維生素D 防治糖尿病腎病研究進(jìn)展

張曉良 宋志霞

慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)在全球的發(fā)病率及死亡率均很高，我國的流行病學(xué)調(diào)查CKD 患病率達(dá)10.8%。該病已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅人類健康的公共問題［1］。隨著生活方式及飲食習(xí)慣的改變，糖尿病在我國的發(fā)病率呈逐年上升趨勢。糖尿病的并發(fā)癥糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是導(dǎo)致CKD 和終末期腎病(endstage renal disease，ESRD)的主要原因之一。其發(fā)病機(jī)制目前并不十分清楚?？赡軝C(jī)制包括血流動力學(xué)因素、炎癥及氧化應(yīng)激等［2］。目前對DN 尚缺乏有效的治療手段。維生素D 已經(jīng)廣泛用于CKD的治療，其主要目的是調(diào)節(jié)鈣磷代謝及繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)等。近年來研究發(fā)現(xiàn)，維生素D 還可能存在其他腎臟保護(hù)作用。現(xiàn)將維生素D 在DN 這一領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 維生素D 在腎臟病中的應(yīng)用

早在上世紀(jì)中葉，維生素D 已用于CKD 患者。主要目的是維持體內(nèi)鈣的動態(tài)平衡和調(diào)節(jié)骨代謝。當(dāng)時人們認(rèn)為CKD 患者體內(nèi)維生素D 缺乏的主要原因是消化道攝入障礙。隨著研究的深入，研究者發(fā)現(xiàn)維生素D 在體內(nèi)發(fā)揮生物學(xué)作用的是活性維生素D。最早被用于治療CKD 的活性維生素D 是25－羥膽骨化醇或25 羥基維生素D3［25(OH)D3］。腎臟是產(chǎn)生1－α 羥化酶的最重要場所，25(OH)D3在1－α 羥化酶作用下被羥化生成1，25(OH)2D3，它是最具有生物活性的維生素 D。在 CKD 時，1，25(OH)2D3的合成減少，所以骨化三醇或1，25(OH)2D3成為替代性治療藥物。由于1，25(OH)2D3在臨床治療中安全范圍較窄，美國隨后研發(fā)了維生素D 類似物度骨化醇(hectorol)和帕立骨化醇(zemplar)，在其他國家研發(fā)的阿法骨化醇和22－乙二酸－1，25(OH)2D3也隨即出現(xiàn)。最近日本開發(fā)了一個氟衍生物，1，25(OH)226，27－F6—維生素D3，它是一種維生素D 分解代謝的酶。該藥物不影響維生素D本身的作用，但可以延長藥物的半衰期［3］。

多年來，維生素D 在臨床上廣泛應(yīng)用于治療腎性骨營養(yǎng)不良及繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)等疾病。有研究經(jīng)流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)維生素D不僅可以降低甲狀旁腺激素(PTH)，而且可以降低CKD 透析患者整體死亡率［4］。生存率的增加僅用甲狀旁腺激素的降低不能夠完全解釋，推測可能存在除降低甲狀旁腺激素以外的其他機(jī)制。

2 DN 的病理及臨床表現(xiàn)

微量白蛋白尿是臨床診斷DN的早期主要線索［5］。腎小球?yàn)V過率(eGFR)下降和血壓升高也有助于診斷DN。DN 早期表現(xiàn)為腎小球肥大，隨后出現(xiàn)腎小球基底膜增厚，細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)積聚、腎小球硬化、腎功能進(jìn)行性喪失。系膜細(xì)胞增殖導(dǎo)致系膜基質(zhì)增生及足細(xì)胞受損。足細(xì)胞是腎小球?yàn)V過屏障的最外層，DN 時足細(xì)胞的損傷可直接導(dǎo)致蛋白尿和(或)白蛋白尿。而且，足細(xì)胞損傷也是DN 腎小球發(fā)生進(jìn)行性硬化和eGFR 下降的原因。DN 時足細(xì)胞發(fā)生的一系列變化包括數(shù)目減少、裂隙膜蛋白丟失、足突廣泛融合等。一旦足細(xì)胞損傷加劇，微量白蛋白尿進(jìn)展至顯性蛋白尿，腎臟持續(xù)損害，最后出現(xiàn)腎小球硬化及腎間質(zhì)纖維化［6］。最近的流行病學(xué)調(diào)查與上述的結(jié)論并非完全一致，提示部分糖尿病患者臨床并沒有表現(xiàn)出蛋白尿和(或)白蛋白尿，但eGFR 已經(jīng)下降。研究報道在1 型糖尿病患者中發(fā)生的微量白蛋白尿可以逆轉(zhuǎn)，6 年累計緩解率高達(dá)58%，說明微量白蛋白尿不能作為發(fā)生DN 的預(yù)測標(biāo)志，eGFR 的下降不依賴于微量白蛋白的水平［7］。

