維生素D3促進皮膚損傷修復的研究進展

趙雅玫 余小平 張苗苗 付倩倩 周軍利

（1.甘肅中醫藥大學第一臨床醫學院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省人民醫院燒傷科，甘肅 蘭州 730000；3.寧夏醫科大學臨床醫學院，寧夏 銀川 750000）

皮膚是人體最大的器官，具有調節體液平衡、感覺、調節體溫和合成維生素D以及作為機體與外界的屏障等多種功能[1]。皮膚位于體表，容易受到外力損傷及機體衰老或血液循環減少等的影響。皮膚損傷后的修復是維持皮膚完整性的重要生理過程，也是一個復雜的生物學過程[2]，一般包括止血和炎癥反應、細胞增殖和組織重塑3個階段，每一個階段都需要多種細胞因子及營養物質參與。維生素D是一種脂溶性維生素，包含多種形式，維生素D3是其最重要的形式。維生素D3是皮膚經過紫外線照射后產生的，是皮膚受到光刺激后產生的一種反應，也是強有力的類固醇激素1,25-二羥維生素D3 [1，25(OH)2D3]的前體[3-4]。此外，維生素D3也可以從動物性食物中攝取，需要在肝臟中經歷25-α羥基化形成鈣化二醇，鈣化二醇在腎臟中被25-羥基維生素D3-1α羥基酶代謝成骨化三醇，才能被身體吸收利用[5]。維生素D3在被激活、轉化為活性代謝物1,25-二羥維生素D3后發揮其相應的作用。1,25-二羥維生素D3是維生素D受體（VDR）的天然配體，也是一種核受體，是臨床藥物治療的靶點[5]，其與VDR結合后發揮生理作用，主要是維持細胞外液中鈣和磷的濃度在正常范圍內。此外，維生素D還參與礦物質離子的穩態[6]?，F已證明維生素D3參與調節皮膚損傷修復的生理和病理過程，包括細胞生長、遷移、免疫反應調節和細胞分化?，F對維生素D3在創面修復中的作用機制及其臨床應用的研究進展綜述如下。

1 維生素D3促進創面修復的作用機制

1.1 調節炎癥反應和氧化應激反應 維生素D3可減弱炎癥介質的表達，誘導抗氧化主動防御系統的分子表達[7-9]，通過其抗炎和抗氧化作用對傷口愈合產生積極的影響。

皮膚損傷后的第一階段即是炎癥反應。皮膚受到損傷后中性粒細胞遷移至創面并分泌促炎細胞因子，放大炎癥反應，隨后巨噬細胞也聚集到創面，來調節組織炎癥。有研究報道炎癥反應募集的巨噬細胞可以分泌促進傷口愈合的生長因子，包括轉化生長因子-α（TGF-α）、TGF-β以及血小板源性生長因子，促進損傷皮膚的修復[10-11]。Yuan等[12]在創面上給予維生素D3后中性粒細胞和巨噬細胞明顯減少，并降低促炎細胞因子白細胞介素-1α（IL-1α）和IL-1β的表達，刺激細胞增殖，增加創面新生血管。維生素D有強大的抗炎活性，可抑制腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、γ干擾素（IFN-γ）、IL-1、IL-6、IL-9和IL-17的產生[10-11]。另外，維生素D3通過抑制核因子-κB（NF-κB）在多種細胞類型中具有抗炎作用，包括內皮細胞、樹突狀細胞 、T細胞和巨噬細胞等，還通過抑制NF-κB通路及其下游炎癥因子IL-1β、IL-6和TNF-α的表達，促進慢性創面的愈合[13-15]。維生素D減輕氧化應激的作用是其促進創面修復重要機制之一。氧化應激是慢性創面的病理生理基礎，氧化應激反應中活性氧（ROS）的增加損害了血管內皮細胞的功能，使損傷皮膚愈合困難。以糖尿病患者為例，糖尿病時糖、脂代謝紊亂可導致血管內皮細胞線粒體超氧化物歧化酶（SOD）減少，激活多種信號通路，增加細胞內ROS，導致血管內皮功能障礙，刺激促炎因子的表達，使創面炎癥時間延長，延緩愈合；氧化應激反應還通過損害DNA及碳水化合物、蛋白質和脂質等生物大分子，造成細胞功能障礙甚至死亡。補充維生素D3可提高機體SOD、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）水平，減少脂質過氧化，并增加重要抗氧化物mRNA表達來減輕氧化應激反應。

