1,24,25(OH)3D3：维生素D在角质形成细胞中的活性代谢物及其抗增殖与转录调控作用

《Scientific Reports》：1,24,25(OH)3D3 is a fully active catabolite of vitamin D in keratinocytes

本研究针对维生素D活性代谢物1,24,25(OH)3D3的传统认知局限，通过对比其与1,25(OH)2D3在角质形成细胞中的生物学功能，发现该代谢物具有相似的抗增殖效力、VDR核转位能力及广泛的基因调控作用，并揭示其独特的分化与免疫调节通路，为低钙血症风险的维生素D类似物开发提供新靶点。

　　

在皮肤健康领域，维生素D₃的经典活性形式1,25-二羟基维生素D₃（1,25(OH)₂D₃）因其对钙代谢的强效调节作用，在临床应用中长期面临引发高钙血症的风险。这一局限性促使科学家不断探索其代谢衍生物是否能在保留有益生物学活性的同时降低副作用。1,24,25-三羟基维生素D₃（1,24,25(OH)₃D₃）作为CYP24A1酶催化1,25(OH)₂D₃C24氧化途径的首个代谢产物，传统上被视为降解途径的中间体，但其实际生物学活性一直存在争议。早期研究显示，1,24,25(OH)₃D₃在鸟类和啮齿类模型中钙调节活性较弱，却能有效诱导HL-60白血病细胞分化，提示其功能可能存在组织特异性。近年来，团队前期研究发现该代谢物在黑色素瘤模型中展现出与1,25(OH)₂D₃相当的抗癌活性，但其在皮肤核心功能细胞——角质形成细胞中的作用机制尚不明确。为此，Pawel Domzalski等人在《Scientific Reports》发表最新研究，系统比较了1,24,25(OH)₃D₃与1,25(OH)₂D₃在人原代表皮角质形成细胞（HPEKp）中的抗增殖效应、维生素D受体（VDR）激活能力及全基因组转录调控特征，为重新定义该代谢物的生理意义提供了关键证据。

本研究主要采用以下技术方法：以人工原代表皮角质形成细胞（HPEKp）为模型，通过活细胞成像与人工智能核计数分析细胞增殖；利用免疫荧光染色与核质比定量评估VDR核转位效率；基于RNA测序（RNA-seq）技术进行转录组分析，结合DESeq2筛选差异表达基因（DEGs），并通过Gene Ontology（GO）与Reactome数据库进行功能富集分析；采用实时荧光定量PCR（qPCR）验证关键基因表达。

1,24,25(OH)₃D₃对HPEKp角质形成细胞增殖的抑制作用与1,25(OH)₂D₃相当

研究团队首先评估了两种代谢物在1 nM、10 nM和100 nM浓度下对HPEKp细胞增殖的影响。通过72小时动态监测发现，100 nM浓度的1,24,25(OH)₃D₃与1,25(OH)₂D₃均能显著抑制细胞增殖，且抑制效率无统计学差异。

两种代谢物均有效促进VDR向细胞核转位

为明确1,24,25(OH)₃D₃的作用机制是否依赖VDR，研究团队通过免疫荧光染色观察了VDR的亚细胞定位。结果显示，在100 nM浓度下，1,24,25(OH)₃D₃处理1小时即可引发VDR核转位，24小时后核质比提高约1.6倍，而1,25(OH)₂D₃处理组提高约2倍，两者均显著高于对照组。

转录组分析揭示高度重叠但具特异性的基因调控模式

RNA-seq数据表明，1,24,25(OH)₃D₃与1,25(OH)₂D₃在4小时和24小时处理组中分别共享107个和403个差异表达基因（DEGs），相似度高达70%。典型VDR靶基因如CYP24A1、CD14、ADGRD2、IGFN1和SHE均被二者显著上调。功能富集分析显示，两者共同调控G蛋白偶联受体（GPCR）信号、白细胞介素通路、角质形成细胞分化及角质化过程。然而，1,24,25(OH)₃D₃独特性下调角质包膜形成相关基因（如loricrin），并特异性激活体节形成和中胚层发育通路，提示其可能通过偏向性激动VDR调控独特生物学过程。

抗肿瘤潜力分析：逆转头颈鳞癌相关基因表达

通过对比HPEKp细胞与头颈鳞状细胞癌（HNSCC）数据库的基因表达谱，研究发现1,24,25(OH)₃D₃可逆转327个HNSCC相关基因的表达趋势，其中152个基因的变化方向与癌变相反（如下调MMP10、MMP9，上调TRPV6、PADI2），其调控范围较1,25(OH)₂D₃（82个基因）更广，提示其更强的肿瘤抑制潜力。

结论与展望

本研究首次系统证实1,24,25(OH)₃D₃在角质形成细胞中并非单纯的代谢终产物，而是具备与1,25(OH)₂D₃相似的VDR介导的转录活性和抗增殖功能，同时通过偏向性调控角质化、免疫信号和肿瘤抑制基因，展现出独特的生物学特性。其低钙血症风险特性（既往动物实验显示其钙动员活性仅为1,25(OH)₂D₃的5%-20%）进一步凸显其作为皮肤病治疗候选分子的潜力，尤其适用于银屑病、皮肤癌等需长期干预的疾病。未来研究需聚焦其在体內生理浓度下的功能验证及与CYP27B1/CYP24A1代谢网络的相互作用，为维生素D类似物的临床转化提供新策略。