維生素D干預糖尿病周圍神經病變機制的研究進展

廖清睿綜述 朱 釗 吳 敏，*審校

糖尿病周圍神經病變(Diabetic Peripheral Neuropathy，DPN)是糖尿病患者常見的慢性并發癥之一，患病率達60%—75%[1]。 DPN在糖尿病前期即可發生[2]，是導致糖尿病患者晚期肢體殘疾的主要原因，目前仍缺乏有效的治療方法。DPN的病因及發病機制尚未明確，糖脂代謝紊亂、胰島素信號通路異常、微血管病變、氧化應激、非酶促晚期糖基化終末產物(Advanced Glycosylation Endproducts, AGEs)途徑、細胞和神經損傷等多種因素參與或加速DPN的發生發展[3]。維生素D缺乏非常普遍[4,5], 維生素D缺乏可能與心血管疾病、腫瘤和自身免疫性疾病有關，且在糖尿病及DPN的發生發展中亦發揮重要作用[6]。一項納入13 項研究綜合分析2 814名研究對象的薈萃分析結果顯示，DPN 患者 25(OH)D 水平更低，表明DPN 患者維生素D 缺乏更顯著[7]。一些研究已經指出低維生素D水平與神經病變之間的關系，但確切的潛在機制仍未完全闡明。因此，本文通過分析總結國內外研究成果，圍繞維生素D在DPN中的具體作用及機制進行綜述，以便對該疾病的發生發展有更深入的認識，期望為DPN臨床診療提供理論依據和新的思路。

1 維生素D的生物學活性

維生素D作為一種脂溶性類固醇激素，主要通過外界食物攝取獲得以及人體皮膚、腎臟和肝臟合成。維生素D在體內維生素D 25羥化酶的催化下轉變為有活性的25(OH)VitD2和25(OH)VitD3(總稱為25羥維生素D[25 hydroxy vitaminD，25(OH)D])并儲存于血液中，因此，主要通過血液中25(OH)D水平來判斷和評價人體內維生素D營養狀況。1,25(OH)2D3是維生素D代謝途徑具有活性作用的形式。研究[8]表明維生素 D 不僅能調節鈣磷代謝，還與胰島素抵抗、血糖水平相關。也有研究[9]指出DPN患者普遍缺乏維生素D，是DPN 的獨立危險因素。

2 維生素D對DPN的直接作用機制

維生素D可通過保護和營養神經、促進神經因子分泌，促進神經生長和修復，進而直接改善DPN患者的癥狀和預后。

2.1 與維生素D受體結合，刺激神經生長因子分泌

維生素D受體(Vitamin D Receptor，VDR)廣泛分布于視網膜、腎臟等組織器官，亦在周圍神經及中樞神經系統細胞質和細胞核均有分布，在神經系統發育及代謝中發揮重要作用[10]。維生素D通過與外周神經組織上的VDR結合刺激神經生長因子分泌，調節神經生長。Filipovic等[11]報道糖尿病大鼠維生素D水平低下，脊神經節中VDR減少會導致神經元尤其是小纖維的損傷，同時認為這可能是痛性神經病變的一個重要機制。觀察VDR基因敲除小鼠坐骨神經橫切面發現[12]，VDR基因敲除小鼠坐骨神經軸突橫截面積較野生型小鼠減少，且在各個神經元之間軸突會重新分配。此外，鈣結合蛋白負責調節鈣離子在不同細胞中的轉移和利用，鈣緩沖分子保護細胞免受鈣超載，而維生素D具有激活鈣結合蛋白表達和上調細胞中鈣緩沖分子的作用，這些作用增加VDR的基因轉錄，從而保護神經元細胞凋亡和避免神經變性[13]。

