維生素D治療肺炎支原體肺炎機制的研究進展

張惠敏，熊燚

(遵義醫科大學附屬婦幼保健院兒科，貴州 遵義 563000)

肺炎支原體肺炎(Mycoplasma pneumoniae pneumonia，MPP)是一種以發熱、劇烈干咳及胃腸道癥狀等為主要表現的呼吸系統疾病。近年來，流行病學研究表明，肺炎支原體(Mycoplasma pneumoniae，MP)感染的地理區域分布廣泛[1]，以飛沫形式在人群中(尤其是家庭成員間)相互傳播[2]，致小兒MPP的發病率逐年升高，占兒童社區獲得性肺炎的10%～40%[3-4]。MPP具有自限性，且大環內酯類抗生素治療有效[5]，但因大環內酯類抗生素的泛用導致全球迅速出現耐大環內酯類的MP菌株。在亞洲，耐大環內酯類支原體肺炎的發生率已達80%～90%[6]。耐大環內酯類支原體肺炎易引起嚴重的肺內表現(如呼吸窘迫綜合征、肺不張、肺出血[1])及肺外并發癥(如腦膜腦炎、視神經炎、心包炎)，造成患兒預后不良甚至死亡，其病死率高達30%[7]。而其他抗生素替代治療(如四環素、氟喹諾酮類)均慎用或禁用于兒童，輔助治療的其他藥物(激素等)也可能造成不良反應及嚴重的后果。MPP的發病機制目前尚不明確，可能與MP對呼吸道上皮細胞表面的黏附、直接侵襲及免疫失衡等有關，而維生素D在抗感染、免疫調節、修復等方面具有作用，為治療兒童MPP提供了新的思路。葉明儀等[8]研究表明，維生素D輔助治療小兒MPP的臨床療效顯著，但作用機制并不明確?，F就維生素D治療MPP機制的研究進展予以綜述。

1 維生素D與MPP的聯系

維生素D既是機體的必需脂溶性維生素，又是一種多能性激素，除具有骨內作用外，還具有骨外作用(如抗炎、抗氧化、改善心血管功能、增強皮膚黏膜屏障、調節免疫、抗癌及防治代謝綜合征)[9]。兒童是最常見的維生素D缺乏群體，且嬰幼兒新陳代謝旺盛，缺乏戶外活動，更易引起維生素D不足。中國流行病學研究發現，約有23.3%的兒童及青少年群體存在維生素D不足[10]。全球維生素D缺乏的診斷率在2008—2014年增長了15倍[11]。

MP感染可引起機體各系統受累，以血液系統(50%)、皮膚(25%)和消化系統(25%)較多見[12]。在皮膚方面，由MP感染引起機體自身免疫調節失衡而出現的皮膚黏膜受損較多見，患者出現斑丘樣皮疹、多形性紅斑及中毒性表皮壞死松解癥等，或者 MP直接經血液侵入皮膚，引起Stevens-Johnson綜合征[13]。體內大多數維生素D(90%以上)通過皮膚細胞中的7-脫氫膽固醇依賴紫外線輻射后產生相關反應而合成[14]，因此MP感染后皮膚黏膜受損，可能會影響維生素D的轉化。另外，MP感染也會引起消化系統的損害，引發急性肝炎：肝細胞出現病理改變，肝臟代謝功能異常，而人體內維生素D只有經肝臟代謝合成25-羥維生素D3[25-hydro-xyvitamin D3,25-(OH)D3]后，才能被其他組織及器官利用，因此MP感染可能引起維生素D的利用受限[15]；非特異性胃腸道表現：患兒出現嘔吐、腹瀉、消化不良等，導致維生素D的吸收受限[16]。由此推測，MP感染機體后，皮膚黏膜、消化系統等受損，導致維生素D水平降低甚至缺乏。國內的相關研究已經證實，MP感染后會引起體內維生素D水平降低[17]。機體內維生素D水平降低可能會引起呼吸道上皮細胞受損，導致呼吸道抵抗力降低，使MP感染呼吸道的風險升高[18]。Martineau等[19]研究表明，補充維生素D可以預防急性呼吸道感染，降低MP感染的發生率，說明維生素D水平與MP感染密切相關。王字舉等[20]研究發現，血清中25-(OH)D水平與小兒MPP的發病相關，且血清中25-(OH)D水平與MPP的嚴重程度密切相關。同時，維生素D不足是引起肺外并發癥的危險因素[21]，而MP感染后也會通過肺外臟器受損導致維生素D吸收受限，說明兩者之間相互影響，聯系密切，因此維生素D輔助治療小兒MPP是可行的。葉明儀等[8]研究表明，維生素D輔助治療小兒MPP療效明確、復發率低。表明在臨床上補充維生素D輔助治療MPP是有價值的，但其作用機制目前仍不明確。

