维生素D在肺结核预防及治疗中的作用

万秋 综述 黎友伦 审校

维生素D在肺结核预防及治疗中的作用

万秋 综述 黎友伦 审校

肺结核是一种严重威胁人类健康与生命的重大传染疾病，为困扰全球的重大公共卫生问题之一。据世界卫生组织估计，2015年全球约有1/3的人口感染结核分枝杆菌(mycobacterium tuberculosis，MTB)，每年死于结核病的高达150万[1]。近几年，随着人类免疫缺陷病毒(HIV)感染及耐药结核病的蔓延，使结核病的疫情变得更加严峻。一直以来耐药肺结核的治疗效果都不尽人意，因此在肺结核的预防和治疗方面亟需新的药物来改变现状。维生素D是一种脂溶性维生素，为人体必需营养元素。近来发现维生素D除了在钙磷与骨的代谢中发挥功能，还是重要的免疫调节物质，在慢性肺疾病中起到重要作用。目前已有大量的临床实验和流行病学调查表明维生素D在结核病的预防及治疗上有一定作用，这为肺结核的防治提供了新思路。本文现就维生素D与肺结核的关系做一综述。

维生素D的代谢

维生素D主要来源于紫外线照射后的皮肤合成和食物摄取。维生素D吸收后在血液中与α-球蛋白(DBP)结合，先在肝脏细胞25-羟化酶作用下转变为25(OH)D3，此为维生素D在血液中的主要循环形式。25(OH)D3随血液循环在肾脏近曲小管上皮细胞1α-羟化酶(CYP27B)作用下生成1,25二羟维生素D3(1,25(OH)2D3)。经过2次羟基化作用生成的1,25(OH)2D3与体内维生素D受体(Vitamin D receptor，VDR)结合，参与体内多种活性反应从而发挥生物学效应。

维生素D与肺结核的活动性及易感性

维生素D也被称为“阳光维生素”，主要通过皮肤接受阳光照射而产生。在没有抗生素的时代，长时间光照疗法和服用鱼肝油被普遍用于治疗肺结核[2]。流行病学及临床研究显示约50%以上的肺结核患者存在维生素D缺乏或不足现象，体内维生素D水平低下者发生结核病的风险明显高于维生素D水平正常者，并且维生素D缺乏的肺结核患者中耐多药结核率更高。肺结核患者体内维生素D水平低下可能的原因如下：①体内合成不足(饮食结构的改变、紫外线照射的减少)；②抗结核药可引起血清维生素D水平下降，异烟肼通过抑制维生素D分子结构中的羟基，引起25(OH)D3和1,25(OH)2D3的减少，利福平通过酶的诱导促进25(OH)D3转化成无活力的代谢物[3]；③MTB导致维生素 D 代谢紊乱引起维生素 D缺乏[4]。一项系统评价[5]显示了低水平25(OH)D3和活动性结核病高风险的相关性，证实其缺乏程度与患结核病的风险成正比。Kim等[6]的研究表明血清维生素D低下是结核病发病的危险因素，同时认为维生素D低下可能与肺结核病人治疗效果不佳有关。韩骏锋等[7]测定肺部不同严重程度病变的患者体内维生素D的水平，结果显示重症肺结核患者体内维生素D水平较轻、中度组明显低下。证实维生素D不仅与肺结核患病有关，而且与肺结核病变严重程度存在关联。同时还有研究[8]显示维生素D的水平与痰涂片阳性程度呈负相关(r=-0.34,P=0.005)。

目前大量研究显示活动性肺结核的易感性与VDR基因多态性有关，不同种族人群的VDR基因型也可能影响肺结核的活动性。ApaI、BsmI、FokI和TaqI是目前研究较为关注的4个位点，其等位基因分别为(A、a)(B、b)(F、f)(T、t)。Gao等[9]在非洲及拉丁美洲人群中发现VDR基因多态性与结核易感性的关系无统计学意义，而在亚洲人群中BsmI-bb基因型与结核病发病呈负相关(OR=0.5，95%CI=0.4-0.8)，FokI位点上的ff基因型与结核病发病呈正相关(OR=2.0，95%CI=1.3-3.2)，ApaI、TaqI位点与结核易感性的关系无法确定。而近年一项纳入34项病例对照研究的关于VDR基因多态性和结核病关系的meta分析[10]却表明亚洲人群FokI位点上的FF、Ff、ff基因型趋向于MTB感染或发病的危险因素。这可能与同基因不同位点、多基因之间在一定程度上因人种间和地域间的差异，使结核易感性表现不同有关。

