维生素D3不仅在钙磷代谢中起重要作用,还通过多种机制调节免疫系统。近年来,越来越多的研究表明,维生素D3在先天性和适应性免疫中发挥着关键作用。它不仅能够增强机体抵御病原体的能力,还在防止过度的免疫反应和自身免疫性疾病中起到重要的调节作用。[1]本文将从四个方面探讨维生素D3对免疫力的影响,并结合具体实例进行分析。
一、促进免疫细胞分化,调节树突状细胞功能
1、维生素D3与树突状细胞的相互作用
树突状细胞(DC)是机体中最重要的抗原呈递细胞之一,它们在启动和调节T细胞介导的免疫反应中起着关键作用。研究表明,维生素D3能够通过与其受体(VDR)结合,调节树突状细胞的分化和功能。具体而言,维生素D3能够抑制树突状细胞的成熟,使其停留在不成熟状态,从而降低其抗原呈递能力。这一过程减少了CD4+ T细胞向Th1和Th17细胞的转化,促进了Th2细胞的生成,进而调节了免疫反应的平衡。[2]
不成熟的树突状细胞抗原呈递能力较低,这使得它们更倾向于诱导调节性T细胞(Treg)的生成,而非促炎性T细胞。这种机制对于防止过度的炎症反应和自身免疫性疾病至关重要。例如,在类风湿性关节炎等自身免疫性疾病中,过度活跃的树突状细胞会导致T细胞异常激活,从而引发病理性的炎症反应。维生素D3可以通过抑制树突状细胞的成熟,有效地减少这种异常反应。
2、维生素D3与类风湿性关节炎
一项关于类风湿性关节炎(RA)患者的研究发现,RA患者体内的维生素D3水平显著低于健康对照组。进一步研究表明,补充维生素D3能够显著降低这些患者体内促炎性细胞因子的水平,并改善他们的临床症状。这一结果支持了维生素D3通过调节树突状细胞功能来抑制过度免疫反应,从而减轻自身免疫性疾病症状的假设。
此外,一项大规模前瞻性研究显示,在50岁以上的人群中,通过补充维生素D3可以显著降低自身免疫性疾病(如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等)的发生风险。在为期5年的研究中,补充维生素D3的人群,其自身免疫性疾病发生率降低了22%。
二、调节免疫细胞因子平衡
1、维生素D3对促炎和抗炎因子的双向调控
在免疫系统中,促炎因子和抗炎因子的平衡对于保持机体健康至关重要。促炎因子如IL-2、IL-6、IL-17、IFN-γ等主要负责激活和增强免疫反应,以帮助机体抵御感染。然而,当这些因子过度表达时,会引发慢性炎症甚至组织损伤。相反,抗炎因子如IL-10、IL-4等能够抑制过度的炎症反应,并促进组织修复。
维生素D3通过与VDR结合,可以下调促炎因子的产生,并上调抗炎因子的表达。例如,在巨噬细胞中,维生素D3能够抑制TLR2和TLR4受体介导的信号通路,从而减少促炎因子的分泌。此外,它还能够通过诱导Treg生成来促进抗炎因子的释放。这种双向调控机制对于防止慢性炎症和自身免疫性疾病具有重要意义。
2、维生素D3与脓毒症
脓毒症是一种由感染引发的全身性炎症反应综合征,其特征是大量促炎因子的释放(即“细胞因子风暴”)。研究发现,脓毒症患者体内通常伴有低水平的维生素D3,这与更高的促炎反应和更差的预后相关。一项临床试验显示,脓毒症患者补充维生素D3能够显著减少促炎因子的产生,如TNF-α和IL-8,从而减轻病理性炎症反应并改善患者预后。
此外,在COVID-19疫情期间,也有研究指出低水平的维生素D3与更高风险的严重感染和死亡率相关。这些研究表明,通过补充维生素D3,可以有效地调控促炎和抗炎因子的平衡,从而减轻感染引发的病理性损伤。
三、增强抗菌肽合成
1、维生素D3促进抗菌肽的合成
抗菌肽是一类具有广谱抗菌活性的短肽,它们是机体先天免疫系统的重要组成部分。常见的抗菌肽包括Cathelicidin和β防御素,它们能够直接杀灭病毒、细菌和真菌等病原体。此外,抗菌肽还具有调节宿主免疫反应、促进伤口愈合以及抑制病原体定植等多种功能。
研究表明,维生素D3通过激活巨噬细胞和单核细胞中的VDR受体,可以诱导这些细胞合成抗菌肽,从而增强机体对病原体的抵抗力。例如,在呼吸道感染中,维生素D3通过上调抗菌肽LL-37的表达来抑制病原体在黏膜表面的定植,从而预防反复感染。
2、维生素D3与季节性感冒、流感等
