張澤宇， 尹良紅

（暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院腎內(nèi)科，廣東廣州510630）

慢性腎臟?。╟hronic kidney disease，CKD）是一種威脅生命的疾病。研究估計(jì)全球CKD 患病率為11%～13%[1]，而中國CKD 患病率為10.8%（約1.195億）[2]，且發(fā)病率和患病率仍不斷增加。貧血是CKD的常見并發(fā)癥，終末期腎臟病患者約80%伴有貧血，需要接受臨床治療。目前普遍認(rèn)為，促紅細(xì)胞生成素（erythropoietin，EPO）絕對(duì)或相對(duì)減少和鐵絕對(duì)或相對(duì)缺乏是導(dǎo)致腎性貧血的主要原因?；谝陨嫌^點(diǎn)，對(duì)CKD貧血的管理包括：注射促紅細(xì)胞生成刺激劑（erythropoiesis-stimulating agents，ESAs）和補(bǔ)充鐵劑。然而，由于CKD 患者高水平的鐵調(diào)素（hepcidin）阻礙鐵吸收和鐵利用引起“功能性鐵缺乏”并導(dǎo)致EPO 抵抗[3]。高劑量ESAs和鐵劑的應(yīng)用使患者高血壓、血栓形成、感染、氧化應(yīng)激和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)顯著升高[4]，因而限制了這些藥物的應(yīng)用。新型藥物缺氧誘導(dǎo)因子脯氨酰羥化酶抑制劑（hypoxia-inducible factor prolyl-hydroxylase inhibitor，HIF-PHI）通過抑制脯氨酰羥化酶（prolyl-hydroxylase，PHD）穩(wěn)定缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-inducible factor，HIF），增強(qiáng)HIF誘導(dǎo)的EPO 表達(dá)以促進(jìn)紅細(xì)胞生成，同時(shí)顯著下調(diào)鐵調(diào)素，改善鐵代謝紊亂，共同緩解CKD患者貧血。本文將對(duì)HIF調(diào)節(jié)鐵調(diào)素在腎性貧血中的作用進(jìn)行綜述。

1 腎性貧血機(jī)制

腎性貧血發(fā)病機(jī)制復(fù)雜多樣，目前普遍認(rèn)為EPO 產(chǎn)生不足和鐵缺乏是腎性貧血的主要原因，而炎癥和尿毒癥毒素（uremic toxins，UTs）等導(dǎo)致了貧血的惡化。EPO 由腎臟（約90%）的腎促紅細(xì)胞生成素 產(chǎn) 生 細(xì) 胞（renal erythropoietin-producing cells，REPCs）產(chǎn)生，作用于骨髓成紅細(xì)胞（erythroblast）表面EPO 受體（EPO receptor，EPOR），通過EPO/EPOR/Janus 激酶2（Janus kinase 2，JAK2）途徑激活下游信號(hào)，調(diào)控細(xì)胞增殖、分化以及抗凋亡[5]。EPO 產(chǎn)生不足時(shí)會(huì)導(dǎo)致成紅細(xì)胞凋亡。EPO 的表達(dá)受到HIF 的調(diào)控。HIF是由一個(gè)調(diào)節(jié)型α亞基（HIF-α）和一個(gè)組成型β亞基（HIF-β）構(gòu)成的異二聚體轉(zhuǎn)錄因子[6]。在低氧條件下，HIF 能激活一系列低氧相關(guān)基因，這些基因編碼EPO、EPOR、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（transferrin receptor，TfR）、血管內(nèi)皮生長因子和糖酵解的合成酶，以刺激紅細(xì)胞生成和血管生成，增加能量供應(yīng)并調(diào)節(jié)鐵代謝[7]。PHD 是HIF 降解反應(yīng)的限速酶，能使HIF-α 脯氨酸殘基羥基化，導(dǎo)致HIF-α 的泛素化降解，這是HIF-PHD氧傳感途徑。