2.2 促進神經因子分泌，調控神經生長和修復

DPN發病的眾多機制共同作用導致周圍神經損傷及功能障礙。維生素D的神經保護作用機制之一是可逆轉神經元損傷并延緩DPN的進展。糖尿病患者在高血糖和維生素D缺乏狀態下神經生長因子(Nerve Growth Factor, NGF)水平降低，神經感受器功能受抑制和神經細胞修復功能減弱，最終導致DPN的發生。神經的生長發育和修復過程離不開NGF的參與，NGF在神經細胞發育期可誘導神經纖維定向生長，可促進神經元及神經細胞胞體、樹突的生長發育，在神經損傷時NGF受體表達水平增加，可促進神經修復。早期的研究表明，維生素D可刺激NGF 的產生；維生素D治療NGF缺乏的大鼠可以增加NGF水平，對神經病變有明顯的預防作用。維生素D可作為神經活性類固醇，通過使星形膠質細胞和小膠質細胞中的β1轉化生長因子表達增加，同時抑制其內腫瘤壞死因子α、巨噬細胞集落刺激因子等多種有害細胞因子活性，促進神經細胞修復及生長[14]。NGF作為一種靶蛋白，可調節感受器纖維的敏感性。NGF家族由胰島素樣生長因子1(IGF-1)、胰島素樣生長因子2 和神經營養素等構成。研究顯示，1，25(OH)2D3可促進大鼠雪旺細胞RSC96 分泌NGF，反之高糖狀態可使細胞色素 P450 家族成員CYP24A1基因表達上調，促進1，25(OH)2D3 轉化失活從而削弱了其促進NGF分泌的能力，加速DPN的發生發展[15]。糖尿病大鼠研究中發現，血清維生素D與IGF-1兩者數值具有正相關[10]，推測維生素D可促進IGF-1生成。

2.3 調控信號通路，參與神經細胞生長和分化

維生素D還可通過影響Wnt信號通路和Shh 信號通路等直接參與神經細胞的生長和分化。Wnt 信號通路在神經系統的生長發育中具有重要作用，可影響神經髓鞘的形成。維生素D對Wnt 信號通路具有負性調控作用，Gómez-Oliva 等[16]研究已證實維生素 D在神經變性和神經元存活中發揮重要作用。維生素 D 減少可能拮抗 Wnt信號上調，以減少認知功能下降。作為 Wnt/β-catenin 通路的共激活劑，維生素 D 可保護衰老的大腦神經發生變性。維生素D對Shh信號通路具有激活作用，Shh 信號通路也可參與誘導中樞和周圍神經纖維定向生長，調控神經元及神經細胞胞體增殖。Bao等[17]對腦梗死大鼠模型的研究發現，補充維生素D后大鼠缺血皮層中的Shh信號通路被激活，大鼠的神經功能評分改善且腦梗塞的面積減少，表明維生素D可改善大鼠的腦灌注并減少神經損傷。

3 維生素D對DPN 的間接作用機制

糖脂毒性可導致細胞內部代謝紊亂、炎癥反應和氧化應激、胰島素信號通路異常等均參與神經損傷的發生發展。維生素D不僅可通過直接干預細胞免疫、調節細胞增殖、刺激神經生長因子產生等途徑修復損傷的神經而保護神經細胞，還可通過拮抗高糖毒性、抗炎作用和通過使微血管獲益等間接途徑起到延緩DPN發生的作用[18]。

3.1 拮抗高糖毒性調節糖代謝

高血糖是DPN發生的首要原因之一，臨床上糖尿病病程長且伴有血糖控制不佳的患者極易合并DPN。維生素D可通過多種途徑影響對胰島素合成和分泌從而發揮降糖作用，如維生素D可增加細胞內鈣離子濃度促進胰島素分泌[19]；維生素D可通過與胰島細胞上的VDR受體結合，影響胰島素基因的表達從而改善胰島素分泌，且可增強胰島素對葡萄糖轉運的反應性；維生素D也可調控β細胞分化以延緩胰島β細胞凋亡并使胰島素轉錄合成增多。此外，維生素D同時與胰島素抵抗關系密切，維生素 D 可通過調節胰島素靶組織(包括骨骼肌和脂肪組織)中的鈣離子水平和 RAAS 作用以緩解胰島素抵抗[20,21]。臨床觀察發現，維生素D不足的2型糖尿病患者予以補給維生素D后血糖水平和HbA1c均下降[22]。

3.2 降低炎癥因子，抗氧化應激

炎癥反應是DPN發生的重要機制之一。DPN患者體內高濃度葡萄糖與體內蛋白質如白蛋白、脂蛋白、氨基酸等結合糖化形成AGEs，繼而通過一系列信號激活與傳導誘發體內炎癥反應，其中的關鍵因子是核因子-κB(NF-κB)的激活。NF-κB激活后進入細胞核刺激多種炎性因子的表達，使患者體內自身免疫細胞的免疫作用被放大，損害相關靶器官。上述炎癥反應和高血糖所致氧化應激相互促進，基于氧化應激基礎上的炎癥反應可加重組織器官的損害，周圍神經受到損傷誘發DPN。糖尿病患者體內炎性因子水平升高，糖基化終末產物堆積，25(OH)D 缺乏可能會導致血管慢性炎癥，最終通過加速炎癥反應和氧化應激損傷導致神經缺血及DPN的發生；維生素D可通過上調Kb-α的水平阻礙NF-κB進入細胞核，繼而抑制與炎癥有關的細胞因子表達[23]。Alamdaria等[24]研究發現，DPN患者血清25(OH)D水平明顯降低，低水平的 25(OH)D與糖尿病神經感覺異常相關。血清25(OH)D 水平 <10 ng/ml的2型糖尿病患者發生疼痛性DPN的風險增加，維生素D水平與循環中的炎性因子 IL-6、TNF-α呈負相關，說明嚴重的維生素 D 缺乏是疼痛性 DPN 的獨立危險因素[25]。同時，當體內維生素D濃度增加時,會進一步刺激VDR調節下游有關基因的表達，如Pin1蛋白的表達受到抑制，還可阻礙p66Shc蛋白的構象變化，p66Shc蛋白作為細胞內ROS濃度的感受器，ROS的產生因此減少[26]。

