件,1,25(OH)2D3-VDR-视黄醇类X受体复合物与维生素D反应元件相互作用调控靶基因转录,从而产生相应的生物功能,如钙磷平衡、免疫调节等。
目前研究表明,VDR除了表达于涉及骨代谢的细胞、正常细胞(如角蛋白细胞、胰岛细胞)和肿瘤细胞外,还几乎表达于所有免疫细胞,包括活化的CD4+、CD8+T细胞、B细胞、中性粒细胞和抗原提呈细胞。
研究示VDR在生长期的IV-VI和退行期于毛囊外毛根鞘和真皮乳头的表达,比休止期和生长期I-III更强。
2.维生素D受体与斑秃
遗传性维生素D抵抗性佝偻病(HVDRR),因1,25(OH)2D(能转化为1,25(OH)2D2或1,25(OH)2D3)抵抗而导致的罕见遗传病,VDR突变致该受体功能改变可能是该病的分子基础。
临床表现为骨骼畸形、骨痛、肌力下降等之外,还表现为体毛稀疏,部分患者甚至出现头发、体毛全部脱落。这一发现引起了学者的注意,VDR突变使维生素D功能受损,从而影响毛发生长。
后来在VDRKO小鼠的毛囊发现,角化干细胞增殖、分化能力受损,导致更多分化为皮脂腺细胞,具体表现为第一次发育的毛发正常,但毛发循坏再生长能力受损,继而发展为脱发。
该报道进一步表明VDR与毛发周期的关系密不可分,VDR的表达异常或者表达下降,维生素D作用受损,导致毛发周期性生长受损,最后发展为脱发。
现已有研究表明在多种自身免疫性疾病的血清、病理组织中发现该受体表达降低,如系统性红斑狼疮、系统性硬化等,而仅少量报道检测斑秃患者VDR的表达量。
研究示在正常头皮的毛囊上皮细胞核呈很强的VDR表达,主要分布与毛囊外毛根鞘,尤其是位于真皮和皮下组织浅层水平的毛囊最外层细胞,斑秃患者生长期毛囊上皮细胞VDR阳性细胞较正常人明显减少,且斑秃患者的VDR蛋白表达水平在不同的发病年龄、病程以及脱发面积之间均差异无统计学意义。
五、结语
综上所述,维生素D通路可能通过调节T淋巴细胞的分化及细胞因子分泌,起维持免疫系统平衡的作用。斑秃为T淋巴细胞为主导的自身免疫性疾病,但维生素D通路与斑秃的相关性,以及其在斑秃发病中的具体机制目前仍不明确。
随着研究的不断深入,维生素D在斑秃的预防及治疗将发挥越来越重要的作用,而研究维生素D通路将为斑秃的诊断与治疗提供新的思路。
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