VAI TRÒ VITAMIN D LÊN CÁC GENE MỤC TIÊU VÀ ĐỐI VỚI HỆ MIỄN DỊCH MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH iii I ĐẶT VẤN ĐỀ 1 II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2 2 1 Con đường sản xuất và chuyển hoá Vitamin D 2 2 2.
VAI TRÒ VITAMIN D LÊN CÁC GENE MỤC TIÊU VÀ ĐỐI VỚI HỆ MIỄN DỊCH MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH iii I ĐẶT VẤN ĐỀ .1 II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .2 2.1 Con đường sản xuất chuyển hoá Vitamin D 2.2 Thụ thể Vitamin D (VDR) 2.3 Chức VDR .4 2.3.1 Miền liên kết với đầu cuối N DNA 2.3.2 Miền liên kết với phối tử 2.4 VDR chế phân tử việc kiểm soát phiên mã 2.4.1 VDR tương tác với VDREs .6 2.4.2 Mối liên hệ VDR máy phiên mã .7 III MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA VITAMIN D ĐẾN SỰ BIỂU HIỆN GENE 11 3.1 Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng Vitamin D lên gene THP-1.11 3.1.1 Mục đích thí nghiệm 11 3.1.2 Các bước 11 3.1.3 Kết 12 3.1.3 Phản hồi động hệ thống phiên mã 16 3.2 Thử nghiệm lập hồ sơ biểu gene vitamin D điều hồ:Tính đặc hiệu loài Tác động cụ thể tế bào trao đổi chất miễn dịch .18 3.2.1 Mục đích thí nghiệm 18 3.2.2 Kết phân tích 94 cấu hình người chuột có sẵn biểu gene điều chỉnh 1,25D chất tương tự .19 3.2.3 Kết trùng lặp đáng kể trình sinh học điều điều hoà vitamin D người chuột khơng điều hồ gen 21 3.2.4 Làm giàu thể học bệnh phân tích đường cho thấy điều chỉnh rộng rãi chức miễn dịch tín hiệu vitamin D 22 IV ẢNH HƯỞNG CỦA VITAMIN D LÊN HỆ THỐNG MIỄN DỊCH 32 4.1 Vitamin D miễn dịch bẩm sinh 32 4.1.1 Đại thực bào, Vitamin D Cathelicidin .32 4.1.2 Tế bào gai trình diện kháng nguyên 33 4.2 Vitamin D khả miễn dịch thích ứng 34 4.2.1 Vitamin D tế bào lympho T 34 4.2.2 Vitamin D tế bào lympho B 35 4.3 Vitamin D tạo máu tế bào gốc tạo máu 37 4.4 Ứng dụng lâm sàng 39 4.4.1 Sử dụng vitamin D điều trị khối u ác tính huyết học .39 4.4.2 Vitamin D chất điều biến phản ứng miễn dịch cấy ghép gene dị hợp .43 III KẾT LUẬN .45 TÀI LIỆU THAM KHẢO .46 DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH Bảng 1: Phân loại biểu sinh gene mục tiêu vitamin D 14 Bảng 2: Hồ sơ phiên mã gene mục tiêu vitamin D quan trọng liên quan đến hệ miễn dịch tế bào THP-1 17 Hình 1: Tổng hợp vitamin D đường chuyển hóa vitamin D Hình 2: Các miền chức VDR .4 Hình 3: Sơ đồ vùng liên kết DNA VDR Các cysteine chịu trách nhiệm điều phối nguyên tử kẽm hiển thị màu đỏ Hình 4: Heterodimer VDR-RXR tương tác VDRE Hình 5: Sự tương tác VRD lên hệ thống phiên mã .8 Hình 6: Thụ thể vitamin D trải qua thay đổi cấu trúc liên kết với hormone Hình 7: Các gene đích vitamin D loại tế bào liên quan đến miễn dịch 13 Hình 8: Các gene đích vitamin D điều hồ chất siêu tăng cường 14 Hình 9: Các gene mục tiêu vitamin D điều chỉnh chất tăng cường đơn lẻ 15 Hình 10: Phản ứng động biểu gene với 1,25(OH)2D3 16 Hình 11: Phân tích tồn diện biểu gene điều hoà 1,25D 20 Hình 12: (A-C) Sự chồng chéo trình sinh học phong phú người chuột 22 Hình 13: Làm giàu gene cho thể học bệnh liệu người 23 Hình 14: Phân tích đường chuyển hố cho thấy phong phú gene 1,25D quy định liên quan đến q trình dị hóa axit amin 25 Hình 15: Sự xác nhận điều hồ gene liên quan đến q trình dị hóa axit amin chuỗi nhánh 1,25D 27 Hình 16: Sự suy giảm kích hoạt mTOR kích thích BCAA 28 Hình 17: 1,25D tăng cường biểu LAMP marker lysosome đại thực bào sơ cấp người 29 Hình 18: Sự gia tăng 1,25D gây đánh dấu lysosome LAMP1 phụ thuộc vào biểu BCAT1 tế bào THP-1 biệt hóa 31 Hình 19: Efects of vitamin D 37 Hình 20: 1,25 (OH)2D3 hoạt động trung gian đường truyền tín hiệu lipid 38 I ĐẶT VẤN ĐỀ Vitamin D nhóm secosteroid tan chất béo, có vai trị quan trọng sức khỏe người Vitamin D tồn số dạng khác nhau, quan trọng vitamin D3 (cholecalciferol) Chức quan trọng vitamin D trì nồng độ calci phosphate mức ổn định huyết tương Các cơng trình nghiên cứu gần cho thấy, vitamin D cịn có vai trị dự điều hịa hoạt động tế bào hệ miễn dịch Thiếu vitamin D thường gây nên hai tình trạng bệnh, cịi xương (ở trẻ em) lỗng xương (ở người lớn tuổi) Nguyên nhân thực trạng thiếu hụt vitamin D mà chủ yếu thể hấp thu thức ăn