维生素D作为一种类固醇化合物,不但属于人体必需维生素之一,而且属于一种激素前体物质。现今人们对维生素D的认识逐渐深入,已发现维生素D除了能维持钙磷代谢平衡及骨骼健康之外,尚可对各类非骨骼疾病产生影响。维生素D可能影响到机体多种细胞的增殖、分化和凋亡,它还是一种新免疫调节激素。
目前,维生素D在肌肉、心血管、糖尿病、癌症、自身免疫和炎症反应等中的作用逐渐被关注,而其与甲状腺疾病的关系成为研究热点。
在常见的甲状腺疾病中,如 Graves 病、桥本甲状腺炎(HT)等,在发病过程中常有免疫因素的参与,其生物学作用是通过维生素D受体(VDR)蛋白所介导。多个研究表明,维生素D缺乏和(或)VDR基因多态性可影响免疫细胞的凋亡,导致甲状腺损伤。
维生素D的概述
人体维生素D主要有两种形式,即胆骨化醇(VD3)和麦角骨化醇(VD2)。VD3主要由表皮内储存的7-脱氢胆固醇受B型紫外线辐射照射后合成,亦可通过食物摄入获得,而VD2主要通过摄入食物获得,二者需经生物转化才具有生物活性。
无活性的维生素D与维生素D结合蛋白结合后,依次经肝脏内25-羟化酶和肾脏近曲小管上皮细胞内1α-羟化酶羟化后生成具有生物活性的1,25(OH)2D3,后者与VDR结合发挥作用,再被24-羟化酶降解,从胆汁排出。
其中,25(OH)D在循环中较稳定,被认为是评价人体维生素D水平的最佳指标。
血清25(OH)D水平<12 ng/L或<30nmol/L表示维生素D缺乏;
25(OH)D水平>12-<20 ng/L或≥30-<50nmol/L表示维生素D不足;
25(OH)D水平≥20 ng/L或≥50nmol/L提示维生素D充足;
25(OH)D>224ng/L(560nmol/L)提示维生素D中毒。
VDR属于核受体超家族的成员,与维甲类X受体(RXR)形成异二聚体后,作为转录因子进入靶细胞并与目标基因启动子区域的维生素D反应元件结合来调控基因转录。
人类VDR基因位于12号染色体上,主要由8个内含子和9个外显子组成,VDR基因多态性TaqI,FokI,ApaI,BsmI等被发现与多种疾病存在关联。敲除VDR基因后维生素D缺乏的体征逐渐显现出来,提示VDR是维生素D生物学功能发挥的主要靶点。
1,25(OH)2D3与VDR特异性结合后不仅可以维持血清钙磷平衡,调节骨代谢,其在调节免疫、抑制肿瘤增殖、促进生长发育等方面也具有重要的作用。甲状腺组织中VDR的表达使得人们对维生素D与甲状腺疾病的关系有了新的认识。
维生素D与Graves病
Graves病是由促甲状腺激素受体抗体(TRAb)所致的一种自身免疫性甲状腺疾病,是甲状腺功能亢进最常见的病因之一。
Graves病受遗传、环境及自身免疫多重因素影响,人们认为正是由于这些复杂因素诱发机体免疫系统功能紊乱,T细胞尤其是CD4+T细胞大量浸润,体内辅助T细胞(Th)与调节性T细胞(Treg)比例失调、Th1/Th2免疫失衡,致使多种细胞因子异常表达,从而刺激B细胞产生大量TRAb,后者与TSH受体结合后,促使甲状腺分泌过量的甲状腺激素,导致甲状腺肿和甲状腺功能亢进。
1.维生素D与甲状腺细胞上的VDR特异性结合后,通过减少促甲状腺激素(TSH)受体数量,抑制腺苷酸环化酶-cAMP-蛋白激酶系统,从而抑制甲状腺细胞增生及甲状腺对碘化物的吸收。
2.维生素D亦可通过免疫调节作用间接作用于甲状腺。人类多种免疫细胞和T淋巴细胞、B淋巴细胞、单核-巨噬细胞以及树突状细胞(DC)上均有VDR的表达。
目前对于维生素D与Graves病相关性的研究越来越多。维生素D缺乏可能会增加Graves病的风险,而T细胞介导的免疫反应及VDR的表达异常可能是其发病机制之一。
但补充维生素D是否能降低Graves病的发生率或增加Graves病后续治疗的成功率,目前相关临床证据还不充分。
