Jak witamina D wpływa na układ odpornościowy? W tym artykule omówimy mechanizmy działania witaminy D na komórki T, monocyty i komórki dendrytyczne. Witamina D może mieć również wpływ na odpowiedź immunologiczną u osób, które mają niedobór tej witaminy. Zacznijmy od przyjrzenia się korzyściom płynącym z witaminy D. Zwiększa ona produkcję komórek odpornościowych w organizmie. Ale dlaczego witamina D jest ważna dla odporności?
Mechanizmy działania witaminy D na wrodzone i adaptacyjne odpowiedzi immunologiczne
Wrodzone i adaptacyjne odpowiedzi immunologiczne u dorosłych są stymulowane przez działanie witaminy D. Obecny zbiór dowodów klinicznych wspiera rolę witaminy D w tym procesie. W niniejszym opracowaniu omówiono mechanizmy molekularne sygnalizacji witaminy D we wrodzonej regulacji immunologicznej. Omówimy również rolę witaminy D w regulacji wrodzonych odpowiedzi immunologicznych, szczególnie tych związanych z COVID-19, który ma właściwości przeciwwirusowe.
Witamina D odgrywa kilka krytycznych ról w układzie odpornościowym. Jej receptor ulega ekspresji na komórkach odpornościowych. Jej bioaktywny metabolit (25-OH-D3) może działać jako autokrynna cząsteczka w lokalnym środowisku immunologicznym. Witamina D reguluje wrodzoną i adaptacyjną odpowiedź immunologiczną, a jej niedobór wiąże się ze zwiększonym ryzykiem rozwoju chorób autoimmunologicznych.
Ponadto witamina D sprzyja zabijaniu bakterii przez monocyty. Aktywny metabolit witaminy D może zwiększać aktywność przeciwbakteryjną monocytów. Komórki te są niezbędne w zwalczaniu patogenów wewnątrzkomórkowych. Dlatego witamina D promuje autofagię, ważny proces eliminacji materiałów odpadowych. Ponadto witamina D może mieć inne korzystne działanie na układ odpornościowy.
Co więcej, witamina D zmienia prozapalny status immunologiczny poprzez hamowanie różnicowania i proliferacji komórek T. Witamina D kontroluje również produkcję cytokin przez komórki T, a znaczna część analogów witaminy D hamuje produkcję cytokin prozapalnych. Może więc być skuteczną terapią wspomagającą w astmie. Jej rola w regulacji immunologicznej jest nadal niejasna.
Rola witaminy D w regulacji wrodzonych i adaptacyjnych odpowiedzi immunologicznych nie jest jeszcze w pełni poznana. Wiadomo, że witamina D reguluje szlak NF-kB, który z kolei reguluje kaskadę zapalną. W odporności wrodzonej PAMPs (polinukleozydy), flageliny i DNA bakterii aktywują TLRs w komórkach odpornościowych. Różnorodna sygnalizacja TLR indukuje sygnalizację NF-kB. Sygnalizacja NF-kB jest regulowana przez białka hamujące (IkBa) i inne białka regulatorowe.
Inne badanie sugerowało, że niski poziom witaminy D może podnosić ryzyko śmiertelności, ale było to oparte na pojedynczym przypadku. Ponadto niski poziom witaminy D nie był związany ze zwiększonym ryzykiem zakażenia SARS-CoV-2. Badacze z McGill University zwracają jednak uwagę na to, że witamina D może być zmącona przez czynniki zakłócające, takie jak wiek, płeć i pochodzenie etniczne. Warianty genetyczne mogą jednak przybliżać efekt działania witaminy D.
Mechanizmy działania witaminy D na komórki dendrytyczne
Witamina D ma nowatorskie działania na komórki odpornościowe. W działaniu tym pośredniczy receptor witaminy D, należący do rodziny receptorów jądrowych. Receptor ten ulega ekspresji praktycznie na wszystkich typach komórek i tworzy heterodimery z receptorem retinoidu X. Witamina D wywiera wiele działań na różne tkanki i jest ważnym składnikiem odżywczym dla organizmu. W układzie odpornościowym witamina D wywiera działanie immunomodulacyjne poprzez promowanie ekspresji regulacyjnych komórek T i zwiększanie poziomu ekspresji MHC klasy II.
