維生素D與兒童1型糖尿病相關(guān)性的研究進(jìn)展

胡媛媛，黃偉

承德醫(yī)學(xué)院兒科，河北承德 067000

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外許多研究表明[1]世界范圍內(nèi)T1DM的發(fā)病率穩(wěn)步上升，可能與維生素D不足有關(guān)。維生素D除了在調(diào)節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)和骨代謝中已經(jīng)確立的作用外，還具有抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用，重要的是，維生素D缺乏癥的全球發(fā)病率在顯著增加，流行病學(xué)證據(jù)表明維生素D缺乏癥與T1DM的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。對(duì)維生素代謝至關(guān)重要的多態(tài)性也被證明與T1DM易感性相關(guān)[2]。維生素D活性代謝產(chǎn)物，1,25-二羥維生素D3，可以通過(guò)結(jié)合并激活維生素D受體(VDR)，作為轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控細(xì)胞分化、細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡相關(guān)基因表達(dá)。胰島局部可以生成活性維生素D與VDR結(jié)合，改變胰島素相關(guān)基因的表達(dá)，激活胰島素基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)胰島素的分泌[3]。1型糖尿病(T1DM)是由能夠識(shí)別胰島抗原并破壞產(chǎn)生胰島素的β細(xì)胞的自身反應(yīng)性T細(xì)胞引起的[4]，主要是通過(guò)Th1細(xì)胞因子發(fā)揮作用[5]。流行病學(xué)調(diào)查提示1型糖尿?。╰ype 1 diabetes mellitus，T1DM）發(fā)病呈現(xiàn)低齡化趨勢(shì)[6]。部分研究表明，維生素D可能通過(guò)免疫調(diào)節(jié)或直接作用于胰島細(xì)胞上的VDR，起到保護(hù)胰島β細(xì)胞的作用，然而部分研究維生素D補(bǔ)充劑的干預(yù)研究結(jié)果顯示補(bǔ)充維生素D對(duì)血糖水平?jīng)]有額外的有益影響[7]。這種差異的部分原因可能受到維生素D受體基因多態(tài)性的影響。

1 維生素D與胰島β細(xì)胞功能相關(guān)性

國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示體內(nèi)維生素D水平與β細(xì)胞的功能呈正相關(guān)。最近的橫斷面研究證實(shí)[8-10]兒童和青少年T1DM患者同時(shí)存在維生素D缺乏的高發(fā)病率。此外，一項(xiàng)針對(duì)12項(xiàng)研究的薈萃分析顯示[11]，患者的25(OH)D水平低于健康對(duì)照組。隨后對(duì)不同種族和年齡群體的研究也得出了類似的結(jié)果[12]。更有研究[13]表明用維生素D治療分離的大鼠胰島對(duì)葡萄糖刺激的胰島素分泌(GSIS)有積極的作用，特別是對(duì)維生素D缺乏者的胰島。在很多的前瞻性研究中[14]，維生素D被認(rèn)為是胰島自身免疫和/或1型糖尿病的保護(hù)性因素，但這些發(fā)現(xiàn)由于受到樣本多樣性等多種因素的影響，缺乏一定的說(shuō)服力。

近些年有研究表明[15]維生素D可通過(guò)調(diào)節(jié)β細(xì)胞內(nèi)的VDR數(shù)量和維生素D依賴性鈣結(jié)合蛋白（DBP）的水平，促進(jìn)胰島β細(xì)胞中胰島素的合成與分泌。目前研究認(rèn)為維生素D保護(hù)胰島β細(xì)胞功能主要是通過(guò)免疫調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。大量研究證實(shí)[16]維生素D在人體的免疫調(diào)節(jié)中起著重要的作用。

1.1 免疫調(diào)節(jié)

