維生素D在視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病中的研究進(jìn)展

崔萍萍，劉乃榕，孟華星，張美妮

視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病(optic neuromyelitis spectrum disease，NMOSD)是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)炎癥性脫髓鞘疾病，普遍認(rèn)為遺傳、感染免疫、氧化應(yīng)激及環(huán)境因素等與疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。研究表明，NMOSD病人血清維生素D(vitamin D，VD)水平較低，且與疾病病程、狀態(tài)、嚴(yán)重程度及年復(fù)發(fā)率有關(guān)，提示其可能參與NMOSD的發(fā)病過程[1-2]。維生素D有很多骨骼外作用，如抗腫瘤，調(diào)節(jié)血糖血壓，保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)，調(diào)控免疫系統(tǒng)等[3]。調(diào)控免疫系統(tǒng)主要是指調(diào)節(jié)細(xì)胞因子分泌、免疫細(xì)胞發(fā)育分化及抗體產(chǎn)生等。本研究對維生素D與NMOSD關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 NMOSD的特征及免疫機(jī)制

1.1 NMOSD的特征 視神經(jīng)脊髓炎(optic neuromyelitis，NMO)又稱Devic病，是一種罕見的自身免疫性疾病，好發(fā)于青年女性，發(fā)病率為0.05/10萬～0.40/10萬，患病率為0.52/10萬～4.40/10萬，該疾病以反復(fù)發(fā)作的視神經(jīng)炎和脊髓炎為特征，具有高復(fù)發(fā)率、高致殘率的特點(diǎn)，易導(dǎo)致失明和癱瘓[4-5]。2004年，Lennon等[6]在NMO病人血清中發(fā)現(xiàn)了水通道蛋白4抗體(aquaporin 4 antibody，AQP4-lgG)，也稱為NMO-lgG，因其病理特征、臨床表現(xiàn)和影像學(xué)特征不同等使其成為一種單獨(dú)的疾病，AQP4抗體可在約75%的NMO病人血清中檢測到[4，6]。2007年，Wingerchuk等[5]提出了NMOSD的概念，2015年國際NMO診斷小組提出了最新的診斷標(biāo)準(zhǔn)，將NMO歸入NMOSD，目前可能包括AQP4抗體陽性的NMOSD和AQP4抗體陰性的NMOSD，后者又包括抗髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白抗體疾病[7]。

1.2 NMOSD的免疫機(jī)制 NMOSD發(fā)病機(jī)制比較復(fù)雜，以AQP4抗體介導(dǎo)的體液免疫為主，同時(shí)T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞及細(xì)胞因子均參與其中。AQP4分子是一種水通道蛋白，主要集中表達(dá)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)星形膠質(zhì)細(xì)胞足突上；AQP4抗體是NMOSD的致病抗體，屬lgG1類抗體，其滴度越高，疾病致殘性越高，預(yù)后越差[8]。當(dāng)機(jī)體免疫系統(tǒng)受到刺激時(shí)，自身抗原被抗原提呈細(xì)胞(如血管周圍間隙、脈絡(luò)叢或軟膜中的樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)激活，AQP4特異性B細(xì)胞通過與促炎CD4+T細(xì)胞相互作用分化為漿細(xì)胞，白介素-6(interleukin-6，IL-6)可誘導(dǎo)其產(chǎn)生更多AQP4抗體，其也可進(jìn)一步誘導(dǎo)IL-6的產(chǎn)生[9]。IL-6對血腦屏障(blood brain barrier，BBB)具有破壞性，AQP4抗體通過血腦屏障進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)與AQP4分子特異性結(jié)合，啟動(dòng)補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒作用和抗體依賴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用，誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷和死亡，繼發(fā)髓鞘脫失[10]。