2 維生素D輔助治療MPP的作用機制

2.1抗菌肽LL-37(leucine-leucine-37)及β-防御素的作用 LL-37和β-防御素均由維生素D介導產生，具有清除致病菌入侵的作用。LL-37是一個包含37個氨基酸殘基、N端前有2個亮氨酸的氨基酸殘基多肽片段，是人體固有免疫中必不可少的物質之一，受到感染、創傷等刺激后，LL-37的表達水平顯著增高[22]。紀永佳[23]研究表明，在感染的新生兒的血清中25-(OH)D水平與LL-37的表達呈正相關，隨著25-(OH)D水平的升高，LL-37的表達也升高。由此認為，當機體被感染時，可以通過提高患兒血清中25-(OH)D水平，促進LL-37的表達。而出現上述結果的原因可能為：致病菌與上皮細胞、固有免疫細胞表面的Toll樣受體及1α-羥化酶結合后，誘導25-(OH)D轉化為具有生物學效應的1，25(OH)2D，然后再經Toll樣受體途徑，1，25-(OH)2D與維生素D受體(vitamin D receptor，VDR)結合，誘導機體上調人體抗菌肽-18(human cathelicidin antimicrobial peptide 18，Hcap-18)信使RNA的表達[24]。Hcap-18信使RNA是LL-37的無活性前體形式，其表達增加，LL-37的生成也會增多[25]。LL-37除具備高效且廣譜的抗菌作用外[26]，還在清除內毒素[27]、組織修復、調節免疫[28]及生成局部血管等方面起作用?？咕腖L-37可抵抗多種致病菌、耐藥菌，包括MP。在MP感染中，LL-37先聚集在MP細胞膜的表面，并通過表面的疏水性基團及凈正電荷作用，以α螺旋方式攻擊MP的主要靶點(膜脂質雙分子層的外部小葉中出現的極頭)，破壞質膜的完整性，使細胞內的物質從胞內流出，直接殺死MP[29]。LL-37還具有免疫趨化作用，LL-37作為配體與FPRL(formyl eptide receptor-like)-1結合，可誘導嗜酸粒細胞和中性粒細胞遷移至炎癥部位，待FPRL-1被激活后，大量的白細胞被趨化，促進炎癥反應的發生，加強被趨化的白細胞吞噬病原菌、黏附微生物的作用，并促進白細胞釋放氧化產物(活性氧類等)，增強白細胞殺滅微生物的功能，間接殺滅病原菌[30]。

β-防御素也是人體內抗菌肽的一種，主要由機體的上皮細胞及白細胞產生。β-防御素失活后，引起體內的B細胞及調節性T細胞(regulatory T cell，Treg細胞)數量減少，進而導致特異性免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)A減少，致患者反復發生氣道感染。有研究發現，MPP患兒的β-防御素水平顯著降低，而β-防御素可通過維生素D介導產生(途徑與LL-37相同)，因此，補充維生素D可提高體內β-防御素的水平[31]。近年來的研究發現，β-防御素通過激活CC趨化因子受體2和核苷酸結合寡聚化結構域蛋白2(nucleotide-binding oligomerization domain 2，NOD2)通路，介導信號轉導，從而誘導單核巨噬細胞向M1型巨噬細胞分化[32]，經典的M1型巨噬細胞是清除病原體、病毒感染的細胞以及惡性細胞的關鍵效應細胞。因此，β-防御素可以通過M1型巨噬細胞的吞噬作用直接殺滅病原體。

