Anecdotal data suggest that the amount of vitamin D available in the environment either from sunshine exposure or diet may be an important factor affecting the development of inflammatory bowel disease (IBD) in humans. We tested the vitamin D hypothesis in an experimental animal model of IBD. Interleukin (IL)-10 knockout (KO) mice, which spontaneously develop symptoms resembling human IBD, were made vitamin D deficient, vitamin D sufficient or supplemented with active vitamin D (1,25-dihydroxycholecalciferol). Vitamin D–deficient IL-10 KO mice rapidly developed diarrhea and a wasting disease, which induced mortality. In contrast, vitamin D–sufficient IL-10 KO mice did not develop diarrhea, waste or die. Supplementation with 50 IU of cholecalciferol (5.0 μg/d) or 1,25-dihydroxycholecalciferol (0.005 μg/d) significantly (P < 0.05) ameliorated symptoms of IBD in IL-10 KO mice. 1,25-Dihydroxycholecalciferol treatment (0.2 μg/d) for as little as 2 wk blocked the progression and ameliorated (P < 0.05) symptoms in IL-10 KO mice with already established IBD.

Abstract Vitamin D is a potent immune system regulator. The active form of vitamin D (1,25(OH) 2 D 3 ) suppresses the development of animal models of human autoimmune diseases. 1,25(OH) 2 D 3 decreased the proliferation of all T helper (h) cells and decreased the production of IFN‐γ, IL‐2, and IL‐5. In Th2 cells 1,25(OH) 2 D 3 increased the production of IL‐4. Quiescent CD4+ T cells express vitamin D receptors but only at a low level, which increased five‐fold following activation. 1,25(OH) 2 D 3 treatment of Th0 cells, but not Th1 or Th2 cells, induced the expression of the transcription factor GATA‐3. Microarray technology identified over 102 targets of 1,25(OH) 2 D 3 in CD4+ T cells. Of the 102 genes, 57 genes were down‐regulated and 45 were up‐regulated by 1,25(OH) 2 D 3 treatment of the CD4+ T cells. Two of the identified genes are regulators of NFkB. Other genes of interest included the IL‐2Rβ gene and IgE binding factor. Th2 and Th0 cells produced more IgE binding factor after treatment with 1,25(OH) 2 D 3 while Th1 cell IgE binding factor expression was unaffected by 1,25(OH) 2 D 3 addition. It is unclear why some of the genes identified are expressed in CD4+ T cells and furthermore why 1,25(OH) 2 D 3 regulates the expression of these genes. Clearly CD4+ T cells can be direct targets of vitamin D. The targets of vitamin D in CD4+ T cells depend on the state of activation and differentiation status of the cells. J. Cell. Biochem. 89: 922–932, 2003. © 2003 Wiley‐Liss, Inc.