鐵調素在川崎病患兒中的研究進展

馬姣，陳鈺波，李宇寧

(1.蘭州大學第一臨床醫(yī)學院，蘭州 730000； 2.蘭州大學第一醫(yī)院兒科，蘭州 730000)

川崎病又稱皮膚-黏膜-淋巴結綜合征，好發(fā)于5歲以下的男孩，其發(fā)病率總體呈逐年上升趨勢。目前川崎病的病因尚未完全闡明，有學者認為，川崎病的發(fā)生可能與遺傳易感性、感染和自身免疫調節(jié)紊亂有關[1]。也有研究表明，免疫系統(tǒng)的高度活化及免疫性血管炎是川崎病患兒的基本病理特征，而CD8+T細胞在血管損害中發(fā)揮極為重要的作用[2]。川崎病患兒主要表現(xiàn)為急性中小血管炎，可累及冠狀動脈，導致冠狀動脈鈣化、狹窄、擴張及冠狀動脈瘤、血栓形成，甚至心肌缺血或心肌梗死，嚴重時可致患兒猝死[3]，已成為發(fā)達國家兒童繼發(fā)性心臟病最主要病因[4]。有研究表明，單次靜脈注射免疫球蛋白(intravenous immunoglobulin，IVIG)2 g/kg聯(lián)合阿司匹林可使冠狀動脈瘤的發(fā)病率從20%～25%降至3%～4%[5]。貧血是川崎病患兒常見的臨床特征，尤其在非典型川崎病患兒中更為常見，其總體發(fā)病率為72.6%，非典型患兒貧血的發(fā)病率可達80.9%[6]，部分地區(qū)兒童川崎病貧血的發(fā)病率甚至可達97%[7]。多中心研究發(fā)現(xiàn)，貧血將成為川崎病患兒冠狀動脈瘤發(fā)生的獨立危險因素之一，也是IVIG治療無反應性的一個危險因素[7]。Lin等[8]研究表明，貧血是區(qū)分川崎病休克綜合征與膿毒性休克綜合征的一個早期臨床指標。而冠狀動脈損害(coronary artery lesion，CAL)的產(chǎn)生及貧血的持久性與鐵調素的合成水平呈正相關[5,9]?，F(xiàn)就鐵調素在川崎病患兒中的作用予以綜述。

1 鐵調素概述

1.1鐵調素的起源 2000年，有學者首次從人的尿液及血液中分離出含有4個二硫鍵分子量為2 800的小分子肽——鐵調素，因其結構與抗菌肽相似，起源于肝臟且在體外具有微弱的抗菌活性而得名，它主要由肝細胞通過轉錄和翻譯HAMP基因產(chǎn)生84個氨基酸多肽的前體物質，經(jīng)剪切、加工及修飾，最終成為含有25個氨基酸的具有生物活性的Hepc25，而Hepc20和Hepc22被認為是無活性的，Hepc25主要被腎小球濾過，部分可被近端腎小管重吸收，最終通過尿液被排出體外，半衰期僅幾分鐘[10-11]。2018年，Huang等[11]首次提出分別位于cg23677000和cg04085447的CpG位點的DNA甲基化突變可使HAMP基因的啟動子發(fā)生去甲基化，最終導致川崎病患兒鐵調素基因表達水平上調。

1.2鐵調素合成的調控機制 鐵調素合成的調控機制復雜，許多正負調控因子協(xié)同并微調其表達[12]。目前已知的調控鐵調素合成途徑主要有3種[13]：①機體內鐵的水平。肝內存儲鐵主要通過鐵調素調節(jié)蛋白/骨形態(tài)發(fā)生蛋白6/Smad信號通路驅動鐵調素合成；血清鐵則主要通過與轉鐵蛋白結合而發(fā)揮作用，而Smad信號通路可促進轉鐵蛋白功能的表達，使血清鐵與轉鐵蛋白結合增加，進而驅動鐵調素合成，但需要借助HFE和轉鐵蛋白受體2。動物實驗表明，缺乏鐵調素信使RNA基因表達的小鼠會發(fā)生鐵負荷，進一步損害大腦、肝臟、心臟及胰腺等實質性臟器，而過度表達鐵調素的轉基因小鼠在剛出生時就死于嚴重的鐵不足；對于鐵超載的小鼠，其鐵調素信使RNA基因表達上調，而失血或溶血所致貧血的小鼠鐵調素信使RNA基因表達下調[14-15]?？梢?，機體內鐵調素與血清鐵相互制約并協(xié)同，形成了一種負反饋調節(jié)機制。②炎癥反應。主要是白細胞介素(interleukin，IL)-6和激活素B參與調節(jié)，IL-6通過Janus激酶2/信號轉導及轉錄活化因子3信號通路調節(jié)鐵調素的合成，而激活素B則通過非典型骨形態(tài)發(fā)生蛋白/Smad信號通路驅動鐵調素合成；也有文獻報道，注射脂多糖3 h內，健康人血清及尿液中IL-6水平升高，且尿液中鐵調素水平在6 h內達到峰值，隨后血清鐵水平下降[16]。Lee等[17]認為，脂多糖主要通過調節(jié)Toll樣受體4/髓樣分化因子88信號通路刺激IL-6產(chǎn)生，繼而誘導肝臟細胞表達HAMP基因。③促紅細胞生成素-ERFE(erythroferrone)軸信號通路。高水平的促紅細胞生成素可刺激ERFE產(chǎn)生，進而抑制鐵調素合成，雖然ERFE抑制肝細胞合成鐵調素的作用機制尚未完全闡明，但至少部分依賴于骨形態(tài)發(fā)生蛋白/Smad信號通路。