1.2 調節免疫反應 維生素D3可通過刺激跨膜模式識別受體如Toll樣受體（TLR）在固有免疫中起重要作用[16]。維生素D3的活性代謝物1,25-二羥維生素D3可以降低TLR2和TLR4的結合[17]。還可以抑制TLR2、TLR3和TLR4的蛋白質和mRNA的表達，下調細胞因子，如TNF-α、IL-6和IL-8的表達，在細胞水平上加速傷口愈合。

1.3 調節M2/M1巨噬細胞比例 維生素D3可以抑制M1巨噬細胞（促炎細胞）介導的誘導型一氧化氮合酶(iNOS)的產生，并增強M2巨噬細胞（抗炎細胞）自噬，通過增加皮膚傷口中抗炎的M2巨噬細胞、減少促炎的M1巨噬細胞，即通過增加M2/M1巨噬細胞比例來改善傷口愈合[18]，促進損傷皮膚創面修復和恢復動態平衡。有報道采用維生素D3和螺內酯聯合治療烷化劑造成的皮膚損傷促進了創面修復，并觀察到聯合治療可激活M2巨噬細胞，M1巨噬細胞數量顯著減少[19]。紫外線誘導的皮膚損傷主要影響M2巨噬細胞，維生素D3可通過促進M2巨噬細胞數量增加、改變M2/M1巨噬細胞比例來減輕紫外線損傷皮膚的炎癥反應，加快修復。

1.4 促進上皮-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT） EMT是指上皮細胞失去細胞極性，細胞間黏附降低，遷移能力增加，逐漸形成間質細胞樣特性。EMT在傷口愈合中起重要作用,主要發生于再上皮化階段。再上皮化是傷口愈合的基本過程，包括傷口周圍的表皮角質形成細胞的增殖和遷移[20]。研究顯示，維生素D3通過抑制Hippo信號通路誘導人永生化表皮角質形成細胞（HacaT）形成YAP/TAZ-Smad2/3復合體[21]，促進TGF-β的產生，并促進角質形成細胞的增殖和遷移及EMT過程，從而促進創面修復[22]。

1.5 促進血管生成 血管生成是皮膚損傷后修復的核心環節。新生血管可以將氧和營養物質輸送到組織，維持新形成的肉芽組織的生長和角質形成細胞的增殖[23-24]。維生素D3通過參與激活促血管生成髓系細胞（AMCs）以及激活信號轉導糖蛋白130（gp130）和轉錄激活劑3（STAT3）來促進血管新生[25-27]。有研究發現，1,25-二羥維生素D3促進了健康小鼠的血管再生，恢復了糖尿病小鼠的血管修復功能和AMCs的功能[23]。將含有維生素D3的海藻酸鹽水凝膠創面敷料應用于動物創面中，發現其促進了創面愈合，其機制與血管生成有關[25]。

1.6 促進角質形成細胞的增殖 維生素D3可以促進皮膚損傷部位周圍角質形成細胞分化、增殖和遷移，再生表皮，促進創面修復。其主要機制可能為：維生素D3促進角質形成細胞中TGF-β/Smad2信號的激活；通過與靶細胞和器官上的VDR相互作用而發揮維生素D3的生物活性；與β-連環蛋白（β-catenin）信號的增加有關。VDR和鈣敏感受體（CaSR）調節角質形成細胞的黏附和遷移，是傷口再上皮化的關鍵過程。角質形成細胞中VDR和CaSR雙敲除表皮的基因表達譜顯示，VDR和CaSR雙敲除可以影響多條與傷口愈合相關的通路，包括VDR、β-catenin和黏附連接信號。VDR和CaSR雙敲除導致傷口閉合和再上皮化的顯著延遲，損傷誘導的表皮角質形成細胞在表皮和毛囊中的增殖被鈍化，β-catenin在VDR和CaSR雙敲除后表達減少，E-鈣黏附素在再上皮化創面的表達減少，顯示VDR和CaSR是β-catenin調控的細胞增殖和損傷后上皮化所必需的。另外，有報道應用1,25-二羥維生素D3作用于損傷的角膜，通過增加對表皮角質細胞分化具有至關重要作用的ΔNp63α（p63的一種亞型）蛋白水平誘導角質形成細胞增殖，并上調血小板衍生生長因子刺激細胞生長[28-29]。維生素D3還通過下調脂質合成和表皮屏障形成所需酶的表達，減少c-myc的轉錄，從而抑制上皮細胞增殖[30]。