無(wú)論是固有免疫還是適應(yīng)性免疫中，維生素D都可以作為一種免疫調(diào)節(jié)劑發(fā)揮作用，它可以阻止部分與免疫系統(tǒng)過(guò)度激活相關(guān)的細(xì)胞損害。在固有免疫方面，1,25(OH)2D3主要通過(guò)抑制樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟和抗原呈遞能力，并增加成熟樹(shù)突狀細(xì)胞的凋亡，抑制T淋巴細(xì)胞的進(jìn)一步激活，進(jìn)而促進(jìn)免疫耐受[17]。在適應(yīng)性免疫方面，1,25(OH)2D3通過(guò)不同途徑抑制T細(xì)胞(CD4+、CD8+)的增殖和分化、干擾素(IFN)-γ細(xì)胞相關(guān)的通路和細(xì)胞因子分泌，下調(diào)促炎細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素(IL)-2、IL-6和腫瘤壞死因子(TNF)-α等的分泌，增強(qiáng)抗炎細(xì)胞因子如IL-4、IL-10和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β[17]的生成，降低B淋巴細(xì)胞免疫球蛋白的產(chǎn)生和增殖，誘導(dǎo)B淋巴細(xì)胞凋亡，從而阻止免疫系統(tǒng)的過(guò)度激活，減少正常細(xì)胞的破壞。在T1DM發(fā)病時(shí)，胰島出現(xiàn)慢性炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，包括T細(xì)胞CD8+和CD4+、B淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。因此有假設(shè)認(rèn)為維生素D可能通過(guò)其免疫調(diào)節(jié)特性在T1DM中起到預(yù)防/治療作用。在非肥胖糖尿病(NOD)小鼠中，補(bǔ)充高劑量1,25(OH)2D3可抑制胰島的慢性炎性和糖尿病的發(fā)展[18]。對(duì)動(dòng)物模型的進(jìn)一步研究表明[19]，即使在自身免疫攻擊開(kāi)始后，維生素D類似物也可以阻止T1DM的進(jìn)展。

雖然T1DM傳統(tǒng)上被認(rèn)為是Th1介導(dǎo)的病理反應(yīng)，但越來(lái)越多的證據(jù)表明，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)對(duì)維持外周耐受性至關(guān)重要[20]，在T1DM的發(fā)病機(jī)制中也發(fā)揮了重要作用。Th17主要分泌IL-17細(xì)胞因子,參與固有免疫和某些炎癥反應(yīng)的發(fā)生，維生素D作用于Th17細(xì)胞，抑制IL-17、IL-22、TNF-α、IFN-γ和趨化因子受體CCR6的表達(dá)，從而阻止Th17細(xì)胞向炎癥組織遷移[21]。T1DM患者外周血和淋巴結(jié)中Th17細(xì)胞增多,而Treg細(xì)胞功能受損，數(shù)量減少[22]。1,25(OH)2D3能抑制CD4+T細(xì)胞分化為Th17細(xì)胞的能力以及Th17細(xì)胞分泌IL-17的功能[23]。這說(shuō)明維生素D可以通過(guò)對(duì)Th17細(xì)胞的相關(guān)調(diào)節(jié)在1型糖尿病的發(fā)病中起到重要作用。眾所周知，Th17細(xì)胞的減少往往與Treg細(xì)胞的增加同時(shí)發(fā)生，這是Th17/Treg往復(fù)軸的一部分。改善自身免疫性疾病治療的一個(gè)重要重點(diǎn)是恢復(fù)慢性炎癥中發(fā)生的Th17/Treg失衡。而維生素D可以促進(jìn)初始CD4+T細(xì)胞向Treg分化，Treg可直接誘導(dǎo)靶細(xì)胞的溶解,并削弱抗原呈遞細(xì)胞對(duì)適應(yīng)免疫應(yīng)答的能力，維生素D還可以促進(jìn)Treg分泌IL-10,從而抑制或減輕自身免疫性疾病中的炎癥反應(yīng)。此外，在動(dòng)物模型中，1,25(OH)2D3，似乎可以增強(qiáng)Treg細(xì)胞的活性并抑制Th17和Th1細(xì)胞。然而，這些發(fā)現(xiàn)仍有爭(zhēng)議。

1.2 直接結(jié)合

除免疫調(diào)節(jié)之外，維生素D可以通過(guò)與胰島細(xì)胞內(nèi)的VDR直接結(jié)合，促進(jìn)胰島素的分泌[24]。由于胰島β細(xì)胞表達(dá)1α-羥化酶和維生素D受體，可以實(shí)現(xiàn)25(OH)D3到1,25(OH)2D3的轉(zhuǎn)換，1,25-二羥維生素D3可以與細(xì)胞核內(nèi)的VDR相互作用，產(chǎn)生快速非基因組信號(hào)[25]，進(jìn)而促進(jìn)胰島素分泌。Y.Morán-Auth等的研究顯示在未刺激的Th細(xì)胞和25(OH)D3刺激的Th細(xì)胞中，1型糖尿病的VDR基因表達(dá)均較正常對(duì)照組顯著降低(P=0.04,P=0.005)。更有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)直接證實(shí)，維生素D可以通過(guò)VDR介導(dǎo)的直接效應(yīng)起到保護(hù)胰島β細(xì)胞的作用，由于多種因素限制，尚缺乏足夠的臨床隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)這一觀點(diǎn)。

