慢性腎臟病患者鐵缺乏的治療進(jìn)展

劉 丹,朱 丹*，郭楠楠，徐 瑩

0 引言

鐵作為微量元素在多種生理過程中都是必不可少的，它參與血紅蛋白、肌紅蛋白、細(xì)胞色素和酶等的合成，在氧運輸、酶活性和能量代謝等方面都發(fā)揮重要作用[1]。有研究報道，在慢性腎臟病(Chronic kidney disease，CKD)患者中，約24%～85%的患者存在鐵缺乏(Iron deficiency，ID)[2]，與患者的生活質(zhì)量受損、工作效率降低和疲勞等方面相關(guān)。機(jī)體對鐵穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)是至關(guān)重要的，鐵調(diào)素(Hepcidin，Hepc)在這一過程中起主要作用[3]。本文綜述了鐵代謝的過程、ID的原因以及治療策略，并重點介紹了治療鐵缺乏的新興藥物的安全性和有效性，以及新的具有發(fā)展前景的ID治療方案的研究進(jìn)展。

1 CKD患者的鐵代謝

鐵的吸收主要發(fā)生在十二指腸。食物中的Fe(III)被腸細(xì)胞頂膜中的十二指腸細(xì)胞色素B還原酶(Duodenal cytochrome B reductase,DCYTB)還原為Fe(II)。然后Fe(II)通過二價金屬轉(zhuǎn)運蛋白1(Divalent metal transporter 1,DMT1)轉(zhuǎn)運到腸上皮細(xì)胞。吸收入腸上皮細(xì)胞的鐵可以直接被腸細(xì)胞利用，也可以儲存在鐵蛋白中，或者通過位于腸細(xì)胞基底膜側(cè)的膜鐵轉(zhuǎn)運蛋白(Ferroportin，F(xiàn)PN)釋放到循環(huán)中，與轉(zhuǎn)鐵蛋白(Transferrin，TF)結(jié)合，在血漿中以Fe-TF復(fù)合物的形式轉(zhuǎn)運到靶細(xì)胞，與轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(Transferrin receptor，TFR)結(jié)合，以胞吞的方式進(jìn)入細(xì)胞促使機(jī)體利用鐵[4-5]。但是如果血清鐵超過了TF的承載能力，例如大量輸血或腸外給予鐵，就會形成非轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合鐵(Non-transferrin-bound iron，NTBI)，NTBI具有很高的毒性潛力，可能導(dǎo)致細(xì)胞損傷[6]。

2 鐵缺乏的分類及診斷

CKD患者中的ID主要以2種形式存在：一種是體內(nèi)鐵儲存絕對性減少，定義為絕對性鐵缺乏(Absolute iron deficiency，AID)；另一種是雖然全身鐵儲存正?；蛟黾?，但不能供應(yīng)給骨髓充足鐵利用，定義為功能性缺鐵(Functional iron deficiency，F(xiàn)ID)[7]。

血清鐵蛋白(Serum ferritin，SF)和轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度(Transferrin saturation，TSAT)是臨床上常用的診斷機(jī)體的鐵代謝狀態(tài)的指標(biāo)。AID表現(xiàn)為低TSAT(<20%)和低SF，而FID表現(xiàn)為低TSAT(<20%)伴SF正?；蛏遊8]。SF反映機(jī)體內(nèi)鐵的儲存，當(dāng)血清鐵水平降低時，可刺激儲存于巨噬細(xì)胞和肝細(xì)胞的SF降解釋放鐵，以恢復(fù)血清中鐵的水平。TSAT是血清鐵與總鐵結(jié)合量(Total iron binding force，TIBC)的比值，可以反映循環(huán)中鐵的有效利用程度[9]。但是由于SF是一種陽性急性時相反應(yīng)物，TIBC是一種陰性急性時相反應(yīng)物，炎癥可以引起與鐵狀態(tài)無關(guān)的SF升高和TIBC降低，所以ID的診斷需要考慮CKD患者中炎癥狀態(tài)的影響[10]。

