铁调素在川崎病患儿中的研究进展

马姣，陈钰波，李宇宁

(1.兰州大学第一临床医学院，兰州 730000； 2.兰州大学第一医院儿科，兰州 730000)

川崎病又称皮肤-黏膜-淋巴结综合征，好发于5岁以下的男孩，其发病率总体呈逐年上升趋势。目前川崎病的病因尚未完全阐明，有学者认为，川崎病的发生可能与遗传易感性、感染和自身免疫调节紊乱有关[1]。也有研究表明，免疫系统的高度活化及免疫性血管炎是川崎病患儿的基本病理特征，而CD8+T细胞在血管损害中发挥极为重要的作用[2]。川崎病患儿主要表现为急性中小血管炎，可累及冠状动脉，导致冠状动脉钙化、狭窄、扩张及冠状动脉瘤、血栓形成，甚至心肌缺血或心肌梗死，严重时可致患儿猝死[3]，已成为发达国家儿童继发性心脏病最主要病因[4]。有研究表明，单次静脉注射免疫球蛋白(intravenous immunoglobulin，IVIG)2 g/kg联合阿司匹林可使冠状动脉瘤的发病率从20%～25%降至3%～4%[5]。贫血是川崎病患儿常见的临床特征，尤其在非典型川崎病患儿中更为常见，其总体发病率为72.6%，非典型患儿贫血的发病率可达80.9%[6]，部分地区儿童川崎病贫血的发病率甚至可达97%[7]。多中心研究发现，贫血将成为川崎病患儿冠状动脉瘤发生的独立危险因素之一，也是IVIG治疗无反应性的一个危险因素[7]。Lin等[8]研究表明，贫血是区分川崎病休克综合征与脓毒性休克综合征的一个早期临床指标。而冠状动脉损害(coronary artery lesion，CAL)的产生及贫血的持久性与铁调素的合成水平呈正相关[5,9]。现就铁调素在川崎病患儿中的作用予以综述。

1 铁调素概述

1.1铁调素的起源 2000年，有学者首次从人的尿液及血液中分离出含有4个二硫键分子量为2 800的小分子肽——铁调素，因其结构与抗菌肽相似，起源于肝脏且在体外具有微弱的抗菌活性而得名，它主要由肝细胞通过转录和翻译HAMP基因产生84个氨基酸多肽的前体物质，经剪切、加工及修饰，最终成为含有25个氨基酸的具有生物活性的Hepc25，而Hepc20和Hepc22被认为是无活性的，Hepc25主要被肾小球滤过，部分可被近端肾小管重吸收，最终通过尿液被排出体外，半衰期仅几分钟[10-11]。2018年，Huang等[11]首次提出分别位于cg23677000和cg04085447的CpG位点的DNA甲基化突变可使HAMP基因的启动子发生去甲基化，最终导致川崎病患儿铁调素基因表达水平上调。

1.2铁调素合成的调控机制 铁调素合成的调控机制复杂，许多正负调控因子协同并微调其表达[12]。目前已知的调控铁调素合成途径主要有3种[13]：①机体内铁的水平。肝内存储铁主要通过铁调素调节蛋白/骨形态发生蛋白6/Smad信号通路驱动铁调素合成；血清铁则主要通过与转铁蛋白结合而发挥作用，而Smad信号通路可促进转铁蛋白功能的表达，使血清铁与转铁蛋白结合增加，进而驱动铁调素合成，但需要借助HFE和转铁蛋白受体2。动物实验表明，缺乏铁调素信使RNA基因表达的小鼠会发生铁负荷，进一步损害大脑、肝脏、心脏及胰腺等实质性脏器，而过度表达铁调素的转基因小鼠在刚出生时就死于严重的铁不足；对于铁超载的小鼠，其铁调素信使RNA基因表达上调，而失血或溶血所致贫血的小鼠铁调素信使RNA基因表达下调[14-15]。可见，机体内铁调素与血清铁相互制约并协同，形成了一种负反馈调节机制。②炎症反应。主要是白细胞介素(interleukin，IL)-6和激活素B参与调节，IL-6通过Janus激酶2/信号转导及转录活化因子3信号通路调节铁调素的合成，而激活素B则通过非典型骨形态发生蛋白/Smad信号通路驱动铁调素合成；也有文献报道，注射脂多糖3 h内，健康人血清及尿液中IL-6水平升高，且尿液中铁调素水平在6 h内达到峰值，随后血清铁水平下降[16]。Lee等[17]认为，脂多糖主要通过调节Toll样受体4/髓样分化因子88信号通路刺激IL-6产生，继而诱导肝脏细胞表达HAMP基因。③促红细胞生成素-ERFE(erythroferrone)轴信号通路。高水平的促红细胞生成素可刺激ERFE产生，进而抑制铁调素合成，虽然ERFE抑制肝细胞合成铁调素的作用机制尚未完全阐明，但至少部分依赖于骨形态发生蛋白/Smad信号通路。

