呼吸道感染（RTI）是兒童發病和死亡最常見的疾病，對兒童健康危害很大。多年來，人們一直在尋求一種既簡便有效又價格低亷的方法來減少呼吸道感染對兒童的危害。
近10多年來對維生素D（VD）的研究發現，其與兒童呼吸道感染的關係愈來愈明確。
VD除了對骨髂和肌肉健康有重要作用外，它還是一種對骨外代謝有重要影響的類固醇激素。研究表明，VD調節人類基因高達5％，並誘導≥36種不同類型細胞的生理反應，調節白細胞中291個基因表達，參與160個以上不同生物學代謝途徑。在這些基因中，與人體免疫反應相關的基因最受關注，研究已支持VD成為一種重要的人體免疫調節劑。VD還與自身免疫性疾病、心血管疾病、糖尿病、感染性疾病、肥胖症、神經精神疾病甚至惡性腫瘤有關。
研究表明VD缺乏可導致兒童呼吸道感染的易感性，以血清25（OH）D濃度＜38ng/ml（95nmol/mL；ng/ml×2.5＝nmol/L，下同））為界，其濃度愈低則發生急性呼吸道感染（ARTI）的風險逐漸上升。VD的新功能（多效性）引起了醫學界的廣泛興趣，鼓勵人們嘗試用補充VD來防治兒童RTI。本文旨在進一步認識VD及其在防治RTI中的作用。
1.維生素D受體的功能及其多態性
VD的作用是由胞質受體稱之為維生素D受體（VDR）介導的。VDR幾乎是無所不在地表達。這種普遍存在通過VD用各種不同的機制調控。VD代謝的活性產物1,25(OH)2D結合VDR然後進入細胞核作為配體轉錄因子並用於調控基因轉錄。VDR是類固醇激素核受體家族的一部分，其位於巨噬細胞、樹狀突細胞（DC）、活化的T細胞和約30餘種不同組織包括腸和胎兒組織中的其他類型的細胞中。VDR的結構包含α-螺旋配體結合結構域和高度保守的DNA結合結構域，其通過與類視黃醇-X受體（RXR）的異源二聚化，然後與目標基因調控區域中的VD應答元件（VDRE）結合。VDRE通常位於基因啟動子附近，有超過1000個具有VDRE結合位點的基因，包括AMP（抗微生物肽，如cathelicidin〈導管素〉）、β-防禦素、25（OH）D24-羥化酶（CYP24）基因等。事實上，5％的人類基因組被VDR直接或間接調節，這就解釋了VD在預防各種疾病包括兒童RTI中的作用機制。
VDR基因位於染色體12q13.1，有幾個多態區域，這與某些疾病的易感性有關。這意味著不僅VD缺乏與某些疾病的風險有關,而且也與VDR的功能狀態和多態性有關。最近由單粒子冷凍電子顯微鏡獲取並經三維重建的VDR/RXR/DNA複合物結構圖已建立，見圖1。
圖1 完整的人類VDR/RXR核受體異源二聚體與其靶DNA的結構圖
RXR：類視黃醇-X受體，VDR.LBD：VDR配體結合結構域，DBD：DNA結合結構域，VDR CTE helix：VDR羧基末端螺旋，top viev：頂視圖。
2.維生素D的免疫調節作用及其對呼吸道感染的影響
2.1 維生素D對先天性免疫的作用
先天免疫系統的多種細胞類型，包括呼吸道上皮細胞、巨噬細胞、單核細胞和DC，都有將循環中無活性的25（OH）D轉化為有活性的1,25（OH）2D所需的酶（CYP27B1）。VDR的免疫調節途徑已被揭示，如VD介導宿主對結核（TB）感染反應的可能機制是，在巨噬細胞中toll樣受體2（TLR2）通過結核分枝桿菌（M.Tb）被活化，上調CYP27B1和VDR。這些事件導致下遊反應產生抗微生物肽導管素（cathelicidin）和β-防禦素（DEFB4），使之產生較強殺滅M.Tb的能力。隨後的實驗也證實VD誘導使VD依賴性導管素和β-防禦素上調。
除了對TB的作用外，導管素對革蘭氏陽性和陰性菌均具有廣泛的抗菌活性，亦具有抗病毒作用。在病毒感染的情況下，肺上皮細胞能夠將無活性VD轉化為有活性1,25（OH）2D使導管素產生增加。研究證明，在感染甲型流感的小鼠中，用導管素治療可降低疾病嚴重程度和病毒複製。
VD引起先天抗菌效應的機制還包括對活性氧中間體的誘導和抗菌自噬的激活。
2.2 維生素D對適應性免疫的作用
在抗原的刺激下，T細胞分化成產生細胞因子的Th1細胞或Th2細胞亞組。Th1細胞本質上具有更多的促炎作用，產生包括白細胞介素-2（IL-2），IFNγ和腫瘤壞死因子（TNF）-α等物質，而Th2細胞本質上更具有抗炎和抗過敏作用，產生包括IL-3、IL-4、IL-5和IL-10細胞因子。重要的是通過激活T細胞VDR，VD抑制Th1增殖和細胞因子產生，同時促進Th2細胞增殖和細胞因子及T調節細胞的生成［10］。鑑於TNF-α，IFNγ和Th1細胞的促炎特徵引起的強烈炎症作用，䃼充VD有助於調節感染個體的炎症反應。VD缺乏可能導致感染個體免疫反應「失調」和引發更多的促炎反應，這也是補充VD防治RTI的重要基礎之一。
1,25（OH）2D還誘導調節Treg細胞（抑制炎症的重要細胞），如介導Foxp3（轉錄因子，參與Treg細胞的發育和功能）誘導［11］。1,25（OH）2D還抑制涉及多種自身免疫性疾病發病機制的IL-17，阻斷NFAT（活化T細胞核因子）和Runx1（Runt相關轉錄因子1）與IL-17啟動子的結合。
DC是最有效的抗原呈遞細胞，研究表明1,25（OH）2D通過依賴性VDR來抑制DC的分化、成熟、免疫剌激能力，導致其發生免疫耐受，其結果在於誘導Treg細胞抑制炎症效應性T細胞。1,25（OH）2D與VDR也可直接作用於T淋巴細胞抑制其增殖。最近研究表明，1,25（OH）2D能抑制CD4+CD25-T淋巴細胞分泌促炎性胞因子，包括IFNγ、IL-17、IL-21，並促進Treg活化後表達細胞毒性T淋巴細胞相關性抗原4和Foxp3。
2.3 維生素D調節炎症級聯反應（細胞因子瀑布反應）
VD還通過調節核因子κB（NFκB）途徑來調節炎症級聯反應。病原體相關分子模式（PAMPs）來源於細菌、病毒、真菌和原生動物的脂多糖（LPS）、脂蛋白、鞭毛蛋白、細菌DNA和病毒RNA。這些PAMP激活存在於各類免疫細胞中的特異性TLR中，各種TLR信號通路誘導NFκB途徑，其上調促炎細胞因子表達。NFκB通過與稱之為IκB抑制蛋白質相互作用來調節。在病毒感染的氣道上皮細胞中，VD上調IκBα並通過結合NFκB亞基來降低NFκB信號傳導，使多種促炎細胞因子減少。VD對IκBα的上調已在用假單胞菌LPS處理的囊性纖維化呼吸道上皮細胞中得到證實。
3.維生素D在小兒呼吸道感染中的作用
急性上呼吸道感染（AURTI）病原體涉及200種以上的病毒。下呼吸道感染（LRTI）涉及病毒和細菌。防治ARTI無論是對小兒健康或是醫療費用的支出都具有重要的社會意義。
流行病學研究表明，季節性流感、AURTI和CAP都與缺少陽光照射導致體內VD不足有關。臨床研究表明，血清25（OH）D水平與ARTI發生風險呈負相關。Ginde等對美國第三次健康、營養調查數據進行二次分析，發現血清25（OH）D水平（＜30ng/ml）與患ARTI的風險之間存在顯著的負相關，在哮喘和慢性肺阻塞性肺疾病時更為顯著。另一項不同時期的美國健康、營養調查研究也揭示，人體25（OH）D濃度達30ng/ml前與RTI風險呈線性負相關，達30ng/ml時ARTI的發生才明顯減少。為什麼血清25（OH）D水平＜30ng/ml患ARTI的風險增加？因為低水平25（OH）D不能有效激活導管素信使RNA的最佳誘導而產生充分的導管素來殺滅病原體。補充VD可恢復導管素信使RNA的誘導。對於導管素信使RNA的最佳誘導，25（OH）D水平≥30ng/ml可能是必需的。另外，在低VD狀態下巨噬細胞功能失調很明顯，從而影響到巨噬細胞免疫功能的正常表達。