维生素D与HT
桥本甲状腺炎(HT)是最常见的一种慢性自身免疫性甲状腺炎,亦是导致甲状腺功能减退最常见的原因。
在多种易感基因和环境因素的共同作用下,诱发机体免疫细胞如DC高表达组织相容性复合体(MHC)Ⅱ类分子和共刺激分子,分泌大量炎性介质,选择性活化 Th0 细胞并使其分化为 Th1 细胞,主导 Th1 型免疫应答,激活补体并产生甲状腺自身抗体,导致甲状腺滤泡细胞损伤,最终导致甲状腺功能减退。
Th1/Th2免疫平衡破坏诱导出以Th1细胞为优势的细胞免疫是HT发病的主要机制。
维生素D与DC上的VDR结合后不仅可以调节T细胞的活化还对DC的表型及功能有重要的影响:
一方面,1,25(OH)2D3下调MHCⅡ类分子和共刺激分子(CD40、CD80、CD86)的表达,增加 IL-10 的生成并减少 IL-12 分泌,从而抑制以 Th1 细胞为主的自身免疫反应;
另一方面,VDR配体可阻碍 DC 的成熟,诱导出具有致耐受性表型和功能未成熟的 DC,减弱各种炎性细胞因子对甲状腺组织的破坏。
大量临床研究表明,HT患者存在维生素D缺乏,提示维生素D缺乏参与HT的发生发展,因此补充维生素D可能有助于治疗HT。但也有部分研究与上述结果不一致,故仍需要大样本量的研究及前瞻性研究。
维生素D与甲状腺癌
甲状腺癌是最常见的甲状腺恶性肿瘤,约占全身恶性肿瘤的1% ,其中甲状腺乳头状癌是甲状腺恶性肿瘤中最常见的组织学类型,占60%~80%。
研究表明,维生素D缺乏症与许多癌症的发病机制有关,包括前列腺癌、乳腺癌、胰腺癌、结肠癌和鳞状细胞癌。许多体外和动物研究表明,高水平维生素D与VDR特异性结合,可以减少细胞周期的发展,可诱导细胞凋亡和延缓肿瘤细胞的生长。同时,维生素D也被证明可以增强抗癌药物的抗肿瘤活性,但维生素D抗肿瘤活性的机制仍不清楚。
维生素D潜在抗肿瘤作用的发现,使得维生素D与甲状腺癌的相关性逐渐引起学者们的关注。一项研究发现,低水平的维生素D 与甲状腺癌风险增加有关,维生素D缺乏可能是甲状腺癌发生的一个危险因素。
间变性甲状腺癌具有极强的侵袭性和转移能力,1,25(OH)2D3和维生素D类似物MART-10可通过上调E-钙黏蛋白、下调N-钙黏蛋白的表达,并且抑制Slug、MMP-9及β-catenin的表达,衰减上皮间充质转化(EMT)过程,丝状肌动蛋白形成减少,从而有效地抑制间变性甲状腺癌细胞的转移和侵袭。
目前维生素D在甲状腺癌中扮演的角色仍存在争议,但至少给予维生素D缺乏的甲状腺癌患者补充维生素D治疗不会产生不利影响。现仍需进行大量大规模的临床试验进一步证实,以期为临床预防和治疗甲状腺癌提供帮助。
维生素D与甲状腺结节
甲状腺结节是甲状腺疾病常见的表现之一,随着甲状腺彩色多普勒的普及,甲状腺结节的检出率也越来越高,遗传、年龄、性别、自身免疫、碘摄入量、电离辐射等各种因素致使甲状腺滤泡上皮细胞异常增生,在甲状腺局部组织形成团块状肿物,甚至出现恶变。
维生素D与甲状腺组织中的VDR结合后,不仅起到调节免疫的作用,还可通过抑制甲状腺细胞增殖、促进甲状腺细胞凋亡,从而减少甲状腺结节的产生。
近年也有研究发现,各个年龄组的甲状腺结节患者均存在维生素D的缺乏,而且结节组织中的VDR水平低于结节旁正常组织中的含量,提示维生素D缺乏以及甲状腺结节组织中VDR缺乏可能与甲状腺结节的发生有关。
对于补充维生素D是否能预防或控制结节发生发展以及二者之间具体作用 机制如何,目前的临床研究证据十分有限,但对于维生素D缺乏或不足的甲状腺结节患者来说,尤其是中老年人群,给予补充维生素D治疗不仅能起到平衡营养、抵抗骨质疏松的作用,此外还有可能影响甲状腺结节的发生发展,故可作为治疗该疾病的辅助药物之一。