1.1 EPO 產(chǎn)生不足 REPCs 是成纖維細(xì)胞樣間質(zhì)細(xì)胞，分布在腎臟皮髓交界區(qū)腎小管周圍間隙，該部位易缺氧，是腎臟感應(yīng)機(jī)體氧飽和度的重要部位[8]。當(dāng)發(fā)生腎損傷時(shí)，M2型巨噬細(xì)胞被募集以促進(jìn)組織重塑；隨后，趨化因子將炎性單核細(xì)胞募集到腎臟并活化為M1 型巨噬細(xì)胞，產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、干擾素γ（interferon-γ，IFN-γ）、白細(xì)胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）和IL-6，通過激活核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）途徑，促使REPCs分化為肌成纖維細(xì)胞，而失去合成EPO 的能力，同時(shí)合成膠原蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)積聚，最終導(dǎo)致腎纖維化[8]。

腎臟纖維化使腎血流量減少，細(xì)胞減少耗氧以適應(yīng)低氧環(huán)境，從而將組織O2分布改成“偽常氧”并維持正常的組織O2梯度，使PHD 保持酶活性[9]，因而無法形成穩(wěn)定的HIF 以促進(jìn)紅細(xì)胞生成相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄。而且CKD 患者的EPO 合成場所從腎臟向肝臟轉(zhuǎn)化[10]。這些腎間質(zhì)纖維化下發(fā)生轉(zhuǎn)化的REPCs在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境或通過穩(wěn)定HIF 能可逆地恢復(fù)自身功能[11]，為CKD貧血治療提供了一種方向。

1.2 鐵缺乏 成紅細(xì)胞合成血紅蛋白（hemoglobin，Hb）及分化為成熟紅細(xì)胞的過程依賴鐵。研究顯示，約有50%未接受ESAs 或鐵劑的透析前CKD 貧血患者骨髓中鐵已耗盡[12]。進(jìn)行血液分析、透析患者血管通路外科手術(shù)和進(jìn)行血液透析是CKD患者鐵丟失的常見原因。因此，鐵劑有助于治療腎性貧血。在臨床中，相比口服補(bǔ)鐵，靜脈注射鐵劑能更好地糾正貧血[13]。這些研究提示鐵代謝紊亂可能是腎性貧血另一重要發(fā)病機(jī)制。鐵調(diào)素是一種降鐵激素，通過結(jié)合十二指腸基底側(cè)、肝細(xì)胞和巨噬細(xì)胞膜上鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（ferroportin，F(xiàn)PN；目前已知唯一的細(xì)胞鐵輸出蛋白，由SLC40A1基因編碼）并誘導(dǎo)其泛素化降解使鐵吸收和鐵利用障礙[14]，引起功能性鐵缺乏。而絕對(duì)或相對(duì)的鐵缺乏被認(rèn)為是導(dǎo)致EPO 抵抗的最主要原因[3]。研究顯示，腺嘌呤誘導(dǎo)的CKD 小鼠成紅細(xì)胞的早期分化模式與EPO基因敲除小鼠完全不同，成紅細(xì)胞中TfR1表達(dá)降低以及循環(huán)中鐵調(diào)素升高可能通過減少鐵供應(yīng)而阻礙紅細(xì)胞分化，參與腎性貧血的發(fā)生[15]。HAMP基因（編碼鐵調(diào)素）敲除的腺嘌呤誘導(dǎo)的CKD小鼠未出現(xiàn)貧血和鐵缺乏癥且血清EPO水平升高[16]，表明鐵調(diào)素升高可能是引起CKD貧血的原因之一。

