應重視對新型冠狀病毒肺炎患者活性維生素D的應用

李紅濤 湯紹芳

1武警天津總隊醫(yī)院內(nèi)一科 300162; 2天津醫(yī)科大學總醫(yī)院內(nèi)分泌科 300052

截至2020年9月23日，全球新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)患者已累計超過3 200萬例，累計死亡接近100萬例[1]。作為一種新的病原體和疾病，人們對2019新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)及COVID-19的認識普遍不足，有關病毒的起源、感染途徑、易感人群，以及COVID-19的發(fā)病機制、診治方案、預防措施等仍存在很多空白，對其診療方案也在不斷修正完善[2-3]。目前認為病毒感染后的免疫、炎性反應，及其誘發(fā)的“細胞因子風暴”，是引起患者肺損傷，導致病情危重和死亡的重要原因[4]?？寡?、抗免疫應首選糖皮質激素，但對其應用臨床仍有爭議[5]。既往發(fā)現(xiàn)，嚴重肺部感染如重癥急性呼吸綜合征(SARS)患者常存在低鈣血癥[6]。調(diào)節(jié)機體內(nèi)鈣、磷代謝的主要激素是維生素D。肺感染患者往往缺乏活性維生素D，后者是感染的發(fā)病基礎，還是感染后的臨床表現(xiàn)尚未定論[7]。維生素D 受體(VDR)遍布在很多組織和細胞，與維生素D結合后除調(diào)節(jié)鈣、磷代謝外，還與機體的防御、炎性反應、免疫調(diào)節(jié)和修復等病理生理過程密切相關[8-9]。COVID-19是否也存在低鈣血癥和維生素D缺乏還未見報道，在診療方案中對維生素 D的應用也未提及。但作為與SARS同源的病原體，其致病可能也涉及上述的病理生理過程，因此有必要重視活性維生素D在COVID-19預防和治療中的作用。

1 COVID-19發(fā)生的病因和病理生理機制

SARS-CoV-2為β屬的新型冠狀病毒，其基因組與SARS、MERS病毒基因組序列分別有70%和40%的相似性，僅編碼S蛋白的Spike基因差異較大，編碼的S蛋白5個關鍵氨基酸有4個發(fā)生了變化，結合自由能和傳染力更強，人群普遍易感[10]。S蛋白通過識別和結合血管緊張素轉換酶2(ACE2)蛋白來感染人體細胞。ACE2廣泛分布于全身，特別是心、腎及胃腸道，在肺泡上皮也大量存在，故COVID-19不是單一器官疾病，而是全身性疾病[11]。

COVID-19可能的發(fā)病機制是SARS-CoV-2通過S蛋白與ACE2蛋白結合后，下調(diào)ACE2水平，使ACE2和ACE失衡，血管緊張素Ⅱ水平升高，激活血管緊張素Ⅱ的1a受體(AT1a)，增加肺毛細血管通透性，滲出增多，引發(fā)肺水腫。同時病毒可激活機體固有免疫系統(tǒng)、補體、單核巨噬細胞、淋巴細胞及其亞群，造成免疫復合物沉積，細胞因子和炎性因子大量生成，促發(fā)炎性反應，誘發(fā)細胞凋亡，破壞肺泡上皮細胞，細胞基質崩解，組織缺氧、水腫，引起廣泛損傷。機體對病毒的過度免疫反應可引起“細胞因子風暴”，導致急性肺損傷，誘發(fā)急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)，重癥患者還可出現(xiàn)“免疫炎性反應凝血級聯(lián)風暴”，導致肺栓塞和彌漫性血管內(nèi)凝血(DIC)，造成多個器官損傷、功能衰竭，危及生命[12-13]。

尸檢和病理發(fā)現(xiàn)，患者肺臟呈不同程度實變，肺泡腔內(nèi)可見漿液、纖維蛋白性滲出及透明膜形成，滲出細胞主要為單核巨噬細胞及多核巨細胞。Ⅱ型肺泡上皮細胞顯著増生，其和巨噬細胞內(nèi)可見包涵體。肺泡隔血管充血、水腫，可見單核和淋巴細胞浸潤及透明血栓形成和出血性梗死，部分肺泡腔滲出物機化和肺間質纖維化。淋巴結的淋巴細胞數(shù)量較少，可見壞死。脾臟和淋巴結內(nèi)CD4+T和CD8+T細胞均減少。另外，骨髓、脾、心、肝、腎、腦組織和消化道均存在不同程度損傷和病變[3, 14]。其發(fā)病過程符合“感染-免疫-炎性反應-器官受損-功能障礙”的一般疾病規(guī)律[15]。