维生素D对肺结核的预防作用

结核分枝杆菌潜伏感染(Latent tuberculosis infection，LTBI)是指宿主感染了MTB，但无细菌学证据及影像学改变的一种亚临床状态，约5%-10%会发展成活动性结核病。故早期预防性干预LTBI对于结核病的防控具有重大意义。早前澳大利亚墨尔本皇家医院的研究发现，缺乏维生素D者感染MTB的可能性远远大于维生素D正常者，因此建议肺结核患者可适量晒太阳或补充维生素D[11]。一项在肺结核高发病率地区进行的研究[12]发现维生素D具有预防肺结核的作用，研究是对120名与肺结核患者密切接触的学龄儿童进行的双盲试验，试验组每日补充800 IU维生素D。6个月后发现试验组相对于对照组而言，结核菌素试验转阳率更低。Talat[13]等的一项队列研究显示活动性肺结核更倾向于发生在维生素D缺乏的人群中，体内低维生素D可使活动性肺结核的发生风险增加5倍。由此可以推测维生素D在预防活动性肺结核上起到一定作用，或许可以用于高危人群(比如肺结核合并糖皮质激素应用者、HIV感染者、糖尿病)的预防。但目前关于维生素D对肺结核预防作用的研究不多，需要有大量基础和临床研究证据。

维生素D对肺结核的作用及治疗

一、维生素D在肺结核中发挥的免疫作用及机制

MTB为胞内寄生菌，LTBI人群体内的MTB以休眠菌的形式存在，当人体免疫力下降时，MTB大量生长致使发病。固有免疫为最初对MTB的免疫反应。多种免疫细胞(如巨噬细胞、树突状细胞)、气道上皮细胞以及气道平滑肌细胞等均可表达1α-羟化酶与VDR，活性维生素D可生成并发挥生物学功能。维生素D本身对MTB无作用，但其活性代谢产物却可调节宿主对MTB的反应。维生素D可激活巨噬细胞上的Toll样受体(Toll-like receptors，TLR)，促进了1α-羟化酶和抗菌肽的表达，从而促进杀死MTB[14]。抗菌肽除有杀灭MTB的能力，还可以抑制MTB生长从而阻止其在体内播散，同时可趋化单核细胞、T淋巴细胞和中性粒细胞等细胞到感染部位调节免疫反应。维生素D还可以通过抗微生物肽导管素诱导巨噬细胞自噬对抗MTB的感染。T细胞主要分为调节性T细胞(Treg)和辅助性T细胞(Th)，Th包括互为抑制作用的Th1和Th2。维生素D能诱导调节型T细胞分化并维持Th1/Th2之间平衡，从而有利于控制MTB感染。一旦维生素D缺乏或者VDR传递信号减弱时，调节型T细胞功能下降，Th1和Th2之间的平衡会被打破。免疫平衡的紊乱导致免疫细胞及其成分对机体自身组织和功能的破坏，从而增加了机体组织免疫损伤，使MTB感染的治疗变得更为困难。

由此可见，在MTB感染时，维生素D可以通过对多种细胞及细胞因子发挥作用使机体免疫损伤降到最小。维生素D通过上调抗菌肽的表达增加抗菌作用，下调各种促炎细胞因子合成控制加重的炎症反应，保护机体肺部免受过多伤害，加快对MTB的清除。

二、维生素D对肺结核的治疗作用

维生素D能通过调节免疫机能，减少MTB的感染与活动，抑制机体对感染作出的炎症反应，从而促进肺结核的治愈。Salahuddin等[15]随机把259名正在接受标准抗结核治疗的痰涂片阳性的肺结核病人分为试验组和对照组，试验组每月2次肌注15 mg的大剂量维生素D，3个月后显示试验组患者临床表现改善，影像学改变较对照组明显。在另一项研究显示[16]，在活动性肺结核的治疗中补充维生素D对痰菌转阴率具有统计学意义，血浆维生素D水平和痰菌阴转时间有明显负相关性。维生素D治疗的肺结核患者体内，炎症标记物下降明显更快。Bhatt等[17]把MTB感染的经1,25(OH)2D3处理的小鼠与对照组小鼠相比，发现经1,25(OH)2D3处理的小鼠肺内肉芽肿的形成发生了改变，同时肺内MTB的感染减少。研究得出维生素D可干扰炎症网络系统，破坏了肺部肉芽肿形成，控制了MTB的增长。早前就有人在被MTB感染的巨噬细胞及单核细胞培养系中加入维生素D，结果发现MTB的复制周期时间延长3倍左右，菌落形成数也明显减少。由此可推测维生素D可提高单核细胞及巨噬细胞对MTB的抗菌能力，减少肺部损伤缩短治愈时间。Ralph等[18]认为绝大多数肺结核患者存在维生素D缺乏，足够剂量的维生素D可缩短肺结核治疗疗程和痰菌阴转时间，导致MTB更快地从体内清除出去，改善疾病的预后，有利于临床症状的好转，使肺结核患者更快康复。

