王亮，邵宗鴻

（1.天津醫(yī)科大學第四中心臨床學院，天津 300140；2.天津醫(yī)科大學總醫(yī)院，天津 300052）

Hepcidin是近些年發(fā)現(xiàn)的，并已從血漿和尿液中成功分離獲得的一種抗菌肽，其屬于抗菌肽中防衛(wèi)素蛋白家族成員，主要在肝細胞中合成，在肝細胞的表達水平較高。除肝細胞外，Hepcidin在腎臟、心臟、脂肪組織、脊髓及其他組織細胞中也可以合成，但表達水平極低[1]。在人類及許多動物的肝臟中均檢測到Hepcidin的同源基因，并且發(fā)現(xiàn)其基因結構和序列在不同物種間高度保守。人類Hepcidin基因為單拷貝基因，其基因定位于19號染色體（19q13）的長臂上，基因編碼包含3個外顯子和2個內含子，人的3種成熟Hepcidin分子的編碼序列均位于3號外顯子上。最初研究發(fā)現(xiàn)，Hepcidin與鐵代謝密切相關，隨著進一步的研究發(fā)現(xiàn)Hepcidin不僅在鐵代謝方面有重要作用，而且與炎癥及腫瘤密切相關。在此將關于Hepcidin的研究結果做一綜述。

1 Hepcidin與鐵代謝及慢性病貧血

鐵作為金屬元素，是生物體必需的營養(yǎng)素，是構成血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素酶等的重要成分，在氧的攜帶、細胞內呼吸及其他許多生物代謝途徑中發(fā)揮重要的作用。生理情況下人體每天僅需攝取大約1～2 mg鐵，與日常因腸黏膜細胞和表皮細胞脫落基礎丟鐵相平衡。但當存在大便失血、育齡婦女月經失血等丟鐵時，就需要通過代償機制使鐵吸收增多及利用儲備鐵保持鐵平衡。人體內小腸是吸收鐵的唯一部位，十二指腸隱窩細胞可以敏銳地感知機體鐵變化。肝臟和網狀內皮系統(tǒng)是儲存鐵的主要部位。雖然鐵是人體必需的元素，但鐵過量時對細胞毒性也很大，因此生理狀態(tài)下人體對鐵有著嚴格調控機制[2]。長久以來人們一直推測機體血漿內存在著一種調節(jié)鐵穩(wěn)態(tài)的可溶性的類似激素樣物質，其通過感知機體的鐵狀況，從而可在鐵的吸收、利用、儲存等不同鐵池間進行信號傳遞。隨著2000年從人的血漿和尿液中分離獲得Hepcidin，從此Hepcidin開始引起重視。通過對鐵超負荷小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)飲食鐵含量升高或者肝臟鐵增加可導致其肝臟中Hepcidin水平接近10倍的提高，并與鐵累積劑量呈正相關，從而第一次闡明機體鐵代謝與Hepcidin間存在著密切聯(lián)系[3]。研究證明Hepcidin持續(xù)高水平表達可導致嚴重的鐵代謝異常，而對敲除Hepcidin基因的小鼠即使給予炎癥等物質刺激，也未見血清鐵降低。而通過阻斷Hepcidin作用可以加速膳食中鐵的攝取，使得循環(huán)鐵和肝臟鐵沉積增加[4]。

對遺傳性血色素沉著癥（hereditary he mochromatosis,HH）的研究發(fā)現(xiàn)，幾乎所有這些患者Hepcidin水平降低，研究表明在HH發(fā)病過程中，在轉鐵蛋白受體2和鐵調素調節(jié)蛋白參與下，通過對Hepcidin表達的抑制等機制，導致組織鐵過載，支持Hepcidin在鐵調控中的重要作用[5-6]。幼年血色素沉著癥患者，因為Hepcidin基因突變，導致鐵過載而過早地發(fā)展至HH[7]，表明Hepcidin缺乏在發(fā)展至HH過程中起關鍵作用。在發(fā)現(xiàn)Hepcidin缺乏與幼年血色素沉著癥有關聯(lián)后不久，又發(fā)現(xiàn)Hepcidin調節(jié)鐵代謝與骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein,BMP）的參與密切相關[8]。