Berry研究發現VD水平與季節性流感和肺功能降低呈線性關係，血清25（OH）D水平每增加10nmol/L，呼吸道感染的危險性降低7%；肺功能第一秒用力呼氣量每增加8%，用力肺活量則增加13ml。還有研究發現，臍血中25(OH)D＜30ng/ml，2歲兒童患急性LRTI的危險性增加，提示從出生開始即有必要對新生兒進行VD補充。
最近，一份高質量有10933名參與者的25項隨機對照試驗薈萃分析結論，每日或每周補充VD對RTI總體有保護作用。基線VD水平較低者保護作用最強。單次大劑量推注無保護作用。作者認為，單劑較大劑量VD推注後，25（OH）D血藥濃度大幅波動的不利影響，會影響長期負責調節1,25（OH）2D合成和降解酶的活性變化，導致該代謝物在腎外組織中濃度降低。這種作用可以減弱VD對RTI保護性免疫應答的能力。
3.1 維生素D和急性咽炎、扁桃體炎
急性咽、扁桃體炎是兒童就診的主要原因之一，一些兒童有復發性咽炎，似乎與扁桃體組織中的細菌生物膜形成有關，抗生素治療效果較差。補充VD治療通過抑制細菌生物膜形成，可預防復發性咽炎發作。
紐西蘭研究了33名正在接受扁桃體切除術治療呼吸困難/睡眠呼吸暫停和/或復發性咽炎的兒童。測量了兒童的25（OH）D、鐵和鋅的水平。33例中78％血清25（OH）D水平<25ng/ml，15.6％的水平<20ng/ml。低25（OH）D水平與容易發生急性咽扁桃體炎有關。Yildiz等研究表明低血清VD水平可能是復發性咽喉炎的危險因素，因為患有復發性扁桃體炎的兒童血清25（OH）D水平低於健康兒童。
3.2 維生素D和鼻竇炎
鼻竇炎（RS）在兒童中也較為常見，發生率約佔上RTI的0.5～5％。最近的證據表明VD具有促進人類鼻竇上皮細胞的抗炎作用。一項研究評估了伴有或不伴有鼻息肉的過敏性RS患兒血清25（OH）D水平，發現正常對照組和無息肉RS組間平均VD水平沒有統計學差異，而有息肉RS組和過敏性真菌性鼻炎、鼻竇炎平均水平均遠低於30 ng/ml的最低推薦水平，且顯著低於對照組和無息肉RS組水平。過敏性RS伴息肉者其血清25（OH）D低於推薦正常水平，且與RS的發生風險增加相關。
3.3 維生素D和急性支氣管炎、肺炎
急性下呼吸道感染（ALRI）是全球兒童死亡最重要的原因。隨機對照研究的薈萃分析顯示，兒科患者預防性䃼充VD顯著降低了RTI的可能性。最近對子宮內VD暴露與兒童呼吸道感染間相關性綜述發現，子宮內較高VD暴露降低了幼兒LRTI（肺炎、細支氣管炎、喘息性支氣管炎或其他肺部感染）的發生風險。
細支氣管炎主要由呼吸道合胞病毒（RSV）引起。䃼充VD可以防止發生嚴重細支氣管炎，體外試驗顯示VD可以降低氣道上皮細胞對RSV感染的炎症反應。此外，VDR多態性與嬰兒期住院的急性細支氣管炎相關。現有文獻薈萃分析支持VDR多態性的Fokl位VDR和RSV嚴重性之間有關聯。VDR受體多態性狀態的測定有助於預測高危嬰兒並採取預防措施。
