铁调素和狼疮性肾炎的相关性研究进展

唐代荣 廖湘平 李志湘 谢先达 黄 朦

(1.郴州 南华大学附属医院，湖南 郴州 423000；2.郴州市第一医院，湖南 郴州 423000)

铁调素和狼疮性肾炎的相关性研究进展

唐代荣1廖湘平2#李志湘2谢先达1黄 朦1

(1.郴州 南华大学附属医院，湖南 郴州 423000；2.郴州市第一医院，湖南 郴州 423000)

2#通讯作者：廖湘平

铁调素( Hepcidin，Hepc)主要是由肝脏产生的维持机体铁稳态的一种低分子抗菌多肽，肾脏是除肝脏以外参与Hepc合成和清除的重要器官，肾脏的近端小管几乎全部重吸收Hepc。狼疮性肾炎(lupus nephritis,LN)是系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)累及肾脏时的一种免疫复合物性肾炎，其发病机制目前尚未阐明。越来越多的研究表明，IL-6 可使B细胞产生大量自身抗体，在促进 LN 疾病的发生及发展中发挥了重要作用，而且与疾病的的活动度密切相关。目前研究发现IL-6可通过STAT3途径和HJV-BMP/SMAD信号通路调节Hepc的表达。所以，近年来国外学者逐渐发现Hepc和LN具有相关性，提出了Hepc可能是LN的一个潜在的生物学标志物，本文就通过IL-6阐述Hepc和LN的相关性。

铁调素；狼疮性肾炎；系统性红斑狼疮；IL-6；

铁调素(Hepcidin，Hepc)又称肝抗菌多肽(LEAP-1),是一种主要由肝脏分泌、维持体内铁稳态的负性调节激素。最初是由Krause等[1]和Park等[2]在2000年及2001年分别从人血清和尿液中提纯的一种抗菌多肽。系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)是一种累及多系统的自身免疫性疾病，主要累及心、脑、肾等多个重要脏器，狼疮性肾炎(lupus nephritis, LN)是SLE病变累及肾脏时出现的一种免疫复合物性肾炎，LN除累及肾小球外，肾小管、肾间质及肾血管也常累及，是SLE最普遍、最严重的损害之一[3,4]。研究发现LN患者体内B细胞扩增后产生多种自身抗体，这些抗体可能与肾脏受损具有相关性[5]。而IL-6可扩增B细胞，使其产生大量的自身抗体，这些抗体参与了炎症反应和自身免疫性疾病的发病。SLE患者中，IL-6可诱导B细胞成熟，使浆细胞分泌免疫球蛋白增多，也可促进T细胞自身抗体的产生，同时也可抑制抑制性T细胞(suppressor T cell，TS)的活性。而且，研究发现IL-6可通过转录活化因子3(singnal transducers and activators of transcription 3 ,STAT3)途径调节Hepc的转录,而SMAD4能抑制IL-6对Hepc表达[6]。IL-6是一种多效应的细胞因子，在炎症反应和自身免疫性疾病中可使B细胞产生大量自身抗体，使其参与疾病的发生及发展，同时，IL-6可调节Hepc mRNA的转录，使Hepc在机体出现高表达，所以，近年来国外学者逐渐发现Hepc与LN具有相关性，目前关于Hepc和LN的相关性的研究逐渐增多，提出了Hepc可能是LN的一个潜在的生物学标志物，现就Hepc与IL-6、LN的关系综述如下。

1 Hepc的结构功能及调节机制

Hepc是一种富含半胱氨酸的小分子多肽，以1个β折叠结构为主干，由8个半胱氨酸通过4个分子内二硫化键连接而成的单一发夹结构，半胱氨酸的N端与铜离子和镍离子结合形成的ATCUN序列被认为是其发挥生物活性的基本结构[7]。铁调素抗菌肽(hepcidin antimicrobial peptide，HAMP)基因定位于第19号染色体，基因座19q13，它编码含有84个氨基酸的铁调素前体蛋白，经降解后分别成为含有20、22、25个氨基酸的3个亚型(即Hepc-20，Hepc-22，Hepc-25)，Hepc-25发挥主要的生物学功能，Hepc主要通过肾脏排泄[8]。Piperno等[9]研究发现Hepc主要是在肝脏中产生，而心脏、肾脏、视网膜、单核细胞、巨噬细胞、肺泡上皮细胞、脂肪细胞和胰腺β细胞也可少量表达。Swinkels等[10]进一步发现肾脏是除肝脏以外参与Hepc合成和清除的重要器官，超过97%的自由滤过的血清Hepc在肾脏近端小管重吸收。