kém, tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, rối loạn chuyển hóa hay nhu cầu cao phụ có thai cho bú,… Mặt khác, việc dùng vitamin D liều gây ngộ độc thuốc, làm tăng calci máu, dẫn đến biểu hiện: mệt mỏi, chán ăn, nôn, tiêu chảy, đau nhức xương khớp… cịn gây tổn thương thận tăng huyết áp Do đó, việc cung cấp cho thể lượng vitamin D vừa đủ đặn ngày việc làm cần thiết Vitamin D3 dạng vitamin D chủ yếu mà thể người hấp thu chuyển hóa Có hai nguồn tiếp nhận vitamin D3, tổng hợp da tác dụng xạ tia cực tím ánh sáng mặt trời từ loại thực phẩm dầu cá, gan động vật, lòng đỏ trứng gà, sữa,… Tuy nhiên, thực phẩm ngày thường không cung cấp đủ lượng vitamin D3 cần thiết cho thể, người ta sử dụng thêm loại sản phẩm dinh dưỡng bổ sung mà chủ yếu loại sữa Dù đóng góp phần khơng nhỏ cho thể chưa có nhiều nghiên cứu sâu vấn đề liên quan đến vitamin D Chính vậy, việc tìm hiểu nghiên cứu chế vitamin D gen thể người việc vô quan trọng II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Con đường sản xuất chuyển hoá Vitamin D Vitamin D steroid hòa tan chất béo tổng hợp sau vài bước chuyển hoá thể, sản phẩm cuối hình thành vitamin D3 calcitriol (dạng Vitamin D hoạt động tích cực nhất) Nó biết đến với vai trò điều hòa nồng độ calcium phospho như q trình khống hóa xương Đầu tiên, tiền-D3 sản xuất da từ 7-dehydrocholesterol sau tiếp xúc với tia cực tím Bên cạnh đó, q trình chiếu xạ tạo lumisterol tachysterol từ tiền D3 Quá trình tổng hợp lumisterol q trình đảo ngược chuyển đổi trở lại thành tiền D, liên kết với protein liên kết Vitamin D (DBP) sau loại bỏ khỏi da Tiền-D3 phải hydroxyl hóa hai lần để kích hoạt hồn tồn Q trình hydroxyl hóa xảy gan mức độ thấp mô khác 25-hydroxylase (CYP2R1) để tạo 25 (OH) D Đây dạng lưu hành vitamin D cung cấp dấu hiệu hữu ích mặt lâm sàng cho tình trạng vitamin D Trong thận, enzyme CYP27B1 hydroxylat hóa 25 (OH) D, sau chuyển thành 1,25 (OH) D Q trình kích thích hormone tuyến cận giáp bị ức chế canxi, phosphate yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi 23 (FGF-23) CYP27B1 tìm thấy mơ khác bao gồm tế bào biểu mô, tế bào miễn dịch tuyến cận giáp Việc sản xuất 1,25 (OH) D ngồi thượng thận nằm kiểm sốt khác, chủ yếu cytokine yếu tố hoại tử khối u α (TNFα) interferon γ (IFNγ) Trong thận, enzym xúc tác CYP24A1 chịu trách nhiệm làm bất hoạt 1,25 (OH) D tạo 24,25 (OH) D Một số phản ứng oxy hóa sau hydro hóa 24 liên hợp với axit glucuronic tạo số hợp chất tiết qua mật Sự cân hoạt động 1α-hydroxylase 24-hydroxylase điều chỉnh nồng độ calcitriol, canxi phosphate huyết Hormone tuyến cận giáp (PTH) kích thích tổng hợp 1α-hydroxylase điều kiện canxi huyết thấp nồng độ vitamin D thấp, dẫn đến tăng hoạt hóa 1,25 (OH) D PTH ức chế 24-hydroxylase gây tổng hợp FGF-23 tế bào hủy xương tế bào xương, hoạt động cách làm giảm biểu chất vận chuyển natri-phosphate thận điều chỉnh cân nội môi vitamin D cách ức chế biểu thận 1α-hydroxylase tạo 24hydroxylase, làm giảm nồng độ calcitriol huyết sau calci huyết điều kiện tăng phosphat huyết Sau tiếp xúc với tia cực tím (UV), mức vitamin D tối đa đạt Từ thời điểm đó, xạ UV tiếp tục chuyển đổi tiền-D thành lumisterol tachysterol ngăn cản mức cao đạt (Hình 1) Ngồi ra, lượng melanin lớp biểu bì thay đổi hiệu ánh sáng mặt trời việc sản xuất tiền D-3 Hình 1: Tổng hợp vitamin D đường chuyển hóa vitamin D (Các chất chuyển hóa vitamin D vận chuyển máu liên kết chủ yếu với protein liên kết vitamin D (DBP) (85–88%) albumin (12–15%)) 2.2 Thụ thể Vitamin D (VDR) Các tác dụng sinh học 1,25 (OH) 2D3 trung gian thơng qua protein thụ thể hịa tan gọi thụ thể vitamin D (VDR), thành viên thụ thể steroid thụ thể hạt nhân (NR) VDR liên kết với 1,25 (OH) 2D3 với lực tính chọn lọc cao Trong tế bào đích, tương tác hormone 1,25 (OH) 2D3 với VDR bắt đầu chuỗi kiện phân tử phức tạp, đỉnh điểm thay đổi tốc độ truyền mã gene mạng gene cụ thể Trung tâm chế tương tác cần thiết VDR với thụ thể retinoid X (Reinoid X receptor-RXR) để tạo thành phức hợp protein dị hình (heterodimeric) Dimer liên kết với trình tự DNA cụ thể (Vitamin D responsive elements - VDRE) gene mục tiêu đáp ứng với vitamin D cuối ảnh hưởng đến tốc độ phiên mã qua trung gian RNA polymerase II Một khái niệm quan trọng chế tương tác proteinprotein VDR-RXR heterodimer, protein điều hòa phiên mã chế phiên mã cần thiết cho chế biểu gene qua trung gian vitamin D 2.3 Chức VDR 2.3.1 Miền liên kết với đầu cuối N DNA Các thụ thể NR thường có hai miền kích hoạt phiên mã, gọi chức kích hoạt (AF) 2, cần thiết để thụ thể hoạt động yếu tố phiên mã kích hoạt phối tử Miền AF-2 tồn đầu COOH, miền AF-1 nằm miền cuối N (hoặc miền A / B) đầu tiếp nhận Miền AF-1 miền kích hoạt cấu thành (tức khơng phụ thuộc vào hormone) Trong VDR, miền A / B đầu cuối N bị cắt bớt so với NR khác đó, miền AF-1 cấu thành tương tự bị thiếu VDR Hình 2: Các miền chức VDR (A / B, vùng đầu cuối amin; DBD, miền liên kết DNA chứa hai họa tiết hình ngón tay kẽm; LBD, miền liên kết phối tử; AF-2, miền chức kích hoạt-2 bao gồm chuỗi xoắn 12.) Để VDR điều hoà q trình phiên mã gene đích, phải nhận biết liên kết với DNA miền khởi động gene đáp ứng với vitamin D Nó hoạt động thông qua miền liên kết DNA chuyên biệt (DNA-binding domain- DBD) nằm gần đầu cuối amin thụ thể DBD cần thiết để VDR liên kết có chọn lọc lực cao với trình tự DNA cụ thể gọi VDRE Lượng nhỏ DBD VDR làm trung gian cho tương tác VDR-DNA nằm gốc amino acid thứ 22 113 trình tự người Có chín dư lượng cysteine DBD bảo tồn Tám cysteine số cysteine (tính từ vị trí N cuối) phối hợp tứ diện với hai ngun tử kẽm để tạo thành hai mơ-típ liên kết DNA ngón tay kẽm Sự đột biến tám số chín gốc cysteine thành serines loại bỏ liên kết VDR với trình tự DNA đặc hiệu không đặc hiệu, đồng thời loại bỏ chuyển hóa qua trung gian VDR Thật vậy, đột biến bất hoạt DBD VDR người nguyên nhân gây rối loạn di truyền gặp gọi còi xương kháng vitamin D loại II Những bệnh nhân biểu VDR không chức liên kết với DNA Bệnh nhân biểu triệu chứng điển hình thiếu hụt vitamin D mà điều trị cách cung cấp nguồn vitamin D bên ngồi Hình 3: Sơ đồ vùng liên kết DNA VDR Các cysteine chịu trách nhiệm điều phối nguyên tử kẽm hiển thị màu đỏ 2.3.2 Miền liên kết với phối tử Một lượng lớn miền liên kết phối tử (LBD) đầu tận carboxyl VDR tổ chức thành 12 vòng xoắn LBD chịu trách nhiệm liên kết với lực cao phối tử 1,25 (OH) 2D3, thể số liên kết cân có bậc 10 -10 – 10-11 M Cả hai gốc 1-hydroxyl 25-hydroxyl quan trọng để VDR nhận dạng hiệu Hợp chất vitamin D3 mẹ không hoạt động, khơng bị hydroxyl hố khơng liên kết với VDR Ngồi liên kết với hormone, LBD cịn cần thiết số khía cạnh khác chức thụ thể, đặc biệt tương tác protein-protein Tiếp xúc quan trọng protein - protein dị hóa VDR với RXR Như đề cập trước đó, hình thành heterodimer VDR-RXR cần thiết cho tương tác lực cao chất tiếp nhận với VDRE, heterodimer hóa mở rộng mà liên kết với xung quanh vòng xoắn 10 11 LBD VDR, trung gian tiếp xúc protein – protein với RXRs LBD làm trung gian cho liên kết VDR với protein điều hoà Nhiều tương tác số xảy đầu tận C thụ thể, nơi có miền AF2 Miền AF-2 bảo tồn cao loại thụ thể hormone đặc điểm cấu trúc chuổi helix lưỡng tính (có đầu phân cực đầu không phân cực) Loại bỏ 25 amino acid đầu cuối C hVDR (D403-427), vị trí chứa miền AF-2, dẫn đến hoàn toàn phiên mã kích hoạt 1,25(OH) 2D3/VDR Sự chức khơng phải thay liên kết RXR, VDRE, hormone thụ thể đột biến nhắm đến nhân tế bào Do đó, miền AF-2 VDR, tương ứng với chuỗi xoắn 12, đóng vai trị trung tâm phiên mã kích hoạt 1,25(OH)2D3 qua trung gian VDR 2.4 VDR chế phân tử việc kiểm soát phiên mã 2.4.1 VDR tương tác với VDREs VDR điều chỉnh trình phiên mã cách liên kết với VDRE riêng biệt vùng khởi động gene đáp ứng VDRE từ nhiều gene mục tiêu khác xác định, VDRE phù hợp mơ tả chung lặp lại trực tiếp khơng hồn hảo trình tự hexanucleotide cốt lõi, G/AGGT G/CA, với miền đệm gồm ba nucleotide phân tách nửa phần tử (còn gọi DR3 để lặp lại trực tiếp với đệm ba hạt nhân) Cơ chế liên kết VDR với VDRE phản ánh chất lặp lại trực tiếp phần tử Ví dụ, VDR tinh khiết khơng liên kết với VDRE có lực cao Thay vào đó, RXR yêu cầu để liên kết có lực cao VDR VDRE Sự không đối xứng mơ-típ lặp lại trực tiếp làm cho biến đổi VDR-RXR liên kết với VDRE với cực xác định, với RXR chiếm 50 nửa vị trí VDR chiếm 30 nửa vị trí