1.3鐵調素參與鐵的轉運 鐵離子是各種酶的必需微量元素，參與人體各個生理過程，如氧的運輸、電子轉移、三羧酸循環(huán)、血紅蛋白及肌紅蛋白的合成，并在紅細胞生成過程中起關鍵作用。人體內的鐵主要來源于巨噬細胞吞噬的衰老紅細胞、十二指腸吸收的膳食鐵及肝臟的儲存鐵，主要通過唯一已知的被基因溶質載體家族(SLC40A1)編碼的鐵通道——膜轉鐵蛋白1(ferroportin 1，F(xiàn)PN1)的調控將鐵從細胞內釋放至細胞外[18]。FPN1是一種高度保守的跨膜的鐵輸出蛋白，廣泛分布于哺乳動物的十二指腸、肝臟、腎臟、肺、腦部、肌肉及胎盤等的細胞的基底膜和基底外側膜，參與鐵代謝[19]。FPN1的半胱氨酸C326巰基為鐵調素的結合位點，若C326S與C326T發(fā)生突變，鐵調素則不能與FPN1結合而進一步發(fā)揮作用[20]。

2 鐵調素與川崎病的關系

鐵調素是一種多肽類激素，可直接調控膳食鐵的吸收及循環(huán)鐵的生物利用度，在調節(jié)鐵穩(wěn)態(tài)方面占據(jù)重要地位，貧血、炎癥及缺氧可調控HAMP基因，繼而誘導鐵調素的產(chǎn)生。目前，川崎病患兒貧血發(fā)生的原因尚未完全闡明，Bruggeman等[21]認為，川崎病患兒貧血為IVIG治療相關的溶血性貧血。但由于川崎病患兒貧血在IVIG治療前已經(jīng)存在，故有學者認為該貧血主要由鐵調素水平升高引起，而與IVIG治療無關[5,22]。鐵調素也可導致冠狀動脈病變，其所發(fā)揮作用的觀點尚不統(tǒng)一。鐵調素在川崎病患兒貧血及CAL的發(fā)生中占據(jù)重要地位，有望成為川崎病發(fā)生、發(fā)展過程中的治療靶點。

2.1鐵調素與炎癥性貧血 鐵調素決定機體內鐵的循環(huán)、分布及膳食鐵的吸收[23]，在調控鐵代謝及炎癥性貧血的發(fā)病機制中占據(jù)重要地位[22]。有學者認為，由于炎癥可調控HAMP基因，而鐵調素為一種急性時相反應蛋白，故鐵調素與炎癥性貧血有關[24]。研究表明，在川崎病患兒中，血清鐵調素含量與炎癥性貧血的發(fā)生、嚴重程度及預后密切相關[25]。