3 腎臟病時維生素D 合成及代謝障礙的可能機(jī)制

在患腎臟病時，維生素D 的信號通路在多個方面受到干擾。目前尚不清楚這是疾病的發(fā)病原因還是疾病造成的結(jié)果。正常的人體內(nèi)維生素D 的來源主要有2 種途徑:一是部分食物中人工添加了維生素D;二是由皮膚內(nèi)的7－脫氫膽固醇在特定波長的紫外線(290 ～315 nm)作用下合成維生素D。由于腎臟病患者限制食用一些富含維生素D 的食物，且尿毒癥患者的皮膚合成維生素D 減少，故導(dǎo)致了體內(nèi)維生素D 的缺乏。正常情況下，維生素D 在體內(nèi)的代謝有2 個重要的羥化過程，每一步都增加了生物學(xué)活性。一個羥化過程是維生素D3在肝臟25 羥化酶的作用下在第25位側(cè)鏈的碳被羥化，生成25(OH)D3。另一個羥化的過程是在腎臟完成的。目前為止，尚無研究表明在腎臟疾病中第一個羥化過程障礙或不足。在腎臟病的早期階段，將25(OH)D3轉(zhuǎn)化為1，25(OH)2D3的酶CYP27B1 合成減少。隨后出現(xiàn)1，25(OH)2D3的水平降低，其機(jī)制可能與成纖維細(xì)胞生長因子－23(FGF－23)的增加有關(guān)［8］。當(dāng)eGFR≤40 ml/min 時，循環(huán)中1，25(OH)2D3的水平明顯降低，1，25(OH)2D3的降低導(dǎo)致繼發(fā)性甲狀旁腺的增生及PTH 水平增高［9］。隨著腎功能的持續(xù)下降，甲狀旁腺維生素D 受體(VDR)和鈣敏感受體的數(shù)量下降，加重了它們對維生素D 和鈣的抵抗。同時，高磷血癥也直接影響甲狀旁腺的功能和增生。另外，在尿毒癥的動物模型和糖尿病患者的腎臟中CYP24A1 酶合成增加，該酶的主要作用是分解代謝1，25(OH)2D3和25(OH)D3。CYP24A1 的增加不受FGF－23 水平的影響。但PTH 可降低CYP24A1的水平，其機(jī)制可能是對抗FGF－23因子［8］。

25(OH)D3和1，25(OH)2D3隨血液循環(huán)與維生素D 結(jié)合蛋白(DBP)相結(jié)合。DBP 是由肝臟合成的一種含唾液酸的單肽鏈糖蛋白，分子量為54 kD。由于1，25(OH)2D3的代謝產(chǎn)物的親和力遠(yuǎn)不及25(OH)D3，所以DBP 主要與循環(huán)中的25(OH)D3結(jié)合。已有報道DBP 可以經(jīng)尿液丟失，導(dǎo)致維生素D 代謝物的減少。另有報道只有25(OH)D3在尿液中丟失的較多，但是并非持續(xù)性的。此外，cubilin 和megalin 是25(OH)D3重吸收的2 種蛋白，但在糖尿病患者的尿液中可檢測到這2 種蛋白質(zhì)的丟失，進(jìn)一步加劇了維生素D 的減少［10］。最近研究證實(shí)在疾病的發(fā)展過程中，1，25(OH)2D3的丟失早于25(OH)D3［9］。低水平的1，25(OH)2D3將導(dǎo)致VDR 介導(dǎo)的核基因活化減少甚至抑制。但臨床上的確觀察到大多數(shù)腎臟病患者與正常對照組相比25(OH)D3及1，25(OH)2D3水平均降低，其機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

