李紅濤 湯紹芳

1武警天津總隊(duì)醫(yī)院內(nèi)一科 300162; 2天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院內(nèi)分泌科 300052

截至2020年9月23日，全球新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)患者已累計(jì)超過(guò)3 200萬(wàn)例，累計(jì)死亡接近100萬(wàn)例[1]。作為一種新的病原體和疾病，人們對(duì)2019新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)及COVID-19的認(rèn)識(shí)普遍不足，有關(guān)病毒的起源、感染途徑、易感人群，以及COVID-19的發(fā)病機(jī)制、診治方案、預(yù)防措施等仍存在很多空白，對(duì)其診療方案也在不斷修正完善[2-3]。目前認(rèn)為病毒感染后的免疫、炎性反應(yīng)，及其誘發(fā)的“細(xì)胞因子風(fēng)暴”，是引起患者肺損傷，導(dǎo)致病情危重和死亡的重要原因[4]。抗炎、抗免疫應(yīng)首選糖皮質(zhì)激素，但對(duì)其應(yīng)用臨床仍有爭(zhēng)議[5]。既往發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重肺部感染如重癥急性呼吸綜合征(SARS)患者常存在低鈣血癥[6]。調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)鈣、磷代謝的主要激素是維生素D。肺感染患者往往缺乏活性維生素D，后者是感染的發(fā)病基礎(chǔ)，還是感染后的臨床表現(xiàn)尚未定論[7]。維生素D 受體(VDR)遍布在很多組織和細(xì)胞，與維生素D結(jié)合后除調(diào)節(jié)鈣、磷代謝外，還與機(jī)體的防御、炎性反應(yīng)、免疫調(diào)節(jié)和修復(fù)等病理生理過(guò)程密切相關(guān)[8-9]。COVID-19是否也存在低鈣血癥和維生素D缺乏還未見(jiàn)報(bào)道，在診療方案中對(duì)維生素 D的應(yīng)用也未提及。但作為與SARS同源的病原體，其致病可能也涉及上述的病理生理過(guò)程，因此有必要重視活性維生素D在COVID-19預(yù)防和治療中的作用。

1 COVID-19發(fā)生的病因和病理生理機(jī)制

SARS-CoV-2為β屬的新型冠狀病毒，其基因組與SARS、MERS病毒基因組序列分別有70%和40%的相似性，僅編碼S蛋白的Spike基因差異較大，編碼的S蛋白5個(gè)關(guān)鍵氨基酸有4個(gè)發(fā)生了變化，結(jié)合自由能和傳染力更強(qiáng)，人群普遍易感[10]。S蛋白通過(guò)識(shí)別和結(jié)合血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(ACE2)蛋白來(lái)感染人體細(xì)胞。ACE2廣泛分布于全身，特別是心、腎及胃腸道，在肺泡上皮也大量存在，故COVID-19不是單一器官疾病，而是全身性疾病[11]。

COVID-19可能的發(fā)病機(jī)制是SARS-CoV-2通過(guò)S蛋白與ACE2蛋白結(jié)合后，下調(diào)ACE2水平，使ACE2和ACE失衡，血管緊張素Ⅱ水平升高，激活血管緊張素Ⅱ的1a受體(AT1a)，增加肺毛細(xì)血管通透性，滲出增多，引發(fā)肺水腫。同時(shí)病毒可激活機(jī)體固有免疫系統(tǒng)、補(bǔ)體、單核巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及其亞群，造成免疫復(fù)合物沉積，細(xì)胞因子和炎性因子大量生成，促發(fā)炎性反應(yīng)，誘發(fā)細(xì)胞凋亡，破壞肺泡上皮細(xì)胞，細(xì)胞基質(zhì)崩解，組織缺氧、水腫，引起廣泛損傷。機(jī)體對(duì)病毒的過(guò)度免疫反應(yīng)可引起“細(xì)胞因子風(fēng)暴”，導(dǎo)致急性肺損傷，誘發(fā)急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)，重癥患者還可出現(xiàn)“免疫炎性反應(yīng)凝血級(jí)聯(lián)風(fēng)暴”，導(dǎo)致肺栓塞和彌漫性血管內(nèi)凝血(DIC)，造成多個(gè)器官損傷、功能衰竭，危及生命[12-13]。