Badania wykazały, że witamina D ma szeroki zakres wpływu na układ odpornościowy. Obejmuje to regulację proliferacji komórek T oraz produkcję cytokin we wrodzonych i adaptacyjnych komórkach odpornościowych. Ponadto, witamina D została powiązana z wieloma innymi efektami, w tym z cukrzycą typu 1 i autoimmunologią. W tym przeglądzie podsumowujemy najnowsze dane dotyczące korzystnego wpływu witaminy D na komórki dendrytyczne w układzie odpornościowym dorosłych.
Stwierdzono również, że ekspresja genów receptora witaminy D może być czynnikiem wpływającym na zdolność danej osoby do zwalczania nowotworów. Ekspresję genów receptora witaminy D wykryto w różnych typach nowotworów złośliwych. Chociaż niekontrolowana proliferacja komórek jest niezbędna do wzrostu i gojenia się ran, może prowadzić do raka i innych poważnych stanów zdrowia. Dlatego witamina D pomaga kontrolować losy komórek poprzez indukowanie różnicowania i hamowanie proliferacji.
Oprócz modulowania odpowiedzi komórek T, witamina D hamuje również reakcje autoimmunologiczne. Badania wykazały, że niski status witaminy D jest związany ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia stwardnienia rozsianego. Ponadto, ostatnia analiza randomizacji Mendeliana przeprowadzona przez Multiple Sclerosis Genetics Consortium wykazała, że suplementacja witaminą D jest związana ze zmniejszonym ryzykiem rozwoju stwardnienia rozsianego o początku dorosłym. Wyniki te są zgodne z badaniami obserwacyjnymi, które wskazują, że niedobór witaminy D zwiększa podatność na SM.
U ludzi witamina D pomaga regulować wzrost tkanki kostnej poprzez stymulację różnicowania osteoklastów i promowanie mineralizacji macierzy kostnej. Jednak poważny niedobór witaminy D upośledza mineralizację kości, powodując krzywicę i osteomalację. Niski poziom witaminy D jest związany z otyłością, nadciśnieniem i prediabetes. Należy więc zadbać o odpowiednie spożycie witaminy D.
Mechanizmy działania witaminy D na limfocyty T
Mechanizmy działania witaminy D na układ odpornościowy dorosłych obejmują rolę w tłumieniu cytokin prozapalnych i indukowaniu antybakteryjnej katelicydyny i b-defensyny 2 (antybakteryjnej i regulującej poziom żelaza). Ponadto wiadomo, że witamina D reguluje aktywność enzymu katabolizującego bakterie CYP24A1 oraz IL-4, które są niezbędne dla odporności wrodzonej.
Ten związek między układem witaminy D a komórkami odpornościowymi był początkowo uważany za nieklasyczną, patofizjologiczną odpowiedź. Jednak analizy ekspresji genów układu witaminy D obejmujące cały genom zmieniły naszą perspektywę. Dostarczyły one bezstronnego obrazu mechanizmów działania systemu witaminy D, wykazując, że wysokie stężenia witaminy D indukują szeroki zakres wrodzonych i adaptacyjnych odpowiedzi immunologicznych. Jednak odniesienie tych mechanizmów do specyficznego dla pacjenta statusu witaminy D będzie prawdopodobnie dużym wyzwaniem w przyszłości.
Początkowo badania nad witaminą D koncentrowały się na metabolizmie kości i homeostazie wapnia. Obecnie wiadomo, że witamina D ma działanie zarówno transkrypcyjne, jak i plejotropowe. Reguluje odpowiedzi immunologiczne poprzez indukcję limfocytów T regulatorowych, aktywację VDR i zmianę wzorców wydzielania cytokin. Ponadto stymuluje dojrzewanie, różnicowanie i migrację makrofagów oraz komórek naturalnych zabójców, a także hamuje stan zapalny.
Ostatnie badania wykazały, że witamina D wpływa na adaptacyjny układ odpornościowy poprzez tłumienie zapalnych limfocytów T. Efekt ten stwierdzono u zwierząt, u których stwierdzono, że witamina D wpływa na układ odpornościowy. Efekt ten stwierdzono u zwierząt, gdzie witamina D zwiększała aktywność limfocytów T supresorowych, zwanych inaczej regulatorowymi (Tregs). Jednak mechanizm regulacji witaminy D na odporność jest nadal niejasny. Wstępne badania in vitro sugerowały, że witamina D promuje komórki T CD4+CD25+. Ponadto dojrzewanie supresorowych komórek T było związane z podwyższonym poziomem cytokin i CCL22. Jednak w nowszych badaniach odnotowano bezpośredni wpływ 1,25D na komórki T.