1.3 炎癥 CKD 在很大程度上被認(rèn)為是一種炎癥性疾病，與促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生增加和清除減少、氧化應(yīng)激、酸中毒、慢性和反復(fù)感染、脂肪代謝紊亂和腸道營養(yǎng)不良等相關(guān)[17]。CKD貧血患者IL-6、IL-1β、TNFα、IFN-γ、C 反應(yīng)蛋白（C-reactive protein，CRP）和鐵調(diào)素表達(dá)水平常顯著升高[18]。IL-1β、TNF-α和IFN-γ抑制骨髓中成紅細(xì)胞的增殖和分化；炎癥誘發(fā)紅細(xì)胞膜的脂質(zhì)過氧化和促進(jìn)巨噬細(xì)胞吞噬作用導(dǎo)致紅細(xì)胞壽命縮短[17]。如前所述，炎癥因子能促使REPCs分化為成肌成纖維細(xì)胞，而失去合成EPO 的能力。同時(shí)，炎癥是引起EPO 抵抗的重要因素之一。目前認(rèn)為，炎癥引起的EPO 抵抗主要是通過上調(diào)鐵調(diào)素介導(dǎo)的[19]。IL-6 通過IL-6/STAT3 途徑和與骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）-SMAD 信號(hào)傳導(dǎo)協(xié)同的方式激活鐵調(diào)素基因表達(dá)[20]（詳見下述），引起鐵利用障礙。此外，IL-6 還能改變紅細(xì)胞線粒體功能，抑制Hb合成，從而干擾紅細(xì)胞生成[17]。

1.4 尿毒癥毒素 CKD患者腎小球?yàn)V過能力下降導(dǎo)致UTs 蓄積。與蛋白結(jié)合的UTs，如硫酸吲哚酚（indoxyl sulfate，IS）和對(duì)甲酚硫酸鹽（p-cresyl sulfate，PCS），由于分子量較大，常規(guī)透析無法去除，是研究最多的代表性毒素[21]。研究顯示，UTs（如神經(jīng)酰胺、甲基乙二醛、IS和丙烯醛等）能誘導(dǎo)紅細(xì)胞發(fā)生“紅細(xì)胞衰亡”，致使紅細(xì)胞被巨噬細(xì)胞識(shí)別、吞噬，迅速從循環(huán)血液中被清除[22]。IS 能激活芳香烴受體（aryl hydrocarbon receptor，AhR），抑制HIF活性，通過HIF依賴性方式抑制REPCs和肝細(xì)胞EPO 表達(dá)[23]。在細(xì)胞和動(dòng)物模型的實(shí)驗(yàn)證明了IS能通過依賴于AhR和氧化應(yīng)激/NF-κB 途徑增強(qiáng)肝鐵調(diào)素的表達(dá)[24]。但是該作用是否與IS對(duì)HIF的抑制有關(guān)仍需進(jìn)一步研究。

2 鐵調(diào)素參與介導(dǎo)腎性貧血中鐵代謝紊亂

2.1 正常鐵代謝 人體每日經(jīng)食物補(bǔ)充鐵1～2 mg，而由皮膚和腸細(xì)胞脫落丟失1～2 mg。為了維持正常紅細(xì)胞生成和其它代謝活動(dòng)，每日至少需要鐵25 mg[25]。這部分鐵主要由肝脾網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的巨噬細(xì)胞清除衰老紅細(xì)胞回收補(bǔ)充[25]。食物非血紅素鐵（Fe3+為主）在腸上皮細(xì)胞頂膜側(cè)被十二指腸細(xì)胞色素B（duodenal cytochrome B，Dcytb）還原后通過二價(jià)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（divalent metal transporter 1，DMT1）轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入腸上皮細(xì)胞。當(dāng)機(jī)體鐵充足時(shí)，F(xiàn)e2+結(jié)合鐵蛋白并儲(chǔ)存腸細(xì)胞內(nèi)，隨腸上皮細(xì)胞脫落排泄。當(dāng)機(jī)體鐵需求增加時(shí)，F(xiàn)e2+通過基底膜側(cè)FPN快速入血[該過程需要循環(huán)中的銅藍(lán)蛋白（ceruloplasmin，Cp）和腸上皮細(xì)胞基底側(cè)膜上亞鐵氧化酶（hephaestin）協(xié)助將Fe2+氧化為Fe3+]并結(jié)合轉(zhuǎn)鐵蛋白（transferrin，Tf）形成帶鐵Tf（holo-Tf）進(jìn)入血液循環(huán)[25]。在肝脾網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)中，Hb 在鐵伴侶蛋白poly（rC）結(jié) 合 蛋白2[poly（rC）binding protein 2，PCBP2]協(xié)助下經(jīng)血紅素加氧酶1 分解釋放出鐵，隨后通過FPN將Fe2+轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入循環(huán)的[26]。在細(xì)胞內(nèi)，部分鐵與另一種鐵伴侶蛋白PCBP1 結(jié)合，將鐵傳遞至新合成的含鐵蛋白，如PHD 和HIF1 抑制因子（factor inhibiting HIF1，F(xiàn)IH）和鐵蛋白[26]。

