唐代榮 廖湘平 李志湘 謝先達 黃 朦

(1.郴州 南華大學附屬醫(yī)院，湖南 郴州 423000；2.郴州市第一醫(yī)院，湖南 郴州 423000)

鐵調(diào)素和狼瘡性腎炎的相關性研究進展

唐代榮1廖湘平2#李志湘2謝先達1黃 朦1

(1.郴州 南華大學附屬醫(yī)院，湖南 郴州 423000；2.郴州市第一醫(yī)院，湖南 郴州 423000)

2#通訊作者：廖湘平

鐵調(diào)素( Hepcidin，Hepc)主要是由肝臟產(chǎn)生的維持機體鐵穩(wěn)態(tài)的一種低分子抗菌多肽，腎臟是除肝臟以外參與Hepc合成和清除的重要器官，腎臟的近端小管幾乎全部重吸收Hepc。狼瘡性腎炎(lupus nephritis,LN)是系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)累及腎臟時的一種免疫復合物性腎炎，其發(fā)病機制目前尚未闡明。越來越多的研究表明，IL-6 可使B細胞產(chǎn)生大量自身抗體，在促進 LN 疾病的發(fā)生及發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，而且與疾病的的活動度密切相關。目前研究發(fā)現(xiàn)IL-6可通過STAT3途徑和HJV-BMP/SMAD信號通路調(diào)節(jié)Hepc的表達。所以，近年來國外學者逐漸發(fā)現(xiàn)Hepc和LN具有相關性，提出了Hepc可能是LN的一個潛在的生物學標志物，本文就通過IL-6闡述Hepc和LN的相關性。

鐵調(diào)素；狼瘡性腎炎；系統(tǒng)性紅斑狼瘡；IL-6；

鐵調(diào)素(Hepcidin，Hepc)又稱肝抗菌多肽(LEAP-1),是一種主要由肝臟分泌、維持體內(nèi)鐵穩(wěn)態(tài)的負性調(diào)節(jié)激素。最初是由Krause等[1]和Park等[2]在2000年及2001年分別從人血清和尿液中提純的一種抗菌多肽。系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE)是一種累及多系統(tǒng)的自身免疫性疾病，主要累及心、腦、腎等多個重要臟器，狼瘡性腎炎(lupus nephritis, LN)是SLE病變累及腎臟時出現(xiàn)的一種免疫復合物性腎炎，LN除累及腎小球外，腎小管、腎間質(zhì)及腎血管也常累及，是SLE最普遍、最嚴重的損害之一[3,4]。研究發(fā)現(xiàn)LN患者體內(nèi)B細胞擴增后產(chǎn)生多種自身抗體，這些抗體可能與腎臟受損具有相關性[5]。而IL-6可擴增B細胞，使其產(chǎn)生大量的自身抗體，這些抗體參與了炎癥反應和自身免疫性疾病的發(fā)病。SLE患者中，IL-6可誘導B細胞成熟，使?jié){細胞分泌免疫球蛋白增多，也可促進T細胞自身抗體的產(chǎn)生，同時也可抑制抑制性T細胞(suppressor T cell，TS)的活性。而且，研究發(fā)現(xiàn)IL-6可通過轉(zhuǎn)錄活化因子3(singnal transducers and activators of transcription 3 ,STAT3)途徑調(diào)節(jié)Hepc的轉(zhuǎn)錄,而SMAD4能抑制IL-6對Hepc表達[6]。IL-6是一種多效應的細胞因子，在炎癥反應和自身免疫性疾病中可使B細胞產(chǎn)生大量自身抗體，使其參與疾病的發(fā)生及發(fā)展，同時，IL-6可調(diào)節(jié)Hepc mRNA的轉(zhuǎn)錄，使Hepc在機體出現(xiàn)高表達，所以，近年來國外學者逐漸發(fā)現(xiàn)Hepc與LN具有相關性，目前關于Hepc和LN的相關性的研究逐漸增多，提出了Hepc可能是LN的一個潛在的生物學標志物，現(xiàn)就Hepc與IL-6、LN的關系綜述如下。