Hepcidin是小分子肽激素，主要與十二指腸上皮細胞和巨噬細胞表面的膜鐵轉運蛋白1（Ferroponin 1,FP1）結合，通過誘導FP1內吞并降解，使得十二指腸黏膜鐵吸收減少，并抑制巨噬細胞鐵釋放使鐵貯存于網狀內皮系統(tǒng)中，造成循環(huán)鐵減少，最終降低血清鐵含量，導致低鐵血癥。因此Hepcidin在腸道鐵吸收、單核-巨噬細胞系統(tǒng)鐵釋放和抑制母嬰鐵轉運中發(fā)揮關鍵作用[9]。生理情況下，當機體鐵貯量增多時，通過信號轉導及轉化通路使肝細胞上調Hepcidin mRNA的表達，增加Hepcidin的合成，進而降低腸道鐵吸收和阻止鐵從組織中輸出到血液中，以保護機體對抗體內鐵的過量積累和過量分布循環(huán)。反之當機體鐵貯量減少時，通過信號轉導及轉化通路使肝細胞下調Hepcidin mRNA的表達減少Hepcidin合成，促進腸黏膜吸收更多的鐵、單核-巨噬細胞內鐵釋放促進鐵的利用。因此Hepcidin作為一種重要的負性鐵調節(jié)激素，在維持機體鐵穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著至關重要的作用。在慢性感染、非感染性炎癥、缺氧、腫瘤等病理情況下，Hepcidin的合成增多，通過抑制腸道鐵吸收和單核巨噬細胞系統(tǒng)鐵釋放，使機體鐵代謝失衡造成低鐵血癥，進而因鐵失利用可致慢性病貧血（anemia of chronic disease,ACD）[10]。因此，Hepcidin 是一種調節(jié)機體鐵代謝穩(wěn)態(tài)效應物，是鐵代謝的中心環(huán)節(jié)，故也稱其為鐵調素，是研究ACD發(fā)病機制里程碑性發(fā)現(xiàn)。與缺鐵性貧血（iron deficiency anemia,IDA）體內貯存鐵絕對缺乏不同，ACD是鐵的釋放和利用障礙，與ACD患者Hepcidin水平常升高不同，IDA患者Hepcidin水平通常降低，因而Hepcidin也被作為區(qū)別ACD與IDA的重要因子[11]。實驗證明應用Hepcidin會導致許多病理疾病，尤其是慢性病貧血與慢性腎臟疾病相關的貧血[12]。

Hepcidin是ACD發(fā)病機制中最為重要的下游效應分子之一，還存在著一些調節(jié)Hepcidin表達的上游始動因子，如IL-6已證實是調控Hepcidin的重要因子。IL-6調控Hepcidin表達的分子機制是通過IL-6/Janus激酶2（JAK2）-信號轉導和轉化激活因子3（STAT3）通路進行。與IL-6受體結合的配體激活JAK2，而JAK2又活化磷酸化信號轉導和轉化激活因子STAT3。磷酸化STAT3向細胞核轉運并與Hepcidin近端啟動子中的STAT3結合位點結合，上調Hepcidin表達[13]，這一信號轉導及轉化活化機制為抑制IL-6-STAT3通路阻斷Hepcidin的產生提供理論依據。

給實驗小鼠靜脈注射紅細胞生成素（Erythropoietin,EPO）發(fā)現(xiàn)肝細胞Hepcidin表達水平在EPO治療后明顯受到抑制，說明EP0是影響Hepcidin基因表達的一個重要激素[14]。動物實驗證明，EPO治療后可以使鐵的吸收增強，HH對鐵攝取調控直接影響紅系細胞[15]。

Erythroferrone（ERFE）是新近發(fā)現(xiàn)的，在EPO作用下由紅細胞分泌的一種強有力的Hepcidin抑制劑，可以抑制肝臟中的Hepcidin轉錄[16]。不同于IL-6通過STAT3信號轉導通路調節(jié)Hepcidin，ERFE對Hepcidin的調控是通過一種未知的信號通路。在失血或溶血后，ERFE通過下調Hepcidin可為紅細胞生成提供更多的鐵；而在無效紅細胞生成時，如β-地中海貧血，ERFE則會導致鐵過載[16]，在小鼠β-地中海貧血模型中發(fā)現(xiàn)ERFE介導Hepcidin的抑制作用，并參與鐵過載的形成[17]，這是重型地中海貧血患者死亡的主要原因。而在ERFE缺乏的動物實驗中，即使在上述貧血情況下，因ERFE缺乏喪失對Hepcidin的抑制作用，并不增加鐵吸收與利用，反而可因血清Hepcidin的增加使鐵失利用，延緩貧血的恢復[18]。關于ERFE研究可能預示將來對這些貧血患者治療方法的革新，如通過調節(jié)鐵的吸收、儲存和動員紊亂環(huán)節(jié)來治療鐵調節(jié)異常性疾病。