2.2 鐵調(diào)素及其表達(dá)調(diào)控 鐵調(diào)素是肝細(xì)胞分泌的含25 個(gè)氨基酸的肽類激素，結(jié)構(gòu)類似防御素，但殺菌作用很弱，通過降低血清鐵濃度參與非特異性免疫防御（鐵是絕大多數(shù)病原體生存的必須物質(zhì)）。鐵調(diào)素的靶蛋白是FPN，與其結(jié)合后激活JAK2，導(dǎo)致FPN 內(nèi)吞、泛素化降解[27]。鐵調(diào)素還可物理地阻塞FPN 的鐵出口通道[28]。研究顯示，HAMP基因缺陷小鼠FPN 穩(wěn)定且腸道鐵吸收和巨噬細(xì)胞鐵釋放增加[29]，同樣結(jié)果在FPN 上C326S點(diǎn)突變小鼠（C326是FPN 胞外環(huán)上與鐵調(diào)素結(jié)合的關(guān)鍵位點(diǎn)之一）觀察到[30]。在生理?xiàng)l件下，鐵調(diào)素的表達(dá)受到一群在肝臟表達(dá)的蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)，包括人血色素沉著病蛋白（human hemochromatosis protein，HFE）、TfR2、血幼素（hemojuvelin，HJV）、BMP6、matriptase-2和Tf。

循環(huán)中鐵濃度的監(jiān)測主要由TfR1、TfR2、HFE 和Holo-Tf 完成。HFE 由HFE基因編碼，是一種主要組織相容性復(fù)合體I 類蛋白，是遺傳性血色素沉著?。╤ereditary hemochromatosis，HH）最常見的突變類型，其特征是鐵調(diào)素過低。HFE 在TfR1 上的結(jié)合位點(diǎn)與Holo-Tf重疊，當(dāng)血清Holo-Tf升高時(shí)發(fā)生競爭性抑制，HFE從TfR1上移出，與特異性表達(dá)于肝細(xì)胞和造血前體細(xì)胞表面的TfR2 結(jié)合，招募HJV 并激活激活素受體樣激酶3（activin receptor-like kinase 3，ALK3），通過BMP-SMAD 途徑增強(qiáng)鐵調(diào)素表達(dá)[31]。HJV 是由HFE2基因編碼的糖基磷脂酰肌醇（glycosylphosphatidylinositol，GPI）連鎖膜蛋白，是BMP 家族的共受體，能與BMP2/4/5/6 結(jié)合增強(qiáng)BMP 通路的信號(hào)傳導(dǎo)。BMP 是轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）超家族成員，通過旁分泌調(diào)控鐵調(diào)素表達(dá)。肝臟表達(dá)BMP2/4/5/6，但似乎只有BMP6與鐵調(diào)素相關(guān)。BMP6基因缺失患者會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的鐵超載[32]。BMP6-HJV 與BMP I 型受體（ALK1、ALK2、ALK3 和ALK6）或BMP II 型受體[BMPR2 和ActR2A（activin receptor type 2A）]結(jié) 合 并 激 活SMAD1/5/8磷酸化絲氨酸蘇氨酸激酶受體，使SMAD4活化進(jìn)入細(xì)胞核激活HAMP基因表達(dá)[25]。小鼠敲除HFE2基因會(huì)導(dǎo)致肝、胰和心臟鐵沉積且鐵調(diào)素的表達(dá)顯著降低[33]。matriptase-2是TMPRSS6基因編碼的絲氨酸蛋白酶，能將HJV 裂解成小片段減弱BMPSMAD途徑信號(hào)，負(fù)向調(diào)節(jié)鐵調(diào)素表達(dá)。TMPRSS6基因突變將導(dǎo)致遺傳性鐵劑難治性缺鐵性貧血，患者由于對(duì)鐵調(diào)素負(fù)性調(diào)節(jié)作用下降導(dǎo)致腸道鐵吸收障礙[34]。在缺氧和鐵缺乏癥中觀察到matriptase-2表達(dá)增加，表明在這些情況下有助于降低鐵調(diào)素水平[35]。