尸檢和病理發(fā)現(xiàn)，患者肺臟呈不同程度實(shí)變，肺泡腔內(nèi)可見(jiàn)漿液、纖維蛋白性滲出及透明膜形成，滲出細(xì)胞主要為單核巨噬細(xì)胞及多核巨細(xì)胞。Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞顯著増生，其和巨噬細(xì)胞內(nèi)可見(jiàn)包涵體。肺泡隔血管充血、水腫，可見(jiàn)單核和淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)及透明血栓形成和出血性梗死，部分肺泡腔滲出物機(jī)化和肺間質(zhì)纖維化。淋巴結(jié)的淋巴細(xì)胞數(shù)量較少，可見(jiàn)壞死。脾臟和淋巴結(jié)內(nèi)CD4+T和CD8+T細(xì)胞均減少。另外，骨髓、脾、心、肝、腎、腦組織和消化道均存在不同程度損傷和病變[3, 14]。其發(fā)病過(guò)程符合“感染-免疫-炎性反應(yīng)-器官受損-功能障礙”的一般疾病規(guī)律[15]。

2 維生素D的體內(nèi)代謝和經(jīng)典生物學(xué)作用

維生素D是脂溶性維生素，除了少量來(lái)自食物外，主要來(lái)自自身合成。皮膚中的7-脫氫膽固醇在紫外光照射下，先轉(zhuǎn)化成維生素D3原，再經(jīng)非酶光化學(xué)異構(gòu)作用轉(zhuǎn)化成維生素D3，再吸收入淋巴系統(tǒng)進(jìn)入體循環(huán)，在肝臟25-羥化酶作用下生成25(OH)D3，成為維生素D在血液循環(huán)中的主要形式，其濃度可代表機(jī)體維生素D的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。約11～68 μg/L的25(OH)D3可經(jīng)血入腎，在近曲小管上皮細(xì)胞的線粒體內(nèi)25(OH)D3經(jīng)1α-羥化酶作用形成1,25(OH)2D3，成為活性維生素D，才能在體內(nèi)發(fā)揮生理作用，通過(guò)腸、骨、腎、甲狀旁腺等靶器官發(fā)揮其經(jīng)典的鈣、磷代謝調(diào)節(jié)作用[16]。

3 維生素D的非經(jīng)典生物學(xué)作用

VDR是配體依賴(lài)的轉(zhuǎn)錄因子，幾乎存在于所有組織和細(xì)胞中，包括免疫細(xì)胞如T細(xì)胞、B細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞以及單核巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞(DCs)等?；钚跃S生素D與VDR結(jié)合后，可廣泛調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖與分化及機(jī)體免疫功能，發(fā)揮抗腫瘤、抑制感染等重要作用[17]。

在固有免疫調(diào)節(jié)方面，活性維生素 D的作用主要是通過(guò)Toll樣受體途徑對(duì)上皮細(xì)胞、DCs和單核巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié)，促進(jìn)單核巨噬細(xì)胞分化，抑制其增殖，并參與T細(xì)胞分泌各種細(xì)胞因子。單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)可識(shí)別、吞噬和消化病原微生物，還可將抗原提呈給T細(xì)胞來(lái)參與免疫反應(yīng)?；钚跃S生素D還能阻礙和減弱單核細(xì)胞向DCs的分化及DCs的抗原提呈作用，增強(qiáng)機(jī)體的免疫耐受。CD8+T細(xì)胞可能是活性維生素D的主要作用靶點(diǎn)。1α-羥化酶在肺泡上皮細(xì)胞高表達(dá)，使活性維生素D的合成增多，增加抗菌肽、Toll樣受體及CD14的表達(dá)，增強(qiáng)機(jī)體抗感染能力。維生素D缺乏個(gè)體免疫系統(tǒng)功能異常，VDR基因敲除動(dòng)物除嚴(yán)重的低血鈣外，還會(huì)有白細(xì)胞增多、淋巴細(xì)胞亞群分布異常、脾細(xì)胞對(duì)抗CD3刺激的反應(yīng)低下和巨噬細(xì)胞的趨化受損[18]。