1.3 鈣離子通道（鈣結(jié)合蛋白）

研究結(jié)果表明1,25(OH)2D3在GSIS（葡萄糖刺激的胰島素分泌）期間通過(guò)r型VGCC（電壓門控鈣通道）調(diào)節(jié)鈣內(nèi)流的作用，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞分泌胰島素的能力。胰島中VDR mRNA豐富，VDR表達(dá)具有葡萄糖反應(yīng)性。用1,25(OH)2D3預(yù)孵育小鼠和人胰島可增強(qiáng)GSIS并增加葡萄糖刺激的鈣內(nèi)流。Lilja對(duì)不同劑量1,25(OH)2D3預(yù)處理的小鼠胰島進(jìn)行了GSIS試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示1,25(OH)2D3進(jìn)行預(yù)處理的組別胰島素分泌呈上升趨勢(shì)，重要的是，在低葡萄糖條件下沒(méi)有觀察到1,25(OH)2D3的影響。此外，這種1,25(OH)2D3增強(qiáng)的GSIS完全依賴于VDR的存在，然而，這些研究中重要的發(fā)現(xiàn)是，在沒(méi)有VDR的情況下，在培養(yǎng)液中添加異位1,25(OH)2D3不能增強(qiáng)GSIS[26]。VDR在胰島中高表達(dá)，其表達(dá)水平對(duì)葡萄糖有反應(yīng)，這表明當(dāng)葡萄糖水平升高時(shí)，對(duì)維生素D信號(hào)的依賴性增強(qiáng)。在高葡萄糖條件下，VDR的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)增加了電壓門控鈣通道的表達(dá)，以促進(jìn)細(xì)胞的胰島素分泌。這些發(fā)現(xiàn)表明，最佳的維生素D水平和/或維生素D的補(bǔ)充可能為糖尿病提供重要的輔助治療。

2 維生素D對(duì)1型糖尿病的預(yù)防及治療

2.1 生命早期補(bǔ)充維生素D對(duì)T1D的預(yù)防

各種研究表明，兒童早期攝入維生素D可能對(duì)降低日后患T1DM的風(fēng)險(xiǎn)有影響。早在1965年芬蘭的一項(xiàng)大規(guī)模出生隊(duì)列研究首次證明，在出生后第一年膳食維生素D的補(bǔ)充與T1DM發(fā)生率的降低有關(guān)。兩項(xiàng)關(guān)于維生素D攝入和T1DM風(fēng)險(xiǎn)的觀察性研究的薈萃分析也證實(shí)了類似的發(fā)現(xiàn)，研究發(fā)現(xiàn)[27]嬰兒期補(bǔ)充維生素D可使T1DM風(fēng)險(xiǎn)降低約20%。流行病學(xué)調(diào)查顯示，幼年時(shí)維生素D3缺乏可升高1型糖尿病的發(fā)病率，而補(bǔ)充維生素D3則會(huì)降低1型糖尿病的發(fā)生率，新生兒補(bǔ)充維生素D有助于避免糖尿病的發(fā)生[28]。相關(guān)學(xué)者[29]的研究結(jié)果表明，產(chǎn)后早期維生素D可以預(yù)防1型糖尿病的發(fā)展。German Tapia等[24]的研究顯示分娩時(shí)母體DBP水平升高可降低子代T1D風(fēng)險(xiǎn)，出生時(shí)增加25(OH)D水平可能降低T1DM風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到大多數(shù)研究是觀察性的橫斷面設(shè)計(jì),存在顯著的異質(zhì)性,缺乏初始25(OH)D測(cè)量和維生素D補(bǔ)充資料，需要精心設(shè)計(jì)隨機(jī)隊(duì)列研究和充足的維生素D的劑量和持續(xù)時(shí)間，確定早期補(bǔ)充維生素D在預(yù)防1型糖尿病中的作用?？傊瑢?duì)于T1DM，來(lái)自動(dòng)物、流行病學(xué)和觀察性研究的數(shù)據(jù)似乎更一致，然而，尚缺乏足夠的在妊娠期或生命早期補(bǔ)充維生素D并長(zhǎng)期隨訪對(duì)T1DM發(fā)生率的影響的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)。

