炎症、hepcidin与运动

曾令劼，叶 姝

（1.成都理工大学，成都 610059；2.四川省体育科学研究所，成都 610041）

炎症、hepcidin与运动

曾令劼1，叶 姝2

（1.成都理工大学，成都 610059；2.四川省体育科学研究所，成都 610041）

急性时相反应是运动和疾病领域公认的反应，它导致的炎症细胞因子水平升高能上调hepcidin，而Hepcidin上调给铁的吸收运输带来负面影响。本文试图探讨这三者的关系以及评估的指标。

炎症；hepcidin；运动

1 hepcidin

hepcidin是肝脏分泌的20-、22 -或25-氨基酸多肽，它由一个更大的前体蛋白84-氨基酸衍生而来[1]，可从血液和尿液中分离出来。Kemna[2]等人通过表面增强激光飞行时间质谱（SELDI-TOF-MS）提高尿液测量中hepcidin含量的技术，但Kemna等人在血清测量的技术改进上没有取得多少进展。

hepcidin已被提出作为铁代谢的关键调节物质[2]，其水平受到肝脏铁水平稳态的调节，而肝脏铁水平受到促红细胞生成素对肝脏氧化水平的感知调节，并与炎症相关[3]。事实上，有人提出炎症导致的hepcidin上调最终会造成血浆铁浓度急速下降，由此形成的血红蛋白合成瓶颈最终可导致贫血。hepcidin通过细胞铁转运者——膜铁转运蛋白（Ferroportin），调节铁代谢。膜铁转运蛋白通道在一些细胞类型上表达，如十二指肠上皮细胞、肝细胞和网状内皮巨噬细胞[4]。这些通道穿越细胞膜来运送铁，如肠道吸收铁和巨噬细胞释放铁都是这样一个过程[4]，hepcidin吸收和降解膜铁转运蛋白输出通道，最终抑制十二指肠上皮细胞吸收饮食铁和巨噬细胞释放铁[3]。

2 hepcidin与炎症

最近的文献表明，上调hepcidin的主要介质是炎症性细胞因子——白细胞介素-6[3]。 为了验证这种细胞因子的作用，Nemeth[5]等人比较了炎症对健康的人群和IL-6缺乏小鼠的刺激效果，健康受试者被注入了30 ug/L的IL-6 ,造成泌尿系统hepcidin排泄量增加了7.5倍，研究者为 IL-6基因敲除的小鼠注射松节油以产生同样的炎症反应，结果却抑制了hepcidinmRNA的表达。Nemeth和他的同事提出，在缺乏血清IL-6的情况下hepcidinmRNA的衰减可能是由于受到了其他炎症急性细胞因子刺激的抑制性影响。为了进一步探讨IL-6如何影响hepcidin的活动,Kemna[2]等人在10名注射了2纳克/千克体重脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）的健康人产生炎症反应的过程中，实时追踪了细胞因子、急性时相蛋白和hepcidin的活动。结果发现泌尿排泄hepcidin峰值发生在注射脂多糖约6小时后，而此峰值落后IL-6的峰值反应约3小时，此外Kemna等人表示急性期C反应蛋白（CRP）在脂多糖注射22小时后达到峰值，血清铁含量有显著下降。

目前的研究调查中，hepcidin在铁代谢中的研究主要集中在慢性疾病和炎症性贫血的领域。如血色素沉着症（hemochromatosis），患者患有一种在体内各种组织机构铁的慢性积累疾病[6]。这可能是由于缺乏hepcidin表达，能增加肠道吸收铁含量以及降低巨噬细胞铁储备，从而导致血浆铁含量增加，使其不能完全转运结合，这些剩余的铁沉积于各种组织，如心脏和胰腺[7]。与之相反的是炎症性疾病，会增加高达100倍的hepcidin分泌水平[8]，所以炎症介导的hepcidin螯合铁水平上调，减少巨噬细胞铁释放和小肠铁吸收[9]，最终导致贫血。

3 hepcidin、炎症与运动

通过对流行病学和小鼠模型研究后，我们可以更容易理解hepcidin在铁代谢中是如何运作的, 但迄今为止只有少数研究者考虑运动中这种蛋白质的作用。 hepcidin可能是导致运动员缺铁的一个新的机制，因为长时间、高强度运动通常会导致炎症反应，而炎症是调节hepcidin活动的一个关键[3]，要想了解hepcidin如何在运动中被上调的，就必须考虑物理活动诱发炎症反应的整个过程。