在獲得性免疫調(diào)節(jié)方面，活性維生素D可促使CD4+T細(xì)胞從輔助性T細(xì)胞(Th)1向Th2轉(zhuǎn)變。Th1介導(dǎo)細(xì)胞免疫，誘導(dǎo)免疫排斥；Th2介導(dǎo)體液免疫，誘導(dǎo)免疫耐受。活性維生素 D能夠調(diào)控Th1/Th2免疫偏移，抑制Th1介導(dǎo)的過(guò)度免疫反應(yīng)所造成的機(jī)體損傷。另外活性維生素 D還可調(diào)節(jié)B細(xì)胞生成免疫球蛋白[19]。

4 維生素D對(duì)COVID-19的治療作用

COVID-19患者的白細(xì)胞正?；驕p少，淋巴細(xì)胞減少，病毒特異性IgM抗體陽(yáng)性，IgG抗體滴度增高。重型和危重型患者外周血淋巴細(xì)胞進(jìn)行性下降，炎性因子白細(xì)胞介素-6、腫瘤壞死因子-α、干擾素-γ、C反應(yīng)蛋白進(jìn)行性升高。發(fā)生“細(xì)胞因子風(fēng)暴”時(shí)，患者病情可急劇惡化甚至死亡[13]。病理檢測(cè)提示，患者存在全身多器官損傷，特別是免疫異常所致?lián)p傷[14]。因此，在常規(guī)治療基礎(chǔ)上應(yīng)用活性維生素 D，發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用，也一樣至關(guān)重要。

活性維生素D對(duì)機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)，特別是對(duì)單核巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié)，是治療COVID-19的基礎(chǔ)。嚴(yán)重肺感染患者的低鈣血癥，與體內(nèi)活性維生素D水平不足密切相關(guān)，這在SARS患者中已得到證實(shí)[6]。而SARS-CoV-2與SARS的病原體同為冠狀病毒，因此COVID-19患者同樣可能存在活性維生素D水平低下，補(bǔ)充活性維生素D能發(fā)揮有效治療作用，其可能原因是：(1)冬春季日照相對(duì)較短，維生素D合成不足，致使患者抵御感染的能力降低，COVID-19易發(fā)病。(2)普通人群尤其是老年人群，攝入富含維生素D的食物比例普遍偏低，很難從膳食中獲得足夠的維生素D，總體維生素D的水平偏低，而COVID-19的危重和死亡患者多為老年人[20]。(3)兒童普遍存在維生素D不足，且隨年齡增長(zhǎng)不足程度加劇，在冬季更為突出，維生素D缺乏的佝僂病患兒易罹患肺炎，且死亡率較高[21]。而COVID-19在兒童甚至嬰兒也有發(fā)病。(4)慢性阻塞性肺病的病理生理過(guò)程與COVID-19有部分類(lèi)似，維生素D可改善慢性阻塞性肺病大鼠免疫功能，減少炎性細(xì)胞生成與炎性因子表達(dá)，減輕氣道炎性反應(yīng)，其水平與病情程度呈負(fù)相關(guān)[22]。(5)社區(qū)獲得性肺炎包括病毒性肺炎，其嚴(yán)重程度與維生素D水平呈負(fù)相關(guān)，水平低下可致其ICU住院率增加，補(bǔ)充后癥狀可有效改善[23]。(6)維生素D缺乏可使Th功能下降，Th1/Th2免疫偏移，IgE合成增加，炎性因子釋放增多，氣道高反應(yīng)發(fā)生支氣管痙攣，誘發(fā)哮喘[24]。COVID-19患者同樣存在“細(xì)胞因子風(fēng)暴”，因細(xì)胞因子的大量合成和釋放，誘發(fā)氣道高反應(yīng)和支氣管痙攣，血氧飽和度下降，氧分壓降低，甚至呼吸衰竭[3]。補(bǔ)充活性維生素D可抑制Th1介導(dǎo)的過(guò)度免疫反應(yīng)，減少I(mǎi)gE合成和炎性因子的釋放，降低氣道高反應(yīng)，緩解支氣管痙攣，從而有效改善癥狀[19]。(7)活性維生素D增加抗菌肽、Toll樣受體及CD14的表達(dá)，增強(qiáng)機(jī)體抗感染能力，抵御繼發(fā)細(xì)菌感染，避免病情進(jìn)一步加重[25]。

