肝脏铁质浓度测量的研究进展

金明丽综述，舒健审校

（四川医科大学附属第一医院放射科，四川泸州646000）

综述

肝脏铁质浓度测量的研究进展

金明丽综述，舒健审校

（四川医科大学附属第一医院放射科，四川泸州646000）

铁是人体必需的微量元素之一，是血红蛋白、肌红蛋白等的组成成份，同时与人体内重要酶的合成和活动密切相关，在生命代谢过程中起着重要作用。食物摄入和衰老红细胞释放的铁经吸收、利用后，剩余的铁以铁蛋白及含铁血黄素的形式储存于肝、脾和骨髓等网织内皮系统。肝脏是体内储存铁的最大器官，约占体内储存铁的1/3，正常人体肝脏铁质浓度较低，约为20 μmol/g[1]。由于人体缺乏有效的铁排泄机制，遗传性血色病、反复输血及溶血、慢性肝疾病均会造成铁吸收及释放过多，导致铁在肝脏、心脏及内分泌器官异常沉积。沉积在肝脏的铁质诱导肝细胞发生Feton反应,产生氧自由基、羟基自由基及活性氧，羟基自由基与肝细胞内核酸8-羟基脱氧尿嘧啶反应，破坏正常的肝细胞[2]。有研究显示血清乙肝表面抗原（hepatitis B virus surface antigen,HBsAg）阳性者肝组织内铁含量显著高于阴性者，提示乙型肝炎病毒（hepatitis bvirus,HBV）与铁之间有着密切关系[3-4]。30%～40%慢性丙型肝炎患者血清铁、血清铁蛋白及转铁蛋白饱和度增加[5]。超负荷的铁元素能加快HBV复制，诱导脂质发生过氧化反应，其产物能够刺激肝细胞胶原的合成，还能干扰电子传递氨酸羟化酶的重要辅助因子，最终造成肝脏纤维化及肝硬化[6-8]。病毒性肝炎时，即使轻微的铁过载，也会导致肝脏的显著损害[8]。实验和人体研究支持铁过载是癌症尤其是肝细胞癌的危险因素，甚至和患者临床症状的恶化及肿瘤组织病理的改变亦有关系，对肝硬化阶段的铁过载进行早期干预可能降低肝癌发生的风险值[9]。最近对临床治疗和基础研究中发现：铁螯合剂可以降低原发性血色病、肝癌等肝铁过载导致的肝脏损伤[10]。肝脏是人体内储铁最大器官，是体内总铁的间接测量指标[11]，因此及时准确的测量肝铁浓度对铁过载疾病的预防、诊断、疗效监测具有极其重要的临床意义。目前血清铁蛋白、肝脏穿刺活检、超导量子干涉仪、基因学检查、影像学检查是评估及测量肝铁浓度的主要方法。

1 血清铁蛋白

铁蛋白是机体内含铁量最丰富的一种可溶组织蛋白，由24个亚基组成，分子量约为450 000。人体内血清铁蛋白主要来源于肝细胞及网状内皮系统，通过结合及储存铁维持人体内铁平衡状态，正常人血清铁蛋白含量＜300 ng/mL。研究发现[12]铁过载患者，血清铁、血清铁蛋白、转铁蛋白饱和度含量均升高，且血清铁蛋白与肝铁浓度呈显著正相关，是评估肝铁过载的最佳生化指标。目前临床通过放射免疫法、酶联免疫吸附法、化学发光法及免疫比浊法测定患者的血清铁蛋白含量，蒋理等人[13]对化学发光法、放射免疫分析及免疫比浊法对比研究发现，免疫比浊法随机误差小、重复性好。虽然血清铁蛋白测量肝铁含量操作简便、价格便宜，但是人体内的血清蛋白含量受到性别、生理年龄的影响，而且血清铁蛋白是一种应激反应的产物，炎症、肝脏疾病、抗坏血酸的缺乏等均会影响患者的血清铁蛋白水平，与患者实际铁水平产生差异[14-15]。