1 Hepc的結(jié)構功能及調(diào)節(jié)機制

Hepc是一種富含半胱氨酸的小分子多肽，以1個β折疊結(jié)構為主干，由8個半胱氨酸通過4個分子內(nèi)二硫化鍵連接而成的單一發(fā)夾結(jié)構，半胱氨酸的N端與銅離子和鎳離子結(jié)合形成的ATCUN序列被認為是其發(fā)揮生物活性的基本結(jié)構[7]。鐵調(diào)素抗菌肽(hepcidin antimicrobial peptide，HAMP)基因定位于第19號染色體，基因座19q13，它編碼含有84個氨基酸的鐵調(diào)素前體蛋白，經(jīng)降解后分別成為含有20、22、25個氨基酸的3個亞型(即Hepc-20，Hepc-22，Hepc-25)，Hepc-25發(fā)揮主要的生物學功能，Hepc主要通過腎臟排泄[8]。Piperno等[9]研究發(fā)現(xiàn)Hepc主要是在肝臟中產(chǎn)生，而心臟、腎臟、視網(wǎng)膜、單核細胞、巨噬細胞、肺泡上皮細胞、脂肪細胞和胰腺β細胞也可少量表達。Swinkels等[10]進一步發(fā)現(xiàn)腎臟是除肝臟以外參與Hepc合成和清除的重要器官，超過97%的自由濾過的血清Hepc在腎臟近端小管重吸收。

Hepc的主要功能是維持機體鐵穩(wěn)態(tài)，是血清鐵的負性調(diào)節(jié)激素，主要調(diào)節(jié)鐵吸收、循環(huán)再利用以及鐵的釋放[11]。Hepc主要是通過三種靶細胞來調(diào)節(jié)鐵代謝，即腸上皮細胞，肝細胞和網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的巨噬細胞,人體內(nèi)大約有66%的鐵用于合成紅細胞中的血紅蛋白，網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的巨噬細胞吞噬衰老的紅細胞后將鐵重新釋放或儲存，同樣，腸上皮細胞吸收食物中的鐵和血紅蛋白釋放的鐵來補充血清鐵或儲存鐵[8]。骨髓紅細胞利用鐵進行造血，而肝細胞主要進行儲存，膜鐵轉(zhuǎn)運蛋白(ferroportin，F(xiàn)PN)是一種五次跨膜的鐵輸出蛋白，其N端在細胞胞質(zhì)側(cè)，C端在細胞外，主要存在于小腸、巨噬、肝及胎盤細胞表面，主要負責將鐵從組織中運輸?shù)窖褐泻铣裳t蛋白，而Hepc與FPN結(jié)合形成復合物后，可誘導FPN內(nèi)化從而影響血紅蛋白的合成和介導FPN的降解[12.13]。綜上，Hepc最主要的生理功能并不是抗菌，而是控制鐵的吸收和釋放，從而維持機體內(nèi)鐵的平衡，目前，關于Hepc的生物功能的研究有限，仍需進一步的研究來發(fā)現(xiàn)更多的生物學功能。

Hepc可受到血清鐵水平、促紅細胞生成素(erythropoietin，EPO)、炎性反應、低氧和氧化應激等因素的調(diào)節(jié)[14.15]。EPO的增加和鐵過載時可抑制Hepc的表達，失血、貧血、EPO增加和低氧均可刺激骨髓造血而降低機體的Hepc[8，16，17]。Hepc的低表達可能與EPO、紅系造血刺激劑(erythropoiesis-stimulating agents，ESAs)以及刺激缺氧誘導因子(hypoxia-inducible factor，HIF)相關。研究表明，骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)、遺傳性血色素沉著癥候選基因(hemochromatosis，HFE)和肝細胞表面的鐵調(diào)素調(diào)節(jié)蛋白(hemojuvelin，HJV)均參與了紅細胞的合成和鐵過載的調(diào)節(jié)[16，18]。HJV是BMP的供受體，在肝細胞表面BMP6配體與HJV結(jié)合形成多蛋白復合物，使SMAD1/5/8磷酸化，這種磷酸化分子與SMAD4相互作用誘導SMAD的易位，從而刺激HAMP的表達[18]。缺氧和鐵缺乏可使肝臟跨膜絲氨酸蛋白6(TMPRSS6)表達和HJV從細胞表面分離，從而抑制Hepc的表達[18]。研究發(fā)現(xiàn)IL-6可通過ILR和JAK2-STAT3通路促進HAMP基因的表達，上調(diào)Hepc水平[16,18]。