2 維生素D的轉(zhuǎn)運(yùn)及免疫調(diào)節(jié)機(jī)制

2.1 維生素D的轉(zhuǎn)運(yùn) 維生素D是一種脂溶性類固醇激素，也是一種免疫調(diào)節(jié)激素；80%～90%在皮膚表皮合成，在紫外線照射的作用下，皮膚中的7-脫氫膽固醇生成經(jīng)非酶光解作用轉(zhuǎn)化成維生素D，僅10%～20%從食物中獲取，其主要有維生素D2(麥角鈣化醇)和維生素D3(膽鈣化醇)兩種形式[11]。維生素D2和維生素D3結(jié)構(gòu)不同，維生素D2有2個(gè)C=C鍵，與維生素D結(jié)合蛋白(vitamin D-binding protein，VDBP)的親和力低，生物利用度低；維生素D3有3個(gè)C=C鍵，是人類使用維生素D的主要形式。維生素D3與VDBP結(jié)合經(jīng)血液運(yùn)輸?shù)礁闻K，另外，維生素D2穿過小腸與乳糜微粒結(jié)合，到達(dá)淋巴系統(tǒng)，再經(jīng)血液運(yùn)輸?shù)礁闻K。在肝臟中，維生素D2和維生素D3均被25-羥化酶(CYP24A1、CYP2R1)羥化成了25羥基維生素D3[25-hydroxyvitamin D3，25-(OH)D3]，然后其被腎臟或單核/巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞的1α-羥化酶(CYP27B1)羥化成有全活性的1，25二羥基維生素D3[1，25(OH)2D3][12]。25(OH)D3是維生素D的主要循環(huán)形式，由于其半衰期長，為20～90 d，性質(zhì)相對穩(wěn)定，因此，其在血清中的濃度可作為確定維生素D水平的最佳臨床指標(biāo)，維生素D在血液中的正常水平為75～150 nmol/L(30～60 ng/L)，低于75 nmol/L(30 ng/L)表示為維生素D3不足，低于50 nmol/L(20 ng/L)表示維生素D缺乏[13]。維生素D受體(vitamin D receptor，VDR)存在于人體許多組織及免疫細(xì)胞中[11]，維生素D在VDBP轉(zhuǎn)運(yùn)下與免疫細(xì)胞的VDR結(jié)合，發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用。

2.2 維生素D的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制 維生素D具有調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣磷平衡、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)等多種生物學(xué)作用。VDR及其相關(guān)代謝酶在單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞及活化的T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞中表達(dá)[13]。這表明維生素D可能會(huì)影響固有免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。

2.2.1 維生素D對固有免疫的影響 維生素D對固有免疫系統(tǒng)的影響主要是調(diào)節(jié)單核/巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞及自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK)等。單核細(xì)胞及巨噬細(xì)胞均可表達(dá)VDR，但其在巨噬細(xì)胞中表達(dá)水平較低。當(dāng)機(jī)體受到外界物質(zhì)刺激時(shí)，1，25(OH)2D3通過誘導(dǎo)腸毒素抗菌肽對單核/巨噬細(xì)胞產(chǎn)生抗菌作用，也可通過增加抗炎因子白細(xì)胞介素-10(IL-10)，減少促炎因子(IL-6、腫瘤壞死因子-α等)而對單核/巨噬細(xì)胞產(chǎn)生抗炎作用[13-14]。1，25(OH)2D3通過抑制樹突狀細(xì)胞成熟、部分白細(xì)胞介素[如白細(xì)胞介素-12(IL-12)、白細(xì)胞介素-23(IL-23)]的分泌、主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ類的表達(dá)和抗原提呈等來抑制免疫反應(yīng)[15]。維生素D對NK細(xì)胞的影響目前存在爭議，可能促進(jìn)NK細(xì)胞的分化、成熟，增強(qiáng)細(xì)胞毒活性、細(xì)胞因子及穿孔素的分泌等，也可能對其有抑制作用[16]。

2.2.2 維生素D對適應(yīng)性免疫的影響 維生素D主要通過對T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞的調(diào)節(jié)影響適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。T淋巴細(xì)胞可分為CD8+、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞、CD4+及輔助性T淋巴細(xì)胞(helper T cell，Th)，后者又分為Th1、Th2、Th17和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg)。1，25-(OH)2D3抑制B細(xì)胞的增殖，抑制其向漿細(xì)胞分化，并誘導(dǎo)B細(xì)胞凋亡，減少抗體生成[17]。同時(shí)，1，25-(OH)2D3對T淋巴細(xì)胞的作用主要表現(xiàn)為：抑制CD4+及Th細(xì)胞增殖；抑制促炎細(xì)胞因子[白細(xì)胞介素-2(IL-2)、白細(xì)胞介素-17(IL-17)、γ干擾素(IFN-γ)]分泌；促進(jìn)抗炎因子[白細(xì)胞介素-4(IL-4)、IL-10]分泌；促進(jìn)Th1向Th2細(xì)胞轉(zhuǎn)化；抑制Th1、Th2及Th17細(xì)胞分化，誘導(dǎo)Treg細(xì)胞分化[18]。