2 肝脏穿刺活检

肝脏穿刺活检可以定量测量肝脏铁质浓度，从免疫组化及分子生物学角度评估肝铁过载相关疾病发展阶段、病变的进展程度及活动性，获取更多疾病相关信息，帮助临床医生制定及调整诊疗方案、评估治疗效果，是影像学及生物化学不可替代的重要检查方法。超声引导下经皮肝脏穿刺活检是测量肝脏铁浓度的最有效、最直接的方法，是诊断肝铁过载的金标准。然而肝脏穿刺活检取材少，不均匀性脂肪肝、原发性肝癌、重度肝纤维化时肝脏铁质沉积不均，均会使肝穿刺活检结果存在误差。而且肝脏穿刺活检是一种有创检查，存在一定风险及并发症，国外报道[16]其发生出血等并发症的发生率约为0.5%，不能满足临床治疗中反复测量的需要。

3 超导量子干涉仪（superconducting quantum interference device，SQUID）

磁化率是组织的基本特性，是组织在外加磁场中受感应产生的磁化强度。SQUID是一种非常灵敏的磁力计，主要用于探测弱磁场的强度。储存于肝脏的铁蛋白及含铁血黄素是顺磁性物质，因此可以通过测量肝脏磁化率的大小间接测量肝铁浓度。根据这一理论，1976年Harris及同事研发了无创性测量肝铁浓度的生物超导量子干涉仪[17]。研究发现在肝铁过载的患者中，利用SQUID与肝穿刺活检所测得的肝铁浓度具有良好的相关性，且SQUID测量肝铁浓度线性范围宽[18]。但是以低温（4K）或高温（77K）超导液态氦为原料的SQUID价格昂贵，操作复杂，而且维护费用较高，目前未被广泛应用于临床诊断中。近年来欧美国家研发了一种常温工作磁力计，该设备以铜线圈产生的磁场为基础，在体外含铁模型的研究中证实该设备误差较小，进一步研究发现，该设备所测量的肝铁浓度与肝穿刺活检、SUIDD及MRI R2⋆之间均具有良好相关性[19]。

4 基因学检查

遗传性血色病（Hereditary hemochromatosis，HHC）是一种国内罕见的常染色体隐性遗传病，因为铁在胃肠道吸收增加，含铁血黄素在肝脏、心脏、胰腺等实质细胞的异常沉积导致的多脏器功能损害的疾病，临床主要表现为肝硬化、心肌病、糖尿病、关节炎、性功能减退及皮肤色素沉着症。HCC是导致人体肝铁过载的主要病因，在欧美人群发病率较高，约为0.5%。在对欧美的研究中发现，HHC主要和high FH (HFE)、HAMP、SLC40A1、HJV（HFE2）、Tfr2基因突变密切相关，HFE是欧美人群HHC主要突变基因，p.C28Y纯合突变、p.C28Y/p.H63D及p.C28Y/p.S 65C复合杂合型突变是HFE基因主要的三种突变类型[20]。HHC在中国的发病率较低，目前尚无流行病学统计结果。最近李元丰等人[21]对中国1个原发性血色病家系致病基因检测研究中，首次发现HJV纯合突变的等位基因p.C321X，但未检测到突变的HHF基因。未来研究人员将进一步扩大人群筛查范围，对中国血色病的发病机制及基因诊断提供依据。

5 定量CT（quantitative computed tomography，qCT）检查

铁是一种重金属，铁蛋白及含铁血黄素在肝脏沉积，可以降低肝脏的X线吸收率，使肝脏的CT值增加。临床上常用单能或双能qCT测量肝铁质浓度，肝实质密度＞66HU时，表明铁在肝脏过多沉积[22]。Wood JC等[23]研究发现，单能qCT对肝铁质浓度＜7mg/g的轻度肝铁过载患者准确性较低。通过与MRI进行对比发现，当肝铁质浓度15 mg/g～20 mg/g时单能qCT测量肝脏铁质浓度的敏感性较MRI低。传统单能qCT仅用一个固定的管电压扫描，当肝铁过载及肝实质密度减低同时存在时，传统单能CT无法准确判断。脂肪肝、Wilson氏病、长期服用胶体金及胺碘酮等导致肝实质密度减低，对肝铁含量的测量产生干扰。双能CT一次扫描便可完成2种能级下数据采集，根据不同物质对两种能级X线的吸收率不同，通过高低能量CT差值法和3种物质分离法，实现物质的分离和量化，消除脂肪肝对肝铁浓度测量的影响，能较好评估患者的肝铁浓度[24]。qCT检查具有电离效应，会对患者产生辐射损伤，因此不适用于需要复重、多次测检的患者。

