維生素D3促進(jìn)皮膚損傷修復(fù)的研究進(jìn)展

趙雅玫 余小平 張苗苗 付倩倩 周軍利

（1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省人民醫(yī)院燒傷科，甘肅 蘭州 730000；3.寧夏醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，寧夏 銀川 750000）

皮膚是人體最大的器官，具有調(diào)節(jié)體液平衡、感覺、調(diào)節(jié)體溫和合成維生素D以及作為機(jī)體與外界的屏障等多種功能[1]。皮膚位于體表，容易受到外力損傷及機(jī)體衰老或血液循環(huán)減少等的影響。皮膚損傷后的修復(fù)是維持皮膚完整性的重要生理過程，也是一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)過程[2]，一般包括止血和炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖和組織重塑3個(gè)階段，每一個(gè)階段都需要多種細(xì)胞因子及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)參與。維生素D是一種脂溶性維生素，包含多種形式，維生素D3是其最重要的形式。維生素D3是皮膚經(jīng)過紫外線照射后產(chǎn)生的，是皮膚受到光刺激后產(chǎn)生的一種反應(yīng)，也是強(qiáng)有力的類固醇激素1,25-二羥維生素D3 [1，25(OH)2D3]的前體[3-4]。此外，維生素D3也可以從動(dòng)物性食物中攝取，需要在肝臟中經(jīng)歷25-α羥基化形成鈣化二醇，鈣化二醇在腎臟中被25-羥基維生素D3-1α羥基酶代謝成骨化三醇，才能被身體吸收利用[5]。維生素D3在被激活、轉(zhuǎn)化為活性代謝物1,25-二羥維生素D3后發(fā)揮其相應(yīng)的作用。1,25-二羥維生素D3是維生素D受體（VDR）的天然配體，也是一種核受體，是臨床藥物治療的靶點(diǎn)[5]，其與VDR結(jié)合后發(fā)揮生理作用，主要是維持細(xì)胞外液中鈣和磷的濃度在正常范圍內(nèi)。此外，維生素D還參與礦物質(zhì)離子的穩(wěn)態(tài)[6]?，F(xiàn)已證明維生素D3參與調(diào)節(jié)皮膚損傷修復(fù)的生理和病理過程，包括細(xì)胞生長(zhǎng)、遷移、免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)和細(xì)胞分化?，F(xiàn)對(duì)維生素D3在創(chuàng)面修復(fù)中的作用機(jī)制及其臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展綜述如下。

1 維生素D3促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)的作用機(jī)制

1.1 調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng) 維生素D3可減弱炎癥介質(zhì)的表達(dá)，誘導(dǎo)抗氧化主動(dòng)防御系統(tǒng)的分子表達(dá)[7-9]，通過其抗炎和抗氧化作用對(duì)傷口愈合產(chǎn)生積極的影響。

皮膚損傷后的第一階段即是炎癥反應(yīng)。皮膚受到損傷后中性粒細(xì)胞遷移至創(chuàng)面并分泌促炎細(xì)胞因子，放大炎癥反應(yīng)，隨后巨噬細(xì)胞也聚集到創(chuàng)面，來調(diào)節(jié)組織炎癥。有研究報(bào)道炎癥反應(yīng)募集的巨噬細(xì)胞可以分泌促進(jìn)傷口愈合的生長(zhǎng)因子，包括轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-α（TGF-α）、TGF-β以及血小板源性生長(zhǎng)因子，促進(jìn)損傷皮膚的修復(fù)[10-11]。Yuan等[12]在創(chuàng)面上給予維生素D3后中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞明顯減少，并降低促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1α（IL-1α）和IL-1β的表達(dá)，刺激細(xì)胞增殖，增加創(chuàng)面新生血管。維生素D有強(qiáng)大的抗炎活性，可抑制腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、γ干擾素（IFN-γ）、IL-1、IL-6、IL-9和IL-17的產(chǎn)生[10-11]。另外，維生素D3通過抑制核因子-κB（NF-κB）在多種細(xì)胞類型中具有抗炎作用，包括內(nèi)皮細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞 、T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等，還通過抑制NF-κB通路及其下游炎癥因子IL-1β、IL-6和TNF-α的表達(dá)，促進(jìn)慢性創(chuàng)面的愈合[13-15]。維生素D減輕氧化應(yīng)激的作用是其促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)重要機(jī)制之一。氧化應(yīng)激是慢性創(chuàng)面的病理生理基礎(chǔ)，氧化應(yīng)激反應(yīng)中活性氧（ROS）的增加損害了血管內(nèi)皮細(xì)胞的功能，使損傷皮膚愈合困難。以糖尿病患者為例，糖尿病時(shí)糖、脂代謝紊亂可導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞線粒體超氧化物歧化酶（SOD）減少，激活多種信號(hào)通路，增加細(xì)胞內(nèi)ROS，導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙，刺激促炎因子的表達(dá)，使創(chuàng)面炎癥時(shí)間延長(zhǎng)，延緩愈合；氧化應(yīng)激反應(yīng)還通過損害DNA及碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等生物大分子，造成細(xì)胞功能障礙甚至死亡。補(bǔ)充維生素D3可提高機(jī)體SOD、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）水平，減少脂質(zhì)過氧化，并增加重要抗氧化物mRNA表達(dá)來減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)。

