夏曉菲，趙艷紅

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院血液內(nèi)科，哈爾濱 150001)

鐵是許多蛋白質(zhì)和酶的重要組成部分，參與了眾多人體必需的生物學(xué)功能，但人體只會因黏膜和皮膚細胞脫落或出血而失去少量的鐵[1-3]。人體內(nèi)鐵代謝的調(diào)控主要是通過調(diào)節(jié)鐵調(diào)素的水平，各種生理或病理機制導(dǎo)致人體內(nèi)鐵攝入過多而排除不足就會導(dǎo)致鐵過載的發(fā)生。既往研究表明，在骨髓增生異常綜合征和再生障礙性貧血等血液系統(tǒng)疾病中，鐵過載是常見的、獨立的不良預(yù)后因素[4-5]。對于急性髓系白血病(acute myeloid leukemia，AML)鐵過載的研究較少，但AML患者同樣存在鐵過載，其發(fā)生機制主要涉及紅細胞的過量輸注、骨髓無效造血以及鐵吸收水平的增加。血清鐵蛋白因價格低廉、操作簡單、具有無創(chuàng)性等優(yōu)勢目前已廣泛用于體內(nèi)鐵過載程度的評估。在接受造血干細胞移植的AML患者和未予治療的初發(fā)AML患者中，血清鐵蛋白升高均是其獨立的不良預(yù)后因素之一，與患者的總生存率、無進展生存率以及復(fù)發(fā)風(fēng)險等顯著相關(guān)[6-7]。明確鐵過載的發(fā)生及損傷機制，以及鐵過載對AML患者不良預(yù)后的意義可能對AML未來的治療方向以及患者的預(yù)后判斷有一定的指導(dǎo)作用?，F(xiàn)就鐵過載在AML中的研究進展予以綜述。

1 鐵代謝的調(diào)節(jié)方式

鐵是許多蛋白質(zhì)和酶的重要組成部分，參與氧的運輸和儲存(血紅蛋白、肌紅蛋白)、電子轉(zhuǎn)移和藥物代謝(細胞色素C)以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(一氧化氮合酶)等[1-2]。人體內(nèi)絕大多數(shù)鐵分布于紅細胞的血紅蛋白中，并且用于氧的運輸。巨噬細胞(<600 mg)和肌肉肌紅蛋白(約300 mg)中也存在一定量的鐵，而過剩的鐵(約1 g)存儲于肝臟中[8-9]。人體會因黏膜和皮膚細胞脫落或出血而失去鐵，但沒有任何調(diào)節(jié)鐵排泄的機制，只能通過嚴(yán)格控制十二指腸中膳食鐵的吸收來維持體內(nèi)鐵的平衡[3]。鐵調(diào)素是一種肝臟衍生的肽激素，是人體內(nèi)調(diào)節(jié)鐵代謝最重要的激素。鐵轉(zhuǎn)運蛋白介導(dǎo)的二價鐵離子從細胞內(nèi)進入循環(huán)血對系統(tǒng)性鐵穩(wěn)態(tài)的維持至關(guān)重要，而這一過程受鐵調(diào)素的負向調(diào)控；鐵調(diào)素通過與鐵轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)合并促進其磷酸化、內(nèi)化及溶酶體降解，從而減少小腸細胞對鐵的吸收和巨噬細胞對鐵的釋放[10-11]。在鐵攝入增加和炎癥條件下鐵調(diào)素水平升高，導(dǎo)致巨噬細胞中膳食鐵吸收和鐵潴留減少；而在鐵缺乏、缺氧和急性失血時鐵調(diào)素水平降低，導(dǎo)致小腸對鐵的吸收增加以及巨噬細胞中鐵的釋放增加[3]。

2 AML中鐵過載的發(fā)生機制

2.1紅細胞輸注 在AML中，治療疾病本身和化療后骨髓抑制可導(dǎo)致貧血的發(fā)生，因此定期的紅細胞輸注對于AML患者是重要的支持治療。輸血性鐵過載是AML患者常見的并發(fā)癥。1 mL紅細胞懸液中含有1.16 mg的鐵，因此1單位紅細胞中含有200～250 mg鐵，相當(dāng)于6個月吸收鐵的總量[12]。身體排出過量鐵的機制有限，最初這種過量的鐵儲存在網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)中，但隨著血漿轉(zhuǎn)鐵蛋白的飽和度接近100%，過量的鐵沉積在實質(zhì)細胞中，因此大多數(shù)人在輸注10～20單位的紅細胞后會導(dǎo)致鐵調(diào)素對鐵的調(diào)節(jié)能力相對不足，造成鐵過載的發(fā)生[12-13]。