3.1 炎症的生物特性

炎症是一种急性期紧张刺激反应[10]，急性期炎症的特点是血流量增加，这与体液、白细胞、细胞因子和急性时相蛋白这些炎症介质的增加有关[11]。

3.1.1 急性时相蛋白（acute phase proteins）

急性时相蛋白有两种情况，一是血浆蛋白浓度增加（积极时相蛋白质），二是血浆蛋白浓度减少（负急性时相蛋白）[12]。急性时相蛋白是在许多先天免疫机制下，如促炎症活动、抗炎症活动，伤口愈合以及吞噬活动中，由肝脏合成的一些血浆蛋白[13]。常见的急性时相蛋白测定标志物包括C反应蛋白（CRP）、血清淀粉样蛋白A 、α1抗结合珠蛋白和纤维蛋白原[11],[14]。

3.1.2 细胞因子（cytokines）

细胞因子是一组细胞中提取出来的多肽，它存在于促炎症和抗炎症反应以调解炎症活动[15]。细胞因子通过绑定于炎症处高亲和细胞表面受体以作为信号复合物[16]，这种蛋白质反应既以一个自分泌（作用于本身和类似类型的细胞）又以旁分泌（作用于周围细胞）的方式对各种靶细胞产生影响[15]。一些细胞因子对调解急性炎症反应是非常重要的，如白细胞介素（IL）-1、IL-6和IL-8和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）。在急性期反应期细胞因子产生和进入炎症部位反过来又促进了淋巴细胞、白细胞和其他细胞的流入[17]，另外白细胞中的中性粒细胞和单核细胞能合成大量的细胞因子和生长因子以调节炎症反应。因此白细胞和巨噬细胞在炎症部位含量的提高进一步加速了细胞因子的产生，而这反过来又刺激急性期肝细胞蛋白产生水平的提高[11]，所以我们可以通过测量血液中血浆细胞因子和急性时相蛋白来检测炎症的程度。

3.1.3 IL-6

IL-6是一种常用来检测炎症的细胞因子，这种因子是由不同类型的细胞共同生产的，包括炎症部位的其他细胞也可以产生，如单核细胞和巨噬细胞[18]。 白细胞介素-6（IL-6）在全身发挥促炎症和抗炎症作用，促炎症活动中IL-6引起T细胞活化和B细胞分化，并刺激急性期蛋白在肝脏中产生；而IL-6在抗炎症活动中直接抑制抗炎症细胞因子白介素-1b和肿瘤坏死因子-a的表达，同时IL-6间接抑制IL-1的活性，这有利于抗炎性细胞因子通过刺激产生IL -1受体拮抗剂（白介素-1受体拮抗剂），使其与IL-1的细胞表面受体结合而激活靶细胞，从而促进炎性介质的产生[19]。

3.2 炎症对运动的反应

已经证明耐力运动所引起的炎症细胞因子水平与细菌感染、外科以及烧伤所造成的炎症细胞因子水平相当[20]。有研究指出大强度训练能诱导炎症细胞因子、肿瘤坏死因子-α和白介素-1b均有2到3倍的增加，炎症反应细胞因子IL-6也有显著的增加[17]。事实上，IL-6被认为在所有细胞因子的增加中占最大的比例，运动后血浆浓度中IL-6水平可高于运动前100倍[21]。

考虑到这一点，最近有研究者研究了运动造成的急性期反应。如Ostrowski[22]等在一个竞争激烈的马拉松比赛中发现肿瘤坏死因子-a（2倍）和白介素- 1b（1.5倍）的循环水平有显著提高，血浆IL-6提高63倍，肌肉肌酸激酶提高10倍，此外研究者还表示在运动后肌肉活检中检测到了IL-6的mRNA表达，由此推测IL- 6是骨骼肌长时间离心运动后产生的。然而有人提出相比肌肉向心收缩，离心运动与血浆IL- 6水平增加没有明显关联，是运动模式、强度和时间的总和决定了血浆IL-6的增加[23]。为了验证这些研究结果，Helge[21]等人让受试者进行45分钟25 %最大功率的膝关节延伸练习，然后一条腿以65%另一条腿以85 %的最大功率练习35分钟，结果发现IL-6从工作肌中释放，而且细胞因子产生速率与运动强度有关。