6 磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）

沉积于肝脏的铁蛋白及含铁血黄素是顺磁性物质，可以使局部磁场发生变化，影响氢质子的自旋弛豫，缩短组织的T2及T2⋆值，增加组织的R2（R2=1/T2）及R2⋆(R2⋆=1/ T2⋆)值[25]。利用MRI自旋回波（spin-echo，SE）及梯度回波（gradient echo，GRE）序列采集患者T2及T2⋆图像，通过测量肝脏的T2及T2⋆值、肝脏/不含铁参考组织（通常选取腰大肌）的信号强度比（signal intensity ratio，SIR）测量肝脏铁含量。研究证实用MRI肝脏SIR值、T2及T2⋆值连续监测肝铁过载患者的准确性高于穿刺活检[26]。M.S.Juchems等进一步研究发现，虽然SE及GRE序列测量肝脏铁与肝穿刺活检相关性较高(r=0.85,P＜0.001)，但是SE序列较GRE序列敏感性低[27]；Alústiza Echeverría JM等研究发现SIR值测量肝铁浓度的敏感性较T2及T2⋆值低[28]，T2的采集时间较T2⋆长，所以目前临床上主要通过T2⋆或R2⋆值测量患者的肝铁浓度。虽然T2及T2⋆值、SIR可以无创测量肝铁浓度，但是由于不同厂家MRI设备扫描的参数不同，测量值也不同，且肝铁含量大于20.9 mg/g(375 μmol/g)及严重脂肪肝时，肝脏信号丢失较大，MRI不能有效的测量肝铁含量[29]。虽然采用化学饱和MRI压脂序列，可以一定程度降低脂肪对肝脏信号的影响，但是仍不能完全消除其影响。

磁敏感加权成像(susceptibility-weighted imaging,SWI)是近年发展较快的一种较新的磁共振成像方法，是一个二位或三维（2/3 Dimension，2/3D）采集、完全流动补偿、高分辨力、薄层重建的梯度回波序列。这种方法利用不同组织间磁敏感性的差异产生图像对比，可充分显示组织之间内在磁敏感特性的差别。不同于以往的仅由信号强度信息组成的质子密度、Tl、T2或T2⋆加权成像，SWI通过把处理后的相位信息叠加于强度信息上，强调不同组织间的磁敏感性差异，对显示铁质沉积、血液成分、静脉血管、钙化等非常敏感，对非血红素铁(如铁蛋白等)的显示比现有所有序列清晰。SWI相位图上通过分析定量物质磁敏感效应产生的相位位移变化，间接反映该物质的相对含量[30]。以人体组织内的铁质含量为例：SWI相位值与含铁量呈线性相关。因此可定量测量病灶内的含铁量，目前多用于脑内结构和病变的铁浓度测量[31]。近年来随着MRI技术的发展，肝脏的SWI研究逐渐增多。比较SWI、T2WI、T2⋆WI等的几种MR成像方法对肝硬化含铁小结显示的研究发现，2D SWI是检测肝硬化患者肝内含铁小结最敏感的方法[32-33]。Feier D等发现使用SWI肝脏信号强度、弥散加权成像的的表观弥散系数、T1加权增强扫描可以联合评估患者肝纤维化分级[34]。虽然SWI技术最近已取得了进步，但是以SWI为基础的肝铁含量的定量测量应用于临床，还有待发展。

7 结语

慢性肝病、遗传性血色病及长期大量输血，是导致肝铁过载的主要原因，而肝铁过载又与肝硬化、肝癌等肝脏疾病的发生与发展密切相关，因此无创性肝铁含量的测量对铁过载相关疾病的诊断、治疗及疗效评估非常重要。血清铁蛋白、肝穿刺活检、SQIID及MRI是目前临床测量肝铁含量检查的主要方法，MRI是目前无创性测量肝铁含量的常用方法。SQUID作为另一种无创测量肝铁含量的方法，具有较MRI成像简单、省时等优点，虽然由于价格等原因尚未普及，随着常温超导材料的发展，未来有望成为肝铁含量检测的重要方法。

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（2015-09-07收稿）

R575.5

A

10.3969/j.issn.1000-2669.2016.01.019

金明丽（1987-），女，硕士生。E-mail：1242037853@qq.com