4 在DN 中維生素D 作用的可能分子機(jī)制

在糖尿病患者中應(yīng)用維生素D可能減緩腎功能的惡化，提高生存率。可能機(jī)制主要包括:協(xié)同控制血糖，減少腎素－血管緊張素系統(tǒng)(RAS)的活化和減輕腎小球及腎間質(zhì)纖維化。高血糖導(dǎo)致糖化蛋白生成過多，后者已被證實(shí)可直接損傷腎臟。另有報道提示糖化血紅蛋白水平與CKD 風(fēng)險呈線性相關(guān)［11］。嚙齒類動物模型研究表明，維生素D 可影響胰島素分泌，維生素D 類似物可減緩胰島B 細(xì)胞的破壞［12］。此外，在胰島素受體基因中存在維生素D 受體的一個DNA 反應(yīng)元件。維生素D 化合物可誘導(dǎo)胰島素受體的增加、減少分泌胰島素細(xì)胞的死亡，更好地利用葡萄糖。其主要機(jī)制可能是由于對骨鈣素的影響。在骨鈣素基因敲除的鼠模型中，表現(xiàn)出葡萄糖的利用障礙。骨鈣蛋白的基因包含典型的VDR 反應(yīng)元件。當(dāng)給予1，25(OH)2D3或它的類似物時，骨鈣蛋白基因的表達(dá)增加［13］。

心血管疾病是腎臟疾病患者的主要死亡原因。維生素D 可能降低心血管的并發(fā)癥，成為治療的靶向藥物。由于心臟組織不含有VDR 蛋白，它對心臟的保護(hù)作用可能是間接地調(diào)節(jié)RAS 系統(tǒng)。RAS是機(jī)體極為重要的調(diào)節(jié)血壓及維持水電解質(zhì)平衡的系統(tǒng)。當(dāng)腎臟受損時，血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)的水平明顯增高，它被認(rèn)為在腎臟的損害中起著主導(dǎo)地位。Ang Ⅱ可上調(diào)TGF－β，后者可以顯著增加細(xì)胞外基質(zhì)聚集，誘導(dǎo)足細(xì)胞的凋亡。在幾種不同的腎臟病模型中觀察到維生素 D 可以抑制 TGF－β 的表達(dá)［14］。近年研究表明AngⅡ還可以上調(diào)單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP－1)。MCP－1 是一種趨化因子，它可以趨化巨噬細(xì)胞的聚集［15］，而1，25(OH)2D3可以抑制MCP－1 的表達(dá)。其機(jī)制可能通過抑制NF－κB表達(dá)。所以阻斷或降低RAS 的活性成為延緩腎臟疾病進(jìn)展的極為重要的手段。目前臨床上使用的抗RAS 藥物主要是血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(ACEI)和血管緊張素受體拮抗劑(ARB)2 大類。這2 種藥物的使用會降低AngⅡ的水平。但是腎素水平會升高，升高的腎素也會造成類似的損害［16］。過去10 年的動物實(shí)驗(yàn)研究證實(shí) 1，25(OH)2D3及其類似物無論是在mRNA 水平還是在蛋白質(zhì)水平均抑制了腎素。因此，ACEI 和維生素D聯(lián)合應(yīng)用可能更有效。