關於CAP在兒童中的發病率和死亡率，有人進行病例對照研究以確定營養性佝僂病在肺炎中的作用，通過邏輯回歸校正家庭大小、出生順序、居住擁擠程度和純母乳餵養月數等混雜因素得出結論，VD或鈣缺乏可能是發展中國家＜5歲兒童肺炎的重要誘因，補充VD或補鈣可能會使這些兒童肺炎的發病率和死亡率明顯降低。最近對103名CAP患兒研究中，Ren等發現嚴重CAP組平均VD濃度明顯低於輕度CAP組和對照組（P＜0.01）。早產和VD＜20ng/ml是嚴重CAP的危險因素，VD缺乏症與兒童CAP的嚴重程度有關。
VDR多態性與CAP風險相關，中國兒童研究表明，VDR基因rs2239185的TT基因型可能是CAP的遺傳風險因子，rs2239185的T等位基因可能與CAP易感性和嚴重程度相關。
3.4 維生素D與流感
日本一項隨機雙盲研究介紹，將430名6～15歲學童分為補充VD組和安慰劑組，兩組間在性別、年齡、身高、體重、家庭結構、既往病史基本相似。VD組䃼充VD1200IU/d，觀察時間為冬季4個月，失聯102例。結果補充VD組167例中18例發生甲型流感（10.08%）， 而安慰劑組171例中則有31例發生甲型流感（18.60%），兩組間有顯著差異（P=0.04）。作者認為，補充VD可能通過上調抗微生物肽而增強了先天免疫力，保護兒童免受甲型流感感染。此外，VD還可以通過減少細胞因子分泌來減輕流感的臨床症狀和體徵。
3.5 維生素D和結核病
最近的一項多中心隨機對照試驗中，146名患者在開始標準TB治療時分別接受VD或安慰劑，在開始治療後的14天、28天和42天進行評估，發現VD組對痰培養轉陰時間沒有明顯影響，但是具有TaqI VDR多態性的TT基因型的參與者顯著加速了痰培養物的轉陰，FokⅠVDR多態性則降低了抗菌的活性。此外，血清25（OH）D水平低與發生多重耐藥性TB（MDR TB）的風險相關。
一項印度研究觀察了266名胸內TB（肺、胸膜TB）患兒，186例（69.9％）兒童VD缺乏（血清25（OH）D <12 ng/mL），55例（20.7％）VD不足（12〜20 ng/mL ）和25例（9.4％）VD足夠（≥20ng/mL）。經兩個月抗TB強化治療後，25（OH）D足夠者100%痰塗片/培養陰性，而VD缺乏的兒童痰塗片/培養陰性者則分別為66%和80%。
有作者對䃼充VD在TB兒童中的價值進行了研究。在少量兒童（n =24）進行的隨機研究中，除標準治療（利福平，異煙肼和鏈黴素）外補充了VD劑（1000IU/d，共8周），結果比單獨使用標準治療者有更好的臨床和放射學效果。
還有研究表明，VD誘導產生反應性NO，通過抑制與發生肺空洞有關的非活性基質金屬蛋白酶（MMP）降低組織損傷，VD還誘導抗菌肽導管素刺激M.Tb自噬。
4.維生素D䃼充建議
4.1 維生素D缺乏、不足和充足標準的爭議
血清25（OH）D值多少為正常？VD缺乏、不足、充足等理想的基線水平是多少？至今沒有統一的標準，尚存在許多爭議。舊VD缺乏標準25（OH）D＜11ng/ml只能保證不出現佝僂病典型影像學表現。25（OH）D≥30ng/ml能使骨骼代謝指標如骨密度、鈣吸收率、PTH保持正常。VD是一種類固醇激素，除與礦物質的平衡有關外，還有其它重要的生理功能，包括調節細胞分化、增生以及免疫功能等。因此基於鈣穩態和骨轉化確定VD是否足量不能反映VD所有的潛在作用，因此人群VD理想狀態確定不僅要考慮血清25(OH)D水平與PTH及腸道鈣吸收的關係，也要考慮其與疾病的關係。