2.2 維生素D與糖尿病前期的相關(guān)研究

一項(xiàng)關(guān)于非糖尿病受試者的研究表明維生素D缺乏與糖尿病前期相關(guān)[30]，對(duì)于已確診為1型糖尿病的患者，除了應(yīng)用胰島素治療之外，補(bǔ)充適量維生素D更有助于血糖水平的控制，Debora B等人經(jīng)過(guò)3個(gè)月的隨訪初步研究發(fā)現(xiàn)，接受ASCs+Vit D干預(yù)的患者比僅接受標(biāo)準(zhǔn)治療的患者表現(xiàn)出CP的穩(wěn)定性、更好的血糖控制和更低的胰島素需求，此外，對(duì)每組進(jìn)行單獨(dú)的縱向分析，發(fā)現(xiàn)干預(yù)組的糖化血紅蛋白有所改善，而對(duì)照組沒(méi)有。這提示干預(yù)本身可能具有潛在的治療效果。但良好的結(jié)果可能與組間的隨機(jī)基線差異有關(guān)，需要更大的樣本和更長(zhǎng)的隨訪時(shí)間來(lái)進(jìn)一步研究治療的安全性，并確定ASCs輸注聯(lián)合Vit D補(bǔ)充治療新近發(fā)病T1DM的療效。然而，這項(xiàng)初步研究是一個(gè)重要的早期評(píng)估，ASCs和維生素D的補(bǔ)充是T1DM一種潛在的聯(lián)合治療[31]。

3 討論

在過(guò)去的幾十年里，人們已經(jīng)清楚地認(rèn)識(shí)到維生素D的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)和骨代謝。在這方面，維生素D的抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用已經(jīng)在動(dòng)物和人身上得到了明確的證明。越來(lái)越多的證據(jù)也表明[32]，維生素D缺乏可能與T1DM的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，提示維生素D缺乏癥是該疾病發(fā)生的一個(gè)重要環(huán)境因素。事實(shí)上，有幾項(xiàng)研究證明[29]，維生素D的攝入，尤其是在兒童早期攝入，可以降低日后罹患T1DM的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在出生后的頭幾年應(yīng)及時(shí)診斷和適當(dāng)治療維生素D缺乏，尤其是T1DM基因風(fēng)險(xiǎn)高的兒童(根據(jù)T1DM和胰島自身抗體家族史和/或HLA DR3/DR4陽(yáng)性確定)。此外，很多研究者均，與健康對(duì)照組相比，新診斷的患者、長(zhǎng)期缺乏維生素D的患者更普遍，影響更深遠(yuǎn)。

由于維生素D缺乏癥的流行率在全球水平上急劇上升[33]，人們認(rèn)為有必要采取營(yíng)養(yǎng)策略，增加維生素D的飲食攝入量，并抵制這一流行趨勢(shì)，特別是在日照受緯度或與生活方式有關(guān)的因素限制的地區(qū)。英國(guó)營(yíng)養(yǎng)科學(xué)咨詢委員會(huì)(SACN)建議4歲及以上普通人群攝入10 g/d(400國(guó)際單位/d)維生素D。內(nèi)分泌學(xué)會(huì)關(guān)于預(yù)防維生素D缺乏的指南建議，嬰兒(1歲以下)最低維生素D攝取量為400 IU/d，兒童、青少年和成人最低維生素D攝取量為600 IU/d[34]。然而，僅從天然食物來(lái)源維持每日推薦攝入量是不夠的，因?yàn)槿狈写罅烤S生素D的食物(如脂肪豐富的魚(yú)、魚(yú)肝油、蛋黃)。另一方面，低依從性可能會(huì)影響維生素D補(bǔ)充劑預(yù)防和治療維生素D缺乏癥的長(zhǎng)期療效。在這種情況下，食品強(qiáng)化被認(rèn)為是一種安全和經(jīng)濟(jì)有效的策略，可以攝入每日推薦量的維生素D[35-36]。因此，需要進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)查來(lái)評(píng)估維生素D強(qiáng)化食品(如面包、牛奶、乳制品、面粉、谷物和食用油，這些在世界范圍內(nèi)都是高消耗的)是否能夠成為增加每日維生素D攝入量和長(zhǎng)期治療維生素D缺乏癥的有效工具。