3 維生素D與NMOSD

3.1 維生素D與NMOSD疾病的關(guān)系 NMOSD病人血清維生素D水平相對較低(低于30 ng/L)。韓國Min等[2]的研究納入51例AQP4抗體陽性的NMOSD病人和204名健康者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NMOSD病人血清維生素D水平顯著低于健康者，在NMOSD病人中，血清維生素D缺乏率和不足率分別是92.1%和5.9%，但這些病人急性期與緩解期血清維生素D相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。該研究還發(fā)現(xiàn)，維生素D水平與擴(kuò)展殘疾狀況評分(expanded disability status score，EDSS)呈負(fù)相關(guān)，而與年復(fù)發(fā)率(annual recurrence rate，ARR)和病變位置無明顯相關(guān)關(guān)系，經(jīng)多變量線性回歸分析顯示其與疾病持續(xù)時(shí)間亦有關(guān)。血清維生素D水平降低在土耳其、泰國和我國南方的NMOSD病人中也得到了證實(shí)[1，19-20]。來自泰國的研究顯示，76例NMOSD病人的血清維生素D缺乏率和不足率分別是29.86%和43.42%，但其水平與EDSS評分及ARR均無明顯相關(guān)性[19]。土耳其研究發(fā)現(xiàn)，24例NMOSD病人血清維生素D水平明顯低于22名健康者，與AQP4抗體狀態(tài)、ARR及EDSS評分亦無相關(guān)性[1]。同時(shí)，有研究報(bào)道58例NMOSD病人(急性期43例，緩解期15例)血清維生素D水平[(46.25±22.38)nmol/L]明顯低于116名健康對照者[(63.17±19.09)nmol/L]，急性期水平[(40.35±18.39)nmol/L]低于緩解期[(63.17±24.72)nmol/L]，其水平與急性期NMOSD病人EDSS評分呈負(fù)相關(guān)，主要與視力、錐體束癥狀、行走呈負(fù)相關(guān)，而與緩解期的NMOSD病人EDSS評分無相關(guān)性；急性期NMOSD病人行大劑量激素沖擊治療后，血清維生素D水平較高[(48.61±22.20)nmol/L]的病人癥狀改善較明顯；經(jīng)多因素回歸線性分析發(fā)現(xiàn)，維生素D缺乏的NMOSD病人復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)比其正常病人高10.88倍；其中，對血清維生素D缺乏的21例NMOSD病人，給予維生素D(100～2 000 U)補(bǔ)充，隨訪1年后發(fā)現(xiàn)，其ARR較前有所降低(1年前ARR值1.70±1.68，1年后ARR值0.72±0.76)[20]。有研究報(bào)道84例(急性期43例，緩解期41例)NMOSD病人血清25(OH)D、25(OH)D2及25(OH)D3均降低，急性期病人血清維生素D水平更低，但與ARR、EDSS評分及病變部位并無相關(guān)性[21]。有研究顯示，83例NMOSD病人血清維生素D缺乏率與不足率分別是65.0%和25.3%，與EDSS評分及ARR呈負(fù)相關(guān)性[22]。上述國內(nèi)外研究均表明，NMOSD病人血清維生素D水平較低，但與EDSS評分、ARR、疾病狀態(tài)及病程之間的相關(guān)性無統(tǒng)一定論，可能與研究納入標(biāo)準(zhǔn)、種族、地理差異、飲食、光照時(shí)間、防曬霜使用、體質(zhì)指數(shù)、睡眠時(shí)間等有關(guān)，需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本深入研究。

以上結(jié)論僅限于AQP4抗體陽性的病人，但Shaygannejad等[23]發(fā)現(xiàn)20例AQP4抗體陰性NMOSD病人血清維生素D水平[(32.400±10.225)μg/L]顯著高于9例AQP4抗體陽性病人血清維生素D水平[(23.44±9.87)μg/L]，因此，應(yīng)針對不同抗體狀態(tài)之間的維生素D水平進(jìn)行更多研究。

3.2 維生素D在NMOSD中的免疫作用 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)方面，維生素D有助于神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、血腦屏障的維持、軸突生長、再生和髓鞘形成[24]，隨著對維生素D免疫調(diào)節(jié)作用的深入研究，血清低維生素D水平不僅是NMOSD病人的一個(gè)結(jié)果，更有可能是誘發(fā)和加重NMOSD的一個(gè)重要因素，一些研究結(jié)果提示了維生素D在AQP4抗體陽性NMOSD中的可能作用。

