来自文章：Vitamin D signaling maintains intestinal innate immunity and gut microbiota: potential intervention for metabolic syndrome and NAFLD
综述：
1. 缺乏阳光暴露，居住在北纬地区，饮食中维生素D不足是代谢综合征(METS)、2型糖尿病(T2D)和非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的常见疾病，这意味着潜在的因果关系和潜在的机制。
2. 大肠中有大量的微生物，但小肠中的细菌数量最少，这表明位于小肠远端的门控系统可能会抑制细菌移位到小肠。维生素D受体(VDR)在小肠远端高表达，维生素D信号在该区域促进天然免疫，包括潘氏细胞表达β-防御素，维持肠道紧密连接。
正文：
1. 维生素D已成为一种微量营养素，许多国家建议每天摄入10-20μg(400-800IU)
2. 人体内维生素D状态的测定通常是通过测量血浆25(OH)D3（骨化二醇）来评估的。25(OH)D3的半衰期为~3wk，而生物活性成分1，25(OH)2（骨化三醇）Vd不稳定，半衰期以小时为单位
3. 维生素D缺乏或不足的定义是一个有争议的问题；但血浆25(OH)VD3水平在50-75nM通常被认为是一种健康的情况
4. 维生素D缺乏(血浆25OHVD3在25-50 nM)和缺乏(25OHVD3＜25 nM)在世界范围内是一种普遍性的趋势。（在全球范围内超过十亿人）
5. 作为对UVB暴露的响应，通过光催化反应，7-脱氧基-胆固醇的环被打断并转化为第二类固醇，如胆钙醇或维生素D3。据估计，在阳光直射下20分钟可以合成400-800IU的VD3
6. 强化牛奶或含有维生素D的食物，如鱼和蛋黄，是维生素D的主要来源。在阳光下，植物中可以产生一种等量的类固醇，例如蘑菇，称为维生素D2(麦角钙化醇)，它的生物学功能与VD3没有什么区别。
7. 骨化三醇在人体内需要5~8h的时间进行代谢，通过第二甾体(CYP24A1)-24位的羟基化，然后氧化成维生素D酸在尿中排泄。
8. 骨化三醇与类固醇激素类似，主要通过维生素D受体(VDR)承担其生物学功能，VDR是一种典型的核受体和转录因子，它与称为维生素D反应元件(VDRE)的特定DNA反应元件结合，用于全基因组水平的基因表达和表观遗传学决定。
9. 维生素D缺乏的患病率与2型糖尿病(T2D)、代谢综合征(METS)和非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的发病率重叠。代谢性疾病，包括肥胖、T2D、METS和NAFLD，通常有共同的病因基础，如全身炎症、胰岛素抵抗、心血管疾病和肝脏脂肪变性。
10. 在欧洲前瞻性调查中对9671例T2D病例进行的队列研究发现，血浆总25(OH)D水平与T2D的发病率呈负相关。一项来自美国的横断面研究发现，1，25(OH)2D(n=1048)和25(OH)D(n=2096)浓度之间存在显著的负相关关系，它们的甘油三酯水平较高，高密度脂蛋白水平较低。
11. 2003-2006年国家健康和营养检查调查的一份报告得出结论，较高的25(OH)D和膳食维生素D摄入量与代谢综合征患病率的降低有关
12. 一项针对4364名绝经后韩国妇女的研究表明，血清25(OH)D水平升高与血压升高、血浆中甘油三酯升高和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)降低的发生率低相关
13. 维生素D水平与青少年肥胖和T2D呈负相关
14. 在非酒精性脂肪性肝炎(NASH)中，低25(OH)维生素D水平与NAFLD的存在有关，而VDR在肝脏中的表达与肝脏组织学严重程度呈负相关
15. 一项经活检证实的NAFLD研究发现，血清25OHD3水平和VDR基因单核苷酸多态性(SNP)与肝纤维化的严重程度显著且独立相关
16. 虽然临床调查和试验有时会给出相互矛盾的结果，但基于动物研究的实验模型清楚地证明了维生素D信号在生理功能中的关键作用，而不仅仅是它在钙和磷稳态中的作用。需要更多精心设计的人体研究和试验。
17. 维生素D可以抑制炎症和Th1（CD4+细胞）反应。
18. 维生素D代谢产物1，25(OH)2VD3可抑制辅助性T细胞(Th1)，增强Th2细胞反应。降低Th17细胞的分化 ，使得叉头盒蛋白3(FOXP3)、调节性T(Treg)细胞和T调节型1(TR1)细胞相互上调