Hình 4: Heterodimer VDR-RXR tương tác VDRE Một vai trò quan trọng cho phối tử 1,25(OH)2D3 q trình hoạt hố vận chuyển tăng cường đáng kể hình hình heterodimer VDR-RXR tương tác sau heterodimer với VDRE Khi phối tử liên kết với nhau, thấy giảm xuống 1,25(OH)2D3 trình hình thành homodimer VDR đồng thời gia tăng hình thành heterodimer VDR với RXR Những thay đổi phối tử gây tương tác VDR-RXR cấu trúc VDR bị thay đổi làm gián đoạn homodimer yếu VDR (khơng phải phối tử) thúc đẩy q trình dị heterodimer hóa VDR với RXR Sự tương IV ẢNH HƯỞNG CỦA VITAMIN D LÊN HỆ THỐNG MIỄN DỊCH 4.1 Vitamin D miễn dịch bẩm sinh 4.1.1 Đại thực bào, Vitamin D Cathelicidin Vitamin D3 thân trơ mặt sinh học, hydroxyl hóa cacbon 25 chuỗi bên thành 25-hydroxyvitamin D3 q trình hydroxyl hóa tiếp tục cacbon vịng A dẫn đến chất chuyển hóa có hoạt tính 1,25(OH)2D3 Là phân tử ưa béo 1,25D dễ dàng qua màng sinh học liên kết với high-a ffi nity (kD 0,1 nM) yếu tố phiên mã VDR, yếu tố chủ yếu nằm nhân Điều giải thích vitamin D3 có thơng qua chất chuyển hóa –1,25(OH)2D3 tác động transcriptome kết proteome loại tế bào biểu VDR Ống lượn gần tế bào thận nơi sản xuất tuần hoàn nội tiết tố 1,25(OH)2D3, để sử dụng para- autocrine, phân tử hình thành bạch cầu đơn nhân, đại thực bào tế bào đuôi gai hệ thống miễn dịch bẩm sinh, nguyên bào xương xương tế bào sừng da Trong khoảng thời gian tiến hóa, hệ thống miễn dịch động vật có xương sống phát triển hệ thống nội tiết vitamin D có vai trị việc điều hịa nó, để làm trung gian bảo vệ hiệu chống lại bệnh truyền nhiễm, chẳng hạn bệnh lao Bệnh lao vi khuẩn nội bào gây Mycobacterium tuberculosis, gia tăng vi khuẩn đại thực bào bị ức chế vitamin D Hơn nữa, sau điều trị vitamin D, tế bào đơn nhân đại thực bào nhận mầm bệnh vi khuẩn dễ dàng thông qua thụ thể nhận dạng mẫu 1,25(OH)2D3 protein cathelicidin, mã hóa đích vitamin D phá hủy nhanh chóng màng lipoprotein vi khuẩn Các đại thực bào bạch cầu đơn nhân đóng vai trò quan trọng việc bắt đầu phản ứng không đặc hiệu sinh vật gây bệnh tổn thương mơ Vai trị bao gồm việc thực bào mầm bệnh mảnh vụn tế bào sau loại bỏ đồng hóa vật chất Đại thực bào (tiếng Anh: "macrophage") tế bào bạch cầu, phân nhóm thực bào, có vai trị quan trọng hệ miễn dịch khơng đặc hiệu hệ miễn dịch đặc hiệu động vật có xương sống Vai trị chúng thực bào thành phần cặn bã tế bào tác nhân gây bệnh Một vài trò quan trọng đại thực bào chúng đóng vai trị tế bào trình diện kháng nguyên khởi động đáp ứng miễn dịch đặc hiệu thể Đại thực bào lưu hành tự máu hay cố định tổ chức, chúng có tên gọi khác Trong nhiều năm, người ta cho tác dụng quan trọng vitamin D đại thực bào khả kích thích biệt hóa tiền chất đơn bào thành đại thực bào trưởng thành Khái niệm hỗ trợ quan sát cho thấy biểu khác thụ thể vitamin D (VDR) α-1 hydroxylase giai đoạn biệt hóa khác đại thực bào Một số nghiên cứu cho thấy đại thực bào người tổng hợp 1,25(OH)2D3 tiếp xúc với 33 IFNγ Modlin cộng xác nhận tác dụng bạch cầu đơn nhân người mô tả gene liên quan đến quy định miễn dịch bẩm sinh điều chỉnh đặc biệt tế bào đơn nhân Mycobacterium tuberculosis VDR gene mã hóa 1-α-hydroxylase (CYP27B1) cảm ứng thơng qua đường thụ thể “giống như” 2/1 (TLR 2/1) Tương tác TLR 2/1 với tiền chất vitamin D (25 (OH)D3) kích thích biểu protein kháng khuẩn cathelicidin Có thể điều chỉnh q trình phiên mã cathelicidin cách liên kết VDR với 25 (OH)D3 gene khởi động có chứa VDRE chức Yếu tố có lồi linh trưởng phát triển nhất, điều gợi ý việc điều hịa vitamin D khía cạnh miễn dịch bẩm sinh kiện gần trình phát triển tiến hóa Cơ chế xác mà kích hoạt TLR gây biểu VDR 1-α-hydroxylase chưa rõ ràng Phân tích kiện liên quan đến quy định phiên mã CYP27 B1 cho thấy tương tác với TLR liên quan đến đường JAK / STAT, kinase MAP NF-κB tất điều xảy đồng thời với cảm ứng CYP27B1 IFNγ Các nghiên cứu khác đề xuất cảm ứng CYP27B1 TLR2 / xảy gián tiếp thông qua IL-15 IL17A Enzyme 24-hydroxylase, có chức bất hoạt 1,25D, mã hóa gene (CYP24) cảm ứng 25 (OH)D3 sau kích hoạt TLR2 / bạch cầu đơn nhân Bạch cầu đơn nhân chiếm tỷ lệ - 8% tổng số tế bào bạch cầu thể Chúng có mặt thể chống lại tình trạng nhiễm trùng mãn tính