除了强度，在同一天中反复进行运动也会影响炎症反应。 Ronsen等[24]比较了将一个训练日分为两个训练课，两个训练课相隔3小时的自行车练习中的炎症反应情况，结果表明相同运动量的两个训练课与单独一个训练天相比，IL-6（69%）在第二节训练课后表现更为明显。有人提出，细胞因子水平的提高可能是由于第二节训练课使肌糖原二次被合成，因为IL-6能在肌糖原耗尽、肌肉收缩时产生(Steensberg et al.2001)。作为这项研究的进一步深入，Ronsen等人观察了一天两节训练课的效果，两节训练课相隔6小时，结果发现IL- 6水平比起3小时间隔的水平没有明显的提高，事实表明运动后IL-6水平能在4小时恢复到基准水平。此研究结果非常适用于高水平运动员，因为一天多练是高水平运动员训练中采用的非常普遍的方法，但两次训练的强度和形式相同的情况还很少见。

综上所述运动诱发IL-6升高可能上调hepcidin，这样的反应也许是造成运动员缺铁性贫血的一种新机制。

3.3 hepcidin与运动

Roecker等人[25]在一场马拉松比赛（42.2千米）的赛前以及赛后24小时和72小时收集了14名女性运动员的尿样，结果表明hepcidin在尿样中的含量在赛后24小时后显著（2.5倍）大于赛前及赛后72小时后，作者猜测长时间运动损伤增加的炎性细胞因子和C反应蛋白可能是hepcidin上调的主要机制。但他没有测量这些血液物质。此外结果显示14名受试者中只有8名受试者的尿液hepcidin水平在运动后24小时上升，其余6名受试者为不反应者。研究者并没考虑运动后24小时内尿的测量频率问题，因此不反应者的hepcidin水平有可能要比那些反应者恢复的更快更好。Roecker等通过此研究推测一些女运动员的慢性病可能使得hepcidin上调从而导致缺铁，虽然Roecker的研究并未实时收集尿液或血液样本进行检测，但结果积极的显示了运动对hepcidin的影响。国内学者刘玉倩研究了不同强度运动对大鼠十二指肠DMT1、FP1蛋白和肝Hepcidin mRNA表达的影响，他将3O只雌性SD大鼠随机分为对照组、适度运动组和过度运动组，每组10只，运动10周后分别取十二指肠和肝。用免疫组织化学的方法测定十二指肠二价金属离子转运体1(divalent meta1 transporter 1，DMT1)和膜铁转运蛋白1(ferroportini，FP1)的表达，用RT—PCR测定肝hepcidin tuRNA的表达。结果发现适度运动组DMT1(IRE)和FP1的表达高于对照组(P<0．05)，过度运动组与对照组相比蛋白表达无明显变化；适度运动组肝hepcidin mRNA 的表达显著低于对照组(P<0．05)，过度运动组肝hepcidinmRNA 的表达与其他两组相比无显著差异。这可能是因为适度运动通过hepcidin调节十二指肠DMT1和FP1的表达增强，促进肠对铁吸收，满足运动中机体对铁的需求。而过度运动则通过大量动用贮存铁满足机体所需，而使肠铁吸收变化不明显。

4 小结

运动、炎症和hepcidin的关系是紧密相连的。众所周知，在慢性疾病中IL-6循环水平的提高，可以影响hepcidin上调导致血清铁水平下降，大量的高强度运动可导致类似于在慢性疾病期间的炎症反应。目前已存在一些关于运动、炎症和hepcidin关系的研究，但迄今为止这些研究都是在试图表明这样一种关系，而没有考虑一些相关的变量。因此，要想更准确地观察运动后hepcidin的活动，需要在练习后的24小时内实时检测。此外相关指标还有血液中的IL-6，CRP和血清铁，另外应对训练强度、持续时间和完成组数的所产生的影响进行评估。

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Inflammation,Hepcidin and Sports

ZENG Ling-yu1,YE Shu2
(1.Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China;2.Sichuan Sports Science Institute, Chengdu 610041, China)

acute-phase response usually appeared in exercise and disease, it brings inflammation cytokines which have ability to upregulated hepcidin.Hepcidin increased have a negative influence on iron absorb and transportation.We will discuss all these relationships and the standards of evaluation.

Inflammation; hepcidin; sports

G807.0

A

1008-9128（2012）04-0114-04

2011-12-04

曾令劼（1985-），女，重庆永川人，硕士，助教。

[责任编辑 姜仁达]