實(shí)驗(yàn)用脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激產(chǎn)生炎癥的小鼠體內(nèi)IL-6 和鐵調(diào)素升高[36]。目前認(rèn)為IL-6 在炎癥引起的鐵調(diào)素上調(diào)起重要作用。IL-6 和糖蛋白130 結(jié)合形成六聚體復(fù)合物，促使JAK1/2 磷酸化轉(zhuǎn)錄因子STAT3，活化的STAT3 易位至細(xì)胞核并與HAMP啟動(dòng)子近端的STAT3 反應(yīng)元件結(jié)合，從而誘導(dǎo)鐵調(diào)素轉(zhuǎn)錄[25]。其他炎癥因子，如TNF-α、IL-10、IL-22、激活素B 等均與鐵調(diào)素激活有關(guān)[26]。IL-10 和IL-22 可以激活靶細(xì)胞STAT3 信號(hào)通路從而誘導(dǎo)鐵調(diào)素表達(dá)[37-38]。激活素B 能通過增加SMAD1/5/8信號(hào)傳導(dǎo)通路的磷酸化來提高鐵調(diào)素表達(dá)[39]。

貧血和紅細(xì)胞生成活性增加時(shí)，鐵調(diào)素的表達(dá)下調(diào)。目前認(rèn)為，ERFE（erythroferrone）是促紅細(xì)胞生成過程抑制鐵調(diào)素表達(dá)的主要因子。ERFE 是補(bǔ)體C1q/TNF 相關(guān)蛋白家族的成員，由FAM132B基因編碼。小鼠注射EPO 或放血導(dǎo)致應(yīng)激性紅細(xì)胞生成使脾臟和骨髓中成紅細(xì)胞ERFE mRNA 表達(dá)增強(qiáng)，同時(shí)血清鐵調(diào)素顯著下降[40]。而且FAM132B基因敲除小鼠不能響應(yīng)出血或注射EPO引起的鐵調(diào)素抑制[40]，這表明EPO 通過ERFE 間接抑制鐵調(diào)素表達(dá)。研究顯示，EPO 與EPOR 結(jié)合后通過JAK2/STAT5 途徑激活FAM132B基因表達(dá)，隨后ERFE通過抑制BMP6，從而下調(diào)肝細(xì)胞BMP-SMAD信號(hào)抑制鐵調(diào)素[41]。

2.3 鐵調(diào)素與腎性貧血 前述可知，多種炎癥因子（特別是IL-6、IL-10、IL-22 和激活素B）與CKD 貧血患者鐵調(diào)素上調(diào)顯著相關(guān)。同樣的，腺嘌呤誘導(dǎo)的CKD 小鼠TNF-α 的水平顯著升高[15]。TNF-α 能增加骨髓細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄因子MafB 水平，后者能負(fù)向調(diào)節(jié)骨髓中表達(dá)TfR1 的成紅細(xì)胞的數(shù)量[15]，紅細(xì)胞TfR1 的表達(dá)下調(diào)可能直接增加肝鐵調(diào)素的表達(dá)，減少紅細(xì)胞的鐵攝取，并阻礙紅細(xì)胞的分化[42]。Nakanishi等[15]還觀察到，CKD小鼠骨髓中的ERFE mRNA表達(dá)顯著降低，這與EPO 缺乏有關(guān)，將導(dǎo)致EPO/ERFE 途徑對(duì)鐵調(diào)素的負(fù)性調(diào)控能力下降。鐵調(diào)素分子量為2.7 kD，與血漿蛋白結(jié)合不牢，易通過腎臟排泄，大部分被近段小管吸收并降解，少部分隨尿液排出[43]。隨著CKD 的進(jìn)展，腎小球?yàn)V過功能下降使鐵調(diào)素在體內(nèi)堆積。同樣，炎癥因子和UTs 也因蓄積并誘導(dǎo)鐵調(diào)素的表達(dá)。在腎臟，腎間質(zhì)白細(xì)胞產(chǎn)生的IL-6、TNF-α 通過BMP6-SMAD 途徑誘導(dǎo)鐵調(diào)素產(chǎn)生，這被證實(shí)對(duì)腎臟有保護(hù)作用[43]。研究顯示，非透析CKD患者補(bǔ)充鐵劑與鐵調(diào)素升高相關(guān)[44]。因此，在CKD疾病進(jìn)展中多種因素共同導(dǎo)致循環(huán)中鐵調(diào)素升高。