1.2 調(diào)節(jié)免疫反應(yīng) 維生素D3可通過刺激跨膜模式識(shí)別受體如Toll樣受體（TLR）在固有免疫中起重要作用[16]。維生素D3的活性代謝物1,25-二羥維生素D3可以降低TLR2和TLR4的結(jié)合[17]。還可以抑制TLR2、TLR3和TLR4的蛋白質(zhì)和mRNA的表達(dá)，下調(diào)細(xì)胞因子，如TNF-α、IL-6和IL-8的表達(dá)，在細(xì)胞水平上加速傷口愈合。

1.3 調(diào)節(jié)M2/M1巨噬細(xì)胞比例 維生素D3可以抑制M1巨噬細(xì)胞（促炎細(xì)胞）介導(dǎo)的誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)的產(chǎn)生，并增強(qiáng)M2巨噬細(xì)胞（抗炎細(xì)胞）自噬，通過增加皮膚傷口中抗炎的M2巨噬細(xì)胞、減少促炎的M1巨噬細(xì)胞，即通過增加M2/M1巨噬細(xì)胞比例來改善傷口愈合[18]，促進(jìn)損傷皮膚創(chuàng)面修復(fù)和恢復(fù)動(dòng)態(tài)平衡。有報(bào)道采用維生素D3和螺內(nèi)酯聯(lián)合治療烷化劑造成的皮膚損傷促進(jìn)了創(chuàng)面修復(fù)，并觀察到聯(lián)合治療可激活M2巨噬細(xì)胞，M1巨噬細(xì)胞數(shù)量顯著減少[19]。紫外線誘導(dǎo)的皮膚損傷主要影響M2巨噬細(xì)胞，維生素D3可通過促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞數(shù)量增加、改變M2/M1巨噬細(xì)胞比例來減輕紫外線損傷皮膚的炎癥反應(yīng)，加快修復(fù)。

1.4 促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT） EMT是指上皮細(xì)胞失去細(xì)胞極性，細(xì)胞間黏附降低，遷移能力增加，逐漸形成間質(zhì)細(xì)胞樣特性。EMT在傷口愈合中起重要作用,主要發(fā)生于再上皮化階段。再上皮化是傷口愈合的基本過程，包括傷口周圍的表皮角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖和遷移[20]。研究顯示，維生素D3通過抑制Hippo信號(hào)通路誘導(dǎo)人永生化表皮角質(zhì)形成細(xì)胞（HacaT）形成YAP/TAZ-Smad2/3復(fù)合體[21]，促進(jìn)TGF-β的產(chǎn)生，并促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖和遷移及EMT過程，從而促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)[22]。

1.5 促進(jìn)血管生成 血管生成是皮膚損傷后修復(fù)的核心環(huán)節(jié)。新生血管可以將氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送到組織，維持新形成的肉芽組織的生長(zhǎng)和角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖[23-24]。維生素D3通過參與激活促血管生成髓系細(xì)胞（AMCs）以及激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)糖蛋白130（gp130）和轉(zhuǎn)錄激活劑3（STAT3）來促進(jìn)血管新生[25-27]。有研究發(fā)現(xiàn)，1,25-二羥維生素D3促進(jìn)了健康小鼠的血管再生，恢復(fù)了糖尿病小鼠的血管修復(fù)功能和AMCs的功能[23]。將含有維生素D3的海藻酸鹽水凝膠創(chuàng)面敷料應(yīng)用于動(dòng)物創(chuàng)面中，發(fā)現(xiàn)其促進(jìn)了創(chuàng)面愈合，其機(jī)制與血管生成有關(guān)[25]。