TANNO等[19]的研究發(fā)現(xiàn)生長分化因子15（growth differentiation factor15,GDF15）水平升高可以抑制肝細胞Hepcidin的分泌，使腸道鐵吸收增多，而加重鐵過載。在組織缺鐵、組織缺氧程度明顯嚴重時，該因素協(xié)助生理性調節(jié)機制共同作用可抑制Hepcidin的生成，在GDF15過表達時，抑制Hepcidin生成的作用尤其明顯，進一步證明這種抑制作用受GDF15影響，也證明GDF15在鐵代謝中起重要作用。不過也有不同的結論，認為在骨髓增生異常綜合征患者中，GDF15表達水平與Hepcidin無相關性[20]。因此GDF15對Hepcidin的影響仍需進一步研究明確。

2 Hepcidin與腫瘤

Hepcidin主要在肝細胞合成，而在一些腫瘤細胞中合成量極其微小[21]。研究顯示鐵促進腫瘤細胞的增殖和轉移[22]，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中也起重要作用。而Hepcidin在惡性腫瘤患者中表達明顯上調，并且發(fā)現(xiàn)，合成Hepcidin的腫瘤可以自分泌方式降低膜鐵轉運蛋白，從而限制鐵排出腫瘤細胞，通過增加鐵在腫瘤細胞中含量來促進腫瘤的生長[23]。鐵的獲取和滯留機制在癌細胞中得到增強[22]，調控鐵代謝的基因的表達可以預測癌癥患者的預后[24]，提示可以抑制Hepcidin使鐵排出腫瘤從而耗盡癌細胞內的鐵來抑制腫瘤的生長。因此，調節(jié)鐵的代謝可作為一種抗腫瘤策略[25-26]，且已有拮抗及抑制Hepcidin生成的相關藥物研究報道。體外實驗顯示，經抗體阻斷Hepcidin可降低前列腺癌及乳腺癌細胞的增殖[21，26]。通過減少Hepcidin的生成有助于延緩腫瘤的生長速度，由此開發(fā)抑制或拮抗Hepcidin的藥物有廣闊的臨床應用前景。

3 抑制Hepcidin生成研究

ACD是因鐵失利用發(fā)生的貧血，與Hepcidin表達升高明顯相關，貧血嚴重時顯著影響患者的生活質量。重組人紅細胞生成素聯(lián)合靜脈鐵劑治療ACD雖然總體效果尚可，但仍有部分患者效果不佳，并且對一些合并ACD的惡性腫瘤患者，因腫瘤細胞（如乳腺癌、卵巢癌等）的細胞膜上存在EPO的受體，EPO治療還存在刺激腫瘤生長的潛在危險。而通過減少Hepcidin產生從而提高鐵的吸收，并動員機體現(xiàn)有的鐵貯備，提高鐵的生物利用度，促進紅細胞生成治療ACD，以及通過影響Hepcidin生成來降低鐵在腫瘤細胞內的濃度對抗腫瘤，并且無需擔心EPO治療相關不良事件。目前研究的藥物主要通過幾種不同的機制來抑制Hepcidin生成和發(fā)揮作用，如抗Hepcidin生成的單克隆抗體[26]，干擾Hepcidin與鐵蛋白間的相互作用的藥物，以及抑制這些促肝細胞Hepcidin轉錄及合成途徑的藥物等[27-28]。BMP是誘導Hepcidin轉錄的一種共受體，能與受體排斥導向分子RGM結合，激活下游信號并將信息傳遞到細胞核，進而驅動Hepcidin mRNA轉錄及Hepcidin合成[29]?？寡乜贵w（H5F9-AM8）是臨床上為治療慢性貧血開發(fā)的的人源化單克隆抗體，在組織培養(yǎng)中，H5F9-AM8降低BMP刺激HepG2細胞及其他癌細胞的Hepcidin合成。正如所期望高效的Hepcidin生成抑制劑的那樣，動物實驗證明H5F9-AM8有效下調Hepcidin水平，同時升高血清鐵水平，說明H5F9-AM8能明確抑制Hepcidin生成[3-4，29]。此外研究的藥物還有抑制IL-6介導的通過激活STAT3來增強Hepcidin mRNA轉錄的信號通路抑制劑，期望通過抑制Hepcidin轉錄，減少Hepcidin生成來治療貧血與腫瘤。相信今后會不斷有新的研究，并推動臨床治療效果的提高。