劉閃閃 朱 迅 李 冬 閆東梅 崔巍巍

(吉林大學基礎醫(yī)學院免疫學系,長春 130021)

現(xiàn)代人類的生活方式影響下，維生素A缺乏仍然是全球范圍內最為常見的一種營養(yǎng)素失衡，是威脅人類健康的嚴重公共衛(wèi)生問題[1]。維生素A和其代謝產(chǎn)物視黃酸(retinoic acid,RA)對免疫系統(tǒng)發(fā)揮其生理和病理功能有著全方面的影響。維生素A的缺乏可以導致機體獲得性免疫應答的能力嚴重受損[2]。Ⅰ 類(IL-12、IFN-γ等)與 Ⅱ 類細胞因子(IL-4、5、13 等) 的平衡在呼吸道黏膜免疫應答中發(fā)揮重要作用，其失衡與許多免疫性疾病相關，例如哮喘[3]。

哮喘屬呼吸系統(tǒng)常見病，嚴重威脅人類健康。據(jù)世界衛(wèi)生組織(World Health Organization，WHO)統(tǒng)計，目前全球約有 2.35 億人罹患哮喘。而我國調查數(shù)據(jù)顯示，2010年14歲以下兒童的哮喘患病率較十年前上升32.70%，全國33個城市兒童哮喘總患病率達2.1%。由于哮喘病因尚不明確，現(xiàn)有治療手段不足，給患者本人和家庭帶來沉重負擔，已成為全球性的公共衛(wèi)生問題[4]

1 哮喘

根據(jù)哮喘的發(fā)病機制把哮喘分為兩種類型，嗜酸性哮喘和非嗜酸性哮喘。嗜酸性哮喘，當過敏原(花粉、灰塵、冷空氣等)入侵機體，呼吸道上皮細胞釋放胸腺基質淋巴細胞生成素，作用于樹突狀細胞，然后激活Th2細胞釋放IL-5、IL-4、IL-13[5]。IL-4和IL-13作用于B細胞，使其成熟分化，釋放IgE。IgE與肥大細胞表面相應的受體結合，使機體處于對該抗原的致敏狀態(tài)，當相應抗原再次進入機體時通過與致敏肥大細胞表面兩個或兩個以上相鄰IgE抗體特異性結合，使膜表面FcεR交聯(lián)活化，從而形成肥大細胞脫顆粒的起始信號，使肥大細胞脫顆粒，釋放組胺、蛋白酶、細胞因子、白三烯和前列腺素等，導致支氣管收縮和氣道高反應等一系列哮喘癥狀[6]。非嗜酸性哮喘的發(fā)病機制，目前還是不太清楚?，F(xiàn)在的研究認為，在巨噬細胞和中性粒細胞趨化因子CXCL-8作用下，激活Th1和Th17釋放細胞因子發(fā)揮作用[7]。

2 維生素A的獲取、儲存和代謝

維生素A以類胡蘿卜素的形式，廣泛存在于各種植物中，例如胡蘿卜、生菜、紅薯和紅辣椒，以視黃醇的形式存在于金槍魚、肝、牛奶、雞蛋等[8]。膳食來源的維生素A被腸上皮細胞吸收，在卵磷脂視黃醇酰基轉移酶作用下代謝成視黃醇酯，或者進一步代謝成視黃醛或者視黃酸(RA)[9]。腸上皮細胞可以把視黃醇酯包裹成乳糜微粒，然后輸送到淋巴系統(tǒng)或門靜脈[10]。其中一部分到達肝臟，變成視黃醇。在肝臟中視黃醇與視黃醇結合蛋白結合，一部分通過血液循環(huán)到達消化道和皮膚中，另一部分隨膽汁進入小腸中，到達細胞。在視黃醇脫氫酶的作用下，代謝成視黃醛[11]。樹突狀細胞、上皮細胞和基質細胞等表達視黃醛脫氫酶(RALDH)，它有三種表現(xiàn)形式RALDH1、RALDH2和RALDH3，把視黃醛變成RA[12]。

RA在人體中至少存在六種異構體，在生物學上最普遍的形式all-trans RA。在細胞核中，RA可以激活視黃酸受體(RARs α、β和γ)和視黃酸類受體(RXRs)，視黃酸受體與RA結合，形成異二聚體(RXR)。它可以與DNA上視黃酸反應元件(RAREs)結合，誘導基因表達。RA和RAR結合可以影響轉錄和翻譯[13]。