Các bạch cầu đơn nhân nhắm mục tiêu, phá hủy tế bào gây nhiễm trùng, góp phần bảo vệ sức khỏe Bạch cầu đơn nhân kiểu hình biệt hóa chúng, đại thực bào tế bào đuôi gai, loại tế bào quan trọng hệ thống miễn dịch bẩm sinh Tín hiệu vitamin D nghiên cứu tồn diện tế bào THP-1, mô hình thiết lập bạch cầu đơn nhân Tóm lại, vitamin D chất kích thích mạnh mẽ chế liên quan đến việc loại bỏ mầm bệnh xuất hệ thống động vật linh trưởng, tiếp xúc với lượng ánh sáng mặt trời dồi dào, lợi tiến hóa Trên thực tế, hệ thống có chế kiểm sốt chính; khơng có enzyme dị hóa, 24-hydroxylase, làm giảm phản ứng với 1,25(OH)2D3 mà cịn có chế phản hồi Về vấn đề này, 1,25(OH)2D3 chất điều hòa mạnh TLR2 TLR4 bạch cầu đơn nhân, làm giảm phản ứng viêm Do đó, sử dụng chế điều hịa CYP24 TLR, vitamin D giúp thúc đẩy phản ứng miễn dịch bẩm sinh cách ngăn ngừa tổn thương mơ liên quan đến tình trạng viêm q mức 4.1.2 Tế bào gai trình diện kháng ngun Tế bào gai (DC) chịu trách nhiệm trình diện kháng nguyên, kết từ việc loại bỏ mầm bệnh mảnh vụn mô, cho tế bào thuộc miễn dịch thích ứng Tế bào gai dịng tủy (M-DCs) tạo mức độ IL-12 cao, 34 mức độ IFN cao tiết tế bào đuôi gai plasmacytoid (P-DCs) với tác dụng khác biệt hoạt hóa biệt hóa tế bào T Tế bào đuôi gai tham gia vào phản ứng miễn dịch tạo kiểu hình sinh miễn dịch sinh dung nạp Các DC chưa trưởng thành, cách biểu thụ thể ức chế, tạo lượng tế bào CD4 + kích thích tạo tế bào T regs sản xuất IL-10 Hoạt động dung nạp DC chưa trưởng thành liên quan đến biểu thụ thể manose nội bào (MR), truyền tín hiệu âm tính đến tế bào T Mức MR điều chỉnh tăng phân tử chống viêm corticosteroid, vitamin D, cytokine Th2 (IL-4 IL-3) điều chỉnh giảm kích thích tiền viêm (IFN-α) Đồng thời, T regs có khả trì trạng thái dung nạp cách ức chế trưởng thành DC dòng tủy, làm giảm chức trình diện kháng nguyên chúng giảm tiết IL12 Sự biểu VDR tế bào đuôi gai tinh khiết báo cáo lần vào năm 1987 Các nghiên cứu thực sau làm tế bào gai da (tế bào Langerhans) cho thấy 1,25(OH)2D3 làm giảm tác dụng trình diện kháng nguyên Tuy nhiên, vai trò vitamin D chất chuyển hóa chưa làm sáng tỏ có đời mơ hình tế bào gai có nguồn gốc từ bạch cầu đơn nhân Vào năm 2000, Gauzzi et al cho thấy 1,25(OH)2D3 chất tương tự tổng hợp ức chế trưởng thành tế bào gai có nguồn gốc từ bạch cầu đơn nhân, ngăn chặn khả trình diện kháng nguyên chúng tế bào T, cho thấy vitamin D thúc đẩy dung nạp Khái niệm đánh giá mơ hình cấy ghép đảo tụy tỷ lệ đào thải thấp quan sát thấy chuột điều trị vitamin D Phản ứng dường trưởng thành DC giảm tham gia đồng thời tế bào lympho T ức chế tế bào T điều hịa Nhìn chung, vitamin D gây khả dung nạp DCs khả ức chế biệt hóa, trưởng thành, biểu phân tử kích thích sản xuất IL-12, dẫn đến giảm khả kích thích tăng cường tiết IL-10, hỗ trợ cảm ứng tế bào T điều hịa Vitamin D khơng ức chế biệt hóa trưởng thành DC mà cịn biến IFN-DC biệt hóa thành giai đoạn trưởng thành 1,25(OH)2D3 ưu tiên ảnh hưởng đến tế bào gai dịng tủy Mặc dù số nghiên cứu cho thấy không nhạy cảm rõ ràng tế bào gai với 1,25(OH)2D3, tổng hợp chỗ vitamin D tế bào tham gia vào chế dung nạp thơng qua thụ thể VDR biểu tế bào T 4.2 Vitamin D khả miễn dịch thích ứng 4.2.1 Vitamin D tế bào lympho T Tế bào T khơng kích hoạt biểu mức VDR khơng thể phát được, biểu thụ thể tăng lên tế bào T hoạt hóa Nhìn chung, vitamin D hạn chế tổn thương mơ tiềm ẩn liên quan đến phản ứng miễn 35 dịch Th1 Tuy nhiên, tính hợp lệ tổng qt hóa bị nghi ngờ mơ hình chuột vitamin D ức chế cytokine liên quan đến Th1 (INFγ) Th2 (IL-4) Ngồi ra, điều thú vị mơ hình động vật bị bệnh viêm ruột, việc điều trị vitamin D làm giảm biểu IL-17 Do đó, vitamin D phát huy tác dụng chứng viêm bệnh tự miễn dịch thơng qua việc điều hịa tế bào Th17 Cuối cùng, vitamin D ảnh hưởng đến tế bào T điều hòa Về vấn đề này, vào năm 2002, người ta 1,25 (OH) 2D3 kết hợp với steroid kích thích sản xuất IL-10 tế bào T điều hòa CD4 + CD25 + Các nghiên cứu khác vitamin D tạo khác biệt điều hòa T ưu tiên Theo đó, vitamin D kích thích tiết IL-10 TLR9 tế bào T điều hòa, kết nối phản ứng miễn dịch thích ứng Ngược lại với hiệu ứng rộng tế bào T CD4 +, tế bào T CD8 + cho