Hepc的主要功能是维持机体铁稳态，是血清铁的负性调节激素，主要调节铁吸收、循环再利用以及铁的释放[11]。Hepc主要是通过三种靶细胞来调节铁代谢，即肠上皮细胞，肝细胞和网状内皮系统的巨噬细胞,人体内大约有66%的铁用于合成红细胞中的血红蛋白，网状内皮系统的巨噬细胞吞噬衰老的红细胞后将铁重新释放或储存，同样，肠上皮细胞吸收食物中的铁和血红蛋白释放的铁来补充血清铁或储存铁[8]。骨髓红细胞利用铁进行造血，而肝细胞主要进行储存，膜铁转运蛋白(ferroportin，FPN)是一种五次跨膜的铁输出蛋白，其N端在细胞胞质侧，C端在细胞外，主要存在于小肠、巨噬、肝及胎盘细胞表面，主要负责将铁从组织中运输到血液中合成血红蛋白，而Hepc与FPN结合形成复合物后，可诱导FPN内化从而影响血红蛋白的合成和介导FPN的降解[12.13]。综上，Hepc最主要的生理功能并不是抗菌，而是控制铁的吸收和释放，从而维持机体内铁的平衡，目前，关于Hepc的生物功能的研究有限，仍需进一步的研究来发现更多的生物学功能。

Hepc可受到血清铁水平、促红细胞生成素(erythropoietin，EPO)、炎性反应、低氧和氧化应激等因素的调节[14.15]。EPO的增加和铁过载时可抑制Hepc的表达，失血、贫血、EPO增加和低氧均可刺激骨髓造血而降低机体的Hepc[8，16，17]。Hepc的低表达可能与EPO、红系造血刺激剂(erythropoiesis-stimulating agents，ESAs)以及刺激缺氧诱导因子(hypoxia-inducible factor，HIF)相关。研究表明，骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)、遗传性血色素沉着症候选基因(hemochromatosis，HFE)和肝细胞表面的铁调素调节蛋白(hemojuvelin，HJV)均参与了红细胞的合成和铁过载的调节[16，18]。HJV是BMP的供受体，在肝细胞表面BMP6配体与HJV结合形成多蛋白复合物，使SMAD1/5/8磷酸化，这种磷酸化分子与SMAD4相互作用诱导SMAD的易位，从而刺激HAMP的表达[18]。缺氧和铁缺乏可使肝脏跨膜丝氨酸蛋白6(TMPRSS6)表达和HJV从细胞表面分离，从而抑制Hepc的表达[18]。研究发现IL-6可通过ILR和JAK2-STAT3通路促进HAMP基因的表达，上调Hepc水平[16,18]。

2 Hepc与IL-6

白细胞介素(Interleukin，IL)简称白介素,是由多种细胞产生的对机体的免疫系统细胞的增殖、分化和功能起到调节作用的一类细胞因子[19，20]。IL-6可与血细胞生长因子共同完成造血和免疫调节功能,同时IL在传递信息、炎症反应、介导T、B细胞活化以及激活与调节免疫细胞中也起到了非常重要的作用。IL-6原称B细胞分化因子,IL-6基因定位于第七号染色体上,含5个外显子和4个内含子,翻译后的肽链经糖基化和磷酸化使其分子量介于21～30kd之间，它既是反映炎症前的一种细胞因子,也是一种抗炎症细胞因子。辅助性T细胞(Helper T cells，Th)、B细胞、肥大细胞、单核巨噬细胞等都可分泌IL-6。同时,IL-6可作用于肝细胞、巨噬细胞、活化的B细胞等多种靶细胞,其与靶细胞表面的受体结合而发挥其生物学效应。