1.6 促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖 維生素D3可以促進(jìn)皮膚損傷部位周圍角質(zhì)形成細(xì)胞分化、增殖和遷移，再生表皮，促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)。其主要機(jī)制可能為：維生素D3促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞中TGF-β/Smad2信號(hào)的激活；通過與靶細(xì)胞和器官上的VDR相互作用而發(fā)揮維生素D3的生物活性；與β-連環(huán)蛋白（β-catenin）信號(hào)的增加有關(guān)。VDR和鈣敏感受體（CaSR）調(diào)節(jié)角質(zhì)形成細(xì)胞的黏附和遷移，是傷口再上皮化的關(guān)鍵過程。角質(zhì)形成細(xì)胞中VDR和CaSR雙敲除表皮的基因表達(dá)譜顯示，VDR和CaSR雙敲除可以影響多條與傷口愈合相關(guān)的通路，包括VDR、β-catenin和黏附連接信號(hào)。VDR和CaSR雙敲除導(dǎo)致傷口閉合和再上皮化的顯著延遲，損傷誘導(dǎo)的表皮角質(zhì)形成細(xì)胞在表皮和毛囊中的增殖被鈍化，β-catenin在VDR和CaSR雙敲除后表達(dá)減少，E-鈣黏附素在再上皮化創(chuàng)面的表達(dá)減少，顯示VDR和CaSR是β-catenin調(diào)控的細(xì)胞增殖和損傷后上皮化所必需的。另外，有報(bào)道應(yīng)用1,25-二羥維生素D3作用于損傷的角膜，通過增加對(duì)表皮角質(zhì)細(xì)胞分化具有至關(guān)重要作用的ΔNp63α（p63的一種亞型）蛋白水平誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖，并上調(diào)血小板衍生生長(zhǎng)因子刺激細(xì)胞生長(zhǎng)[28-29]。維生素D3還通過下調(diào)脂質(zhì)合成和表皮屏障形成所需酶的表達(dá)，減少c-myc的轉(zhuǎn)錄，從而抑制上皮細(xì)胞增殖[30]。

1.7 調(diào)節(jié)鈣信號(hào) 維生素D3是維持鈣穩(wěn)態(tài)所必需的物質(zhì)，鈣是一種很好的表皮分化介質(zhì)，對(duì)角質(zhì)形成細(xì)胞的作用主要是通過CaSR介導(dǎo)。鈣是哺乳動(dòng)物表皮細(xì)胞增殖和分化的細(xì)胞調(diào)節(jié)因子[31]。維生素D3和鈣信號(hào)在表皮和毛囊干細(xì)胞對(duì)創(chuàng)傷的反應(yīng)能力中起關(guān)鍵作用。維生素D3可以作為營(yíng)養(yǎng)激素，通過上調(diào)基因決定鈣蛋白的表達(dá)、鈣通道和膜受體位點(diǎn)以及細(xì)胞膜對(duì)微量元素（如鋅、鎂）的通透性等來促進(jìn)鈣的吸收。維生素D3缺乏合并鈣信號(hào)的減少導(dǎo)致創(chuàng)面延遲愈合和（或）慢性創(chuàng)面，鈣減少引起皮膚創(chuàng)面愈合缺陷[32]，富含鈣、乳糖和磷酸鹽的飲食可以延緩VDR基因敲除的小鼠角膜傷口愈合缺陷，還可以逆轉(zhuǎn)低鈣血癥導(dǎo)致小鼠的其他表型特征，鈣信號(hào)還可以彌補(bǔ)維生素D3信號(hào)的缺失[33]。VDR和CaSR的聯(lián)合缺失通過限制角質(zhì)形成細(xì)胞中β-catenin信號(hào)的刺激來鈍化損傷誘導(dǎo)的角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖。