2.2無效造血及鐵吸收水平增加 無效造血指骨髓內(nèi)紅系增殖分化異常，導(dǎo)致紅細胞在成熟和進入外周循環(huán)血之前已被破壞。在AML患者的骨髓中，白血病細胞通過對骨髓脂肪細胞的抑制，導(dǎo)致造血干細胞和祖細胞在骨髓中所占的比例失衡，從而導(dǎo)致骨髓紅系增殖分化異常，引起無效造血[14]。無效造血可導(dǎo)致貧血，刺激腎臟產(chǎn)生更多的促紅細胞生成素促進紅系造血，從而代償貧血狀態(tài)，但促紅細胞生成素的增加能夠限制紅細胞的分化，加劇無效造血[15]。無效造血導(dǎo)致的貧血又可引起骨髓造血增生活躍，使鐵調(diào)素水平降低，增加了小腸上皮細胞對鐵的吸收以及巨噬細胞內(nèi)鐵的釋放，進而導(dǎo)致鐵過載[14,16]。而過量的鐵又可抑制骨髓中的紅細胞成熟、誘導(dǎo)未成熟的紅細胞凋亡[17]，加劇了無效造血。鐵過載與無效造血之間形成了惡性循環(huán)，對造血系統(tǒng)造成了嚴(yán)重損傷。

3 鐵過載在AML患者中的組織損傷作用

3.1骨髓

3.1.1鐵過載導(dǎo)致骨髓造血干細胞凋亡及細胞周期停滯 盡管紅細胞進行血紅蛋白的合成時需要適量的鐵，但過量的鐵會導(dǎo)致骨髓造血干細胞成熟障礙、細胞老化及細胞凋亡，并使造血干細胞停滯在DNA合成前期。過量的鐵造成的細胞凋亡可能與細胞譜系有關(guān)。在骨髓中，鐵過載所導(dǎo)致的活性氧類(reactive oxygen species，ROS)增加和p38促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)過度活化，對造血功能的抑制起重要作用。ROS增加可導(dǎo)致DNA損傷和老化機制異常激活，從而直接導(dǎo)致造血干細胞老化和凋亡[18]。增加的ROS不僅可以直接損傷造血干細胞，還可以進一步激活p38 MAPK，間接損傷造血功能，p38 MAPK的激活可進一步促進造血干細胞的凋亡并導(dǎo)致造血干細胞自我更新能力降低[19]；同時，p38 MAPK通過正反饋作用促進ROS對造血干細胞的直接損傷[20]。此外，p38 MAPK還可通過激活p53，誘導(dǎo)各種促凋亡蛋白的表達，促進造血干細胞凋亡，而p53的活化又可以導(dǎo)致造血干細胞的細胞周期停滯在DNA合成前期[19]；對于紅細胞系統(tǒng)，過量的鐵導(dǎo)致了紅細胞的成熟障礙，誘導(dǎo)了未成熟紅細胞的凋亡，而且與單核/巨噬細胞系統(tǒng)及B淋巴細胞系統(tǒng)相比，紅細胞系統(tǒng)對于鐵過載具有更高的敏感性[17]。