免疫系統(tǒng)的激活是川崎病的一個主要特征，急性期川崎病患兒血清IL-6水平持續(xù)升高[26]。IL-6主要通過IL-6-gp80二聚體與gp130結合，激活Janus激酶2/信號轉導及轉錄活化因子3信號通道誘導鐵調素的產(chǎn)生[27]，而鐵調素進一步作用于位于十二指腸上皮細胞、巨噬細胞及肝細胞等細胞膜上的FPN1，導致其泛素化、內化和降解[13]，引起巨噬細胞內鐵的潴留，限制十二指腸上皮細胞吸收膳食鐵，影響循環(huán)鐵的釋放，也可抑制促紅細胞生成素對貧血的反饋及紅系分化，縮短紅細胞的半衰期，最終導致貧血的發(fā)生[28]，但以巨噬細胞內鐵的潴留為主，因為巨噬細胞從衰老的紅細胞中循環(huán)利用的鐵占每日合成血紅蛋白所需鐵的90%[29]。有研究表明，鐵調素主要通過控制FPN1的門控通道來調控鐵的轉運[30]。有動物實驗模型證明，移除位于細胞膜上的FPN1或破壞FPN1上的門控通道可抑制鐵的吸收和造成巨噬細胞內鐵的潴留[31]。

2012年，Kuo等[22]首次報道了川崎病患兒鐵調素含量顯著增加，并第一次闡述了川崎病貧血的發(fā)生主要為鐵調素表達過量所致。另有研究表明，鐵調素對紅系前體的增殖和存活有抑制效應[32]，川崎病患兒骨髓穿刺細胞形態(tài)學檢查提示紅系相對減少[33]，而鐵調素是炎癥誘導所產(chǎn)生的一種細胞因子[34]，故與鐵調素導致川崎病患兒炎癥性貧血這一理論相一致。在川崎病患兒中，血清鐵調素水平與血清鐵水平呈負相關，鐵調素水平與IVIG治療后血紅蛋白水平呈負相關(r=-0.188，P=0.046)，反映了鐵調素對紅細胞生成有延遲效應；IVIG治療后血紅蛋白水平仍然低于正常范圍，3周后血紅蛋白才會逐漸上升，提示川崎病患兒中鐵調素對骨髓的抑制并不會在IVIG治療后迅速逆轉[22]。

貧血普遍存在于川崎病患者中，并可導致活動性炎癥反應延長[5]。12月齡以下川崎病患兒易患冠狀動脈瘤，而合并貧血的川崎病患兒的心臟受累風險更高[7]。Kim和Eun[35]研究表明，非CAL組血紅蛋白水平明顯高于CAL組(121 g/L比114 g/L，P<0.001)，且貧血是CAL發(fā)生的獨立危險因素(OR=4.034，95%CI1.955～8.325，P<0.001)。Kong等[36]研究表明，血紅蛋白預測CAL的靈敏度和特異度分別為64.4%和61.3%，而其最佳截斷值為106.5 g/L。另有研究表明，血紅蛋白<102 g/L既是冠狀動脈瘤發(fā)生的獨立危險因素(OR=2.2，95%CI1.2～4.1)，也是IVIG治療無反應的一個獨立危險因素[7]。

2.2鐵調素與CAL 鐵調素是導致CAL形成的正向調節(jié)因子，主要通過促進巨噬細胞內炎癥因子釋放、細胞內脂質沉積、氧化應激和凋亡來發(fā)揮作用[9]。鐵調素可降低人單核細胞/巨噬細胞和冠狀動脈內皮細胞的存活率，并可使血管內皮細胞內鐵超載進而導致血管內皮細胞發(fā)生凋亡[37]，進一步導致CAL的發(fā)生。鐵介導的氧化還原反應在心肌細胞代謝中起著至關重要的作用[38]。鐵在三羧酸循環(huán)中占重要地位，高水平的鐵調素可降低鐵的生物利用度，使無氧酵解水平增加及乳酸形成增多，最終導致心肌細胞凋亡[39]。

川崎病是一種全身血管炎癥性疾病，免疫系統(tǒng)的異常激活是CAL發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)，炎癥細胞介導的免疫反應可觸發(fā)冠狀動脈壁炎癥因子的釋放，損害血管導致CAL的發(fā)生[3]。Isoda等[40]研究表明，心肌炎及心肌梗死后的心肌細胞中鐵調素被誘導表達，鐵調素信使RNA在第9天開始升高，第12天達高峰，隨后逐漸下降，而鐵調素信使RNA表達與IL-6明顯相關，IL-6是鐵調素合成的強誘導劑，通過自分泌或旁分泌的形式誘導巨噬細胞合成鐵調素[37]。有病理生理學數(shù)據(jù)表明，高水平的鐵調素反映了心肌處于缺血缺氧狀態(tài)，心肌梗死后血清鐵調素水平可劇增至100倍[39]。Suzuki等[41]表明，鐵調素在心肌缺血時短暫升高，故檢測血清鐵調素有助于診斷心肌梗死。Li等[42]研究表明，鐵調素可能是預測急性冠狀動脈綜合征風險的潛在生物標志物，而鐵調素導致心肌梗死的過程獨立于血管緊張素信號的傳導過程[43]。