目前研究证实IL-6与Hepc具有相关性，IL-6可影响机体Hepc的表达，IL-6可通过STAT3途径调节铁调素的转录。Yu等[21]研究发现，BMP受体抑制剂Dorsomorphin可影响IL-6对Hepc的表达,同时,对BMP促进SMAD磷酸化有抑制作用。研究提示，IL-6可能也可通过HJV-BMP/SMAD信号通路调节Hepc的表达。在活体外予以一组细胞因子刺激新鲜的人肝细胞，发现IL-6能诱导Hepc mRNA的高表达，而IL-1和TNF-α对Hepc mRNA无诱导作用，表明IL-6是诱导Hepc高表达的一种介质,而且Hepc是一种II型急性期蛋白，与炎症、贫血和铁代谢的调节具有相关性[22]。后Nemeth等[22，23]通过对健康受试者注入IL-6后，受试者尿液中Hepc水平出现了增加。以上研究表明，炎症作用于多种细胞后诱导产生IL-6，IL-6可通过多种途径诱导肝脏Hepc mRNA的表达，使Hepc水平升高。

3 Hepc和LN

SLE全球发病率12～39/10万，我国患病率30～70/10万，仅次于黑人(100/10万),位居全球第二位[24]。血清中出现以抗核抗体为代表的多种自身抗体和多系统受累是SLE的两大特征，而肾脏受累是SLE中最常见的脏器损害，据统计大约3/5～4/5的SLE患者临床上出现肾脏受损。LN中受损的肾脏因肾小球免疫复合物沉积，从而导致肾实质炎性损伤。

目前LN仍是病因不明、发病机制不清楚的一种自身免疫性疾病，近年来发现细胞因子参与了LN的发病及病程的发展，IL-6等细胞因子在LN患者中表达明显升高。在LN患者中，IL-6不仅仅出现在血液中，肾脏及尿液中也可出现，在LN的小鼠模型中发现IL-6可LN促进自身抗体的产生。Cash等[25]研究发现IL-6基因缺陷的MRL/lpr鼠疾病进展缓慢，且CD4+和CD8+T细胞数量减少，肾小球免疫球蛋白IgG和补体C3沉积减少，肾实质血管细胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)表达下降,降低了肾脏巨噬细胞的浸润。 Mihara[26]等研究发现在NZB/W鼠模型中，外源性的给予人IL-6后能够加重肾小球肾炎，且MRL-Fas(lpr)IL-6-/-鼠与IL-6正常小鼠相比肾脏组织中VCAM-1表达较低，而在NZB/W鼠模型中，予以IL-6阻断治疗后，蛋白尿症状减轻，而且小鼠的存活率提高。张等[27]研究发现，在儿童LN患者中发生感染及未发生感染者无论是血清还是尿液中IL-6水平均明显高于同期正常儿童,进一步证实了LN存在时血清和尿液中IL-6表达明显上调，同时活动期时IL-6异常表达更为明显,提示IL-6与病情严重程度密切相关。目前国内外相关研究均证实了IL-6 在促进 LN 疾病的发生及发展中发挥了重要作用，而且可能与LN的活动度密切相关。