1.7 調節鈣信號 維生素D3是維持鈣穩態所必需的物質，鈣是一種很好的表皮分化介質，對角質形成細胞的作用主要是通過CaSR介導。鈣是哺乳動物表皮細胞增殖和分化的細胞調節因子[31]。維生素D3和鈣信號在表皮和毛囊干細胞對創傷的反應能力中起關鍵作用。維生素D3可以作為營養激素，通過上調基因決定鈣蛋白的表達、鈣通道和膜受體位點以及細胞膜對微量元素（如鋅、鎂）的通透性等來促進鈣的吸收。維生素D3缺乏合并鈣信號的減少導致創面延遲愈合和（或）慢性創面，鈣減少引起皮膚創面愈合缺陷[32]，富含鈣、乳糖和磷酸鹽的飲食可以延緩VDR基因敲除的小鼠角膜傷口愈合缺陷，還可以逆轉低鈣血癥導致小鼠的其他表型特征，鈣信號還可以彌補維生素D3信號的缺失[33]。VDR和CaSR的聯合缺失通過限制角質形成細胞中β-catenin信號的刺激來鈍化損傷誘導的角質形成細胞的增殖。

1.8 其他促進創面愈合機制 皮膚損傷后，毛囊和毛囊間表皮干細胞被激活，增殖并遷移到創面，承擔著表皮細胞的功能，使創面再上皮化。在這個過程中，VDR參與控制表皮干細胞，VDR和CaSR使干細胞對損傷做出反應并發揮關鍵作用[34-37]。神經對創面修復具有調節作用。1,25-二羥維生素D3還是神經生長因子、神經營養因子的有效誘導劑。Bouillon等[38]報道，VDR敲除后小鼠血鈣降低，通過影響神經密度延緩損傷上皮的愈合；在角質形成細胞中敲除VDR會導致傷口愈合延遲，無法激活表皮干細胞中的β-catenin信號，限制了其對創傷的增殖和遷移反應。1,25-二羥維生素D3可通過刺激鈣黏蛋白家族成員CDH1的轉錄和膜定位，部分抑制表皮角質形成細胞中CTNNB的轉錄活性，有助于成纖維細胞和角質形成細胞增殖、遷移和再上皮化。Wnt/CTNNB(β-catenin)信號通路在創傷反應中發揮重要作用[32]。p63在表皮基底層表達最高，對角質形成細胞分化至關重要[33]。與VDR類似，p63的缺失抑制了表皮分化，在許多細胞，VDR和p63共同定位在它們的啟動子中。鈣離子、CTNNB、VDR和p63之間的協調作用，可以調節表皮和毛囊干細胞的轉變，從而使傷口重新上皮化，隨后表皮再生[33]。維生素D3還通過抑制內質網應激反應降低細胞凋亡率，提高細胞存活率，促進創面修復[9]。

2 維生素D3的應用

2.1 維生素D3應用于創面修復的研究 維生素D3是皮膚中重要的成分之一，對促進創面愈合起著重要作用。Tian等[39]在小鼠皮膚傷口局部應用維生素D3，認為1,25-二羥維生素D3是通過同時影響成纖維細胞和角質形成細胞，并激活巨噬細胞促進血管生成，從而促進傷口愈合。Ehterami等[25]在動物模型中使用含維生素D3的海藻酸鹽水凝膠敷料，顯示其具有良好的血液和細胞相容性，通過抗炎、抗氧化及增加血管生成的作用促進了創面修復，提示含維生素D3的海藻酸鹽水凝膠敷料為潛在的皮膚組織工程中創面敷料。Cataldi等[40]研究顯示，將維生素D3搭載銀納米顆粒，可通過角質形成細胞增殖和向間充質細胞發生EMT的轉分化來促進創面修復。維生素D3通過水凝膠基質覆蓋創面，可以有效地吸收創面的炎癥物質，保持創面微環境，促進創面修復。維生素D3治療傷口需要一定的基質共同作用，與水凝膠共同作用的效果優于單獨應用維生素D3[41]，與銀納米顆粒聯合應用療效也明顯優于單獨應用維生素D3[40]。

