補充維生素D 是重癥哮喘潛在的輔助治療*

高蕾 程雷 周林福，3

1 南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科（210029）

2 南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院耳鼻咽喉科

3 南京醫(yī)科大學中西醫(yī)結(jié)合研究所

支氣管哮喘（哮喘）是一種常見的由多種炎癥細胞及細胞組分參與的慢性氣道炎癥性疾病，以氣道炎癥、氣道高反應性、氣道重塑為顯著的臨床特征。哮喘發(fā)生發(fā)展涉及遺傳（基因）、環(huán)境、免疫交互作用。近年來，全球哮喘發(fā)病率呈增高趨勢[1]。重癥哮喘雖然僅占哮喘患者的5%～10%，但其急診就醫(yī)率和住院率分別為輕、中度哮喘的15 倍和20 倍，是導致哮喘治療費用和死亡驟增的重要原因。目前常用的控制哮喘癥狀的藥物，如糖皮質(zhì)激素，并不能顯著逆轉(zhuǎn)或減少氣道重塑。維生素D 是人體所需的一種脂溶性維生素。維生素D 缺乏與增加哮喘急性加重的風險、嚴重程度及反復發(fā)作有關(guān)，補充維生素D 有益于哮喘的治療[2]?，F(xiàn)有證據(jù)表明，補充維生素D 有助于輔助治療哮喘乃至重癥哮喘[2]。本文將對維生素D 與重癥哮喘關(guān)系的研究進展作一綜述，重點介紹維生素D 治療重癥哮喘的潛在機制及其療效。

1 維生素D 的基本特性

1.1 維生素D 分布和代謝

維生素D 主要有維生素D2和維生素D3兩種形式，其中維生素D3約占90%～95%。皮膚合成是維生素D3的主要來源。

維生素D 具有生物學惰性，需要經(jīng)過兩次羥基化，才能轉(zhuǎn)化為生物活性形式。第一次羥基化發(fā)生于肝臟，在25-羥化酶的作用下，轉(zhuǎn)化成25-羥維生素D[25(OH)D]。第二次羥基化場所主要在腎臟，在1-α 羥化酶（CYP27B1）的催化作用下，生成具有生物活性的代謝物1,25(OH)2D3（骨化三醇）。1,25(OH)2D3通過與維生素D 受體（vitamin D recrptor, VDR）結(jié)合，發(fā)揮生物學作用[3，4]。維生素D 在人體內(nèi)不可或缺，除了調(diào)節(jié)鈣磷代謝以外，與骨質(zhì)疏松、骨骼畸形等骨骼相關(guān)疾病也密切相關(guān)。由于VDR 廣泛分布于體內(nèi)各種組織器官，故維生素D 亦具有廣泛的骨骼外生物學效應。近來，對維生素D 的認識已延伸至哮喘、糖尿病、自身免疫性疾病、心血管疾病、腎臟疾病以及癌癥等疾病[5]。

1.2 維生素D 含量評估

25(OH)D 是人體維生素D 的主要循環(huán)形式，臨床上用于衡量維生素D 的狀態(tài)。1,25(OH)2D3不能真實地反映人體維生素D 水平，其主要原因為：①體內(nèi)血清1,25(OH)2D3濃度比25(OH)D 約低1000倍。②維生素D 缺乏可促進25(OH)D 轉(zhuǎn)化為1,25(OH)2D3。機體維生素D 缺乏時，1,25(OH)2D3仍能保持在正常范圍。③25(OH)D 半衰期較長，可達3 周左右，而1,25(OH)2D3半衰期只有4h。

體內(nèi)維生素D 水平受多種因素（如皮膚色素含量、戶外活動、飲食、季節(jié)、緯度等）影響。2011 年美國內(nèi)分泌協(xié)會建議，血清25 (OH)D 濃度低于20ng/ml（50nmol/L）即為維生素D 缺乏，在21～29ng/mL（50～70nmol/L）為不足，對成人或兒童而言超過30 ng/mL 時為足量，在40～60ng/mL 范圍內(nèi)被視為理想的狀態(tài)，直到 100ng/mL 都是安全的[6，7]。2011 年美國醫(yī)師協(xié)會提出，25(OH)D＜37.5nmol/L（15ng/mL）為維生素D 缺乏。2010 年兒童微量營養(yǎng)素缺乏防治建議指出，對于成人，25(OH)D＜50nmol/L(20ng/mL)為維生素D 缺乏。此外，孕期高維生素D 水平（≥125nmol/L）與增加后代哮喘用藥及因哮喘入院的風險相關(guān)[8]。迄今，有關(guān)維生素D 水平的分級以及維生素D 的推薦劑量，尚未達成一致共識。由于維生素D 具有重要的生理功能，維生素D 缺乏與多系統(tǒng)疾病相關(guān)，適當提高維生素D 水平，有利于預防多種疾病，促進機體健康。