維生素D對炎癥反應和氧化應激具有調節作用。有研究[27]發現，短期補充普通維生素D可改善 DPN 患者疼痛癥狀，其機制可能是改善炎癥，促進神經細胞修復及生長。有研究[28]表明，維生素D可抑制炎性細胞因子表達，可預防 T2DM發生發展和改善糖尿病并發癥癥狀，但具體機制尚不明確。

3.3 調節脂代謝，抗動脈粥樣硬化

脂肪酸過度分解導致三酰甘油(TG)、游離脂肪酸生成增多，在血管中沉積促進血管粥樣硬化的發生，進而促進DPN的進展。動物實驗發現，維生素D可直接干擾極低密度脂蛋白(VLDL)受體基因的甲基化過程從而影響VLDL表達，使其代謝受到影響。25(OH)D亦可上調過氧化物酶體增殖激活受體(PPAR-α)的表達間接調節脂代謝—PPAR-α可調控與合成高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)相關蛋白質基因的表達水平使HDL-C合成增多，降低TG抗動脈粥樣硬化。一方面25(OH)D可負反饋抑制甲狀旁腺激素(PTH)，PTH水平下降可作用于脂肪細胞使鈣離子內流減少，從而阻礙脂肪細胞內脂質合成；另一方面25(OH)D還可作用于VDR，使脂肪細胞分化的關鍵因子如PPAR-γ和CCAAT/強子結合蛋白α(C/EBP-α)等表達下調，抑制前脂肪細胞轉化為脂肪細胞[29]。維生素D和常規治療聯合使用可減少2型糖尿病患者動脈粥樣硬化發生以預防和改善DPN[30]。血清25(OH)D3缺乏對糖尿病合并周圍血管病變的發生有潛在預測價值，足量維生素D及LDL-C的達標對并發癥的控制與發生有積極意義[31]。

3.4 改善凝血功能，延緩微血管病變發生

大量炎性因子釋放入血后，激活巨噬細胞釋放高遷移率族蛋白B1(HMGB1)[32]，HMGB1可使單核細胞組織因子表達增多，增加外源性凝血過程中組織因子與FVIIa復合物的水平，造成體內高凝狀態；HMGB1還可與血小板上Toll 樣受體2和4結合促進血小板粘附與聚集，促進血管內血栓形成。體內高凝狀態及血栓形成可促進糖尿病患者微血管病變的發生，從而間接加速DPN的進展。微血管病變是DPN發生的重要機制之一，可累積全身各個臟器和組織。維生素D可通過阻斷RASS系統激活、糾正細胞糖脂代謝紊亂和平滑肌上受體結合調節細胞內鈣離子濃度等防止糖尿病微血管病變的發生。維生素 D缺乏可能增加糖尿病大血管病變的發生風險，進而導致營養神經的血管動脈硬化，最終促進DPN 的發生發展[33]。

4 總結和展望

DPN發病機制眾多，至今尚未完全明確，維生素D對DPN的干預機理是建立在DPN的發病機制的研究基礎之上。不同的研究方法和樣本人群、年齡種族的差異性、干預及隨訪時間均存在差異，這些干擾因素的影響難以完全消除，故目前的研究結果對于維生素D治療DPN的預后缺乏一致性。因此，加強基礎科學研究以探索更深層次影響DPN發生發展的相關機制, 以期找到更好的干預DPN的策略。

維生素D治療DPN也有很多實際的臨床應用，大量研究均已證實補充維生素D可使維生素D缺乏的DPN患者獲益，但補充維生素D該維持何種安全的劑量范圍以避免其副作用值得進一步觀察和研究。因此，需要更多前瞻性、廣泛性、隨機干預和安慰劑大規模對照研究，找到維生素D治療DPN令人信服的循證學證據及維生素D劑量的安全應用范圍。

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