維生素D可能誘導(dǎo)活性B細(xì)胞凋亡，減少自身抗體生成，同時(shí)增加調(diào)節(jié)性B細(xì)胞(regulalory B cell，Bregs)，促進(jìn)IL-10的產(chǎn)生。Chen等[17]發(fā)現(xiàn)幼稚的B細(xì)胞持續(xù)表達(dá)少量的VDR和CYP27B1，在活化的B淋巴細(xì)胞表達(dá)增強(qiáng)，同時(shí)添加 1，25(OH)2D3也可增強(qiáng)VDR的表達(dá)，B淋巴細(xì)胞與維生素D的相互作用表明維生素D在免疫穩(wěn)態(tài)中起重要作用。B淋巴細(xì)胞在NMOSD中發(fā)揮重要作用，如抗原提呈、產(chǎn)生免疫球蛋白、分泌抗炎因子(如IL-10)和促炎因子(如IL-6)等。在AQP4抗體陽性的NMOSD病人中發(fā)現(xiàn)更高頻率的分泌IL-10等調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的B淋巴細(xì)胞，這種B淋巴細(xì)胞被稱為調(diào)節(jié)性B細(xì)胞，B淋巴細(xì)胞的頻率與AQP4抗體滴度相關(guān)[25]。Han等[26]研究發(fā)現(xiàn)22例NMOSD病人調(diào)節(jié)性B細(xì)胞失衡。B淋巴細(xì)胞、AQP4抗體及IL-10等均參與NMOSD疾病過程，維生素D在免疫疾病中發(fā)揮重要作用，因此，維生素D與NMOSD病人AQP4抗體、B淋巴細(xì)胞及細(xì)胞因子之間的關(guān)系需進(jìn)一步研究。

維生素D可能抑制CD4+細(xì)胞向Th17細(xì)胞轉(zhuǎn)化及Th17相關(guān)細(xì)胞因子的分泌。研究發(fā)現(xiàn)AQP4特異性T細(xì)胞表現(xiàn)出Th17細(xì)胞極化，并參與NMOSD發(fā)病過程[6，10]。有研究發(fā)現(xiàn)，NMOSD病人活化的CD4+T細(xì)胞分泌的IL-6和白細(xì)胞介素-21(IL-21)與神經(jīng)功能障礙相關(guān)，效應(yīng)記憶Th17細(xì)胞比例和IL-17水平與NMOSD病人的EDSS評分相關(guān)，而中央記憶Th17細(xì)胞比例與NMOSD的ARR相關(guān)[27]。Wang等[28]發(fā)現(xiàn)在NMOSD病人血清中Th17細(xì)胞、Th17相關(guān)細(xì)胞因子(如IL-17、IL-21)及誘導(dǎo)Th17細(xì)胞因子(如IL-6、IL-23)和轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)均增加，然而，急性期NMOSD病人血清IL-21、IL-17升高，可通過其內(nèi)皮細(xì)胞上的受體損傷血腦屏障，使抗體和炎性細(xì)胞聚集在中樞神經(jīng)系統(tǒng)。IL-6促進(jìn)Th17的分化和發(fā)育，刺激漿細(xì)胞使其分泌更多AQP4抗體，破壞血腦屏障完整性和功能性，增強(qiáng)促炎T淋巴細(xì)胞分化和激活，導(dǎo)致NMOSD發(fā)生[29-30]。大量研究發(fā)現(xiàn)，NMOSD病人血清及腦脊液IL-6水平增高，抗IL-6藥物對其治療有效[31-32]。NMOSD病人血清維生素D水平較低，Th17細(xì)胞極化及相關(guān)細(xì)胞因子增加，可能是低水平維生素D無法抑制CD4+細(xì)胞向Th17細(xì)胞轉(zhuǎn)化及Th17相關(guān)細(xì)胞因子的分泌。

增強(qiáng)Th2細(xì)胞增殖。Zhang等[33]發(fā)現(xiàn)NMOSD病人血清Th2細(xì)胞相關(guān)細(xì)胞因子增加。雖然IL-4不能防止髓鞘脫失，但可抑制Th1和Th17細(xì)胞，間接促進(jìn)髓鞘形成[34]。Gao等[21]發(fā)現(xiàn)NMOSD病人血清白細(xì)胞介素-25(IL-25)、白細(xì)胞介素-31(IL-31)和白細(xì)胞介素-33(IL-33)水平高于健康對照組，但這些細(xì)胞因子與維生素D之間無相關(guān)性。維生素D可能使NMOSD病人Th2細(xì)胞數(shù)量增加，但與其相關(guān)細(xì)胞因子之間的關(guān)系仍需要更多研究。

綜上所述，在AQP4抗體陽性的NMOSD中，維生素D可能通過與多種免疫細(xì)胞中的VDR受體結(jié)合發(fā)揮其免疫作用，促進(jìn)B淋巴細(xì)胞凋亡，減少抗體分泌；抑制Th17細(xì)胞，增強(qiáng)Th2細(xì)胞增殖，減少炎性細(xì)胞的產(chǎn)生，從而使炎性反應(yīng)減輕。維生素D缺乏與NMOSD的疾病狀態(tài)、病程、EDSS評分及ARR之間的關(guān)系仍存在爭議。因此，維生素D在NMOSD中的免疫機(jī)制、缺乏維生素D與其疾病之間的關(guān)系和補(bǔ)充維生素D是否是一個(gè)潛在的治療方法仍需進(jìn)一步大量研究。