1.3铁调素参与铁的转运 铁离子是各种酶的必需微量元素，参与人体各个生理过程，如氧的运输、电子转移、三羧酸循环、血红蛋白及肌红蛋白的合成，并在红细胞生成过程中起关键作用。人体内的铁主要来源于巨噬细胞吞噬的衰老红细胞、十二指肠吸收的膳食铁及肝脏的储存铁，主要通过唯一已知的被基因溶质载体家族(SLC40A1)编码的铁通道——膜转铁蛋白1(ferroportin 1，FPN1)的调控将铁从细胞内释放至细胞外[18]。FPN1是一种高度保守的跨膜的铁输出蛋白，广泛分布于哺乳动物的十二指肠、肝脏、肾脏、肺、脑部、肌肉及胎盘等的细胞的基底膜和基底外侧膜，参与铁代谢[19]。FPN1的半胱氨酸C326巯基为铁调素的结合位点，若C326S与C326T发生突变，铁调素则不能与FPN1结合而进一步发挥作用[20]。

2 铁调素与川崎病的关系

铁调素是一种多肽类激素，可直接调控膳食铁的吸收及循环铁的生物利用度，在调节铁稳态方面占据重要地位，贫血、炎症及缺氧可调控HAMP基因，继而诱导铁调素的产生。目前，川崎病患儿贫血发生的原因尚未完全阐明，Bruggeman等[21]认为，川崎病患儿贫血为IVIG治疗相关的溶血性贫血。但由于川崎病患儿贫血在IVIG治疗前已经存在，故有学者认为该贫血主要由铁调素水平升高引起，而与IVIG治疗无关[5,22]。铁调素也可导致冠状动脉病变，其所发挥作用的观点尚不统一。铁调素在川崎病患儿贫血及CAL的发生中占据重要地位，有望成为川崎病发生、发展过程中的治疗靶点。

2.1铁调素与炎症性贫血 铁调素决定机体内铁的循环、分布及膳食铁的吸收[23]，在调控铁代谢及炎症性贫血的发病机制中占据重要地位[22]。有学者认为，由于炎症可调控HAMP基因，而铁调素为一种急性时相反应蛋白，故铁调素与炎症性贫血有关[24]。研究表明，在川崎病患儿中，血清铁调素含量与炎症性贫血的发生、严重程度及预后密切相关[25]。

免疫系统的激活是川崎病的一个主要特征，急性期川崎病患儿血清IL-6水平持续升高[26]。IL-6主要通过IL-6-gp80二聚体与gp130结合，激活Janus激酶2/信号转导及转录活化因子3信号通道诱导铁调素的产生[27]，而铁调素进一步作用于位于十二指肠上皮细胞、巨噬细胞及肝细胞等细胞膜上的FPN1，导致其泛素化、内化和降解[13]，引起巨噬细胞内铁的潴留，限制十二指肠上皮细胞吸收膳食铁，影响循环铁的释放，也可抑制促红细胞生成素对贫血的反馈及红系分化，缩短红细胞的半衰期，最终导致贫血的发生[28]，但以巨噬细胞内铁的潴留为主，因为巨噬细胞从衰老的红细胞中循环利用的铁占每日合成血红蛋白所需铁的90%[29]。有研究表明，铁调素主要通过控制FPN1的门控通道来调控铁的转运[30]。有动物实验模型证明，移除位于细胞膜上的FPN1或破坏FPN1上的门控通道可抑制铁的吸收和造成巨噬细胞内铁的潴留[31]。