3.1.2鐵過載抑制骨髓基質(zhì)細胞的功能 過量的鐵可通過抑制骨髓基質(zhì)細胞的增殖和分化能力，并改變黏附分子及細胞因子的表達，進而影響骨髓的造血功能。在鐵過載誘導(dǎo)的小鼠損傷模型中，過量的鐵抑制了骨髓微環(huán)境中的骨髓基質(zhì)細胞的增殖和分化能力，并且在鐵過量的條件下，磷脂酰肌醇-3-激酶水平升高及叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O3信使RNA水平表達降低導(dǎo)致了ROS產(chǎn)生增加，進而導(dǎo)致骨髓基質(zhì)細胞不能支持骨髓造血干細胞的集落形成，表明鐵過載通過降低骨髓基質(zhì)細胞的造血支持功能，影響骨髓造血功能[21]。骨髓基質(zhì)細胞作為骨髓微環(huán)境的重要組成部分，通過分泌細胞因子和生長因子、調(diào)節(jié)造血干細胞生態(tài)位等影響骨髓造血功能，在造血過程中發(fā)揮了重要的作用[19]。在用過量鐵處理后的骨髓中，發(fā)現(xiàn)了數(shù)種黏附分子的表達發(fā)生了顯著改變(如上皮鈣黏素、血管內(nèi)皮細胞鈣黏素和血小板內(nèi)皮細胞黏附分子-1水平上調(diào)；細胞間黏附分子-1和E-選擇素水平下調(diào))，且細胞因子水平也發(fā)生了顯著改變(重組牛胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白2和胰島素樣生長因子-1等分泌減少；γ干擾素和腫瘤壞死因子-α等分泌增加)[17]。其中，重組牛胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白2和胰島素樣生長因子-1可刺激造血干細胞的存活、增殖和循環(huán)[22]，而γ干擾素和腫瘤壞死因子-α可直接抑制造血干細胞的功能[23-24]。由此可見，鐵過載可以通過改變黏附分子及細胞因子的表達影響造血干細胞的更新與分化，從而間接影響骨髓的造血功能。

3.2肝臟 肝臟在全身鐵代謝中起主要作用，是鐵的主要儲存部位，并將鐵釋放回循環(huán)中[25]。但過量的鐵可促進肝細胞的衰老和凋亡，并導(dǎo)致肝纖維化。鐵過載通過提高ROS、超氧陰離子以及過氧化氫的激活產(chǎn)生自由基，使脂質(zhì)過氧化和肝星狀細胞活化，進一步導(dǎo)致肝纖維化[26]。過量的鐵還可使ROS水平增加，從而導(dǎo)致DNA和蛋白質(zhì)的破壞以及線粒體功能障礙，導(dǎo)致肝細胞衰老，而增加的ROS又可通過激活MAPK信號通路促進肝細胞凋亡[27]。

3.3心臟 鐵過載可導(dǎo)致心力衰竭、心律失常及動脈粥樣硬化的發(fā)生。隨著鐵超負荷的增加，心臟中的胞內(nèi)溶解緩沖機制失效，心肌細胞中游離鐵水平升高，導(dǎo)致細胞膜、離子通道和核酸氧化損傷，引發(fā)心肌功能障礙和心律失常[28]。過量的鐵沉積在動脈介質(zhì)層中，這與斑塊形成、血管氧化應(yīng)激和功能障礙相關(guān)。鐵過載通過觸發(fā)脂質(zhì)譜改變、血管通透性改變、持續(xù)的內(nèi)皮激活、促動脈粥樣硬化的炎癥介質(zhì)升高以及一氧化氮的可用性降低等，加劇了動脈粥樣硬化的發(fā)生與進展；同時，鐵過載通過介導(dǎo)血管細胞中ROS的產(chǎn)生、血管細胞的凋亡和單核細胞的募集，促進動脈粥樣硬化的成熟[29]。

4 鐵過載對AML患者預(yù)后的意義

AML本身可以導(dǎo)致鐵過載[30]，而且因病情需要所導(dǎo)致的大量紅細胞的輸注亦可致鐵過載。血清鐵蛋白可以有效反映體內(nèi)鐵的含量，且血清鐵蛋白價格低廉、操作簡單、具有無創(chuàng)性等優(yōu)勢，故廣泛用于體內(nèi)鐵過載的評估。過去的研究表明，AML患者生存期的長短主要取決于年齡、發(fā)病時的白細胞計數(shù)、細胞遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等預(yù)后變量[31]。無論對于未予治療的初發(fā)AML患者還是擬行造血干細胞移植術(shù)AML患者，血清鐵蛋白均存在升高，并且是AML患者生存期的獨立預(yù)后影響因素。