2.2抑制核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信號通路 NF-κB是一種蛋白質復合物，存在于所有動物細胞中，控制轉錄的DNA和細胞因子，并參與細胞對刺激的反應，在調節感染及免疫應答中起關鍵作用，是炎癥反應的關鍵協調者[33]。NF-κB信號通路是機體內經典的炎癥反應通路。當MP進入并附著于氣道黏膜上皮細胞后，機體內的Toll樣受體可根據其特異性識別致病菌相關分子模式的獨特作用與MP表面的脂蛋白結合，然后激活NF-κB信號通路，使巨噬細胞迅速活化并分泌大量的趨化因子，刺激免疫細胞活化并聚集在感染病灶周圍[34]，并產生促炎細胞因子，如白細胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6、IL-12及腫瘤壞死因子-α(tumour necrosis factor α，TNF-α)等，同時巨噬細胞還可促進炎性T細胞的分化，包括輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)1和Th17，進一步介導炎癥反應的發生，造成相關的組織及臟器受損[35]。同時，MP感染人群的維生素D水平降低，通過提高體內維生素D水平，使1，25-(OH)2D水平增加，并使其與VDR結合，同時在促分裂原活化蛋白激酶磷酸酶1(mitogen-activated protein kinase phosphatase-1，MKP-1)的作用下，調控NF-κB抑制蛋白α信使RNA的穩定性，并降低其磷酸化，提高NF-κB抑制蛋白α水平，NF-κB核轉位被抑制，NF-κB活性降低，導致經典炎癥通路受阻，使IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α等促炎因子及巨噬細胞和樹突狀細胞的生成減少[24]，誘導單核細胞、單核細胞源的巨噬細胞和樹突狀細胞生成抗炎因子IL-10，抑制炎癥反應，降低感染的嚴重程度，使機體及組織的受損面積減少[36]。因此，在MPP患兒中，可以通過補充維生素D來抑制NF-κB信號通路的激活，降低促炎因子的生成，促進抗炎因子水平增加，減輕全身炎癥反應，進一步增強機體的抗炎作用，緩解病情。

2.3調節體液免疫 體液免疫是以B淋巴細胞產生抗體達到保護目的的免疫機制，B淋巴細胞是體液免疫的主要作用細胞。陳涵[37]研究證實，MPP組患兒的血清IgG和IgM水平均高于非MPP組，尤其IgM水平顯著高于非MPP組。當MP感染后，因機體組織及臟器與MP有共同的抗原，故機體發生體液免疫反應，刺激B淋巴細胞活化、增殖并分泌IgM、IgG等，從而致MPP患兒血清中的IgG、IgM水平升高[38]。因此，B淋巴細胞可能參與MPP的發病過程。相關研究表明，維生素D和VDR對B淋巴細胞和T淋巴細胞都有影響[39]。B淋巴細胞表面VDR與維生素D選擇性結合后，一方面能抑制B淋巴細胞轉換成記憶B淋巴細胞，從而減少漿細胞和記憶細胞的分化，適應性免疫反應被抑制；另一方面還可抑制B淋巴細胞的增殖及分化，從而減少效應B細胞的產生；同時，維生素D還可以誘導產生抗體的B淋巴細胞發生凋亡，因此B淋巴細胞既有生成減少，又有凋亡增多，導致B淋巴細胞的數量顯著減少，被活化的B淋巴細胞數量也減少，進一步抑制特異性抗體的生成，降低過激免疫反應的發生率，從而減少相關組織及臟器再次受損的風險[40]。故在MP感染時，補充維生素D可誘導患兒體內的B淋巴細胞計數降低，體內過激的免疫效應被削弱，避免了組織和臟器的受損。