2 維生素D的體內(nèi)代謝和經(jīng)典生物學作用

維生素D是脂溶性維生素，除了少量來自食物外，主要來自自身合成。皮膚中的7-脫氫膽固醇在紫外光照射下，先轉化成維生素D3原，再經(jīng)非酶光化學異構作用轉化成維生素D3，再吸收入淋巴系統(tǒng)進入體循環(huán)，在肝臟25-羥化酶作用下生成25(OH)D3，成為維生素D在血液循環(huán)中的主要形式，其濃度可代表機體維生素D的營養(yǎng)狀態(tài)。約11～68 μg/L的25(OH)D3可經(jīng)血入腎，在近曲小管上皮細胞的線粒體內(nèi)25(OH)D3經(jīng)1α-羥化酶作用形成1,25(OH)2D3，成為活性維生素D，才能在體內(nèi)發(fā)揮生理作用，通過腸、骨、腎、甲狀旁腺等靶器官發(fā)揮其經(jīng)典的鈣、磷代謝調(diào)節(jié)作用[16]。

3 維生素D的非經(jīng)典生物學作用

VDR是配體依賴的轉錄因子，幾乎存在于所有組織和細胞中，包括免疫細胞如T細胞、B細胞、自然殺傷細胞以及單核巨噬細胞、樹突狀細胞(DCs)等。活性維生素D與VDR結合后，可廣泛調(diào)節(jié)細胞增殖與分化及機體免疫功能，發(fā)揮抗腫瘤、抑制感染等重要作用[17]。

在固有免疫調(diào)節(jié)方面，活性維生素 D的作用主要是通過Toll樣受體途徑對上皮細胞、DCs和單核巨噬細胞的調(diào)節(jié)，促進單核巨噬細胞分化，抑制其增殖，并參與T細胞分泌各種細胞因子。單核巨噬細胞系統(tǒng)可識別、吞噬和消化病原微生物，還可將抗原提呈給T細胞來參與免疫反應。活性維生素D還能阻礙和減弱單核細胞向DCs的分化及DCs的抗原提呈作用，增強機體的免疫耐受。CD8+T細胞可能是活性維生素D的主要作用靶點。1α-羥化酶在肺泡上皮細胞高表達，使活性維生素D的合成增多，增加抗菌肽、Toll樣受體及CD14的表達，增強機體抗感染能力。維生素D缺乏個體免疫系統(tǒng)功能異常，VDR基因敲除動物除嚴重的低血鈣外，還會有白細胞增多、淋巴細胞亞群分布異常、脾細胞對抗CD3刺激的反應低下和巨噬細胞的趨化受損[18]。

在獲得性免疫調(diào)節(jié)方面，活性維生素D可促使CD4+T細胞從輔助性T細胞(Th)1向Th2轉變。Th1介導細胞免疫，誘導免疫排斥；Th2介導體液免疫，誘導免疫耐受?；钚跃S生素 D能夠調(diào)控Th1/Th2免疫偏移，抑制Th1介導的過度免疫反應所造成的機體損傷。另外活性維生素 D還可調(diào)節(jié)B細胞生成免疫球蛋白[19]。

4 維生素D對COVID-19的治療作用

COVID-19患者的白細胞正?；驕p少，淋巴細胞減少，病毒特異性IgM抗體陽性，IgG抗體滴度增高。重型和危重型患者外周血淋巴細胞進行性下降，炎性因子白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α、干擾素-γ、C反應蛋白進行性升高。發(fā)生“細胞因子風暴”時，患者病情可急劇惡化甚至死亡[13]。病理檢測提示，患者存在全身多器官損傷，特別是免疫異常所致?lián)p傷[14]。因此，在常規(guī)治療基礎上應用活性維生素 D，發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用，也一樣至關重要。