研究維生素D作為T1DM輔助免疫調(diào)節(jié)療法的基本原理，主要是基于其潛在的恢復(fù)免疫耐受、對(duì)抗自身免疫反應(yīng)、減緩或阻止疾病進(jìn)展、保持殘余細(xì)胞質(zhì)量和功能以及改善血糖控制的能力。幾種維生素D制劑(膽骨化醇、鈣二醇、骨化三醇或阿法骨化醇)已在T1DM中進(jìn)行了測(cè)試，以保持細(xì)胞功能。臨床前研究已經(jīng)證明了維生素D在預(yù)防和逆轉(zhuǎn)NOD小鼠自身免疫方面的功效。另一方面，維生素D作為免疫調(diào)節(jié)劑在T1DM的臨床研究結(jié)果不確定。研究結(jié)果差異的可能原因與研究持續(xù)時(shí)間的異質(zhì)性以及不同研究中使用的維生素D配方和劑量有關(guān)。此外，大多數(shù)研究評(píng)估空腹C肽水平作為細(xì)胞功能的替代標(biāo)記。與刺激C肽相比，抑制C肽的堿性胰島素分泌并不能有效地檢測(cè)細(xì)胞損失，這極大地限制了對(duì)這些研究的解釋。此外，一些研究?jī)H評(píng)估了與維生素D給藥劑量相關(guān)的臨床結(jié)果，沒(méi)有報(bào)告基線和/或隨訪期間血清25(OH)D水平。值得注意的是，個(gè)體血清對(duì)給定劑量的維生素D的反應(yīng)是高度可變的，并取決于幾個(gè)因素，如基線維生素D狀態(tài)、體脂百分比、性別、種族、遺傳、季節(jié)變化、藥物和維生素D配方的類型。這方面尤其重要，尤其是在自身免疫性疾病的背景下，維生素D的免疫調(diào)節(jié)作用可能只有在達(dá)到維生素25(OH)D的水平后才能觀察到，它會(huì)破壞骨骼健康所需的維生素(30 ng/mL)。因此，優(yōu)化研究設(shè)計(jì)對(duì)于有效評(píng)估維生素D對(duì)研究結(jié)果的影響至關(guān)重要[34,37]。最后，維生素D羥化酶、VDBP和VDR的基因多態(tài)性需要更廣泛的研究，以評(píng)估其對(duì)維生素D狀態(tài)的影響及其機(jī)制效應(yīng)。這可能有助于確定需要較高維生素D劑量才能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)血清25(OH)D水平以預(yù)防或治療T1D的特定受試者亞群。

綜上所述，有高T1DM風(fēng)險(xiǎn)兒童的家庭普遍期望一種侵入性更小、更便宜、更方便的干預(yù)T1DM進(jìn)展的方法。維生素D的檢測(cè)相對(duì)更方便且不會(huì)造成太大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，更是一種價(jià)廉且相對(duì)安全的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充藥物，在已補(bǔ)充多年維生素D的患者中，一些人的T1DM狀態(tài)已更新為非進(jìn)展者或逆轉(zhuǎn)者。盡管臨床前數(shù)據(jù)支持維生素D補(bǔ)充劑在預(yù)防和治療1型糖尿病中的作用，但目前的RCT提供了相互矛盾的數(shù)據(jù)，因此沒(méi)有具體的建議。這些矛盾的結(jié)果可能與被觀察的糖尿病患者之間異質(zhì)性有關(guān)。因此，未來(lái)的試驗(yàn)應(yīng)該包括更多的患者，這將使分層更細(xì)化，隨后幫助確定誰(shuí)將受益于這種治療。此外，還需要研究明確維生素D治療的閾值以及最合適的給藥方案和治療時(shí)間。根據(jù)目前的證據(jù)，不能推薦對(duì)維生素D缺乏進(jìn)行普遍篩查，但對(duì)有癥狀的患者檢測(cè)維生素D水平的低門檻也不是不合理的。明顯缺乏維生素D的糖尿病患者應(yīng)補(bǔ)充維生素D，特別是存在代謝性骨病的患者。然而，即使在這一組中，持續(xù)時(shí)間、補(bǔ)充的劑量方案和目標(biāo)維生素D水平仍然是未來(lái)研究的領(lǐng)域。