1.8 其他促進(jìn)創(chuàng)面愈合機(jī)制 皮膚損傷后，毛囊和毛囊間表皮干細(xì)胞被激活，增殖并遷移到創(chuàng)面，承擔(dān)著表皮細(xì)胞的功能，使創(chuàng)面再上皮化。在這個(gè)過程中，VDR參與控制表皮干細(xì)胞，VDR和CaSR使干細(xì)胞對(duì)損傷做出反應(yīng)并發(fā)揮關(guān)鍵作用[34-37]。神經(jīng)對(duì)創(chuàng)面修復(fù)具有調(diào)節(jié)作用。1,25-二羥維生素D3還是神經(jīng)生長(zhǎng)因子、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的有效誘導(dǎo)劑。Bouillon等[38]報(bào)道，VDR敲除后小鼠血鈣降低，通過影響神經(jīng)密度延緩損傷上皮的愈合；在角質(zhì)形成細(xì)胞中敲除VDR會(huì)導(dǎo)致傷口愈合延遲，無法激活表皮干細(xì)胞中的β-catenin信號(hào)，限制了其對(duì)創(chuàng)傷的增殖和遷移反應(yīng)。1,25-二羥維生素D3可通過刺激鈣黏蛋白家族成員CDH1的轉(zhuǎn)錄和膜定位，部分抑制表皮角質(zhì)形成細(xì)胞中CTNNB的轉(zhuǎn)錄活性，有助于成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞增殖、遷移和再上皮化。Wnt/CTNNB(β-catenin)信號(hào)通路在創(chuàng)傷反應(yīng)中發(fā)揮重要作用[32]。p63在表皮基底層表達(dá)最高，對(duì)角質(zhì)形成細(xì)胞分化至關(guān)重要[33]。與VDR類似，p63的缺失抑制了表皮分化，在許多細(xì)胞，VDR和p63共同定位在它們的啟動(dòng)子中。鈣離子、CTNNB、VDR和p63之間的協(xié)調(diào)作用，可以調(diào)節(jié)表皮和毛囊干細(xì)胞的轉(zhuǎn)變，從而使傷口重新上皮化，隨后表皮再生[33]。維生素D3還通過抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)降低細(xì)胞凋亡率，提高細(xì)胞存活率，促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)[9]。

2 維生素D3的應(yīng)用

2.1 維生素D3應(yīng)用于創(chuàng)面修復(fù)的研究 維生素D3是皮膚中重要的成分之一，對(duì)促進(jìn)創(chuàng)面愈合起著重要作用。Tian等[39]在小鼠皮膚傷口局部應(yīng)用維生素D3，認(rèn)為1,25-二羥維生素D3是通過同時(shí)影響成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞，并激活巨噬細(xì)胞促進(jìn)血管生成，從而促進(jìn)傷口愈合。Ehterami等[25]在動(dòng)物模型中使用含維生素D3的海藻酸鹽水凝膠敷料，顯示其具有良好的血液和細(xì)胞相容性，通過抗炎、抗氧化及增加血管生成的作用促進(jìn)了創(chuàng)面修復(fù)，提示含維生素D3的海藻酸鹽水凝膠敷料為潛在的皮膚組織工程中創(chuàng)面敷料。Cataldi等[40]研究顯示，將維生素D3搭載銀納米顆粒，可通過角質(zhì)形成細(xì)胞增殖和向間充質(zhì)細(xì)胞發(fā)生EMT的轉(zhuǎn)分化來促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)。維生素D3通過水凝膠基質(zhì)覆蓋創(chuàng)面，可以有效地吸收創(chuàng)面的炎癥物質(zhì)，保持創(chuàng)面微環(huán)境，促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)。維生素D3治療傷口需要一定的基質(zhì)共同作用，與水凝膠共同作用的效果優(yōu)于單獨(dú)應(yīng)用維生素D3[41]，與銀納米顆粒聯(lián)合應(yīng)用療效也明顯優(yōu)于單獨(dú)應(yīng)用維生素D3[40]。