2012年，Kuo等[22]首次报道了川崎病患儿铁调素含量显著增加，并第一次阐述了川崎病贫血的发生主要为铁调素表达过量所致。另有研究表明，铁调素对红系前体的增殖和存活有抑制效应[32]，川崎病患儿骨髓穿刺细胞形态学检查提示红系相对减少[33]，而铁调素是炎症诱导所产生的一种细胞因子[34]，故与铁调素导致川崎病患儿炎症性贫血这一理论相一致。在川崎病患儿中，血清铁调素水平与血清铁水平呈负相关，铁调素水平与IVIG治疗后血红蛋白水平呈负相关(r=-0.188，P=0.046)，反映了铁调素对红细胞生成有延迟效应；IVIG治疗后血红蛋白水平仍然低于正常范围，3周后血红蛋白才会逐渐上升，提示川崎病患儿中铁调素对骨髓的抑制并不会在IVIG治疗后迅速逆转[22]。

贫血普遍存在于川崎病患者中，并可导致活动性炎症反应延长[5]。12月龄以下川崎病患儿易患冠状动脉瘤，而合并贫血的川崎病患儿的心脏受累风险更高[7]。Kim和Eun[35]研究表明，非CAL组血红蛋白水平明显高于CAL组(121 g/L比114 g/L，P<0.001)，且贫血是CAL发生的独立危险因素(OR=4.034，95%CI1.955～8.325，P<0.001)。Kong等[36]研究表明，血红蛋白预测CAL的灵敏度和特异度分别为64.4%和61.3%，而其最佳截断值为106.5 g/L。另有研究表明，血红蛋白<102 g/L既是冠状动脉瘤发生的独立危险因素(OR=2.2，95%CI1.2～4.1)，也是IVIG治疗无反应的一个独立危险因素[7]。

2.2铁调素与CAL 铁调素是导致CAL形成的正向调节因子，主要通过促进巨噬细胞内炎症因子释放、细胞内脂质沉积、氧化应激和凋亡来发挥作用[9]。铁调素可降低人单核细胞/巨噬细胞和冠状动脉内皮细胞的存活率，并可使血管内皮细胞内铁超载进而导致血管内皮细胞发生凋亡[37]，进一步导致CAL的发生。铁介导的氧化还原反应在心肌细胞代谢中起着至关重要的作用[38]。铁在三羧酸循环中占重要地位，高水平的铁调素可降低铁的生物利用度，使无氧酵解水平增加及乳酸形成增多，最终导致心肌细胞凋亡[39]。

川崎病是一种全身血管炎症性疾病，免疫系统的异常激活是CAL发展的一个重要环节，炎症细胞介导的免疫反应可触发冠状动脉壁炎症因子的释放，损害血管导致CAL的发生[3]。Isoda等[40]研究表明，心肌炎及心肌梗死后的心肌细胞中铁调素被诱导表达，铁调素信使RNA在第9天开始升高，第12天达高峰，随后逐渐下降，而铁调素信使RNA表达与IL-6明显相关，IL-6是铁调素合成的强诱导剂，通过自分泌或旁分泌的形式诱导巨噬细胞合成铁调素[37]。有病理生理学数据表明，高水平的铁调素反映了心肌处于缺血缺氧状态，心肌梗死后血清铁调素水平可剧增至100倍[39]。Suzuki等[41]表明，铁调素在心肌缺血时短暂升高，故检测血清铁调素有助于诊断心肌梗死。Li等[42]研究表明，铁调素可能是预测急性冠状动脉综合征风险的潜在生物标志物，而铁调素导致心肌梗死的过程独立于血管紧张素信号的传导过程[43]。