3 RA在免疫細胞中的作用

3.1RA在巨噬細胞和樹突狀細胞中的作用 巨噬細胞和樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)存于腸道固有層，RA通過調控腸道歸巢分子，誘導樹突狀細胞前體遷徙到腸道。進一步研究發(fā)現(xiàn)，當RA缺乏時，會影響樹突狀細胞數(shù)量，說明RA會影響樹突狀細胞的轉錄和翻譯[14]。RA可以影響DCs細胞分化，DCs細胞可以激活幼稚T細胞DCs表達RAR三種同型，特別是RARα，可以直接與RA結合。RA可以調節(jié)脾臟和腸道里的DCs細胞[15]。除此之外，RA可以影響DCs的功能，RA可以影響DCs細胞分泌TGF-β和IL-6的分泌，T細胞表面受體表達[16]。RA可以增加DCs的遷移。DCs可以直接產(chǎn)生RA，這些細胞表達RALDH酶，特別是RALDH2產(chǎn)生RA的細胞主要是CD103+DCs，主要在固有層，也和Peyer′s patches、腸系膜淋巴結有關(MLNs)[17]。在腸道里巨噬細胞表達RALDH1和RALDH2，產(chǎn)生RA[18]。

3.2RA在T細胞中的作用

3.2.1T細胞歸巢 RA可以增加CD4+T細胞上α4β7和CCR9的表達，促進其遷徙到腸道固有層和GALT RA/RARα途徑可以直接控制整合素α4的表達，當維生素A缺乏時T細胞表面的α4β7 和α4β1減少，會影響T細胞遷徙到組織中[19]。RA可以影響T細胞遷徙，在腸道和GALT中DCs和巨噬細胞都可以代謝產(chǎn)生RA，RA可以促進幼稚CD4+T細胞分化為調節(jié)T細胞[18，20]。RA可以增加調節(jié)T細胞上α4β7和CCR9，使其具有介導細胞歸巢的功能。

3.2.2T細胞激活 大量實驗研究表明 ，RA主要是在腸道里產(chǎn)生[21]。但是最近研究表明，在免疫反應中，其他部位也可以產(chǎn)生RA[22]。在腸道可以發(fā)現(xiàn)RA信號，皮內給予LPS刺激，在炎癥反應部位也發(fā)現(xiàn)了RA信號[23]。在T細胞激活過程中，T細胞RARα缺乏時，PLCγ 和ERK磷酸化降低，RA信號減弱[24]。這些結果表明，在免疫反應中RA發(fā)揮著重要的作用。

3.2.3調節(jié)性T細胞分化 調節(jié)性T細胞(regulatory T cell，Treg)在維持腸道內的免疫穩(wěn)態(tài)和對共生菌群和食物蛋白的耐受性方面起著至關重要的作用[25]。調節(jié)性T細胞是CD4+T細胞的一個子集，負責誘導和維持外周耐受性[26]。RA通過增加Smad3的表達和磷酸化,然后增強TGF-β信號，影響轉錄因子調節(jié)Foxp3的表達。Foxp3表達的增加，會影響Th17細胞產(chǎn)生IL-6或者IL-21[23]。在腸道相關淋巴組織中，樹突狀細胞產(chǎn)生RA，RA在幼稚T細胞分化為Treg發(fā)揮重要作用[27]。RA通過與Treg受體RARα結合，影響Treg分化[28]。RA通過抑制記憶T細胞產(chǎn)生細胞因子，間接地阻斷幼稚T細胞分化為Treg[29]。在體外實驗中，CD44+T細胞通過產(chǎn)生IL-4、IL-21和IFN-γ，抑制Treg分化。補充RA可以抑制記憶T細胞產(chǎn)生細胞因子，促進Treg分化。

3.2.4RA在Th17和Th1細胞分化中的作用 大量證據(jù)表明，在體外實驗中，高劑量RA誘導Treg分化，同時抑制Th17細胞反應[30,31]。此外，在體外培養(yǎng)中，加入高劑量RA會抑制Th17和Th1細胞的分化[32]。其他研究表明，RA可能對Th17細胞的分化具有劑量依賴性，較低或生理濃度的RA不能抑制Th17細胞的分化[33]。總之，在高劑量RA通過影響Treg分化，抑制Th17和Th1細胞的分化。腸道樹突狀細胞和巨噬細胞可以通過產(chǎn)生RA引起不同的T細胞反應。在穩(wěn)態(tài)時，DCs產(chǎn)生的RA通過阻斷幼稚T細胞的白細胞介素IL-6、IL-21和IL-23信號，抑制幼稚T細胞向Th17細胞的分化[34]。