19. 1，25(OH)2VD3抑制B细胞的增殖和向抗体分泌细胞的分化
20. 1，25(OH)2VD3通过抑制树突状细胞成熟抑制Th1细胞的功能（见Basic中的另外一篇文章有所提到）
21. 维生素D作为免疫佐剂通过激活Toll样受体(TLR)抑制巨噬细胞中生长的结核分枝杆菌
22. 肠道维生素D3缺乏组小鼠组织中炎性细胞浸润增加，TNF-γ、IL-1β、IL-6、TGF-β、IL-17A、IL-17F等炎性介质基因转录水平显著升高，抗菌肽REG3γ也升高
23. 一项研究证实了维生素D对LPS（内毒素）刺激的人血单核细胞炎症反应的抑制作用，并注意到1，25OH2D3和25OHD3均通过诱导单核/巨噬细胞MAPK磷酸酶-1(MKP-1)并剂量依赖性地抑制LPS诱导的p38磷酸化
24. 肠道对食物抗原和微生物的口服免疫耐受是由肠道免疫介导的，而肠道免疫在一定程度上是由肠道相关淋巴组织中的外周粘膜iTregcell(诱导T调节细胞)和耐受性抗原提呈细胞介导的，这种免疫耐受在一定程度上是由肠道相关淋巴组织中的iTregcell(诱导T调节细胞)和耐受性抗原提呈细胞介导的。
25. 临床研究进一步证实了VD在免疫耐受中的作用，在这些临床研究中，给受试者提供大剂量的VD补充剂促进了外周Treg的产生
26. 肠粘膜屏障通过其物理、生化和免疫机制构成肠道的第一道屏障。首先，粘液将水解的肠腔内容物从肠上皮中分离出来。粘液由杯状细胞(G细胞)分泌的高度糖基化的水凝胶(粘蛋白)组成。这种粘液还起到分子润滑剂的作用，防止大的食物颗粒伤害上皮细胞层，同时允许小分子通过。粘蛋白2编码基因MUC2在其近端启动子中含有VDRE顺式元件，而膳食中维生素D的缺乏下调了MUC2的表达和粘液衬里的破坏
（VDR在第一层肠道屏障中所发挥的作用1——促进mucus的分泌，减少对于上皮细胞层的损坏，减少粘液损坏）
在动物模型中，发现VD信号调节粘蛋白基因的表达，膳食维生素D缺乏导致粘液受损和通透性增加。
肠上皮细胞外侧的紧密连接对先天免疫至关重要。
在动物模型上的研究已经证明，维生素D缺乏，无论是饮食中缺乏VD还是VDR基因敲除(KO)，都可以显著下调粘蛋白基因以及紧密连接基因，如ZO1，occludin和claudin
（VDR在第一层肠道屏障中所发挥的作用2——上调紧密连接基因，对肠道上皮细胞的先天免疫发挥重要作用）
在葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎模型中，VDRKO小鼠比野生型小鼠(43只)更容易受到肠道损伤。体外细胞培养表明，骨化三醇可促进紧密连接，改善细菌内毒素渗透的不通透性（从而减少内毒素的损害，通过加强上皮细胞的紧密连接的特性）。
慢性肝病患者经常发现肠道细菌移位到肝脏，部分原因是肠道屏障的丧失。（肠道细菌转移导致的慢性肝病的原因，肠道屏障）
在大鼠肝病模型的基础上，发现1，25(OH)2D3可通过增加肠紧密连接蛋白的表达和屏障排斥而改善肝硬化。
27. 肠道是维生素D靶向组织的活性部位，而25OHVD-1α-羟基化的关键酶Cyp27B1在肠道中表达，提示VD信号对常驻免疫和肠上皮细胞有潜在的旁分泌作用。
28. 动物研究表明，维生素D缺乏改变了肠粘膜防御，加了对轮齿柠檬酸杆菌诱导的结肠炎的易感性
29. 一项研究表明 → 在抗原暴露的同时添加1，25(OH)2D3 → 增强抗原特异性IgA反应 → 激活高尔特组织中的淋巴细胞。
天然淋巴样细胞(ILC)对肠道的保护性免疫和粘膜屏障至关重要，研究表明维生素D受体信号调节肠道ILC3。（具有抗菌的作用）
VDR缺失导致稳定状态的结肠ILC3种群减少，并削弱了轮状柠檬酸杆菌感染后ILC3的反应，导致肠道细菌生长和小鼠死亡率大幅增加。
30. 模式识别受体(PRR，pattern recognition receptors)是一组位于细胞膜或细胞内的感受器蛋白，它们识别微生物共有的成分。（能够识别外来微生物）
-天然免疫细胞(包括树突状细胞(DC)、巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞和小肠上皮细胞)的PRR可以识别两类靶向成分：
（1）来自外来微生物或抗原的病原体相关分子模式(PAMPs，pathogen-associated molecular patterns)