3 鐵代謝的調(diào)節(jié)

3.1 鐵調(diào)素對鐵代謝的調(diào)節(jié) CKD患者常見ID、貧血和炎癥這3個特征，并且在鐵循環(huán)的不同階段擾亂鐵的動態(tài)平衡，而Hepc是主要的參與者。Hepc 是肝臟產(chǎn)生的一種肽，調(diào)節(jié)腸道鐵的吸收和巨噬細(xì)胞、肝細(xì)胞儲存鐵的釋放。Hepc的表達(dá)受骨形態(tài)發(fā)生蛋白6-鐵調(diào)素調(diào)節(jié)蛋白-SMAD蛋白(Bone morphogenic protein 6-hemojuvelin-suppressor of mothers against decapentaplegic，BMP6-HJV-SMAD)和白介素-6-信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(Interleukin-6-signal transducers and activators of transcription 3,IL-6-STAT3)信號級聯(lián)調(diào)控。BMP6結(jié)合BMP受體和HJV輔助受體，導(dǎo)致SMAD1/5/8磷酸化。磷酸化的SMAD蛋白與SMAD4結(jié)合，穿過核膜結(jié)合到Hepc基因的啟動子區(qū)域，誘導(dǎo)Hepc的表達(dá)。炎癥刺激IL-6增加與IL-6受體結(jié)合，并激活Janus激酶/信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(Janus kinase/signal transducers and activators of transcription 3,JAK-STAT3)信號通路，促進(jìn) STAT3磷酸化。磷酸化的STAT3轉(zhuǎn)位到肝細(xì)胞核，與Hepc基因啟動子區(qū)域的STAT3反應(yīng)元件結(jié)合，誘導(dǎo)Hepc的表達(dá)[11-12]。升高的Hepc通過與FPN結(jié)合，并誘導(dǎo)其在溶酶體中內(nèi)化和降解，減少腸道鐵的吸收，阻止鐵從儲存部位釋放到循環(huán);相反，降低Hepc水平可以促進(jìn)鐵的可用性。隨著TSAT和肝臟鐵水平的增加，其合成被上調(diào)，而促紅細(xì)胞生成素(Erythropoietin，EPO)、紅細(xì)胞生成和缺氧則下調(diào)了Hepc的合成。而CKD患者的炎癥既是Hepc合成的正性調(diào)節(jié)因素，同時也是FID發(fā)生的主要原因[3,13]。

3.2 低氧誘導(dǎo)因子對鐵代謝的調(diào)節(jié) 低氧誘導(dǎo)因子(Hypoxia-inducible factor，HIF)是一種轉(zhuǎn)錄因子，是細(xì)胞對缺氧適應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子。HIF由氧敏感的α亞基和氧不敏感的β亞基組成。脯氨酰羥化酶結(jié)構(gòu)域(Prolyl hydroxylase domains，PHDS)屬于Fe2+和2-氧戊二酸依賴的雙加氧酶超家族，能起到細(xì)胞氧傳感器的作用。在常氧環(huán)境下，HIF-α 上的脯氨酸殘基被PHDs羥化后與希佩爾·林道蛋白(Von-Hippel-Lindau蛋白)結(jié)合，從而被 E3 泛素-蛋白酶快速降解；相反，在低氧條件下，可以抑制PHDs對HIF-α脯氨酸殘基的羥基化，HIF-α轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核中，與HIF-β形成異二聚體，并與缺氧反應(yīng)元件結(jié)合，誘導(dǎo)EPO在內(nèi)的多種靶基因轉(zhuǎn)錄。由于PHDs對鐵的依賴性，ID可以通過穩(wěn)定HIF上調(diào)鐵代謝基因。如HIF可以通過上調(diào)DCYTB、DMT1和FPN，促進(jìn)鐵的吸收利用；HIF還可以通過直接與Hepc的啟動子結(jié)合抑制其啟動子轉(zhuǎn)錄來降低Hepc的產(chǎn)生[14-15]。