Pomimo licznych korzyści płynących ze stosowania witaminy D, nadal pozostaje w dużej mierze niejasne, w jaki sposób ten składnik odżywczy może pomóc układowi odpornościowemu w zwalczaniu infekcji. W przeszłości, przed odkryciem antybiotyków, witamina D była nawet stosowana jako środek leczniczy w leczeniu gruźlicy. Pacjenci z gruźlicą byli zamknięci w sanatoriach, gdzie uważano, że światło słoneczne zabija bakterie w ich płucach. Ostatnie badanie przeprowadzone przez Williamsa i wsp. wykazało, że dzieci, które miały gruźlicę, częściej miały nieodpowiednie zapasy witaminy D niż dzieci ze zdrowym poziomem witaminy D. Inne choroby zakaźne również zostały powiązane z niskim poziomem witaminy D u dorosłych.
Mechanizmy działania witaminy D na monocyty
Wpływ witaminy D na układ odpornościowy wykracza poza jej rolę w zapobieganiu chorobom autoimmunologicznym. Witamina D moduluje zarówno wrodzone, jak i adaptacyjne odpowiedzi immunologiczne. Oprócz bezpośredniego działania przeciwbakteryjnego może modulować produkcję IL-12 i różnicowanie komórek dendrytycznych. Ten artykuł zawiera przegląd kilku ostatnich badań badających potencjalną rolę witaminy D w układzie odpornościowym. Przegląd ten dostarcza również dodatkowego wglądu w mechanizmy, dzięki którym witamina D może modulować odpowiedź immunologiczną.
Badania wykazały, że witamina D może wzmacniać wrodzoną odpowiedź immunologiczną. Makrofagi rozpoznają surogat zakażenia bakteryjnego, lipopolisacharyd, angażując receptory toll-podobne, zwane TLR. Po zaangażowaniu tych receptorów następuje kaskada zdarzeń, w których organizm wytwarza peptydy o aktywności bakteriobójczej, w tym defensynę beta 4, która łączy się z zaatakowanymi bakteriami. Peptydy te są silnymi środkami przeciwbakteryjnymi i hamują wzrost bakterii.
Istnieją silne dowody, że witamina D odgrywa rolę w regulacji odpowiedzi immunologicznej. Chociaż żadne badania nie wykazały korelacji między statusem witaminy D a ryzykiem zgonu z powodu zakażenia HIV, odnotowano wzrost liczby komórek T CD4+ u pacjentów zakażonych HIV, którzy byli suplementowani witaminą D. Potrzeba więcej badań, aby zbadać rolę VDR i sygnalizacji witaminy D w zakażeniu HIV.
Badania wykazały, że brak witaminy D sprzyja rozwojowi chorób autoimmunologicznych. Na przykład w badaniu obejmującym 161 pacjentów, u których zdiagnozowano wczesną chorobę tkanki łącznej, stwierdzono, że osoby z niskim stężeniem witaminy D były narażone na zwiększone ryzyko rozwoju zdefiniowanej choroby reumatoidalnej. Spośród 126 pacjentów z definitywną chorobą, tylko 35 rozwinęło diagnozę reumatoidalną. W tej grupie poziom witaminy D był niższy niż w grupie kontrolnej.
Inną rolą witaminy D jest zdrowie kości. Witamina D zwiększa wchłanianie wapnia w jelicie cienkim, stymuluje różnicowanie osteoklastów i mineralizuje macierz kolagenową w kości. Oprócz tych funkcji, witamina D bierze również udział w reakcjach układu odpornościowego oraz regulacji proliferacji i różnicowania komórek. Dlatego odpowiednia ekspozycja na światło słoneczne jest niezbędna do prawidłowej syntezy witaminy D. Badania nad witaminą D u ludzi wykazały, że poprawia ona również zdrowie kości, zwłaszcza u dzieci.
Podobne tematy