活性維生素D對機體的免疫調(diào)節(jié)，特別是對單核巨噬細胞的調(diào)節(jié)，是治療COVID-19的基礎。嚴重肺感染患者的低鈣血癥，與體內(nèi)活性維生素D水平不足密切相關，這在SARS患者中已得到證實[6]。而SARS-CoV-2與SARS的病原體同為冠狀病毒，因此COVID-19患者同樣可能存在活性維生素D水平低下，補充活性維生素D能發(fā)揮有效治療作用，其可能原因是：(1)冬春季日照相對較短，維生素D合成不足，致使患者抵御感染的能力降低，COVID-19易發(fā)病。(2)普通人群尤其是老年人群，攝入富含維生素D的食物比例普遍偏低，很難從膳食中獲得足夠的維生素D，總體維生素D的水平偏低，而COVID-19的危重和死亡患者多為老年人[20]。(3)兒童普遍存在維生素D不足，且隨年齡增長不足程度加劇，在冬季更為突出，維生素D缺乏的佝僂病患兒易罹患肺炎，且死亡率較高[21]。而COVID-19在兒童甚至嬰兒也有發(fā)病。(4)慢性阻塞性肺病的病理生理過程與COVID-19有部分類似，維生素D可改善慢性阻塞性肺病大鼠免疫功能，減少炎性細胞生成與炎性因子表達，減輕氣道炎性反應，其水平與病情程度呈負相關[22]。(5)社區(qū)獲得性肺炎包括病毒性肺炎，其嚴重程度與維生素D水平呈負相關，水平低下可致其ICU住院率增加，補充后癥狀可有效改善[23]。(6)維生素D缺乏可使Th功能下降，Th1/Th2免疫偏移，IgE合成增加，炎性因子釋放增多，氣道高反應發(fā)生支氣管痙攣，誘發(fā)哮喘[24]。COVID-19患者同樣存在“細胞因子風暴”，因細胞因子的大量合成和釋放，誘發(fā)氣道高反應和支氣管痙攣，血氧飽和度下降，氧分壓降低，甚至呼吸衰竭[3]。補充活性維生素D可抑制Th1介導的過度免疫反應，減少IgE合成和炎性因子的釋放，降低氣道高反應，緩解支氣管痙攣，從而有效改善癥狀[19]。(7)活性維生素D增加抗菌肽、Toll樣受體及CD14的表達，增強機體抗感染能力，抵御繼發(fā)細菌感染，避免病情進一步加重[25]。

因此，活性維生素D具有與糖皮質激素類似的抗炎和調(diào)節(jié)免疫作用，可用于COVID-19的治療，且不會引起病毒復制增加和擴散，也不會誘發(fā)二重細菌感染，還無骨壞死、肺纖維化等不良反應。結合人群維生素D水平普遍不足的實際情況，應加強COVID-19治療中活性維生素D的應用。

5 維生素D對COVID-19并發(fā)癥的預防

SARS疫情后部分患者出現(xiàn)股骨頭壞死、肺纖維化、精神障礙等并發(fā)癥，嚴重影響生活質量[26-27]。同為冠狀病毒感染，COVID-19從出現(xiàn)首例至今僅8個多月，其并發(fā)癥還未完全顯現(xiàn)。但可以推測部分重癥患者在后期同樣可能會出現(xiàn)疾病本身或治療藥物不良反應導致的骨壞死，以及肺損傷修復的纖維化。因此，從確診起就應關注患者將來發(fā)生并發(fā)癥的可能，并采取相應干預措施。

部分重型及危重型COVID-19患者因老齡合并骨質疏松，治療中可能用到的糖皮質激素會加重骨質疏松，疾病本身也可造成股骨頭的缺血、缺氧，最后引起壞死?；钚跃S生素D的鈣、磷代謝調(diào)節(jié)作用，可增加鈣、磷吸收，促進骨的正常代謝，緩解骨質疏松，對骨壞死起到有效的預防和治療作用，避免COVID-19后股骨頭壞死的發(fā)生，應在疾病的初期使用[28]。

肺組織炎性反應的修復中，如調(diào)節(jié)失控、重建異常，可出現(xiàn)肺泡上皮細胞缺損、成纖維細胞增生和細胞外基質(ECM)沉積等，導致肺纖維化，COVID-19患者也不應例外[29]。補充25(OH)D3可明顯改善肺囊性纖維化患者的肺功能，活性維生素D能夠抑制轉化生長因子β1，通過Wnt通路改善小鼠的肺纖維化[30]?；钚跃S生素D還可降低特發(fā)性肺纖維化大鼠肺泡Ⅱ型上皮細胞內(nèi)Ca2+的濃度，抑制磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B-哺乳動雷帕霉素靶蛋白通路，或促進miRNA-29a的表達，抑制肺纖維化的發(fā)生和發(fā)展[31]。因此，活性維生素D對預防COVID-19可能并發(fā)的肺纖維化有重要作用，有必要在治療的早期應用。