2.2 維生素D3在皮膚老化中的應(yīng)用 隨著年齡的增長(zhǎng)，皮膚產(chǎn)生維生素D3的能力逐漸下降。1,25-二羥維生素D3可以誘導(dǎo)皮膚細(xì)胞快速凋亡，還可以通過非基因組能量守恒的自噬和有絲分裂吞噬來促進(jìn)環(huán)丁烷嘧啶二聚體（CPDS）的修復(fù)和減少DNA氧化損傷，激活NRF2和p53，下調(diào)NF-κB信號(hào)通路或調(diào)節(jié)線粒體功能[42]，促進(jìn)皮膚內(nèi)在的光保護(hù)作用。維生素D通過免疫調(diào)節(jié)發(fā)揮對(duì)皮膚的抗衰老和光保護(hù)作用，其中包括抗炎作用，從而調(diào)節(jié)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖及建立維持皮膚動(dòng)態(tài)平衡的表皮屏障，另外，維生素D還通過誘導(dǎo)抗氧化反應(yīng)、抑制DNA損傷并誘導(dǎo)修復(fù)機(jī)制，減緩皮膚早衰及癌變[43]，促進(jìn)皮膚損傷的修復(fù)。其作用機(jī)制可能涉及多種核受體相互作用，包括維生素D與VDR、芳香烴受體（AHR）等相互作用,以及與1,25-二羥維生素D3-MARRS受體的非基因組結(jié)合部位的相互作用。

2.3 維生素D3在其他皮膚疾病中的應(yīng)用 小劑量的維生素D3可顯著加速大皰性表皮松解癥角質(zhì)形成細(xì)胞的劃痕愈合[42]。有研究報(bào)道，維生素D聯(lián)合光動(dòng)力療法對(duì)光化性角化病、淺表基底細(xì)胞癌和痤瘡的反應(yīng)比單獨(dú)使用光動(dòng)力療效好[18]。VDR缺失則抑制了免疫反應(yīng)，破壞毛囊導(dǎo)致斑禿，應(yīng)用維生素D可以改善斑禿癥狀[[18]。表皮角質(zhì)形成細(xì)胞中VDR和（或）CaSR的缺失會(huì)抑制表皮分化及傷口愈合并容易發(fā)生腫瘤。在部分皮膚癌患者中，1,25-二羥維生素D的水平明顯增加[42]，癌細(xì)胞對(duì)鈣離子和1,25-二羥維生素D3缺乏正常反應(yīng)。目前在體外實(shí)驗(yàn)和臨床前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)表明維生素D3可以改變癌細(xì)胞的分化、增殖及凋亡，有待成為癌癥調(diào)控的候選藥物[43]，但是維生素D3預(yù)防癌癥還是限制癌癥進(jìn)展的問題尚未解決。紫外線輻射會(huì)導(dǎo)致表皮中誘導(dǎo)環(huán)丁烷嘧啶二聚體和嘧啶二聚體的形成，局部應(yīng)用1,25-二羥維生素D3在預(yù)防損傷和加速修復(fù)方面起著重要的作用。

3 小結(jié)與展望

維生素D3可以通過多種機(jī)制促進(jìn)損傷皮膚的修復(fù)，對(duì)創(chuàng)面起到積極治療作用。維生素D是傷口愈合的重要成分之一，是皮膚損傷修復(fù)的一個(gè)高度相關(guān)的靶點(diǎn)。未來需要關(guān)注的重點(diǎn)是：①維生素D3除可以通過搭載水凝膠基質(zhì)發(fā)揮作用外，未來還可以搭載其他基質(zhì)，如無細(xì)胞支架、生物敷料、合成敷料膠原等，共同發(fā)揮作用。②維生素D3的濃度決定了它對(duì)細(xì)胞功能的影響程度，因此找到最佳的濃度可以達(dá)到最優(yōu)治療效果。在文獻(xiàn)報(bào)道中尚未見到維生素D3應(yīng)用于皮膚損傷修復(fù)的最佳用藥濃度和用藥途徑，局部用藥和全身用藥的療效評(píng)價(jià)如何還需要進(jìn)一步臨床試驗(yàn)來證實(shí)。維生素D3的生物學(xué)作用在動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)，但是缺乏足夠的臨床數(shù)據(jù)支持。③近年來，新型生物敷料是創(chuàng)面修復(fù)領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)，維生素D3聯(lián)合銀納米顆粒可以達(dá)到優(yōu)于單獨(dú)使用維生素D3的療效，未來可以研究維生素D聯(lián)合多種愈合因子共同作用于創(chuàng)面的效果。④創(chuàng)面修復(fù)后瘢痕的形成也是臨床一大難題，維生素D3應(yīng)用后對(duì)瘢痕的影響如何尚需研究，這對(duì)于創(chuàng)面修復(fù)具有重大的臨床意義。