2.2 維生素D3在皮膚老化中的應用 隨著年齡的增長，皮膚產生維生素D3的能力逐漸下降。1,25-二羥維生素D3可以誘導皮膚細胞快速凋亡，還可以通過非基因組能量守恒的自噬和有絲分裂吞噬來促進環丁烷嘧啶二聚體（CPDS）的修復和減少DNA氧化損傷，激活NRF2和p53，下調NF-κB信號通路或調節線粒體功能[42]，促進皮膚內在的光保護作用。維生素D通過免疫調節發揮對皮膚的抗衰老和光保護作用，其中包括抗炎作用，從而調節角質形成細胞增殖及建立維持皮膚動態平衡的表皮屏障，另外，維生素D還通過誘導抗氧化反應、抑制DNA損傷并誘導修復機制，減緩皮膚早衰及癌變[43]，促進皮膚損傷的修復。其作用機制可能涉及多種核受體相互作用，包括維生素D與VDR、芳香烴受體（AHR）等相互作用,以及與1,25-二羥維生素D3-MARRS受體的非基因組結合部位的相互作用。

2.3 維生素D3在其他皮膚疾病中的應用 小劑量的維生素D3可顯著加速大皰性表皮松解癥角質形成細胞的劃痕愈合[42]。有研究報道，維生素D聯合光動力療法對光化性角化病、淺表基底細胞癌和痤瘡的反應比單獨使用光動力療效好[18]。VDR缺失則抑制了免疫反應，破壞毛囊導致斑禿，應用維生素D可以改善斑禿癥狀[[18]。表皮角質形成細胞中VDR和（或）CaSR的缺失會抑制表皮分化及傷口愈合并容易發生腫瘤。在部分皮膚癌患者中，1,25-二羥維生素D的水平明顯增加[42]，癌細胞對鈣離子和1,25-二羥維生素D3缺乏正常反應。目前在體外實驗和臨床前動物實驗中已經表明維生素D3可以改變癌細胞的分化、增殖及凋亡，有待成為癌癥調控的候選藥物[43]，但是維生素D3預防癌癥還是限制癌癥進展的問題尚未解決。紫外線輻射會導致表皮中誘導環丁烷嘧啶二聚體和嘧啶二聚體的形成，局部應用1,25-二羥維生素D3在預防損傷和加速修復方面起著重要的作用。

3 小結與展望

維生素D3可以通過多種機制促進損傷皮膚的修復，對創面起到積極治療作用。維生素D是傷口愈合的重要成分之一，是皮膚損傷修復的一個高度相關的靶點。未來需要關注的重點是：①維生素D3除可以通過搭載水凝膠基質發揮作用外，未來還可以搭載其他基質，如無細胞支架、生物敷料、合成敷料膠原等，共同發揮作用。②維生素D3的濃度決定了它對細胞功能的影響程度，因此找到最佳的濃度可以達到最優治療效果。在文獻報道中尚未見到維生素D3應用于皮膚損傷修復的最佳用藥濃度和用藥途徑，局部用藥和全身用藥的療效評價如何還需要進一步臨床試驗來證實。維生素D3的生物學作用在動物學實驗中得到了證實，但是缺乏足夠的臨床數據支持。③近年來，新型生物敷料是創面修復領域的一大熱點，維生素D3聯合銀納米顆?？梢赃_到優于單獨使用維生素D3的療效，未來可以研究維生素D聯合多種愈合因子共同作用于創面的效果。④創面修復后瘢痕的形成也是臨床一大難題，維生素D3應用后對瘢痕的影響如何尚需研究，這對于創面修復具有重大的臨床意義。