6 維生素D對COVID-19易感人群的保護

冬春季日照不足，宿主維生素D缺乏使上皮防御反應性降低。COVID-19也在冬春季爆發(fā)，與人群體內(nèi)維生素D水平較低密切相關。對絕經(jīng)后婦女、老年人補充維生素D可顯著降低呼吸道疾病的發(fā)病率；嚴重的維生素D缺乏與慢性阻塞性肺病患者的病情加重和住院增加密切相關[32]。

阻斷SARS-CoV-2傳播要在積極收治確診病例的同時，對密切接觸者和疑似病例封控隔離至少14 d，切斷其傳播途徑。隔離均需在單獨封閉的房間，限制室外自由活動。長達2周缺少日照更會加劇體內(nèi)維生素D水平的缺乏，使得這些高危人群更易患病。因此對密切接觸者和疑似病例補充維生素D，既能滿足其日常生理的需要，更對預防COVID-19的發(fā)生，阻止疑似患者轉為確診患者具有重要的作用。

7 維生素D在COVID-19防治中的應用

維生素D可分為普通維生素D和活性維生素D及其類似物。普通維生素D是一種營養(yǎng)素，用于預防骨質疏松；活性維生素D及其類似物是有效治療的藥物。具體劑型有25(OH)D3(α-骨化醇)、1,25(OH)2D3(骨化三醇)、帕立骨化醇和卡泊三醇。帕立骨化醇常經(jīng)血液透析通路用于腎功能衰竭患者，卡泊三醇多外用于治療銀屑病。α-骨化醇和骨化三醇是快速提高體內(nèi)活性維生素D水平的藥物。鑒于SARS-CoV-2感染后潛伏期短，COVID-19發(fā)病快，需對易感人群用活性維生素D盡快提高其體內(nèi)水平，以預防和對抗病毒感染；對COVID-19確診患者，大劑量活性維生素D可對抗免疫和炎性反應，以及可能發(fā)生的“細胞因子風暴”，抑制繼發(fā)的細菌感染，發(fā)揮治療作用；對于COVID-19康復患者，活性維生素D可用于預防肺纖維化和骨壞死等并發(fā)癥。

維生素D缺乏高危人群的推薦劑量見表1。建議妊娠和哺乳期婦女需補充維生素D1 500～2 000 IU/d；具有維生素D缺乏的高風險者可耐受上限是10 000 IU/d；肥胖兒童和成人及用糖皮質激素、抗真菌藥和抗HIV藥物的兒童和成人維生素D用量至少是同年齡段2～3倍。骨化三醇的常用劑量為0.25～2.0 μg/d，用于COVID-19治療，建議加大劑量到0.75 μg/d以上，因其半衰期短應分次服用，其停藥后2～3 d作用可消失。用于COVID-19的預防或康復可適當減小劑量到0.25～0.75 μg/d。α-骨化醇的常用劑量為0.5～4.0 μg/d，較骨化三醇作用相對較弱，半衰期相對較長，可每日1次服用，停藥后約1周作用消失[33]。

表1 維生素D缺乏高危人群的維生素D補充推薦

維生素D安全劑量范圍很大，極少會因攝入過量中毒。只有劑量超過30 000 IU/d、且時間較長才可能中毒。典型的中毒通常為高血鈣相關癥狀如煩渴、多尿、嘔吐、食欲下降、腎結石等。因尿鈣水平的影響因素較多，故不能用來判定維生素D是否過量，而要以血清25(OH)D3水平來判斷。血清25(OH)D3在224 μg/L(560 nmol/L)以上時，才可出現(xiàn)毒性反應[34]。為避免高血鈣和高尿鈣，對應用活性維生素D的COVID-19患者不聯(lián)用鈣劑，囑多飲水。對于老齡合并基礎疾病的COVID-19患者，活性維生素D也不增加心腦血管事件風險，甚至還有保護作用。

8 總結

維生素D也是一種激素，除調(diào)節(jié)鈣、磷代謝之外，在感染性疾病特別是肺感染防治中的作用日益受到重視。針對COVID-19目前還無能夠預防的疫苗。人群體內(nèi)維生素D水平普遍偏低，在COVID-19的預防、治療和康復中，維生素D具有抗炎、調(diào)節(jié)和增強免疫的重要作用，而我國各版診療方案還未體現(xiàn)，因此有必要加強對COVID-19患者活性維生素D的使用。