4.1未予治療的初發(fā)AML患者 在未予治療的初發(fā)AML患者中，血清鐵蛋白升高組總生存期和無病生存期較短，緩解率較低，血清鐵蛋白升高通過增加復(fù)發(fā)風(fēng)險以及對化療的耐藥性導(dǎo)致患者預(yù)后不良[6,32-34]。但不同文獻報道的血清鐵蛋白的截點存在爭議，并且在不同的細胞遺傳學(xué)風(fēng)險的初發(fā)AML患者中血清鐵蛋白對于預(yù)后的意義亦不盡相同。Lebon等[32]首次報道，在中等細胞遺傳學(xué)風(fēng)險的初發(fā)AML患者中，高血清鐵蛋白水平是生存率的獨立預(yù)測因子。但Tachibana等[33]的研究顯示，在低危和中危細胞遺傳學(xué)風(fēng)險的AML患者中，高鐵蛋白組與低鐵蛋白組的總生存期和無病生存期比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(低危組：P=0.86，P=0.88；中危組：P=0.11，P=0.22)，而在高危細胞遺傳學(xué)風(fēng)險的AML患者中，高鐵蛋白組的總生存期和無病生存期顯著縮短。Ihlow等[34]為了排除亞臨床炎癥對血清鐵蛋白水平的影響，對C反應(yīng)蛋白進行了校正，校正后發(fā)現(xiàn)血清鐵蛋白仍是總生存期及無病生存期的獨立預(yù)測因子；在多變量模型中，高鐵蛋白組的死亡風(fēng)險是低鐵蛋白組的2倍，并且兩組的復(fù)發(fā)風(fēng)險和非復(fù)發(fā)病死率比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.004 2,P=0.008)。Bertoli等[6]的研究亦證實了血清鐵蛋白水平是與初發(fā)AML患者所有關(guān)鍵終點相關(guān)的獨立預(yù)后因素，當(dāng)血清鐵蛋白高于正常上限7倍時，化療的完全反應(yīng)率降低且復(fù)發(fā)風(fēng)險顯著增加，表明初發(fā)AML患者的鐵過載有可能部分來自AML細胞，AML細胞鐵蛋白的過表達會導(dǎo)致骨髓的進一步損傷以及阿糖胞苷耐藥。

4.2擬行造血干細胞移植術(shù)的AML患者 擬行造血干細胞移植的AML患者，血清鐵蛋白亦是其獨立的不良預(yù)后因素，區(qū)分低鐵蛋白組及高鐵蛋白組的血清鐵蛋白截斷值通常被定義為1 000 μg/L。移植術(shù)前高鐵蛋白組AML患者的總生存率、無病生存率均顯著低于低鐵蛋白組患者，并且非復(fù)發(fā)病死率高于低鐵蛋白組；高鐵蛋白組患者的高血流感染率以及過量鐵導(dǎo)致的多臟器損傷，造成了擬行造血干細胞移植術(shù)的AML患者生存期的縮短以及生存率降低[7,35-37]。Tachibana等[35-36]研究證實，血清鐵蛋白>1 000 μg/L的血流感染發(fā)生率較高，并且首次將移植前血清鐵蛋白水平納入AML的預(yù)后評分系統(tǒng)。血清鐵蛋白水平與紅細胞輸注量顯著相關(guān)，在移植前血清鐵蛋白>1 000 μg/L的患者，移植后1年內(nèi)的血清鐵蛋白水平仍較高，并且無論是在移植前還是移植后，高血清鐵蛋白組患者生存率均較低，復(fù)發(fā)風(fēng)險均增加[7]。近期的研究結(jié)果亦證實，在行自體造血干細胞移植的AML患者中，血清鐵蛋白升高的患者復(fù)發(fā)率升高，生存率降低，自體干細胞移植動員潛力降低，并且血清鐵蛋白與移植前誘導(dǎo)緩解時紅細胞輸注量顯著相關(guān)[37]。

5 小 結(jié)

人體內(nèi)鐵平衡主要通過調(diào)節(jié)鐵調(diào)素進行調(diào)控。各種原因?qū)е氯梭w內(nèi)鐵平衡失調(diào)時即可出現(xiàn)鐵過載。鐵過載可造成AML患者多個重要臟器的損傷，增加血流感染的風(fēng)險，造成患者化療耐藥，進而導(dǎo)致患者不良預(yù)后。已有研究證實，對擬行造血干細胞移植術(shù)的AML患者進行祛鐵治療，可改善鐵過載相關(guān)的不良預(yù)后[34]，并且鐵蛋白截斷值已確定。然而，對于未予治療的初發(fā)AML患者，以何處為截點區(qū)分低鐵蛋白組與高鐵蛋白組，不同文獻報道不盡相同。因此，未來仍需大樣本、多中心的前瞻性研究以確定區(qū)分低鐵蛋白組與高鐵蛋白組的血清鐵蛋白截斷值以及祛鐵治療是否可改善血清鐵蛋白升高的AML患者的預(yù)后。