因此，活性維生素D具有與糖皮質(zhì)激素類(lèi)似的抗炎和調(diào)節(jié)免疫作用，可用于COVID-19的治療，且不會(huì)引起病毒復(fù)制增加和擴(kuò)散，也不會(huì)誘發(fā)二重細(xì)菌感染，還無(wú)骨壞死、肺纖維化等不良反應(yīng)。結(jié)合人群維生素D水平普遍不足的實(shí)際情況，應(yīng)加強(qiáng)COVID-19治療中活性維生素D的應(yīng)用。

5 維生素D對(duì)COVID-19并發(fā)癥的預(yù)防

SARS疫情后部分患者出現(xiàn)股骨頭壞死、肺纖維化、精神障礙等并發(fā)癥，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量[26-27]。同為冠狀病毒感染，COVID-19從出現(xiàn)首例至今僅8個(gè)多月，其并發(fā)癥還未完全顯現(xiàn)。但可以推測(cè)部分重癥患者在后期同樣可能會(huì)出現(xiàn)疾病本身或治療藥物不良反應(yīng)導(dǎo)致的骨壞死，以及肺損傷修復(fù)的纖維化。因此，從確診起就應(yīng)關(guān)注患者將來(lái)發(fā)生并發(fā)癥的可能，并采取相應(yīng)干預(yù)措施。

部分重型及危重型COVID-19患者因老齡合并骨質(zhì)疏松，治療中可能用到的糖皮質(zhì)激素會(huì)加重骨質(zhì)疏松，疾病本身也可造成股骨頭的缺血、缺氧，最后引起壞死?；钚跃S生素D的鈣、磷代謝調(diào)節(jié)作用，可增加鈣、磷吸收，促進(jìn)骨的正常代謝，緩解骨質(zhì)疏松，對(duì)骨壞死起到有效的預(yù)防和治療作用，避免COVID-19后股骨頭壞死的發(fā)生，應(yīng)在疾病的初期使用[28]。

肺組織炎性反應(yīng)的修復(fù)中，如調(diào)節(jié)失控、重建異常，可出現(xiàn)肺泡上皮細(xì)胞缺損、成纖維細(xì)胞增生和細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)沉積等，導(dǎo)致肺纖維化，COVID-19患者也不應(yīng)例外[29]。補(bǔ)充25(OH)D3可明顯改善肺囊性纖維化患者的肺功能，活性維生素D能夠抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1，通過(guò)Wnt通路改善小鼠的肺纖維化[30]?；钚跃S生素D還可降低特發(fā)性肺纖維化大鼠肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞內(nèi)Ca2+的濃度，抑制磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B-哺乳動(dòng)雷帕霉素靶蛋白通路，或促進(jìn)miRNA-29a的表達(dá)，抑制肺纖維化的發(fā)生和發(fā)展[31]。因此，活性維生素D對(duì)預(yù)防COVID-19可能并發(fā)的肺纖維化有重要作用，有必要在治療的早期應(yīng)用。

6 維生素D對(duì)COVID-19易感人群的保護(hù)

冬春季日照不足，宿主維生素D缺乏使上皮防御反應(yīng)性降低。COVID-19也在冬春季爆發(fā)，與人群體內(nèi)維生素D水平較低密切相關(guān)。對(duì)絕經(jīng)后婦女、老年人補(bǔ)充維生素D可顯著降低呼吸道疾病的發(fā)病率；嚴(yán)重的維生素D缺乏與慢性阻塞性肺病患者的病情加重和住院增加密切相關(guān)[32]。

阻斷SARS-CoV-2傳播要在積極收治確診病例的同時(shí)，對(duì)密切接觸者和疑似病例封控隔離至少14 d，切斷其傳播途徑。隔離均需在單獨(dú)封閉的房間，限制室外自由活動(dòng)。長(zhǎng)達(dá)2周缺少日照更會(huì)加劇體內(nèi)維生素D水平的缺乏，使得這些高危人群更易患病。因此對(duì)密切接觸者和疑似病例補(bǔ)充維生素D，既能滿(mǎn)足其日常生理的需要，更對(duì)預(yù)防COVID-19的發(fā)生，阻止疑似患者轉(zhuǎn)為確診患者具有重要的作用。