腸上皮細(xì)胞DMT1（經(jīng)鐵調(diào)素介導(dǎo)的泛素依賴的蛋白酶體途徑降解）和FPN 在鐵調(diào)素誘導(dǎo)下降解使腸道鐵吸收和鐵輸出受阻[45]；肝脾網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的巨噬細(xì)胞吞噬Hb 回收的鐵輸出受阻。這些情況使循環(huán)中可利用鐵減少，即使鐵儲(chǔ)充足也無法滿足紅細(xì)胞生成的需要，導(dǎo)致“功能性鐵缺乏“。一項(xiàng)大規(guī)模人群的橫斷面研究顯示，即使補(bǔ)充鐵劑，鐵調(diào)素水平較高的患者由于鐵利用障礙，仍需要更高劑量的ESAs 治療[44]。而經(jīng)血液透析濾過鐵調(diào)素能顯著改善CDK患者的EPO抵抗[46]。

生理?xiàng)l件下，原尿?yàn)V過的Holo-Tf 幾乎在近端腎小管通過TfR1、megalin-cubilin 受體復(fù)合物和中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用重吸收，在胞質(zhì)二價(jià)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（ZIP8、ZIP14 和DMT1）協(xié)助下從內(nèi)體釋放，然后從基底側(cè)細(xì)胞膜上FPN 進(jìn)入血液[47]。循環(huán)鐵調(diào)素和腎臟局部鐵調(diào)素升高導(dǎo)致腎小管FPN 降解并下調(diào)DMT1 使鐵輸出受阻引發(fā)腎臟鐵沉積[43，48]。鐵沉積會(huì)降低REPCs 中HIF-2α 濃度使EPO 產(chǎn)生減少，隨著EPO 減少又加重腎性貧血和腎臟鐵沉積，形成惡性循環(huán)[49]。

3 HIF對(duì)鐵調(diào)素調(diào)控與、穩(wěn)態(tài)

目前已克隆出3 種HIF-α，即HIF-1α、HIF-2α 和HIF-3α（分別由HIF1A、EPAS1和HIF3A基因編碼），屬于堿性螺旋-環(huán)-螺旋（basic helix-loop-helix）-Per-ARNT-Sim（bHLH-PAS）家族，能與HIF-1β 結(jié)合形成異二聚體，形成HIF1、HIF2 和HIF3[6]。HIF-α 含2 個(gè)高度保守的氧依賴性降解結(jié)構(gòu)域（oxygen-dependent degradation domain，ODD）[50]，其活性受PHD 和FIH調(diào)節(jié)。常氧條件下，HIF-α 的T1/2僅為5 min，其ODD氨基酸序列上的脯氨酸（P402 和P564）被PHD 羥基化后結(jié)合von hippel-lindau（VHL）腫瘤抑制蛋白（pVHL），后者招募E3 泛素連接酶將其攜帶至蛋白酶體泛素化降解[6]。PHD 有3 種同工酶（PHD-1、PHD-2 和PHD-3，其活性必須有分子氧（O2）、Fe2+、抗壞血酸和α-酮戊二酸（2-oxoglutarate，2-OG），其中2-OG 為底物，鐵為輔因子[51]。在缺氧缺鐵條件下，PHD 活性下降，HIF-α 蓄積，與HIF-1β 二聚化生成HIF并募集轉(zhuǎn)錄輔因子（轉(zhuǎn)錄輔激活因子和組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶p300/CBP），隨后結(jié)合靶基因上缺氧反應(yīng)元件（hypoxic response element，HRE）的特定序列，從而促進(jìn)靶基因的轉(zhuǎn)錄。HIF-1α 在體內(nèi)廣泛分布，參與代謝調(diào)節(jié)、血管形成、細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激和其他生物過程[6]。相比HIF-1α，HIF-2α和HIF-3α的分布具有組織特異性。HIF-2α 在REPC、內(nèi)皮細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞高度表達(dá)，主要參與促進(jìn)鐵吸收和誘導(dǎo)EPO 產(chǎn)生提高機(jī)體的缺氧耐受性[51]。目前對(duì)HIF-3α了解甚少，可能與HIF-1α和HIF-2α的負(fù)調(diào)控有關(guān)。