3.3 EPO及erythroferrone(ERFE)對鐵代謝的調(diào)節(jié) EPO是一種糖蛋白激素，促進(jìn)紅細(xì)胞的生成，增加鐵的利用。先前報道顯示，無論鐵狀態(tài)如何，EPO都能降低Hepc的水平，紅細(xì)胞生成的過程中可能釋放一種尚未確定的物質(zhì)抑制Hepc產(chǎn)生[16]。最近有研究表明，內(nèi)源性或外源性EPO可以刺激紅細(xì)胞分泌ERFE。ERFE可以通過抑制肝臟BMP/SMAD信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而抑制Hepc的生成，促進(jìn)儲存的鐵的動員。因此，在EPO誘導(dǎo)CKD患者紅細(xì)胞生成的過程中，ERFE可能是動員儲存鐵釋放的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[8,17]，但是ERFE在CKD相關(guān)性貧血中能否作為EPO反應(yīng)性的生物標(biāo)志物或能否成為治療ID手段還有待進(jìn)一步闡明。

4 鐵缺乏的治療

在CKD患者中，ID的治療主要是針對由缺鐵引起的腎性貧血的治療。鐵劑是糾正ID主要的治療方法。隨著對CKD鐵穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)認(rèn)識的加深，新的鐵替代療法藥物以及低氧誘導(dǎo)因子脯氨酸羥化酶抑制劑(Hypoxia-inducible factor prolyl hydroxylase inhibitors，HIF-PHI)的應(yīng)用使CKD患者缺鐵性貧血的治療模式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，并且有望進(jìn)一步開發(fā)新的診斷和治療工具來改善鐵紊亂的管理，如針對Hepc、成纖維細(xì)胞生長因子23(Fibroblast growth factor 23，F(xiàn)GF23)在鐵穩(wěn)態(tài)中作用的研究。

4.1 鐵劑 鐵劑包括口服和靜脈補鐵制劑兩類?？诜a鐵吸收不足和胃腸道不良反應(yīng)是臨床上口服鐵劑應(yīng)用的主要問題。近年來出現(xiàn)了的新的口服鐵劑，如：檸檬酸鐵、麥芽酚鐵、血紅素鐵多肽和蔗糖鐵，與傳統(tǒng)的鐵劑相比，這些新藥物不但可以更有效地提高血紅蛋白水平，而且減少了不良反應(yīng)的發(fā)生，取得了更好的臨床治療效果[18]。而靜脈鐵劑雖然可以快速提高血清鐵的濃度，使鐵可以更快地用于血紅蛋白的合成，克服由高水平的Hepc而造成的鐵吸收和動員障礙，但是需要關(guān)注治療過程中鐵負(fù)荷過多引起感染、氧化應(yīng)激等風(fēng)險。新一代的靜脈鐵劑(阿魏酸亞鐵、異麥芽糖苷1000和羧甲基麥芽糖鐵)具有更高的穩(wěn)定性，可以維持較低的氧化還原電位和防止有毒的游離鐵不受控制地釋放，這不但最大限度地降低了氧化應(yīng)激反應(yīng)的風(fēng)險，還可以盡快達(dá)到治療效果，增加藥品使用的安全性[3,19]。新的鐵劑為CKD患者的鐵替代治療提供了更多的選擇性。