CAL的预后主要取决于冠状动脉内径狭窄程度，研究表明，川崎病患儿血管超声检测到的冠状动脉瘤段内膜增厚和钙化与成人冠状动脉硬化的变化相似[3]。通过某些药物靶向抑制铁调素的合成可增加巨噬细胞内胆固醇的外流，减少泡沫细胞的形成，进一步延缓动脉粥样硬化的形成，最终可预防CAL。巨噬细胞及肠上皮细胞存在的ATP结合盒转运蛋白A1和ATP结合盒转运蛋白G1，可介导细胞内的胆固醇及磷脂转运至细胞外，并通过高密度脂质白将胆固醇逆向转运至肝脏，进一步减少泡沫细胞的形成，而LDN193189是一种骨形态发生蛋白受体抑制剂，可抑制肝内铁调素转录、增加巨噬细胞膜上FPN1表达、降低细胞内铁水平，也可增加巨噬细胞及上皮细胞膜的ATP结合盒转运蛋白A1和ATP结合盒转运蛋白G1的表达，促进胆固醇与载脂蛋白A1结合，减少泡沫细胞的形成，进一步预防CAL发生，但LDN193189对胆固醇外流的诱导效应可被铁调素逆转[44]。

炎症标志物的显著升高以及IVIG治疗无反应性会导致川崎病患儿CAL的形成[45]。IVIG治疗后铁调素降低的程度与CAL的发生密切相关[22]。由此可见，铁调素水平与CAL的形成密切相关，但铁调素是否为CAL的独立危险因素仍需要进一步探讨。

3 铁调素与IVIG治疗无反应性的关系

IVIG治疗无反应性主要指首次IVIG后48 h仍有反复发热或IVIG后2～7 d内再次出现发热，且伴有至少一项川崎病的主要临床表现[46]。研究表明，10%～20%的川崎病患儿存在IVIG治疗无反应性[47]。IVIG治疗无反应性川崎病患儿发生CAL的风险显著增加，故治疗开始前预测IVIG无反应性者将有助于早期最佳治疗方案的选择。有研究发现，血清IL-6水平升高是IVIG治疗无反应性的一个独立危险因素，IVIG在一定程度上可抑制脂多糖诱导IL-6的上调，若IVIG不能抑制IL-6基因表达，血清IL-6水平将显著上升，而IL-6参与铁调素的合成[48]。IVIG治疗后血清铁调素水平显著下降，然而其降低程度与IVIG治疗无反应性密切相关[49]。Kuo等[22]研究表明，IVIG治疗无反应性川崎病患儿的铁调素水平在IVIG治疗后会进一步升高，且IVIG治疗后铁调素水平越高，IVIG治疗耐受的发生率也越高，CAL发生的风险进一步增高。Zhang等[50]研究表明，淋巴细胞抗原6复合物E是淋巴细胞基质细胞膜Ly6超家族成员，其高表达可导致IVIG治疗无反应。但另有研究认为，淋巴细胞抗原6复合物E是缺氧诱导因子-1α的激活物，其可上调缺氧诱导因子-1α基因的表达，而缺氧诱导因子-1α可下调铁调素的表达，进而降低IVIG治疗无反应性的发生率[51]，这与Zhang等[50]的研究相悖。目前国内外有关IVIG治疗无反应性与铁调素相关研究甚少，IVIG无反应性严重影响川崎病患儿的治疗及预后。

4 小 结

在川崎病急性期，大量炎症介质释放可刺激铁调素的合成，铁调素通过作用于FPN1调节肠道上皮细胞对铁的吸收、巨噬细胞内的铁外流及红系集落的形成，最终导致炎症性贫血的发生，而高水平的铁调素可导致CAL发生，并与IVIG治疗无反应性密切相关。铁调素在川崎病发病机制中的作用复杂，还需进一步探索。目前已设计出的减少铁调素合成的广泛的靶向药物正在进行测试，其具体机制、有效性、稳定性和不良反应仍有待评估[52]，而这些靶向药物是否能预防川崎病贫血及CAL的发生是今后的研究目标。