（2）来自宿主受损或死亡成分的损伤相关分子模式(DAMP，damage-associated molecular patterns)。
-PRR超家族包括：
1)TLR，定位于细胞膜或细胞质；（主要的）
2)胞液受体，如NOD样受体和RIG(维甲酸诱导基因)样受体；
3)分泌成熟IL-1的炎症体。和IL-18（思考抑制Th1细胞的分化）。维生素D信号被发现抑制PRR的表达，以防止宿主对组织稳态的过度免疫反应
31. 维生素D促进潘氏细胞防御素抑制小肠微生物生长
-肠道天然免疫的一个显著功能是产生抗菌肽(Amps)，它可以直接抑制或杀死小肠腔内的微生物
-在小肠中，位于Lieberkühn隐窝底部的Paneth潘氏细胞(PC)是肠腔分泌抗菌成分的主要来源，包括α-防御素、溶菌酶和磷脂酶A2。
-潘氏细胞仅见于整个肠上皮，与近端相比，远端小肠中的PC数量较多。
-大多数由天然免疫细胞(如中性粒细胞和NK细胞)产生的防御素肽以内分泌方式分泌到血液中，而潘氏细胞(Paneth Cell)产生的β-防御素5(DEFA5)和β-防御素6(DEFA6)(对小鼠来说是隐含的)则只分泌到小肠的管腔内（区别的，针对的肠道免疫）
-防御素是一种3-4 kDa的小分子保守的两亲性多肽，富含阳离子和疏水氨基酸残基。
-在潘氏细胞中，前防御素被基质金属蛋白酶-7(MMP7)蛋白水解处理和激活。
-在感知细菌抗原时，潘氏细胞可以迅速释放防御素。
-缺乏VD，降低基质金属蛋白酶7和β-防御素5在Paneth细胞中的表达与肠道生物失调
32.自噬对于潘氏细胞感觉细菌入侵和分泌抗菌肽是必不可少的。一项研究发现，维生素D通过诱导自噬来控制抗菌肽（cathelicidin）的表达，这是一种具有直接抗菌活性的蛋白质
33. MMP7 KO小鼠，可能缺乏β-防御素的成熟和激活，产生了相反的结果（MMP7能够负责防御素的蛋白水解和激活（见31.））
-共同证明了潘氏细胞中的β-防御素在维持肠道优生性方面的关键作用。同样，在肥胖受试者中也发现潘氏细胞特异性防御素的表达受损
34.PRRS还启动抗原特异性适应性免疫反应和炎症介质的释放
35. 既有膜结合型PRR，包括Tolllike受体(TLRs)和C型凝集素受体(CLRs)，也有细胞质PRRs，如NOD样受体(NLRs)和Rig-I样受体(RLRs)。
-体外研究表明，骨化三醇降低了TLR诱导的细胞因子的产生，并增强了NOD2配体胞壁二肽(MDP)诱导的细胞因子水平。
-骨化三醇可抑制Mo-D-TLR诱导的细胞因子，但NOD2共刺激可使IL-10和IL-23升高
36. 骨化三醇被发现能刺激原代培养的人单核细胞和上皮细胞表达NOD2/CARD15/IBD1基因和蛋白，而NOD2在炎症性肠病中经常下调
-研究表明，骨化三醇可以通过诱导细胞内IKK途径抑制剂I KABA B来抑制TLR4介导的炎症反应（降低其诱导的细胞因子的产生）
37. 维生素D通过表观遗传重塑调节肠道生理
-大约3%的小鼠和人类基因组受到维生素D信号的直接或间接调控
-VDR作为异源二聚体，以视黄酸X受体(RXR,retinoid X receptor )作为VDR/RXR，可直接与靶基因启动子区域的特定基因组序列结合，称为维生素D反应元件(VDRE)，可进一步招募转录因子、共转录因子或共抑制因子来激活或抑制特定基因的转录
-VDR与特定基因结合的性质取决于细胞类型及其现有的表观遗传密码，即染色质修饰，如甲基化和乙酰化。
-VD-VDR结合也可能影响局部表观遗传模型，可能导致多种后果，如细胞周期、免疫功能、细胞增殖和分化、生长调节和肿瘤抑制。
38.VDR和组蛋白修饰酶可能参与不同表观遗传调控的靶基因的乙酰化、去乙酰化、甲基化和去甲基化
-维生素D改变DNA甲基化和组蛋白修饰的状态，导致肿瘤抑制因子的激活和癌基因的抑制
-此外，维生素D还能激活抑制肿瘤的miRNAs的表达，这有助于抑制肿瘤的活性（比较少提及）
39. 维生素D能激活抑制肿瘤的miRNAs的表达，这有助于抑制肿瘤的活性
-表观遗传学研究表明，1，25(OH)2D3可在全基因组水平上调控数千个基因，1，25(OH)2D3激活后可检测到约2,000~8,000个VDR结合位点，且与细胞类型有关。
-大量的VDR持续结合在染色质中，独立于1，25(OH)2D3结合
-有报道表明，1，25(OH)2D3是如何通过靶基因远端区域的多个增强子调控转录的。