2 Hepc與IL-6

白細胞介素(Interleukin，IL)簡稱白介素,是由多種細胞產(chǎn)生的對機體的免疫系統(tǒng)細胞的增殖、分化和功能起到調(diào)節(jié)作用的一類細胞因子[19，20]。IL-6可與血細胞生長因子共同完成造血和免疫調(diào)節(jié)功能,同時IL在傳遞信息、炎癥反應、介導T、B細胞活化以及激活與調(diào)節(jié)免疫細胞中也起到了非常重要的作用。IL-6原稱B細胞分化因子,IL-6基因定位于第七號染色體上,含5個外顯子和4個內(nèi)含子,翻譯后的肽鏈經(jīng)糖基化和磷酸化使其分子量介于21～30kd之間，它既是反映炎癥前的一種細胞因子,也是一種抗炎癥細胞因子。輔助性T細胞(Helper T cells，Th)、B細胞、肥大細胞、單核巨噬細胞等都可分泌IL-6。同時,IL-6可作用于肝細胞、巨噬細胞、活化的B細胞等多種靶細胞,其與靶細胞表面的受體結(jié)合而發(fā)揮其生物學效應。

目前研究證實IL-6與Hepc具有相關性，IL-6可影響機體Hepc的表達，IL-6可通過STAT3途徑調(diào)節(jié)鐵調(diào)素的轉(zhuǎn)錄。Yu等[21]研究發(fā)現(xiàn)，BMP受體抑制劑Dorsomorphin可影響IL-6對Hepc的表達,同時,對BMP促進SMAD磷酸化有抑制作用。研究提示，IL-6可能也可通過HJV-BMP/SMAD信號通路調(diào)節(jié)Hepc的表達。在活體外予以一組細胞因子刺激新鮮的人肝細胞，發(fā)現(xiàn)IL-6能誘導Hepc mRNA的高表達，而IL-1和TNF-α對Hepc mRNA無誘導作用，表明IL-6是誘導Hepc高表達的一種介質(zhì),而且Hepc是一種II型急性期蛋白，與炎癥、貧血和鐵代謝的調(diào)節(jié)具有相關性[22]。后Nemeth等[22，23]通過對健康受試者注入IL-6后，受試者尿液中Hepc水平出現(xiàn)了增加。以上研究表明，炎癥作用于多種細胞后誘導產(chǎn)生IL-6，IL-6可通過多種途徑誘導肝臟Hepc mRNA的表達，使Hepc水平升高。

3 Hepc和LN

SLE全球發(fā)病率12～39/10萬，我國患病率30～70/10萬，僅次于黑人(100/10萬),位居全球第二位[24]。血清中出現(xiàn)以抗核抗體為代表的多種自身抗體和多系統(tǒng)受累是SLE的兩大特征，而腎臟受累是SLE中最常見的臟器損害，據(jù)統(tǒng)計大約3/5～4/5的SLE患者臨床上出現(xiàn)腎臟受損。LN中受損的腎臟因腎小球免疫復合物沉積，從而導致腎實質(zhì)炎性損傷。