最近有研究指出，最優人體25（OH）D水平為30～50ng/ml，最小有效濃度可能依組織不同而有差異。有研究總結了部分與骨疾病和非骨系統疾病風險有關的25（OH）D最低有效濃度，骨疾病：佝僂病10ng/ml；骨質疏鬆症20ng/ml；骨折20ng/ml；非骨骼疾病：過早死亡30mg/ml；抑鬱症30ng/ml，糖尿病32mg/ml；心血管疾病32mg/ml；RTI38ng/ml；跌倒38ng/ml；癌症40mg/ml。［28］亦有研究認為提供免疫調節效應至少需要20～50ng/ml；使機體處在最佳健康狀態至少需要30～40ng／ml。歐洲指南推薦的25（OH）D濃度最佳範圍為30～50ng/ml。
我國專家認為：VD缺乏性佝僂病：血清25（OH）D水平11ng/ml）或10ng/ml；VD缺乏：＜20ng/ml；VD不足：20～30ng／ml；VD充足：30～100ng／ml；VD過量：100～150ng／ml；VD中毒：＞150ng／ml。我國兒童（0～14歲）血清25（OH）D水平正常參考值為15～100ng/ml較為合適，也可作為參考。
4.2 維生素D補充方案推薦建議
4.2.1 對一般人群預防性補充VD的推薦建議
美國醫學研究所（IOM）推薦了以骨骼健康為主的每日VD攝入量及其上限，見表1。
注：AI：適宜攝入量；EAR：估計平均需求；RDA：推薦膳食攝入量；UL：攝入量上限。
研究VD與疾病關係的大多數研究認為，人類健康的最低25（OH）D濃度應為30～50ng/ml或40～60ng/ml，而不是IOM推薦的20ng/l，即使對於適當的骨骼礦化。美國內分泌學會提出預防和治療VD缺乏的建議血清25（OH）D濃度應＞30ng/ml，優選範圍40～60ng/ml。建議嬰兒服用VD400～1000IU/d，時間長達1年；＞1歲兒童服用VD600～1000IU/d；所有成年人1000～2000IU/d。
4.2.2 對患有疾病者補充VD的推薦建議
對患有疾病者補充VD，明智的選擇要因病而異。綜合其它一些組織的建議，一般來說，對大多數特定疾病一致認為建議最低25（OH）D濃度應為30ng/ml，上限高達50ng/ml或60ng/ml，獲得和維持上述25（OH）D濃度需補充VD3000～5000IU/d。
4.2.3 對VD缺乏治療性補充VD的推薦建議
對實驗室確認有VD缺乏即25（OH）D濃度＜20ng/ml者應實施治療，依年齡、體重及居住地域環境治療1～3個月。劑量如下：新生兒1000IU/d；嬰幼兒2000～3000IU/d：1～18歲兒童和青少年3000～5000IU/d；成人和老年人7000～10000/d，或口服50000IU/每周。對腸吸收不良者，每次口服VD可達50000IU，每周2～3次或肌肉注射VD（如果有的話）。上述VD的治療劑量是安全的，但最好是在醫師的監管下在一定時期內應用。
5.結語
人類食物VD含量很少，只能靠陽光照射皮膚合成或補充劑而獲得。當上午10點到下午3點間太陽較垂直於地球表面時，如有30％的體表面積的皮膚每天暴露在陽光UVB射線下15～30分鐘，皮膚便能合成VD10000～20000IU。近年研究表明，兒童RTI者其血凊25（OH）D濃度一般都較低，低血凊25（OH）D濃度與兒童RTI的發生風險相關。人們通過補充VD來防治兒童RTI的努力似乎看到了希望。也有研究提出了一些相矛盾的結論。因此，人們還需進一步研究界定人體血清25（OH）D理想的基線水平，確定補充VD的最優劑量，VD的多態性使治療措施可能要因人因病而異，一句話，應該尋找出一個有循證醫學依據又可操作的臨床方案來。
附圖：下圖表明人類終生尤其兒童期都會從充足的維生素D中獲益。