2 維生素D 缺乏參與重癥哮喘的潛在機制

有關(guān)維生素D 缺乏與重癥哮喘之間的潛在機制的體外研究表明，維生素D 可以減輕氣道炎癥、逆轉(zhuǎn)激素抵抗、改善氣道重塑，并有益于防治病毒感染誘導的哮喘急性加重[9-11]。

2.1 維生素D 缺乏促進氣道炎癥

維生素D 的免疫調(diào)節(jié)作用可改善哮喘病理生理，且對重癥哮喘有保護作用。維生素D 能夠促進單核細胞增殖、成熟以及向巨噬細胞分化，且能夠抑制巨噬細胞分泌趨化因子和炎癥細胞因子。此外，維生素D 在B 細胞、T 細胞、樹突狀細胞等介導的固有免疫以及適應性免疫中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用[9]。由此推測，維生素D 缺乏可促進氣道炎癥的發(fā)生發(fā)展。

白介素10（IL-10）是一種重要的免疫抑制因子，可調(diào)節(jié)淋巴細胞、單核細胞對激素的敏感性。體外研究發(fā)現(xiàn)，維生素D 可上調(diào)在地塞米松作用下CD4+T 細胞分泌IL-10 的能力，并誘導Th0 細胞分化為 CD4+CD25+調(diào)節(jié)性 T 細胞（Treg 細胞），Treg 細胞能夠分泌IL-10，具有免疫抑制作用[10]。此外，維生素D 能下調(diào)CD4+T 細胞產(chǎn)生炎癥介質(zhì)，抑制Th1細胞因子水平[11]。體內(nèi)研究報道，維生素D 和中波紫外線都能夠抑制肺組織和支氣管肺泡灌洗液（BALF）的嗜酸粒細胞募集，從而改善哮喘的氣道炎癥。據(jù)此推測，維生素D 在肺內(nèi)免疫中發(fā)揮了重要的作用，維生素D 缺乏或不足降低了地塞米松在激素抵抗型哮喘患者中治療的有效性，補充維生素D則有益于逆轉(zhuǎn)激素抵抗。

2.2 維生素D 缺乏參與氣道重塑

哮喘氣道重塑的主要特點是氣道結(jié)構(gòu)變化，表現(xiàn)為氣道上皮細胞黏液化生、平滑肌細胞增生、上皮下膠原沉積和纖維化、血管增生等。支氣管平滑肌在氣道重構(gòu)、管腔縮窄、支氣管收縮中起重要作用。氣道重塑常引起不可逆的氣流受限，并增加氣道高反應性。一般說來，重塑緣于長期的氣道炎癥反應?，F(xiàn)認為，氣道重塑始于兒童時期，早在3 歲之前就有發(fā)生[12]。在卵蛋白致敏的小鼠模型中，維生素D 缺乏的小鼠氣道高反應性和氣道重塑較水平正常的小鼠有所增強。補充維生素D 能減輕促炎反應，但不能完全逆轉(zhuǎn)過敏性氣道炎癥。在慢性哮喘小鼠模型中，維生素D 治療可抑制氣道炎癥、改善氣道結(jié)構(gòu)，包括上皮下纖維化、杯狀細胞增生及氣道平滑肌增生。補充維生素D 可能通過抑制核因子κB（NF-κB）活化而減輕哮喘氣道重塑[13]。