目前LN仍是病因不明、發(fā)病機制不清楚的一種自身免疫性疾病，近年來發(fā)現(xiàn)細胞因子參與了LN的發(fā)病及病程的發(fā)展，IL-6等細胞因子在LN患者中表達明顯升高。在LN患者中，IL-6不僅僅出現(xiàn)在血液中，腎臟及尿液中也可出現(xiàn)，在LN的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)IL-6可LN促進自身抗體的產(chǎn)生。Cash等[25]研究發(fā)現(xiàn)IL-6基因缺陷的MRL/lpr鼠疾病進展緩慢，且CD4+和CD8+T細胞數(shù)量減少，腎小球免疫球蛋白IgG和補體C3沉積減少，腎實質(zhì)血管細胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)表達下降,降低了腎臟巨噬細胞的浸潤。 Mihara[26]等研究發(fā)現(xiàn)在NZB/W鼠模型中，外源性的給予人IL-6后能夠加重腎小球腎炎，且MRL-Fas(lpr)IL-6-/-鼠與IL-6正常小鼠相比腎臟組織中VCAM-1表達較低，而在NZB/W鼠模型中，予以IL-6阻斷治療后，蛋白尿癥狀減輕，而且小鼠的存活率提高。張等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在兒童LN患者中發(fā)生感染及未發(fā)生感染者無論是血清還是尿液中IL-6水平均明顯高于同期正常兒童,進一步證實了LN存在時血清和尿液中IL-6表達明顯上調(diào)，同時活動期時IL-6異常表達更為明顯,提示IL-6與病情嚴重程度密切相關。目前國內(nèi)外相關研究均證實了IL-6 在促進 LN 疾病的發(fā)生及發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，而且可能與LN的活動度密切相關。

目前,國內(nèi)外越來越多的研究表明Hepc與腎臟損傷關系密切。研究者提出Hepc可能是急性腎損傷及糖尿病腎病的早期腎臟損害的一種潛在的生物標志物，而在慢性腎臟病患者中，血清Hepc隨著腎功能的惡化，體內(nèi)Hepc出現(xiàn)蓄積。所以，國內(nèi)外學者也做了Hepc與LN相關性的一些研究。Zhang等[28]對來源于61名患者的64個腎活檢標本進行研究，發(fā)現(xiàn)尿液中Hepc濃度與LN間質(zhì)性炎癥具有相關性。于是，有關學者做了關于LN患者中尿Hepc和尿單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)表達水平的研究，發(fā)現(xiàn)LN患者尿液中的Hepc和MCP-1明顯升高，提示LN中受損腎組織的單核細胞可能與尿Hepc的表達增加具有相關性[29]。同樣Michael等[15]認為LN患者尿中Hepc可能來源于腎組織中浸潤的單核細胞。Zhang[30]等采用表面增強激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜(surface-enhanced laseresorption/inionation time of flight mass spectrome-ry,SELDI-TOF-MS)技術連續(xù)測定復燃周期中LN的尿液樣本，發(fā)現(xiàn)分子量介于2-20kDa的176個蛋白中有27個出現(xiàn)了差異性表達，其中差異性表達的有Hepc-20、Hepc-25、α1-抗胰蛋白酶和白蛋白；進一步分析發(fā)現(xiàn)LN復燃前4個月Hepc-20表達出現(xiàn)增加，復燃后Hepc-20返回到基線水平，然而相反的是，Hepc-25在LN復燃前表達降低，復燃后4個月Hepc-25返回到基線水平；同時該研究組還將LN的腎臟活檢組織標本進行了染色，發(fā)現(xiàn)腎臟組織標本中只有浸潤的間質(zhì)細胞表達的Hepc，而在腎實質(zhì)細胞中無表達，而且IL-6可誘導尿Hepc的表達，TNF-α則抑制其表達，兩種細胞因子均參與LN的發(fā)病機制。所以，在復燃的LN患者中Hepc不是簡單的被腎臟過濾，腎臟本身可分泌Hepc。因此，通過測定尿Hepc的亞型，可反應復雜的腎臟炎癥細胞因子的表達變化情況。所以我們推測，Hepc-20可能是LN復燃的生物標志物，而Hepc-25可能是檢測治療效果的生物標志物。