thấy phản ứng với 1,25(OH)2D3 Mặc dù có biểu VDR đáng kể, 1,25(OH)2D3 khơng có tác động đáng kể đến tế bào lympho CD8 +, thể mô hình động vật bị viêm não tự miễn Ngồi ảnh hưởng số quần thể tế bào T, nghiên cứu gần cho thấy vitamin D có ảnh hưởng đến tượng “di chuyển” tính dinh dưỡng tế bào T mô cụ thể Một số nghiên cứu cho vitamin D ức chế di chuyển tế bào T đến hạch bạch huyết Nó có tác động lên tế bào T di chuyển vào da cách điều chỉnh thụ thể cytokine (CCR10), mà phối tử CCL27 chúng biểu tế bào sừng biểu bì Điều ảnh hưởng đến tượng “homing” tạo 25(OH) D3 1,25(OH)2D3 số tác giả cho tế bào đuôi gai tế bào lympho T nguồn gốc hoạt động 1α hydroxylase Ngược lại, vitamin D có tác động tiêu cực đến cytokine thụ thể chúng đường tiêu hóa 4.2.2 Vitamin D tế bào lympho B Ngoài chức cổ điển tế bào lympho B tiền thân tế bào huyết tương tạo kháng thể đó, phân nhóm tế bào miễn dịch dịch thể cịn lại, quần thể tế bào lympho B có chức sản xuất IL-10 mơ tả tương ứng với tiểu quần thể B quy định Một số mơ hình động vật bệnh tự miễn tiết lộ tế bào B điều hòa sản xuất IL-10 ngăn chặn trình viêm IL-10 có nguồn gốc từ tế bào B dường quan trọng việc tạo trì tế bào T điều hịa Trong mơ hình mà trưởng thành tế bào B bị chặn lại, khả cảm ứng dung nạp bị giảm bất lực có liên quan đến tiềm không đủ để tạo tế bào T điều hòa FoxP3 + Những phát chứng thực mơ hình viêm khớp chuột, thiếu hụt IL-10 có nguồn gốc từ tế bào B làm trầm trọng thêm bệnh tương quan với mức độ thấp tế bào T điều hòa, phục hồi với việc chuyển tế bào B sản xuất IL-10 Sự thiếu hụt chức tần số tế bào B điều hòa báo cáo bệnh đa xơ cứng lupus ban đỏ hệ thống 36 Giống tế bào T, tế bào B hoạt động biểu VDR Như nghiên cứu thực nghiệm, tế bào B trạng thái nghỉ ngơi có mức mRNA thấp phát VDR Sau ủ với kháng CD40/IL-21, gia tăng biểu VDR quan sát thấy Việc bổ sung 1,25(OH)2D3 làm tăng biểu mRNA VDR VDR hoạt động tế bào B hoạt hóa mRNA cho CYP24A1 phát tế bào B trạng thái nghỉ Do đó, tế bào B hoạt hóa chuyển hóa vitamin D đáp ứng với thành phần hoạt động Các nghiên cứu ban đầu 1,25(OH)2D3 điều chỉnh việc sản xuất tế bào B tiết globulin miễn dịch Các nghiên cứu tế bào B tinh khiết nuôi cấy với diện vitamin D cho thấy giảm tỷ lệ phần trăm số lượng tuyệt đối tế bào huyết tương mức IgA, IgG IgM, kết trái ngược với IgE Sự hình thành tế bào lympho B nhớ bị ức chế 1,25(OH)2D3 Do đó, tác động vitamin D lên tế bào B tóm tắt làm giảm “nhóm” tế bào B nhớ ức chế tạo tế bào huyết tương, làm giảm tiết kháng thể Trên tế bào B ngây thơ, biểu thành phần VDR CYP27B1, phản ứng với vitamin D bao gồm gia tăng biểu VDR, 25(OH)D3 enzym phân giải 1,25(OH)2D3 CYP24A1 Sau kích hoạt, biểu VDR CYP27B1 tăng lên, điều dẫn đến gia tăng mức 1,25(OH)2D3 kích thích chế phản hồi tiêu cực thơng qua gia tăng CYP24A1 Sự tham gia tế bào B điều hịa cân nội mơi miễn dịch vitamin D tạo dường xác nhận mơ hình bệnh tự miễn chuột, đường hoạt động qua trung gian IL-10 cần thiết để đảm bảo tác động 1,25(OH)2D3 bệnh 37 Hình 19: Ảnh hưởng Vitamin D lên số tế bào miễn dịch 4.3 Vitamin D tạo máu tế bào gốc tạo máu Dạng hoạt động sinh lý vitamin D, 1,25-dihydroxycholecalciferol 1,25 (OH) 2D3 thúc đẩy biệt hóa đơn bào HL60, dịng tế bào bệnh bạch cầu promyelocytic người Người ta nhận 1,25 (OH) 2D3 tạo tế bào bạch cầu đơn nhân bình thường để biệt hóa theo đường bạch cầu đơn nhân-đại thực bào trưởng thành Các nghiên cứu ống nghiệm cho thấy vitamin D ngăn chặn hình thành khuẩn lạc đại thực bào bạch cầu hạt bình thường người (CFU-GM) ngược lại, gây biệt hóa khuẩn lạc thành bạch cầu đơn nhân-đại thực bào Các thí nghiệm với tế bào gốc tạo máu dòng tế bào bạch cầu xử lý dạng hoạt chất vitamin D cho thấy gia tăng biệt hóa bạch cầu đơn nhân/đại thực bào gia tăng số lượng tế bào trưởng thành mà không thấy rõ chuột thiếu VDR Sau liên kết với chất tương tự vitamin D, VDR tạo thành homodimer liên kết với thụ thể retinoid X (RXR), thụ thể tiến hành tương tác với VDRE tạo tín hiệu phiên mã số RNA hiệu ứng Ngồi RXR, VDR liên kết với thụ thể retinoic acid (RAR) thúc đẩy biệt hóa bạch cầu hạt trưởng thành Các thí nghiệm với nuôi cấy tế bào cho thấy RAR VDR kích hoạt cạnh