三、维生素D增强化疗药物细胞毒性上的作用

目前有关维生素D与抗结核药物协同作用的实验很少，早在1989年，Crowle等[19]研究显示1,25(OH)2D3在吡嗪酰胺杀灭巨噬细胞内MTB的过程中有明显的协同作用。研究者将被人型MTB感染的巨噬细胞接种于含不同浓度吡嗪酰胺的培养基中，然后在培养基中加入4 μg/mL的1,25(OH)2D3，记录被抑制和被杀死的MTB数。结果证实1,25(OH)2D3可延长吡嗪酰胺的作用时间，并使小浓度的吡嗪酰胺的弱抑制作用转变为抑菌作用或轻度杀菌作用。刘瑜[20]研究认为维生素D缺乏的肺结核患者，其出现耐药的可能性会有所增加，推测维生素D可能会增强化疗药物的细胞毒性水平升高，使耐药率有不同程度的下降。1,25(OH)2D3具有激素样作用，对人体抗MTB具有保护作用，维生素D的补充治疗联合抗结核治疗改善了肺结核患者的预后。维生素D在抗MTB的免疫调节以及与抗结核药物的协同杀菌作用方面的生物活性，仍需要更多实验研究及高质量、病例数足够多且随访时间足够长的随机对照临床研究证实。

目前存在的问题

一、维生素D适用剂量

25(OH)D3是检测体内维生素D水平的最佳指标，在我国界定<30 nmol/L为缺乏，30-49.9 nmol/L为不足，≥50 nmol/L为充足。大部分专家认为<25 nmol/L会对身体健康产生危害，而>75 nmoL/L为较理想的状态，基本满足人体需要。目前有关维生素D适用剂量的研究较少，能起到临床治疗效果的剂量范围尚不明确。体内维生素D低可使肺结核感染风险增加，而过高的维生素D可刺激1,25-(OH)2D3降解为无活性形式，还可导致VDR表达下调造成VDR信号缺失。最新一项meta分析[21]得出维生素D水平较低可使发生肺结核的风险明显增加，血清维生素D水平≤25 nmol/L与肺结核发生风险的增加显着相关，水平在26-50 nmol/L之间为肺结核潜在高风险，而51-75 nmol/L的维生素D与肺结核发生风险无关。若给予较小剂量的维生素D辅助治疗肺结核可能无明显临床效果，补充剂量过大可能导致高钙血症、恶心、呕吐、腹泻、口渴、皮肤瘙痒、体重减轻、关节痛等临床表现。有研究表明每日给予1.25 mg维生素D不能缩短痰涂片转阴时间[22]，但相同剂量的维生素D与4-苯基丁酸合用却有利于诱导巨噬细胞杀灭细胞内的MTB。随后的试验证实在人体内维生素D需达到一定剂量才能产生治疗效果，但对肺结核患者来说，口服达到高浓度，可能相应的不良反应或中毒的风险会增高。有研究[23]结果建议可以雾化吸入给药，在肺局部达到维生素D的治疗浓度，但缺乏大量研究证明。而且值得注意的是，维生素D的合成、吸收、利用受饮食、地区、季节等影响大，额外补充维生素D的同时需密切检测体内1,25(OH)2D3的水平。

二、补充维生素D的获益人群

三、VDR多态性影响肺结核的治疗

大量研究发现VDR基因多态性可能与维生素D辅助治疗肺结核有关，影响机体对药物治疗的效果。目前很多研究正在关注VDR中TaqI、ApaI、FokI基因多态性对结核病治疗的影响。近几年关于TaqI和FokI多态性的研究比较多，多数研究还是倾向于认为补充维生素D辅助结核病治疗受益于TaqI和FokI的多态性。一项前瞻性队列研究结果显示ApaI-AA、TaqI-TT/Tt痰涂片阴转时间较其他基因类型快[28]。Manineau等[29]进行了一项多中心随机对照研究，146名痰菌阳性的VDR基因类型为TaqI和FokI的肺结核患者接受标准抗结核治疗，在治疗前和治疗第14天、28天及42天给予2.5 mg维生素D，结果显示维生素D辅助治疗虽然没有改变整个研究对象的痰培养转阴时间，但却可使TaqI的tt基因型患者痰培养转阴时间明显缩短，这可能与VDR基因的不同影响了VDR蛋白的活力有关。

结语和展望

综上所述，维生素D不仅能调节钙、磷代谢，促进细胞生长分化，还有近年来因临床试验及流行病学研究所发现的免疫调节作用。就现有研究提示维生素D这种“老药”在肺结核的发病与治疗中具有重要作用，对于严重缺乏维生素D者可适当予以补充维生素D。目前仍存在许多问题，哪些肺结核患者能从中受益，维生素D的干预剂量、用药周期、疗程等都值得进一步研究。但总的来说维生素D在肺结核的预防和治疗上具有较好的研究与应用前景，在结核病防治中值得进一步探索及研究。

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2017-04-24]

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.11.047

400016 重庆，重庆医科大学附属第一医院呼吸与危重症医学科