3.1 HIF-2α與腸道鐵吸收 缺鐵或缺氧時(shí)，觀察到十二指腸上皮細(xì)胞中DMT1、Dyctb 和FPN 表達(dá)高度上調(diào)。Shah 等[52]在腸道特異性pVHL基因敲除和pVHL基因及HIF1A基因均敲除的小鼠模型中觀察到大量HIF-2α 被誘導(dǎo)，且DCYTB基因和DMT1基因在十二指腸中高度激活，提示Dcytb和DMT1基因均受HIF-2α 轉(zhuǎn)錄調(diào)控且該作用是由于HIF-2α 而非HIF-1α 引起的。低鐵誘導(dǎo)的FPN 表達(dá)在EPAS1基因敲除小鼠中完全消失，并且在長期缺鐵情況下FPN mRNA 以HIF-2α 依賴的方式增加[53]。最近研究顯示，應(yīng)用HIF-PHI 藥物（Roxadustat）能通過抑制PHD以穩(wěn)定HIF-2 來促進(jìn)腸細(xì)胞中Dcytb、DMT1 和FPN的表達(dá)以拮抗鐵調(diào)素的作用，增強(qiáng)腸道鐵吸收[17]。

3.2 HIF與鐵調(diào)素 缺鐵性貧血患者鐵調(diào)素水平較健康者顯著下降。Peyssonnaux 等[54]研究顯示，缺鐵小鼠的肝臟內(nèi)HIF-1α 水平顯著升高，表明缺鐵會(huì)影響肝臟中HIF-1α 的表達(dá)；缺鐵飲食且肝細(xì)胞HIF1A基因敲除小鼠與普通小鼠相比，其體內(nèi)鐵調(diào)素升高10 倍，說明HIF-1α 抑制了鐵調(diào)素表達(dá)。HAMP基因上有3 個(gè)HRE 結(jié)合位點(diǎn)且PHD 是鐵依賴性酶，缺鐵或缺氧能使PHD 活性下降，肝內(nèi)HIF1 穩(wěn)定并結(jié)合HAMP啟動(dòng)子上HRE，從而抑制鐵調(diào)素表達(dá)[54-55]。肝特異性pVHL基因敲除小鼠體內(nèi)鐵調(diào)素水平顯著下降，而HIF-1α 和FPN 表達(dá)增加[56]，表明HIF-1α 參與肝內(nèi)鐵調(diào)素的調(diào)節(jié)。Schwartz 等[57]描述了鐵調(diào)素/FPN 軸穩(wěn)定HIF-2α 對(duì)腸道的重要性，在肝細(xì)胞HAMP基因敲除的小鼠模型中，十二指腸上皮細(xì)胞FPN和血清鐵增加，F(xiàn)PN增加使腸上皮細(xì)胞內(nèi)鐵濃度下降，HIF-2α 不被PHD 羥基化降解，從而誘導(dǎo)鐵吸收相關(guān)基因（DMT1、Dcytb和SLC40A1）連續(xù)轉(zhuǎn)錄；同時(shí)在誘導(dǎo)型特異性SLC40A1基因和DMT1基因敲除小鼠模型和體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中證實(shí)FPN 介導(dǎo)的鐵外流以細(xì)胞自主方式觸發(fā)HIF-2α 的穩(wěn)定。而使用HIF-2拮抗劑可以減輕鐵調(diào)素缺乏小鼠的中的鐵蓄積[58]。