tranh để gắn kết với RXR cân tương đối chất dimer RAR/RXR VDR/RXR ảnh hưởng đến hoạt động tương đối trình tạo hạt monopoiesis Ở động vật biểu mẫu, việc thiếu VDR RAR cho phép tạo bạch cầu đơn nhân thích hợp đơn vị hình thành khuẩn lạc (cfu) bạch cầu hạt, mà người ta nghi ngờ tác dụng vitamin D xảy tín hiệu cytokine giai đoạn cuối biệt hóa hai loại tế bào Sự phức tạp tương tác VDR RXR phản ánh quan sát gần đây, cho thấy retinoic acid vitamin D thúc đẩy hoạt động chúng lẫn nhau, kích thích VDR dường tăng lên có liên kết RAR RXR Các nghiên cứu với chuột việc loại bỏ VDR (knockout -KO) cho thấy việc thiếu VDR khơng ảnh hưởng đến q trình tạo máu bình thường chuột có số lượng tế bào hồng cầu bạch cầu tương đối bình thường Ngược lại, việc bổ sung dẫn xuất vitamin D ảnh hưởng đến giai đoạn sau q trình tạo máu 1,25 (OH) 2D3 kích hoạt số đường tín 38 hiệu nội bào, cho giao điểm nút chung, Raf-1, chẳng hạn như: đường tín hiệu lipid (con đường protein kinase C), đường phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K ), Con đường -AKT đường kinase hoạt hóa mitogen (MAPK) (Hình 2) Hình 20: 1,25 (OH)2D3 hoạt động trung gian đường truyền tín hiệu lipid (con đường protein kinase C), đường phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) -AKT đường kinase hoạt hóa mitogen (MAPK) Về đường tín hiệu lipid, vitamin D làm tăng hoạt động sphingomyelinase protein kinase C (PKC) [131,141] Sau ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu thơng qua đường MAPK Ngồi ra, PKC cịn chất trung gian quan trọng q trình biệt hóa tế bào tạo máu [142] Các đường tín hiệu lipid liên quan đến sphingomyelinase, mà hoạt tính chúng tăng lên tế bào HL-60 xử lý 1,25 (OH) 2D3, dẫn đến tăng mức ceramide tăng cường biệt hóa vitamin D gây [143,144] 1,25 (OH)2D3 kích hoạt đường PI3K-AKT, tham gia vào việc hình thành phức hợp VDR / PI3K đường tín hiệu song song với đường MAPK, làm trung gian cho biệt hóa tế bào LY294002, chất ức chế PI3K, ức chế 1,25 (OH) 2D3 cảm ứng tế bào đơn bào biểu CD14 CD11b tế bào THP-1, thể ý nghĩa đường PI3K việc thúc đẩy biệt hóa Vitamin D đề xuất để tạo khác biệt cách tách phức hợp AKT-Raf1, điều chỉnh Raf1 kích hoạt đường Raf / MEK / ERK MAPK Ba dịng tín hiệu MAPK khác liên quan đến q trình bắt giữ biệt hóa tế bào 1,25 (OH)2D3 gây ra: Raf-1/MEK/ERK MAKP, JNK/MAPK đường p38 / MAPK 39 Liên quan đến ung thư hạch, sử dụng KO gene VDR chuột gây thiếu Vitamin D, thấy biểu thụ thể vitamin D (VDR) cần thiết cho phát triển tuyến ức chức tế bào Killer T (iNKT) tự nhiên cách bình thường, có khiếm khuyết chất thiếu biểu T-bet Các nghiên cứu in vitro cho thấy tác dụng ức chế vitamin D phát triển tế bào NK, đồng thời thúc đẩy biệt hóa dịng tủy Tuy nhiên, phân tích tế bào T CD4 CD8 số lượng tế bào T điều hịa tuyến ức xác định khơng có khác biệt chuột loại hoang dã (WT) chuột VDR KO Những chuột knockout VDR có biểu rối loạn tạo máu ngồi màng cứng q trình khống hóa xương bất thường Các khuyết tật hệ tạo máu thiếu máu, rối loạn tạo máu màng cứng, giảm tiểu cầu, xơ hóa tủy loạn sản tủy biểu trẻ em bị còi xương thiếu vitamin D 1,25(OH)D3 ảnh hưởng đến số lượng tế bào gốc tế bào tiền thân (HSPC) phôi thai thể ống nghiệm thơng qua chế điều hịa phản ứng tiền tăng sinh qua trung gian VDR không phụ thuộc vào dịng Ca2+ 1,25(OH)D3 ảnh hưởng tiêu cực đến hình thành nội mô sinh huyết, độc lập với hoạt hóa VDR cách đối kháng với tín hiệu Hedgehog Điều trị ex vivo với 1,25 (OH)D3 làm tăng hoạt động tăng sinh, tồn hình thành khuẩn lạc đa dòng tế bào gốc tạo máu từ dây rốn người CD34+ (HSCs) 4.4 Ứng dụng lâm sàng 4.4.1 Sử dụng vitamin D điều trị khối u ác tính huyết học Do tác động nói trưởng thành, vitamin D chất tương tự sử dụng để điều trị ung thư dòng tủy, đặc biệt hội chứng rối loạn sinh tủy (MDS) bệnh leukaemias cấp tính (AML) Kinh nghiệm tiền lâm sàng cụ thể với HL-60 dòng bạch cầu khác, chẳng hạn U-937 THP-1, cho thấy biệt hoá trình chết rụng tế bào blast với vitamin D Điều cho thấy thành phần này, chẳng hạn retinoic acid all-trans (ATRA) giai đoạn cấp tính bệnh bạch cầu promyelocytic (APL), đảo ngược phong tỏa biệt hóa nguyên bào tủy Hoạt động chống bệnh