在腎臟纖維化的過程中，除了RAS 起主導(dǎo)作用外，還有其他一些蛋白質(zhì)的參與。組織纖維化看似是損傷的結(jié)果，但其本質(zhì)上是修復(fù)。一旦損傷發(fā)生，如糖化蛋白產(chǎn)生增多，則啟動巨噬細(xì)胞的浸潤和TGF－β的生成。TGF－β 是纖維化的關(guān)鍵因子，它與SMAD3 相互作用形成蛋白復(fù)合物。TGF－β 與SMAD3 結(jié)合需要細(xì)胞外基因和氧化應(yīng)激相關(guān)基因的參與。維生素D 治療后腎臟中的TGF－β 和SMAD3 蛋白明顯降低［17］。

維生素D 保護(hù)腎臟的作用可能還有其他分子的參與，包括肝細(xì)胞生長因子(HGF)、血小板反應(yīng)蛋白－1、纖溶酶原激活物抑制劑、去氧腎上腺素和β－連環(huán)蛋白等［3］，這些可能的分子機(jī)制有待進(jìn)一步的研究。

5 維生素D 與DN 的動物體內(nèi)研究

與人類疾病的進(jìn)展相似的一些DN 動物模型成功制備，并且廣泛應(yīng)用于研究。非肥胖型糖尿病鼠模型(nonbebse diabetic，NOD)可以自發(fā)成為1 型糖尿病。當(dāng)鼠的血糖升高7 d 后就可出現(xiàn)蛋白尿。這些模型鼠如未給胰島素治療，它們的壽命大部分＜40 d。腎臟表現(xiàn)為質(zhì)量的增加，且呈時間依賴性，但組織形態(tài)學(xué)沒有明顯的變化。這與另外的一篇文獻(xiàn)報道相似，沒有胰島素治療的NOD 模型的小鼠出現(xiàn)腎臟肥大，但病變輕微。因此，未給予胰島素治療的NOD 鼠模型有利于研究DN 的早期變化。幾個實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)報道給予不同劑量的胰島素對NOD 鼠進(jìn)行干預(yù)，可以清晰地觀察到腎臟損害。最近已經(jīng)完成了在非胰島素治療和胰島素治療的NOD鼠給予維生素D 干預(yù)的實(shí)驗(yàn)。在非胰島素治療的NOD 鼠與對照組相比，維生素D 可增加小鼠的生存率，但對蛋白尿沒有顯著影響。但另一項(xiàng)研究并沒有得到以上結(jié)果。在NOD 鼠模型上的一項(xiàng)初步研究顯示，在胰島素治療的基礎(chǔ)上給予維生素D 可延長壽命，減少心臟和腎臟的質(zhì)量，同時可減輕腎損害，迄今尚無最后的結(jié)論［3］。

維生素D 在治療腎臟疾病中除了改善骨營養(yǎng)不良及抑制PTH以外，可能存在其他保護(hù)機(jī)制。Li的研究組探索了在各種小鼠的模型包括DN 鼠的模型維生素D 對RAS的影響。Slatopolsky 等利用5/6 腎切除大鼠模型在這一領(lǐng)域也進(jìn)行了一些研究。另外幾個實(shí)驗(yàn)室在這個領(lǐng)域也做出了重要貢獻(xiàn)，遺憾的是沒有誘導(dǎo)糖尿病鼠模型［18］。最近許多以蛋白尿、腎素、TGF－β 等分子標(biāo)記、左心室肥大等作為觀察指標(biāo)的研究表明維生素D 可以延緩腎臟疾病的進(jìn)展［19］。

6 維生素D 和DN 的臨床研究

在治療DN 患者時，除控制血糖及抑制RAS 外，維生素D 作為一種新的干預(yù)藥物應(yīng)用于臨床。這主要依據(jù)2 個臨床試驗(yàn)。VITAL 研究是第一個將活性維生素D 用于DN患者的多中心安慰劑對照雙盲研究［20］。納入的281 例患者均患有2型糖尿病，予以穩(wěn)定劑量的ACEI或ARB，隨機(jī)分為3 組。第1 組為安慰劑組，第2 組帕立骨化醇1 μg/d，第3 組帕立骨化醇2 μg/d。治療4 月后，帕立骨化醇2 μg/d 組與安慰劑組相比，24 h 尿蛋白顯著降低。另一項(xiàng)研究是Kim 等進(jìn)行的一個開放性單中心的研究。依據(jù)DN 患者維生素D 的基礎(chǔ)水平，給予每周或每月4000 IU 的膽骨化醇治療。4 月后，患者循環(huán)中的25(OH)D3和1，25(OH)2D3水平比基礎(chǔ)值明顯增高，且與白蛋白比、肌酐比、TGF－β 成負(fù)相關(guān)［21］。