3.3RA在ILCs細胞中的作用 Innate lymphoid cells(ILCs)不表達特異性抗原受體，但可以像T細胞一樣，產(chǎn)生效應細胞因子的。ILCs在宿主對病原體的防御中發(fā)揮重要作用，并可介導組織炎癥。ILCs分為三種類型ILC1s、ILC2s和ILC3s。ILC1s表達T-bet和產(chǎn)生IFN-γ，在病原體的胞內感染中發(fā)揮作用。ILC2s表達GATA-3和產(chǎn)生IL-5 、IL-13，在寄生蟲感染中發(fā)揮作用。ILC3s表達RARγt、GATA-3和產(chǎn)生IL-17和IL-22，在細菌的胞外感染發(fā)揮作用[35]。

RA對于ILCs的發(fā)育和成熟也有著至關重要的影響[36]。ILCs表達歸巢受體CCR6、CCR7、CCR9、CXCR6和α4β7，遷徙到腸道里。在ILC1s和ILC3s中，RA可以調控CCR9和α4β7，進而影響它們遷徙到腸道里。但是在ILC2s中CCR9的表達不受RA調控。研究發(fā)現(xiàn)當維生素A缺乏時，ILC1s和ILC3s減少，ILC2s增加[37]。

總之，維生素A的缺乏會使機體的適應性免疫應答的功能嚴重受損。

4 維生素A缺乏與哮喘

4.1Ⅱ 類細胞因子在哮喘疾病發(fā)生中的重要作用 Ⅰ 類(IL-12、IFN-γ 等)與 Ⅱ 類細胞因子(IL-4、5、13 等)的平衡在呼吸道黏膜免疫應答中發(fā)揮重要作用，其失衡與許多免疫性疾病相關，例如哮喘[3]。盡管在不同類型的哮喘中，Ⅰ 類與 Ⅱ 類細胞因子發(fā)揮的功能并不相同，但是目前認為 Ⅱ 類細胞因子在哮喘的發(fā)生中起主導作用。其發(fā)生機制：由于Th1細胞和ILC1s功能相對抑制,Th2細胞和ILC2s功能相對亢進,使Th2細胞的數(shù)量及其分泌的 Ⅱ 類細胞因子增多，IgE大量合成，最終導致哮喘氣道改變[38]。

4.2維生素A缺乏促進了Ⅱ類細胞因子的產(chǎn)生 機體的營養(yǎng)狀態(tài)對免疫細胞的數(shù)量及其因子的分泌有重要影響。在營養(yǎng)缺乏條件下，免疫功能會受到抑制，輔助性T細胞數(shù)量減少、功能嚴重受損，無法正常分泌Ⅱ類細胞因子[39]。但是，在哮喘中發(fā)現(xiàn)，維生素A缺乏促進了Ⅱ類細胞因子的產(chǎn)生和其介導的Ⅱ型免疫應答，從而加重了哮喘疾病的炎癥程度[40]。除輔助性T細胞外，同樣可以產(chǎn)生Ⅱ類細胞因子的新細胞亞型ILC2s[41]。

4.3維生素A缺乏誘導ILC2s的產(chǎn)生 ILC2在肺部的免疫應答中，起到了至關重要的作用。在OVA誘導的哮喘模型中ILC2的主要誘導因子IL-33的水平有所增高。因此，可以證實ILC2s能夠分泌IL-5、IL-13、IL-4等Th2細胞因子，且其表達Ⅱ類細胞因子的能力與呼吸道黏膜免疫關系密切，可能在哮喘疾病的發(fā)生發(fā)展中具有特殊意義。由此可推測，在維生素A缺乏條件下，加重哮喘疾病程度的Ⅱ類細胞因子的可能來源是ILC2s[40]。

總而言之，維生素A缺乏會導致Ⅱ類細胞因子增加，進而加重哮喘，但是其作用機理還有待研究。

5 展望

維生素A和其代謝產(chǎn)物視黃酸，通過多種方式，對免疫系統(tǒng)造成影響。最近報道發(fā)現(xiàn)，在哮喘病人中，維生素A水平降低。血清中，維生素A的水平和哮喘的嚴重程度有關。雖然現(xiàn)在治療哮喘的方式很多，但是效果都不太理想，給哮喘患者補充維生素A,在一定程度上，可以緩解哮喘，為哮喘的治療提供了一個新的治療方式。