4 結(jié)語

Hepc是一種新型的肝細胞衍生的肽激素，在炎性反應和維持機體鐵穩(wěn)態(tài)發(fā)面具有重要作用。國內(nèi)外研究均證實了鐵過載疾病均可以升高體內(nèi)Hepc的水平，而且炎癥時機體可通過IL-6途徑促進Hepc mRNA的表達，從而使Hepc高表達。近年來，對Hepc的焦點已經(jīng)從鐵調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移到了更廣泛的方面，在血液和非血液疾病中，體內(nèi)Hepc的水平可作為疾病的診斷及評估病程發(fā)展及預后的標志。目前國內(nèi)外關于Hepc在自身免疫性疾病中的研究主要集中在類風濕關節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)，Hepc與慢性病貧血(anemia of chronic disease，ACD)的關系十分密切，可能與RA等自身免疫性疾病的病程相關。近年來Hepc已被提出作為LN和其他慢性腎臟疾病的一種新的生物標志物，包括急性腎損傷和糖尿病腎病等，并且其與LN的活動性相關，而且可用來監(jiān)測治療的效果。大量研究發(fā)現(xiàn)在LN患者中IL-6可能參與了腎小球免疫性復合物的沉積，從而使腎臟功能受損而發(fā)病，而且IL-6可促進Hepc mRNA的表達，使Hepc水平增高。然而，LN的病程復雜和發(fā)病機制的多因素性，目前Hepc在LN中具體的發(fā)病機制尚不是很清楚。目前關于Hepc和LN關系的研究大多數(shù)只是進行橫斷面的調(diào)查，僅局限于實驗研究階段，尚缺乏大樣本的臨床實驗來明確Hepc的臨床應用價值。

[1] Krause A,Neitz S,Magert HJ,et al.LEAP-1,a novel highly disulfide-bonded human peptide,exhibits.antimicrobial activity[J].FEBS Lett,2000,480(2-3):147-50.

[2]Park CH,Valore EV,Waring AJ,et al.Hepcidin,a urinary antimicrobial peptide synthesized in the liver[J].J Biol Chem,2001,276(11):7806-10.

[3]Mok CC,Tang SS,To CH,et al.Incidence and risk factors of thromboembolism in systemic lupus erythematosus:a comparison of three ethnic groups[J].Arthritis Rheum,2005,52(9):2774-82.

[4]Brugos B,Zeher M.Biomarkers in lupus nephritis[J].Orv Hetil,2010,151(29):1171-6.

[5]Parodis I,Zickert A,Sundelin B,et al.Evaluation of B lymphocyte stimulator and a proliferation inducing ligand ascandidate biomarkers in lupus nephritis based on clinical and histopathological outcome following induction therapy[J].Lupus Sci Med,2015,2(1):e000061.

[6]常春康,張曦,肖超,等.鐵調(diào)素的表達與調(diào)節(jié)機制研究進展[J].中國實驗血液學雜志,2012,20(4):1030-1033.

[7]Kemna EH,Tjalsma H,Willems HL,et al.Hepcidin:from discovery to differential diagnosis[J].Haematologica,2008,93(1):90-7.

[8]Nicolae CD,Coman OA,Ene C,et al.Hepcidin in neoplastic disease[J].J Med Life，2013,6(3):355-60.

[9]Piperno A,Mariani R,Trombini P,et al.Hepcidin modulation in human diseases:from research to clinic[J].World J Gastroenterol,2009,15(5):538-51.

[10]Swinkels DW,Girelli D,Laarakkers C,et al.Advances in quantitative hepcidin measurements by time-of-flight mass spectrometry[J].PLoS One,2008,3(7):e2706.

[11]劉旭,丁嘉祥,劉文虎.鐵調(diào)素與慢性腎臟病關系的研究進展[J].中國全科醫(yī)學,2014,17(25):3015-3027.

[12]De Domenico I,Ward DM,Musci G,et al.Evidence for the multimeric structure of ferroportin[J].Blood,2007,109(5):2205-9.

[13]Sun CC,Vaja V,Babitt JL,et al.Targeting the hepcidin-ferroportin axis to develop new treatment strategies for anemia of chronic disease and anemia of inflammation[J].Am J Hematol,2012,87(4):392-400.

[14]Ashby DR,Gale DP,Busbridge M,et al.Plasma hepcidin levels are elevated but responsive to erythropoietin therapy in renal disease[J].Kidney Int,2009,75(9):976-81.

[15]Bennett M,Bruner HI.Biomarkers and updates on pediatrics lupus nephritis[J].Rheum Dis Clin North Am,2013,39(4):833-53.

[16]Kemna EH,Tjalsma H,Willems HL,et al.Hepcidin:from discovery to differential diagnosis[J].Haematologica,2008,93(1):90-7.