4.2 低氧誘導(dǎo)因子脯氨酸羥化酶抑制劑 自2004年以來，已開發(fā)出多種HIF-PHI化合物，而且其中的大多數(shù)都經(jīng)過臨床試驗。在一項HIF-PHI治療腎性貧血的遠(yuǎn)期療效和安全性的薈萃分析(n=13 146)中介紹了HIF-PHI治療腎性貧血的優(yōu)缺點：①HIF-PHI無論是長期使用還是短期使用，都能有效地提高血紅蛋白水平；②HIF-PHI抑制劑治療降低TSAT、SF和Hepc，增加TIBC，表明HIF-PHI增加了鐵的利用率。但由于過量的鐵消耗，可能導(dǎo)致ID，因此，患者長期使用HIF-PHI治療時，可能需要補充適量的鐵劑；③HIF-PHI明顯降低了總膽固醇和低密度脂蛋白水平，但并不是所有HIF-PHI都有這樣的作用，目前尚不清楚此效果是特定化合物所特有的，還是一種類別效應(yīng)[20-21]；④CKD患者對長期使用HIF-PHI有良好的耐受性；⑤與安慰劑組比較，接受HIF-PHI治療的患者更有可能出現(xiàn)腹瀉、惡心等胃腸道癥狀。與接受紅細(xì)胞生成刺激劑(Erythropoiesis-stimulating agents，ESAs)治療的患者比較，接受HIF-PHI治療的患者更容易出現(xiàn)嘔吐、頭痛和血栓事件，但是長期使用HIF-PHI的患者血栓事件風(fēng)險的增加并無統(tǒng)計學(xué)意義，還需要進(jìn)一步的研究和臨床觀察[20]。此外，有研究列舉了使用HIF-PHI可能存在的其他潛在風(fēng)險：HIF參與了許多生物學(xué)過程的調(diào)節(jié)，其中包括促進(jìn)血管生成。刺激HIF后，血管內(nèi)皮生長因子可能增加，促進(jìn)腫瘤生長。雖然到目前為止，在接受HIF-PHI治療的患者中，并沒有血管內(nèi)皮生長因子水平顯著變化的報道，但對血管內(nèi)皮生長因子和血管生成的長期影響也尚未確定。另外，HIF-PHI還有可能加重糖尿病視網(wǎng)膜病變[22]。這些風(fēng)險都需要進(jìn)一步的研究觀察。

Roxadustat于2018年12月17日在中國首次獲批，用于治療CKD患者的貧血，是首個進(jìn)入第3階段試驗的HIF-PHI。除了提高EPO水平外，roxadustat可以通過調(diào)節(jié)鐵代謝，降低Hepc水平來糾正貧血，并且不受CKD患者炎癥狀態(tài)的影響。這表明roxadustat可以改善FID并增加口服鐵的吸收[23]。有研究顯示，使用roxadustat并不增加感染、心肌梗死、卒中、心力衰竭、死亡等風(fēng)險。但需要注意上呼吸道感染、高鉀血癥和代謝性酸中毒等不良反應(yīng)[24]。最近研究顯示，在使用roxadustat治療CKD患者貧血的過程中出現(xiàn)橫紋肌溶解的不良反應(yīng)，因此，臨床醫(yī)生在使用roxadustat治療貧血時，還應(yīng)該意識到橫紋肌溶解的可能性[25]。雖然來自Ⅱ期和Ⅲ期臨床試驗的數(shù)據(jù)表明，roxadustat是治療腎性貧血的有效替代品，耐受性良好，但還需要進(jìn)行更多的長時間、雙盲、大樣本量的隨機(jī)對照試驗來證明roxadustat的長期安全性和有效性[21]。

4.3 針對Hepc的治療 目前正在研究新的潛在療法，包括針對Hepc-FPN軸的治療，抑制BMP6-HJV-SMAD、IL-6-STAT3通路的治療等，為ID的治療提供了新方向。

4.3.1 針對Hepc-FPN軸的治療 Sasu等[26]在小鼠炎癥模型中發(fā)現(xiàn)，使用高親和力抗體抑制Hepc mRNA可以提高小鼠血紅蛋白水平，改善貧血。另外，有研究表明，在CKD患者中使用抗FPN單克隆抗體(LY2928057)，能夠阻斷Hepc與其受體的相互作用，從而減少FPN的內(nèi)化降解，增加血清鐵水平，提高鐵的利用率[27]。anticalins工程脂蛋白能夠結(jié)合小的疏水分子，如Hepc，從而抑制其發(fā)揮功能[28]。在I期臨床試驗中，經(jīng)過改造的anticalin 蛋白PRS-080#22被證明能夠以劑量依賴的方式降低Hepc水平，增加血清鐵和TSAT[29]。