目前,国内外越来越多的研究表明Hepc与肾脏损伤关系密切。研究者提出Hepc可能是急性肾损伤及糖尿病肾病的早期肾脏损害的一种潜在的生物标志物，而在慢性肾脏病患者中，血清Hepc随着肾功能的恶化，体内Hepc出现蓄积。所以，国内外学者也做了Hepc与LN相关性的一些研究。Zhang等[28]对来源于61名患者的64个肾活检标本进行研究，发现尿液中Hepc浓度与LN间质性炎症具有相关性。于是，有关学者做了关于LN患者中尿Hepc和尿单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)表达水平的研究，发现LN患者尿液中的Hepc和MCP-1明显升高，提示LN中受损肾组织的单核细胞可能与尿Hepc的表达增加具有相关性[29]。同样Michael等[15]认为LN患者尿中Hepc可能来源于肾组织中浸润的单核细胞。Zhang[30]等采用表面增强激光解吸电离飞行时间质谱(surface-enhanced laseresorption/inionation time of flight mass spectrome-ry,SELDI-TOF-MS)技术连续测定复燃周期中LN的尿液样本，发现分子量介于2-20kDa的176个蛋白中有27个出现了差异性表达，其中差异性表达的有Hepc-20、Hepc-25、α1-抗胰蛋白酶和白蛋白；进一步分析发现LN复燃前4个月Hepc-20表达出现增加，复燃后Hepc-20返回到基线水平，然而相反的是，Hepc-25在LN复燃前表达降低，复燃后4个月Hepc-25返回到基线水平；同时该研究组还将LN的肾脏活检组织标本进行了染色，发现肾脏组织标本中只有浸润的间质细胞表达的Hepc，而在肾实质细胞中无表达，而且IL-6可诱导尿Hepc的表达，TNF-α则抑制其表达，两种细胞因子均参与LN的发病机制。所以，在复燃的LN患者中Hepc不是简单的被肾脏过滤，肾脏本身可分泌Hepc。因此，通过测定尿Hepc的亚型，可反应复杂的肾脏炎症细胞因子的表达变化情况。所以我们推测，Hepc-20可能是LN复燃的生物标志物，而Hepc-25可能是检测治疗效果的生物标志物。

4 结语

Hepc是一种新型的肝细胞衍生的肽激素，在炎性反应和维持机体铁稳态发面具有重要作用。国内外研究均证实了铁过载疾病均可以升高体内Hepc的水平，而且炎症时机体可通过IL-6途径促进Hepc mRNA的表达，从而使Hepc高表达。近年来，对Hepc的焦点已经从铁调节转移到了更广泛的方面，在血液和非血液疾病中，体内Hepc的水平可作为疾病的诊断及评估病程发展及预后的标志。目前国内外关于Hepc在自身免疫性疾病中的研究主要集中在类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)，Hepc与慢性病贫血(anemia of chronic disease，ACD)的关系十分密切，可能与RA等自身免疫性疾病的病程相关。近年来Hepc已被提出作为LN和其他慢性肾脏疾病的一种新的生物标志物，包括急性肾损伤和糖尿病肾病等，并且其与LN的活动性相关，而且可用来监测治疗的效果。大量研究发现在LN患者中IL-6可能参与了肾小球免疫性复合物的沉积，从而使肾脏功能受损而发病，而且IL-6可促进Hepc mRNA的表达，使Hepc水平增高。然而，LN的病程复杂和发病机制的多因素性，目前Hepc在LN中具体的发病机制尚不是很清楚。目前关于Hepc和LN关系的研究大多数只是进行横断面的调查，仅局限于实验研究阶段，尚缺乏大样本的临床实验来明确Hepc的临床应用价值。

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Correlation Research of hepcidin and lupus nephritis

Hepcidin is a novel peptide hormone of hepatic origin. It is mainly to maintain iron metabolism. The kidney is an important organ for the synthesis and excretion of hepcidin in addition to the liver. Most of hepcidin is absorbed from renal proximal tubule. Lupus nephritis is a kind of immune complex nephritis in systemic lupus erythematosus, and its pathogenesis is incompletely understood. A growing number of studies describing IL-6 can make B cells produce a large number of autoantibodies. IL-6 play an important role in development of lupus nephritis disease, and it is closely related to the disease activity. The present study found that IL-6 can expressed hepcidin through the STAT3 and the HJV-BMP/SMAD signaling pathway. Therefore,foreign scholars have found that hepcidin is related to lupus nephritis. They present that hepcidin may be a potential biomarker of lupus nephritis. This paper describes the correlation between hepcidin and lupus nephritis by IL-6.

hepcidin;lupus nephritis;systemic lupus erythematosus;IL-6

10.3969/j.issn.2095-9559.2017.01.099

2095—9559(2017)01—2881—04

2016-06-22