巨噬細胞、淋巴細胞、嗜酸粒細胞、成纖維細胞和氣道上皮細胞等均可合成TGF-β。TGF-β 依賴Th2 細胞誘導基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑1（TIMP-1）表達，而TIMP-1 過表達可增加細胞外基質(zhì)和上皮下纖維化沉積[14]。腫瘤生長因子TGF-β1 活化導致過量膠原沉積，其中成纖維細胞起關(guān)鍵作用。Th2 細胞產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-13 等細胞因子，在氣道重塑中發(fā)揮重要作用。維生素D 可降低CD4+T 細胞及Th2細胞因子的產(chǎn)生，同時還促進IL-10 釋放。骨化三醇濃度是確定Th2 細胞分化和功能的關(guān)鍵。1,25(OH)2D3通過抑制TGF-β1 和細胞外基質(zhì)表達，從而抑制小鼠成纖維細胞活化和增殖。

現(xiàn)有研究表明，維生素D 具有抗纖維化作用[15]。VDR 基因敲除小鼠炎性細胞侵襲能力增加，NF-κB磷酸化上調(diào)肺部炎性介質(zhì)和基質(zhì)金屬蛋白酶，促進肺氣腫形成及肺功能下降。VDR 在支氣管平滑肌mRNA 轉(zhuǎn)錄和翻譯時表達。腫瘤壞死因子α（TNF-α）和（或）干擾素γ（IFN-γ）預處理支氣管平滑肌細胞，維生素D 治療可有效抑制趨化因子分泌達60%，然而丙酸氟替卡松或骨化三醇單獨應用只能分別抑制趨化因子分泌達38%和20%。

維生素D 可抑制支氣管平滑肌增生，對氣道重塑和肺功能產(chǎn)生影響。動物實驗也證明，1,25-(OH)2D3不僅可有效緩解哮喘病情，還能降低哮喘小鼠肺內(nèi)巨噬細胞、樹突狀細胞上T 細胞免疫球蛋白域黏蛋白域蛋白（ITM4）mRNA 表達，下調(diào) ITM4 蛋白表達，進而緩解氣道炎癥，改善氣道重塑和肺功能[16]。

氣道重塑在哮喘早期即可發(fā)生，維生素D 在肺發(fā)育中起重要作用。維生素D 刺激肺泡II 型細胞DNA 和表面活性物質(zhì)的合成。維生素D 缺乏的母鼠后代表現(xiàn)為肺功能受損，主要是肺容量減少，同時肺順應性亦有所下降。由此可見，早期維生素D 缺乏可能影響肺發(fā)育，從而促進哮喘發(fā)生發(fā)展[14]。

2.3 維生素D 可減少病毒感染所誘發(fā)的哮喘急性加重

病毒感染是重癥哮喘急性加重的重要危險因素之一[17]。呼吸道合胞病毒（RSV）是嬰幼兒和老年人呼吸道感染的主要病原體。7.2%的哮喘住院患者與RSV 感染相關(guān)[18]。一項針對RSV 感染的人氣道上皮細胞體外研究表明，維生素D 可誘導上皮細胞表達 IκBα，從而抑制核因子 NF-κB 激活，減少氣道炎癥反應[14]。此外，另有研究表明維生素D 作用于IκBα 水平而非 IFN-β，因此不影響 IFN-β 介導的抗病毒作用。這表明1,25 (OH)2D3可通過抑制NF-κB 激活而減少RSV 誘導的炎癥反應，且不影響病毒清除。然而，維生素D 在哮喘患者中是否有類似的抗炎作用亟待闡明。

3 維生素D 缺乏與重癥哮喘遺傳易感性相關(guān)

遺傳因素和環(huán)境因素共同參與了哮喘的發(fā)生發(fā)展。VDR 是一種位于人12 號染色體長臂上的核轉(zhuǎn)錄因子，其包含了11 個外顯子，在基因組上總長75kb。VDR 分子量為50kD，含有427 個氨基酸殘基。VDR在人體各組織細胞中廣泛存在，通常有核細胞均能表達VDR，在肺、結(jié)腸、腎上腺皮質(zhì)等組織細胞和淋巴細胞中的表達量較高。當無配體存在時，VDR 與共抑制子作用，與靶DNA 的維生素D 應答元件結(jié)合，從而抑制基因轉(zhuǎn)錄。VDR 與1,25-(OH)2D3結(jié)合后，引起構(gòu)象改變和磷酸化，使其與共抑制子解離，進而與共激活子形成復合物，激活目的基因轉(zhuǎn)錄。據(jù)報道，維生素D 應答元件數(shù)量與VDR 轉(zhuǎn)錄的反應強弱有關(guān)[19]。而且，在VDR 敲除小鼠模型中，ADAM-33、MMP-2 和 MMP-9 基因表達上調(diào)，而 1,25(OH)2D3治療可使其表達均下調(diào)。