4.3.2 抑制BMP6-HJV-SMAD、IL-6-STAT3通路的治療 Sheetz等[27]用BMP6的單克隆抗體LY3113593特異性阻斷CKD患者的BMP6與其受體的結(jié)合，結(jié)果表明,阻斷BMP6-HJV-SMAD通路可以降低Hepc，增加血清鐵和TSAT，升高血紅蛋白水平。AbbVie開發(fā)了人源化的抗HJV單克隆抗體，證明在大鼠和食蟹猴體內(nèi)單次注射HJV中和抗體ABT-207或H5F9-AM8，對Hepc有長期的抑制作用，并促進(jìn)血清鐵的升高[30]。此外,tocilizumab是一種人源化的抗IL-6受體抗體，已經(jīng)有臨床研究表明，它能顯著降低類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者的血清Hepc，改善貧血[31]。

抑制Hepc可能增加感染/炎癥及腫瘤生長的風(fēng)險；BMP的阻斷可能導(dǎo)致組織(包括腹膜)的鈣化[13]。雖然一些藥物在臨床實驗階段取得了一定的治療效果，但是安全性和有效性還有待進(jìn)一步的觀察。

4.4 FGF23抑制劑 FGF23除了在調(diào)節(jié)磷酸鹽、維生素D的骨礦化方面具有典型的功能外，在CKD患者的鐵代謝中也起著多效性作用[32]。ID、炎癥和EPO已經(jīng)被證明可以增加FGF23蛋白水平[33]，導(dǎo)致CKD患者貧血狀況加重。相反，還有研究表明，F(xiàn)GF23可能會促進(jìn)ID、炎癥和貧血。Agoro等[34]通過用肽拮抗劑阻斷FGF23信號通路，發(fā)現(xiàn)抑制FGF23信號傳導(dǎo)可以減輕小鼠模型的炎癥，提高血清鐵和SF水平改善ID，刺激紅細(xì)胞生成，逆轉(zhuǎn)CKD小鼠模型的ID和貧血。這表明FGF23抑制劑有望成為緩解CKD患者ID和貧血的新療法。

5 總結(jié)

CKD患者普遍存在ID，包括AID和FID，SF、TSAT是臨床上診斷ID最常用的指標(biāo)，但仍存在一定的局限性，炎癥是影響其準(zhǔn)確性的主要因素。新的診斷鐵狀態(tài)的標(biāo)志物雖然取得了一定的成果，但是臨床應(yīng)用還受到一定的限制，如：可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體，雖然受CKD患者炎癥狀態(tài)影響小，但是其檢測成本較高而且缺乏確切的診斷標(biāo)準(zhǔn)；網(wǎng)織紅細(xì)胞血紅蛋白含量、低色素紅細(xì)胞百分比，雖然能更敏感地診斷骨髓中的鐵狀態(tài)，預(yù)測靜脈補鐵治療的效果，但還需要解決樣品在儲存過程中保持其穩(wěn)定性的問題[35]。這些新的標(biāo)志物還需要進(jìn)一步的研究。鐵劑是CKD患者AID的有效治療方法，新的口服和靜脈鐵劑也減少了既往鐵劑治療過程中的不良反應(yīng)，HIF-PHI的應(yīng)用為患者FID的治療帶來了福音，但這些治療ID的新藥物還需要在更大的患者群體中進(jìn)行深入研究，以評估治療的有效性和安全性。

近年來，針對Hepc的療法迅速發(fā)展。目前已經(jīng)確定了幾種針對Hepc的治療方法，其中一些藥物目前正在臨床試驗中進(jìn)行評估，有望進(jìn)入臨床。而FGF23與鐵代謝的相互作用、ERFE對鐵代謝的調(diào)節(jié)還需要未來進(jìn)一步研究。