近年來，帕立骨化醇在CKD 人群中對蛋白尿的影響得到了廣泛的研究。帕立骨化醇可持續(xù)降低尿蛋白。CKD 患者易發(fā)生維生素D 的缺乏。合并糖尿病的CKD 患者比非糖尿病CKD 患者循環(huán)中25(OH)D3和1，25(OH)2D3的水平更低。循環(huán)中低水平的維生素D可能是影響蛋白尿的一個獨(dú)立危險因素。CKD 患者中25(OH)D3水平與ESRD、心血管事件和死亡呈負(fù)相關(guān)［22］。許多維生素D 治療腎臟病患者的臨床試驗(yàn)并沒有排除糖尿病患者，故更有力地說明維生素D 在DN 患者治療中的作用。綜上所述，DN 患者予以活性維生素D治療維持循環(huán)中正常的維生素D水平是有益的。

當(dāng)前的維生素D 治療DN 的臨床研究仍存在一些不足。首先，大部分試驗(yàn)將尿白蛋白作為維生素D可能延緩DN 惡化的一個衡量標(biāo)準(zhǔn)。蛋白尿與CKD 的進(jìn)展、心血管疾病和死亡相關(guān)。在2008 年FDA/NKF 會議將白蛋白尿作為DN 治療有效的標(biāo)志。但當(dāng)時就提出了如何定義正常的白蛋白尿，在什么水平應(yīng)該進(jìn)行干預(yù)等一系列的問題。會議最后結(jié)論是白蛋白尿的變化作為長期評估DN 的指標(biāo)沒有充足的證據(jù)。2012 年KDOQI 指南中指出，以往認(rèn)為一旦出現(xiàn)微量白蛋白尿，則進(jìn)展至大量蛋白尿是不可避免的。但是，現(xiàn)在越來越多的證據(jù)表明，1 型糖尿病微量白蛋白尿患者隨訪5 ～10 年自發(fā)緩解率高達(dá)40%，30% ～40%患者仍維持微量白蛋白尿，并未進(jìn)展至大量白蛋白尿。故血肌酐倍增、eGFR 下降、發(fā)展至ESRD 更能說明腎臟嚴(yán)重受損的程度，這些應(yīng)在研究中給予高度關(guān)注。在臨床實(shí)踐中，應(yīng)該同時監(jiān)測eGFR 及白蛋白尿變化以判斷腎臟的狀態(tài)［5］。其次，維生素D 缺乏的患者應(yīng)該首先提高循環(huán)中25(OH)D3的水平，而不是給予活性維生素D 或其類似物的治療。在VITAL 研究中，大多數(shù)的病人循環(huán)中25 (OH)D3的水平(40 ～42 nmol/L)不足。第三，由于1 型DN和2 型DN 的病理生理機(jī)制不同，對維生素D 治療的反應(yīng)也可能不同，需進(jìn)一步在1 型糖尿病患者進(jìn)行像在2 型糖尿病患者類似的研究。最后，VITAL 的研究中，帕立骨化醇2 μg/d 組36%的患者因過度抑制PTH 的水平而減少劑量［23］。

7 展望

動物實(shí)驗(yàn)和部分臨床研究均發(fā)現(xiàn)維生素D 對DN 的治療作用，部分研究也對其機(jī)制進(jìn)行了初步的探討，但是仍然有很多機(jī)制尚未闡明。未來的研究需要在進(jìn)一步探明DN的發(fā)病機(jī)制的基礎(chǔ)上，深入研究維生素D 作用的信號通路，進(jìn)而推動新型維生素D 制劑的研發(fā)，使之能更有效地治療DN。

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