CAL的預后主要取決于冠狀動脈內徑狹窄程度，研究表明，川崎病患兒血管超聲檢測到的冠狀動脈瘤段內膜增厚和鈣化與成人冠狀動脈硬化的變化相似[3]。通過某些藥物靶向抑制鐵調素的合成可增加巨噬細胞內膽固醇的外流，減少泡沫細胞的形成，進一步延緩動脈粥樣硬化的形成，最終可預防CAL。巨噬細胞及腸上皮細胞存在的ATP結合盒轉運蛋白A1和ATP結合盒轉運蛋白G1，可介導細胞內的膽固醇及磷脂轉運至細胞外，并通過高密度脂質白將膽固醇逆向轉運至肝臟，進一步減少泡沫細胞的形成，而LDN193189是一種骨形態(tài)發(fā)生蛋白受體抑制劑，可抑制肝內鐵調素轉錄、增加巨噬細胞膜上FPN1表達、降低細胞內鐵水平，也可增加巨噬細胞及上皮細胞膜的ATP結合盒轉運蛋白A1和ATP結合盒轉運蛋白G1的表達，促進膽固醇與載脂蛋白A1結合，減少泡沫細胞的形成，進一步預防CAL發(fā)生，但LDN193189對膽固醇外流的誘導效應可被鐵調素逆轉[44]。

炎癥標志物的顯著升高以及IVIG治療無反應性會導致川崎病患兒CAL的形成[45]。IVIG治療后鐵調素降低的程度與CAL的發(fā)生密切相關[22]。由此可見，鐵調素水平與CAL的形成密切相關，但鐵調素是否為CAL的獨立危險因素仍需要進一步探討。

3 鐵調素與IVIG治療無反應性的關系

IVIG治療無反應性主要指首次IVIG后48 h仍有反復發(fā)熱或IVIG后2～7 d內再次出現(xiàn)發(fā)熱，且伴有至少一項川崎病的主要臨床表現(xiàn)[46]。研究表明，10%～20%的川崎病患兒存在IVIG治療無反應性[47]。IVIG治療無反應性川崎病患兒發(fā)生CAL的風險顯著增加，故治療開始前預測IVIG無反應性者將有助于早期最佳治療方案的選擇。有研究發(fā)現(xiàn)，血清IL-6水平升高是IVIG治療無反應性的一個獨立危險因素，IVIG在一定程度上可抑制脂多糖誘導IL-6的上調，若IVIG不能抑制IL-6基因表達，血清IL-6水平將顯著上升，而IL-6參與鐵調素的合成[48]。IVIG治療后血清鐵調素水平顯著下降，然而其降低程度與IVIG治療無反應性密切相關[49]。Kuo等[22]研究表明，IVIG治療無反應性川崎病患兒的鐵調素水平在IVIG治療后會進一步升高，且IVIG治療后鐵調素水平越高，IVIG治療耐受的發(fā)生率也越高，CAL發(fā)生的風險進一步增高。Zhang等[50]研究表明，淋巴細胞抗原6復合物E是淋巴細胞基質細胞膜Ly6超家族成員，其高表達可導致IVIG治療無反應。但另有研究認為，淋巴細胞抗原6復合物E是缺氧誘導因子-1α的激活物，其可上調缺氧誘導因子-1α基因的表達，而缺氧誘導因子-1α可下調鐵調素的表達，進而降低IVIG治療無反應性的發(fā)生率[51]，這與Zhang等[50]的研究相悖。目前國內外有關IVIG治療無反應性與鐵調素相關研究甚少，IVIG無反應性嚴重影響川崎病患兒的治療及預后。

4 小 結

在川崎病急性期，大量炎癥介質釋放可刺激鐵調素的合成，鐵調素通過作用于FPN1調節(jié)腸道上皮細胞對鐵的吸收、巨噬細胞內的鐵外流及紅系集落的形成，最終導致炎癥性貧血的發(fā)生，而高水平的鐵調素可導致CAL發(fā)生，并與IVIG治療無反應性密切相關。鐵調素在川崎病發(fā)病機制中的作用復雜，還需進一步探索。目前已設計出的減少鐵調素合成的廣泛的靶向藥物正在進行測試，其具體機制、有效性、穩(wěn)定性和不良反應仍有待評估[52]，而這些靶向藥物是否能預防川崎病貧血及CAL的發(fā)生是今后的研究目標。