一项针对日本学童进行的大规模随机对照试验发现,每天补充1200 IU(国际单位)的维生素D3后,这些儿童患季节性甲型流感的风险降低了近50%。这表明,通过增强抗菌肽合成,维生素D3能够提高机体对病毒感染(如流感)的抵抗力。
类似地,在结核病患者中,也有研究发现补充高剂量维生素D3能够加速病情恢复。这是因为结核分枝杆菌感染时,巨噬细胞会通过VDR途径诱导Cathelicidin等抗菌肽表达,从而增强对结核分枝杆菌的杀灭能力。[3]
四、调节T/B淋巴细胞功能
1、维生素D3在T淋巴细胞中的作用
T淋巴细胞是适应性免疫系统的重要组成部分,它们在识别并清除病原体方面发挥着关键作用。根据其功能不同,T淋巴细胞可分为多种亚型,包括Th1、Th2、Th17以及Treg等。Th1和Th17主要负责介导促炎反应,而Th2和Treg则主要参与抗炎反应和平衡免疫系统。
研究表明,维生素D3可以通过抑制Th1/Th17型T淋巴细胞增殖,并减少其分泌促炎因子(如IFN-γ、IL-17),从而减轻过度的免疫反应。[4]同时,它还能促进Treg生成并增强其抑制功能,以防止自身免疫反应。此外,维生素D3还可以促进Th2型T淋巴细胞增殖,从而增强机体对寄生虫等病原体的抵抗力。
2、维生素D3在B淋巴细胞中的作用
B淋巴细胞是另一类适应性免疫系统的重要组成部分,它们主要负责产生抗体以对抗外来病原体。然而,当B淋巴细胞异常活跃时,会导致过度产生自身抗体,从而引发自身免疫疾病。研究表明,维生素D3可以抑制B淋巴细胞增殖,并减少其产生自身抗体,从而防止自身免疫疾病的发展。
3、COVID-19疫情中的发现
COVID-19疫情期间,大量研究发现低水平的维生素D3与更高风险的严重症状甚至死亡相关。特别是在老年人群中,由于其皮肤合成能力下降以及户外活动减少,他们往往面临较大的维生素D3缺乏风险。这些人群在感染COVID-19后,更容易出现严重并发症,如急性呼吸窘迫综合征(ARDS)[5],这与“细胞因子风暴”密切相关。
通过补充足够剂量的维生素D3,可以有效地调节T/B淋巴细胞功能,抑制过度活跃的Th1/Th17型T淋巴细胞,并增强Treg介导的抑制功能,从而防止“细胞因子风暴”的发生[6]。这一机制解释了为什么补充维生素D3可以降低COVID-19患者出现严重并发症甚至死亡率。
综上所述,维生素D3通过多种机制影响人体免疫力,包括促进树突状细胞分化、调节免疫因子平衡、增强抗菌肽合成以及调节T/B淋巴细胞功能。这些作用使得维生素D3在预防和治疗感染性疾病、自身免疫疾病以及慢性炎症中发挥着重要作用。因此,对于那些易患感染或存在慢性疾病风险的人群来说,合理补充维生素D3有助于保持良好的免疫功能,并预防多种健康问题。
参考文献:
[1]谷伟军. 研究表明:"维生素D" 是免疫力的神助攻[N]. 光明日报, 2022-04-21.
[2]刘美方, 李英莲. 1,25-二羟基维生素D3在临床医学领域中的研究进展[J]. 临床个性化医学, 2024, 3(2): 347-353.
[3]W9Wellness. 维生素D和免疫系统[Z]. W9Wellness, 2020.
[4]Cantorna, M.T., Snyder, L., Lin, Y.D., Yang, L., Vitamin D and 1,25(OH)₂ D regulation of T cells[J]. Nutrients, 2015, (7):3011–3021.
[5]Martineau, A.R., Jolliffe, D.A., Hooper, R.L., et al. Vitamin D supplementation to prevent acute respiratory tract infections: systematic review and meta-analysis of individual participant data[J]. BMJ, 2017, (356): i6583.
[6]BBC. 补充维生素D可以降低 COVID-19 感染以及死亡风险[N]. BBC, 2020.

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