[17]Young B,Zaritsky J.Hepcidin for clinicians[J].Clin J Am Soc Nephrol,2009,4(8):1384-7.

[18]Camaschella C,Silvestri L.Molecular mechanisms regulating hepcidin revealed by hepcidin disorders[J].ScientificWorldJournal,2011,11:1357-66.

[19]Feldman CH,Hiraki LT,Winkelmayer WC,et al.Serious fections among adult Medicaid beneficiaries with systemic puserythematosus and lupus nephritis[J].Arthritis Rheutol,2015,67(6):1577-85.

[20]Muszynski JA,Nofziger R,Greathouse K,et al.Innate immune function predicts the development of nosocomial infection incritically injured children[J].Shock,2014,42(4):313-21.

[21]Yu PB,Hong CC,Sachidanandan C,et al.Dorsomorphin inhibits BMP signals required for embryogenesis and iron metabolism[J].Nat Chem Biol,2008,4(1):33-41.

[22]Nemeth E,Valore EV,Territo M,et al.Hepcidin, a putative mediator of anemia of inflammation,is a type II acute-phase protein[J].Blood,2003，101(7):2461-3.

[23]Nemeth E,Rivera S,Gabayan V,et al.IL-6 mediates hypoferremia of inflammation by inducing the synthesis of the iron regulatory hormone hepcidin[J].J Clin Invest,2004,113(9):1271-6.

[24]袁紅,曾雪曦.狼瘡性腎炎的研究進展[J].國際檢驗醫(yī)學雜志,2016,37(4):523-526.

[25]Cash H,Relle M,Menke J,et al.Interleukin 6(IL-6) deficiency delays lupus nephritis in MRL-Faslpr mice:the IL-6 pathway as a new therapeutic target in treatment of autoimmune kidney disease in systemic lupus erythematosus[J].J Rheumatol,2010,37(1):60-70.

[26]Mihara M,Takagi N,Takeda Y,et al.IL-6 receptor blockage inhibits the onsetof autoimmune kidney disease in NZB/W F1 mice[J].Clin Exp Immunol,1998,112(3):397-402.

[27]張書峰,劉翠華,吳麗娟,等.狼瘡性腎炎患兒醫(yī)院感染血清與尿液白細胞介素水平變化研究[J].中華醫(yī)院感染學雜志,2016,26(4):922-924.

[28]Zhang X,Nagaraja NH,Nadasdy T,et al.A composite urine biomarker reflects interstitial inflammation in lupus nephritis kidney biopsies[J].Kidney Int,2012,81(4):401-6.

[29]Mohammed MF,Belal D,Bakry S,et al.A study of hepcidin and monocyte chemoattractant protein-1 in Egyptian females with systemic lupus erythematosus[J].J Clin Lab Anal,2014,28(4):306-9.

[30]Zhang X,Jin M,Wu H,et al.Biomarkers of lupus nephritis determined by serial urine proteomics[J].Kidney Int，2008,74(6):799-807.

Correlation Research of hepcidin and lupus nephritis

Hepcidin is a novel peptide hormone of hepatic origin. It is mainly to maintain iron metabolism. The kidney is an important organ for the synthesis and excretion of hepcidin in addition to the liver. Most of hepcidin is absorbed from renal proximal tubule. Lupus nephritis is a kind of immune complex nephritis in systemic lupus erythematosus, and its pathogenesis is incompletely understood. A growing number of studies describing IL-6 can make B cells produce a large number of autoantibodies. IL-6 play an important role in development of lupus nephritis disease, and it is closely related to the disease activity. The present study found that IL-6 can expressed hepcidin through the STAT3 and the HJV-BMP/SMAD signaling pathway. Therefore,foreign scholars have found that hepcidin is related to lupus nephritis. They present that hepcidin may be a potential biomarker of lupus nephritis. This paper describes the correlation between hepcidin and lupus nephritis by IL-6.

hepcidin;lupus nephritis;systemic lupus erythematosus;IL-6

10.3969/j.issn.2095-9559.2017.01.099

2095—9559(2017)01—2881—04

2016-06-22