2.4調節細胞免疫 細胞免疫是通過T淋巴細胞釋放淋巴因子而發揮免疫力的免疫過程，參與該過程的主要細胞是T淋巴細胞。T淋巴細胞包括CD4+T細胞和CD8+T細胞兩類[41]。CD4+T細胞可誘導T細胞、B細胞參與免疫應答，啟動免疫反應，而CD4+T細胞可分為Th1、Th2和Treg等細胞。IL-2、γ干擾素(interferon γ，IFN-γ)由Th1細胞產生，可加強細胞介導的免疫反應，殺死細胞內致病菌；而IL-4、IL-6由Th2細胞產生，通過增強體液免疫力度，殺死細胞外致病菌并分泌保護性抗體[42]。臨床上往往通過IFN-γ、IL-4的變化來衡量Th1與Th2細胞的變化。正常情況下，Th1/Th2平衡是調節機體免疫反應的基礎，但感染MP后，T淋巴細胞被激活，產生免疫反應，出現Th1/Th2免疫失衡，且在MPP急性期和恢復期Th1/Th2免疫不平衡均存在[43]。Yang等[44]研究證實，在MPP患兒中，Th1、Th2分泌的細胞因子水平均上升，但IL-4/IFN-γ比值顯著降低，提示MPP患兒存在Th1/Th2免疫失衡，且以Th1細胞免疫應答為主，細胞免疫占主導地位，免疫排斥導致MPP患兒機體損傷。近年來，體外研究實驗表明，用維生素D3或類似物治療免疫性疾病時，可以觀察到Th1相關細胞因子(IL-2、IFN-γ、TNF-α)的分泌受到抑制，卻促進了Th2相關細胞因子的分泌[45]，說明維生素D可通過調節免疫反應，促進Th1細胞向Th2細胞轉化。出現上述表現可能的機制為：維生素D通過抑制樹突狀細胞的成熟、上調CD14分子的表達以及抑制組織相容性復合體Ⅱ類分子表面CD40、CD80、CD83和CD86的表達，進一步抑制趨化因子的分泌、Th1細胞的增殖及Th1和Th17相關細胞因子的產生，并誘導成熟的樹突狀細胞凋亡，使不成熟的樹突狀細胞轉換為耐受性表型，增加Th2相關細胞因子的產生，將適應性免疫反應從Th1表型轉化為Th2表型，使免疫耐受占主導地位，從而抑制免疫應答[46]。維生素D還可以通過抑制T淋巴細胞的活性來抑制過度的免疫應答，1，25-(OH)2D3通過特異性阻斷IL-2轉錄因子與活化T細胞核因子結合的過程，導致IL-2的產生減少，從而抑制T細胞表面的受體被激活，進一步抑制效應T細胞的分化，阻斷免疫反應的發生[47-48]。

近年來，Th17/Treg的平衡紊亂也是MPP發病機制的研究熱點。Guo等[49]研究表明，MPP患兒的Th17細胞和IL-17水平較高，且難治性支原體肺炎組患兒的Th17細胞和IL-17水平更高，Th17/Treg比值顯著增大，說明Th17/Treg比例不平衡與MPP發病相關，并可能與疾病的嚴重程度有關。Wang等[50]研究表明，Th17細胞參與了急性感染期MP的清除，而MP持續感染所致的病理損傷也與Th17細胞的過度免疫反應有關。因此，參與MPP的發病既有Th1/Th2的免疫失衡，又有Th17/Treg的平衡紊亂。Th17/Treg比例的不平衡表現為Th17細胞占絕對優勢，起到促進炎癥反應的作用，而Treg細胞的抑炎作用則被削弱[51]。1，25-(OH)2D3可通過抑制 IL-6、IL-23的產生，影響Th17細胞的發育及功能，進而減少IL-17產生；同時，1，25-(OH)2D3可直接與CD4+CD25+T細胞發生反應，使叉頭框轉錄因子p3的表達上調，增加Treg細胞的生成[52]。另外，1，25-(OH)2D3通過抑制樹突狀細胞的分化、成熟，下調Ig樣轉錄產物3的表達，使Th17細胞介導的炎癥反應向Treg細胞轉移，從而促進Treg細胞的生成，進一步提高Treg細胞的抑炎作用，減輕組織和臟器的受損程度[53]。