4 維生素D 治療重癥哮喘的價值

吸入糖皮質(zhì)激素（ICS）是目前治療哮喘的基石。聯(lián)合吸入ICS 和長效β2 受體激動劑（LABA）是哮喘癥狀控制最有效的治療方法。約5%-10%的哮喘患者即使經(jīng)過長期規(guī)范化治療，甚至使用大劑量激素，仍有不同程度的不可逆性氣流阻塞，需反復急診就醫(yī)或門診治療，甚至承受長期口服激素帶來的不良反應[20，21]。全球哮喘防治創(chuàng)議（GINA）將經(jīng)過第4 步治療（緩解藥物加2 種或更多的控制藥物）尚未達到可控制水平的哮喘，稱為難治性哮喘（重癥哮喘）?，F(xiàn)有藥物對重癥哮喘的療效仍然欠佳，甚或有引起嚴重不良反應的風險。英國醫(yī)學雜志（BMJ）率先報道，在哮喘常規(guī)治療的基礎(chǔ)上，補充維生素D可減少重癥哮喘急性加重的風險，而且不增加副作用[22]。

維生素D 缺乏與哮喘的嚴重程度相關(guān)，可表現(xiàn)為哮喘的臨床控制水平下降、急性加重的頻率增加[23]以及急診就診和住院次數(shù)增加[24]。維生素D 缺乏或不足可分別使病毒性呼吸道感染的風險增加50%和70%[25]。以色列對21237 例成人哮喘患者進行大樣本隊列研究發(fā)現(xiàn)，血清維生素D 水平與既往1 年內(nèi)急性加重次數(shù)呈負相關(guān)[26]。另有一項前瞻性研究報道，對于維生素D 水平≤25ng/mL 的兒童哮喘患者，與長期維持補充維生素D 相比，短期大量補充維生素D 能夠短期內(nèi)（3 個月）降低哮喘急性加重[27]。

哮喘患者低血清維生素D 水平與氣道高反應性和肺功能下降有關(guān)。對280 例成人哮喘患者進行分析，發(fā)現(xiàn)維生素D 水平與呼出氣一氧化氮（FeNO）、誘導痰嗜酸粒細胞計數(shù)呈負相關(guān)，與哮喘控制水平、哮喘嚴重程度以及肺功能亦呈負相關(guān)[28]。有趣的是，對于輕、中度哮喘患者，在常規(guī)哮喘控制用藥的基礎(chǔ)上，大劑量補充維生素D 可顯著改善肺功能[29]。

哮喘患者血清維生素D 水平與激素用量呈負相關(guān)。對86 例兒童患者(其中36 例為激素抵抗的重癥哮喘，26 例為中度哮喘，24 例為無哮喘的對照組)分析后發(fā)現(xiàn)[30]，與非激素抵抗型哮喘患者相比，激素抵抗的哮喘患者血清維生素D 水平顯著降低；血清維生素D 水平與ICS 用量呈負相關(guān)。補充維生素D或可減少哮喘患者的激素用量，有益于治療激素抵抗型哮喘患者。然而，補充維生素D 對維生素D 水平正常的哮喘患者是否有益尚待進一步研究證實。

5 總結(jié)與展望

哮喘是一種多基因參與的具有遺傳易感性的慢性氣道炎癥性疾病。重癥哮喘仍是困惑臨床的瓶頸問題?，F(xiàn)有資料表明，維生素D 在哮喘免疫應答與氣道炎癥和氣道重塑中具有多重調(diào)控作用，很可能通過調(diào)節(jié)哮喘的病理生理，為哮喘患者帶來臨床獲益。重癥哮喘是一種異質(zhì)性疾病，其發(fā)病機制亟待闡明。深入剖析重癥哮喘患者遺傳易感性，有望識別有效分子靶標，并據(jù)此研發(fā)新型哮喘治療藥物。誠然，維生素D 治療哮喘和重癥哮喘的有效性及安全性，尚需大樣本隨機對照臨床試驗或真實世界研究提供循證醫(yī)學證據(jù)?？傊?，維生素D 具有較高的安全性，在哮喘、重癥哮喘和過敏癥防治領(lǐng)域具有潛在的應用前景。