7 維生素D在COVID-19防治中的應(yīng)用

維生素D可分為普通維生素D和活性維生素D及其類(lèi)似物。普通維生素D是一種營(yíng)養(yǎng)素，用于預(yù)防骨質(zhì)疏松；活性維生素D及其類(lèi)似物是有效治療的藥物。具體劑型有25(OH)D3(α-骨化醇)、1,25(OH)2D3(骨化三醇)、帕立骨化醇和卡泊三醇。帕立骨化醇常經(jīng)血液透析通路用于腎功能衰竭患者，卡泊三醇多外用于治療銀屑病。α-骨化醇和骨化三醇是快速提高體內(nèi)活性維生素D水平的藥物。鑒于SARS-CoV-2感染后潛伏期短，COVID-19發(fā)病快，需對(duì)易感人群用活性維生素D盡快提高其體內(nèi)水平，以預(yù)防和對(duì)抗病毒感染；對(duì)COVID-19確診患者，大劑量活性維生素D可對(duì)抗免疫和炎性反應(yīng)，以及可能發(fā)生的“細(xì)胞因子風(fēng)暴”，抑制繼發(fā)的細(xì)菌感染，發(fā)揮治療作用；對(duì)于COVID-19康復(fù)患者，活性維生素D可用于預(yù)防肺纖維化和骨壞死等并發(fā)癥。

維生素D缺乏高危人群的推薦劑量見(jiàn)表1。建議妊娠和哺乳期婦女需補(bǔ)充維生素D1 500～2 000 IU/d；具有維生素D缺乏的高風(fēng)險(xiǎn)者可耐受上限是10 000 IU/d；肥胖兒童和成人及用糖皮質(zhì)激素、抗真菌藥和抗HIV藥物的兒童和成人維生素D用量至少是同年齡段2～3倍。骨化三醇的常用劑量為0.25～2.0 μg/d，用于COVID-19治療，建議加大劑量到0.75 μg/d以上，因其半衰期短應(yīng)分次服用，其停藥后2～3 d作用可消失。用于COVID-19的預(yù)防或康復(fù)可適當(dāng)減小劑量到0.25～0.75 μg/d。α-骨化醇的常用劑量為0.5～4.0 μg/d，較骨化三醇作用相對(duì)較弱，半衰期相對(duì)較長(zhǎng)，可每日1次服用，停藥后約1周作用消失[33]。

表1 維生素D缺乏高危人群的維生素D補(bǔ)充推薦

維生素D安全劑量范圍很大，極少會(huì)因攝入過(guò)量中毒。只有劑量超過(guò)30 000 IU/d、且時(shí)間較長(zhǎng)才可能中毒。典型的中毒通常為高血鈣相關(guān)癥狀如煩渴、多尿、嘔吐、食欲下降、腎結(jié)石等。因尿鈣水平的影響因素較多，故不能用來(lái)判定維生素D是否過(guò)量，而要以血清25(OH)D3水平來(lái)判斷。血清25(OH)D3在224 μg/L(560 nmol/L)以上時(shí)，才可出現(xiàn)毒性反應(yīng)[34]。為避免高血鈣和高尿鈣，對(duì)應(yīng)用活性維生素D的COVID-19患者不聯(lián)用鈣劑，囑多飲水。對(duì)于老齡合并基礎(chǔ)疾病的COVID-19患者，活性維生素D也不增加心腦血管事件風(fēng)險(xiǎn)，甚至還有保護(hù)作用。

8 總結(jié)

維生素D也是一種激素，除調(diào)節(jié)鈣、磷代謝之外，在感染性疾病特別是肺感染防治中的作用日益受到重視。針對(duì)COVID-19目前還無(wú)能夠預(yù)防的疫苗。人群體內(nèi)維生素D水平普遍偏低，在COVID-19的預(yù)防、治療和康復(fù)中，維生素D具有抗炎、調(diào)節(jié)和增強(qiáng)免疫的重要作用，而我國(guó)各版診療方案還未體現(xiàn)，因此有必要加強(qiáng)對(duì)COVID-19患者活性維生素D的使用。