2.5調節細胞因子 細胞因子是一種非結構性的小分子蛋白質，在內分泌、自分泌或旁分泌途徑中產生，包括促炎細胞因子和抗炎細胞因子。促炎細胞因子包括TNF-α、IFN-γ、IL-17、IL-1β和IL-6，抗炎細胞因子包括IL-4和IL-10。MP侵入并附著于氣道上皮細胞后，可激發人體生成多種炎癥細胞因子，而由于體內炎癥細胞因子水平升高或比例失衡，導致呼吸系統自身結構及功能受損，引起相關的臨床癥狀[54]，因此，促炎細胞因子的生成增多可能與MPP的發病有關。Xu等[55]研究證實，MPP患兒的TNF-α、IL-6和IFN-γ水平均顯著升高，說明IL-6、TNF-α和IFN-γ水平的升高可能參與MPP的發病過程。同時，一項涉及外周血單個核細胞的體外研究表明，維生素D可誘導促炎細胞因子IL-6、TNF-α、IL-17h和IFN-γ呈劑量依賴性下調，說明維生素D可能通過相關通路減少促炎因子的生成[56]。而該通路可能是1，25-(OH)2D聯合VDR形成復合體后，可直接與MKP-1啟動子發生反應，促進組蛋白H4乙?；?、MKP-1表達上調，降低c-Jun氨基端激酶和胞外信號調節激酶的活化，導致IL-6、TNF-α生成減少[57]。因此，補充維生素D可降低IL-6、TNF-α的水平，減輕炎癥反應，使機體的受損范圍顯著縮小。

2.6修復肺損傷 嬰幼兒呼吸系統不成熟，具有彈力纖維組織發育不健全、軟骨柔軟易塌陷、纖毛運動能力差等特點，致其更容易感染MP。MP進入肺泡上皮細胞后產生過氧化氫，使肺泡上皮細胞發生水腫、變形、壞死，破壞肺泡的內皮細胞和上皮屏障，導致上皮屏障通透性增加，肺泡上皮屏障防御功能受損，引起更多促炎因子進入肺泡，加重肺損傷[58]。體外實驗發現，肺泡上皮屏障防御功能受損由VDR不足引起，經維生素D治療后，肺泡上皮屏障的防御功能得到修復，主要的機制可能為給予維生素D后，1，25-(OH)2D3與VDR結合后，occludin和ZO-1(zonula occludens-1)的表達上調，修復損傷的屏障，降低上皮屏障的通透性，減輕炎癥反應，降低肺損傷[59]。因此，維生素D對肺損傷有一定的修復作用。維生素D通過上調源自Ⅱ型肺泡上皮細胞的血小板源性生長因子A表達，從而促進肺泡上皮細胞的生成，修復受損的肺泡細胞，并促使肺成熟[60]。綜上，可通過維生素D修復MPP患兒的肺損傷。

3 小 結

MPP是一種潛伏時間長、臨床癥狀不典型、病程長、病情輕重不一、反復性強的呼吸道疾病。自2000年以來，亞洲地區耐大環內酯類支原體肺炎的發生率逐年升高[6]，因此新的治療方案是現階段研究的當務之急。目前，維生素D可用于輔助治療MPP，其作用機制可能與抗菌肽的產生、抑制NF-κB途徑、調節體液及細胞免疫、調節細胞因子及修復肺損傷等有關。在今后的研究中，應多設計并實施隨訪時間長、樣本量大、質量高的隨機對照臨床試驗，進一步評估維生素D在輔助治療MPP中的有效性及安全性，同時繼續研究維生素D治療MPP的作用機制，為臨床應用提供理論依據。