在REPCs 中HIF-2α 能與EPO基因啟動(dòng)子HRE結(jié)合促進(jìn)EPO 的產(chǎn)生，促進(jìn)紅細(xì)胞生成。這個(gè)過程會(huì)通過EPO/ERFE 途徑抑制鐵調(diào)素表達(dá)[55]。應(yīng)用Roxadustat 治療腎性貧血能觀察到顯著的EPO 誘導(dǎo)和鐵調(diào)素下調(diào)證實(shí)了這一點(diǎn)[59]。骨髓中血小板源性生 長 因 子BB（platelet-derived growth factor BB，PDGF-BB）是HIF-1α 的靶標(biāo)，能夠在低氧中通過環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP response element binding protein，CREB）/H 途徑抑制鐵調(diào)素[60]。此外，體外細(xì)胞研究顯示HIF-1α 通過增加弗林蛋白酶（furin）mRNA 可將鐵HJV 剪切成可溶性片段，后者競爭性結(jié)合BMP6，直接阻斷下游鐵調(diào)素的轉(zhuǎn)錄通路[61]。HIF-1 還能與TMPRSS6啟動(dòng)子區(qū)域中的HRE結(jié)合上調(diào)matriptase-2[35]，后者能強(qiáng)烈地抑制鐵調(diào)素。

炎癥是引起鐵調(diào)素上調(diào)的關(guān)鍵因素。在順鉑誘發(fā)的腎臟損傷中，TNF-α、IL-1β和IL-6等炎性細(xì)胞因子顯著增加，Roxadustat 治療能顯著減少這些炎性因子[62]。在小鼠實(shí)驗(yàn)中也證實(shí)HIF 能降低IL-10 和IL-22使鐵調(diào)素維持在較低水平[63]。

最近開發(fā)的小分子口服藥物HIF-PHI 主要包括Roxadustat（FG-4592）、Vadadustat（AKB-6548）、Daprodustat（GSK-1278863）、Molidustat（BAY85-3934）、Enarodustat（JTZ-951）和Desidustat（ZYAN1），其中Roxadustat 已在我國上市，其它藥物還處于臨床研究階段。臨床研究顯示這些藥物能有效升高EPO 和Hb 水平，降低血清鐵調(diào)素并改善EPO 抵抗，達(dá)到治療腎性貧血的目的[59，64]，具有非常廣闊的前景。

4 結(jié)語

越來越多的證據(jù)表明鐵調(diào)素升高引起的功能性鐵缺乏是引起CKD 貧血及治療過程中出現(xiàn)EPO 抵抗的原因。靶向抑制鐵調(diào)素為治療腎性貧血提供了一種新的思路。而HIF 穩(wěn)定后能與鐵調(diào)素基因上HRE 結(jié)合直接抑制鐵調(diào)素表達(dá)，還能調(diào)控鐵調(diào)素激活過程的多個(gè)分子間接抑制鐵調(diào)素表達(dá)，同時(shí)增強(qiáng)腸道鐵吸收相關(guān)基因的表達(dá)，改善鐵代謝紊亂。穩(wěn)定HIF 的藥物HIF-PHI相較傳統(tǒng)ESAs和鐵劑治療更符合人體生理，在臨床中顯示出廣闊的前景?？傊?，研究HIF 對(duì)鐵代謝的調(diào)節(jié)有助于更好地了解腎性貧血的病理生理機(jī)制及HIF-PHI 的藥理毒理作用。但是HIF 的靶點(diǎn)眾多，特別是與腫瘤相關(guān)[65]，而現(xiàn)有HIF-PHI特異性不強(qiáng)，需進(jìn)行更多的臨床試驗(yàn)評(píng)估其安全性和有效性。