bạch cầu vitamin D mô tả gần ba thập kỷ trước Tanaka cho thấy điều trị chất tương tự vitamin D, cải thiện khả sống sót chuột mắc bệnh bạch cầu Muto chứng minh calcitriol ức chế chu kỳ tế bào gây biệt hóa tế bào bệnh bạch cầu thông qua VDR Nhiều nghiên cứu khác bùng nổ AML (acute myeloblastic leukaemias- bệnh bạch cầu myeloblastic cấp tính) dịng tế bào bạch cầu cho thấy vitamin D gây biệt hóa tế bào ức chế tăng trưởng Cơ chế xác việc kích hoạt thụ thể vitamin D gây hiệu ứng khơng hồn tồn rõ ràng nghiên cứu phát tín hiệu chéo phức tạp liên quan đến đường P13 kinase, MAPK điều hịa yếu tố p53 Thật không may, thử nghiệm tiền lâm sàng ban đầu sử dụng liều siêu sinh lý 40 gây khác biệt gây tăng caxi huyết Tuy nhiên, nghiên cứu khác cho thấy liều phân đoạn đạt hiệu tương tự khác biệt, trì mức vitamin D phạm vi sinh lý Có số nghiên cứu liệu pháp vitamin D sử dụng tác nhân hội chứng loạn sản tủy (MDS) Nghiên cứu thực vào năm 1985 Koeffler cộng sự, báo cáo 18 bệnh nhân điều trị 1,25 (OH)2D3 với liều lớn mg/ ngày Mặc dù bệnh nhân có đáp ứng huyết học nhẹ, đáp ứng không kéo dài 12 tuần tăng caxi huyết độc tính thường gặp Trong nghiên cứu hồi cứu biểu VDR AML có liên quan đến tiên lượng Theo đó, bệnh nhân có biểu VDR cao có khả sống sót cao Hơn nữa, tiên lượng bệnh nhân có tương quan với biểu gene nhắm mục tiêu VDR Những bệnh nhân có biểu CAMP cao có tỷ lệ sống sót sau biến cố tăng lên so với bệnh nhân có biểu CAMP mức thấp Các nghiên cứu khác với chất tương tự vitamin D không chứng minh đáp ứng huyết học MDS dung nạp đủ Gần đây, 30 bệnh nhân ngẫu nhiên nhận 25 (OH)D3 so với điều trị hỗ trợ Chỉ số 15 bệnh nhân nhóm vitamin D tiến triển thành AML so với bệnh nhân nhóm đối chứng Có số nỗ lực để kết hợp vitamin D với chất gây độc tế bào khác báo cáo loạt 19 bệnh nhân MDS điều trị kết hợp retinoic acid 13-cis, 1,25 (OH) 2D3 (1 mg / ngày) valproic acid, sử dụng chất ức chế histone deacetylase Ba bệnh nhân có đáp ứng huyết học có đến bệnh nhân khơng dung nạp retinoic acid 13-cis valproic aicd ghi nhận Năm 2008, nghiên cứu thực với 63 bệnh nhân mắc MDS kết hợp erythropoietin, 13-cis retinoic acid, 1,25 (OH)2D3 thioguanine diện tế bào blast Đáp ứng hồng cầu tổng thể đạt 60%, đạt 93% bệnh nhân có nguy thấp Sau đó, chất tương tự vitamin D kết hợp với hóa trị liệu gây độc tế bào loạt 53 bệnh nhân mắc MDS, retinoic acid 13-cis (20–40 mg ngày) thêm vào 1,25 (OH)2D3 (1-5 mg ngày ) có khơng có thioguanin Tỷ lệ đáp ứng chung 60% 50% bệnh nhân đạt độc lập truyền Nghiên cứu sử dụng vitamin D đơn trị liệu AML thực vào năm 80 bệnh nhân, người số họ cho thấy giảm nhanh chóng số lượng tế bào blast Năm 1992, Slapak cộng báo cáo việc sử dụng cytarabine truyền liên tục 21 ngày (20 mg / m ngày), hydroxyurea (500 mg hai lần ngày) 1,25 (OH)2D3 (0,5 mg hai lần ngày) Tỷ lệ phản ứng tổng thể 79% tỷ lệ phản hồi hồn tồn 45% Độc tính chủ yếu huyết học bao gồm giảm bạch cầu giảm tiểu cầu, có hai 41 bệnh nhân phát triển tăng canxi huyết không triệu chứng không cần điều trị Những kết coi khơng thua kết đạt với cytarabine tác nhân Ferrero đồng nghiệp thực nghiên cứu khác vào năm 2008 với quần thể tương tự gồm 30 bệnh nhân (24 AML, MDS), họ sử dụng cytarabine tiêm da (8 mg/m hai lần ngày), 1,25 (OH) 2D3 (1 mg ngày ), Axit retinoic 13-cis (20–40 mg ngày) thioguanine (40 mg ngày) Thời gian sống sót trung bình 7,5 tháng, 16 tháng người hỏi Độc tính chủ yếu liên quan đến cytopenias Nghiên cứu công bố tài liệu so sánh điều trị kết hợp với chất tương tự vitamin D (1,25(OH)2D3 µg/ngày) hóa trị liệu (cytarabine 15 mg/m2 hàng ngày tiêm da đợt bùng phát thấp 50%) so với nhóm đối chứng Nghiên cứu thực Thụy Điển tổng số 78 bệnh nhân, 68 bệnh nhân MDS 15 bệnh nhân AML Một nửa số bệnh nhân nhận axit retinoic 13-cis (1 mg / kg ngày) Thời gian sống thêm trung bình 10,5 tháng, khơng có khác biệt đáng kể hai nhóm Điều thú vị nồng độ vitamin D huyết có tương quan với tỷ lệ đáp ứng với 5-azacytidine (AZA) bệnh nhân mắc MDS AML Về vấn đề này, Radujkovic et al phân tích nồng độ huyết trước bắt đầu dùng AZA 58 bệnh nhân Ước tính xác suất sống sót sau năm nhóm có nồng độ vitamin D thấp cao 14% so với 40% (p