Hepcidin与疾病关系和其临床意义的研究进展

铁是人体必需的微量元素,是血红蛋白、肌红蛋白及多种酶的重要组成成分,广泛地参与氧气输运、氧化还原反应、细胞增殖与分化、基因表达调控等基本生命过程。机体铁稳态对生命体新陈代谢的平衡起着至关重要的作用。铁稳态依赖铁吸收、转运和储存、再循环利用等代谢过程共同调节。铁调素（Hepcidin）是铁代谢调节中最关键的调节分子,成熟的铁调素是一个由25个氨基酸组成的功能性小肽类激素,可以通过调节小肠上皮细胞和巨噬细胞表面的相关铁转运蛋白来调控机体内铁的储存和利用。铁调素同时受到机体铁水平的反馈,免疫应答和红细胞生成等因素的共同调节。许多铁代谢疾病、炎症和各种原因引起的贫血与铁调素的异常表达相关。因此,对于铁调素的检测不但可以反映机体的铁代谢状况,结合其他临床指标还能够辅助诊断和有针对性地检测相关疾病的治疗效果。     

Hemojuvelin在铁稳态平衡中的关键作用

铁调素（hepcidin）是由肝脏分泌的一种肽类激素,它通过改变细胞膜上ferroportin的水平而调节全身铁代谢。Ferroportin是唯一已知的哺乳动物中的铁外排通道,它表达在小肠细胞的基底外侧膜和巨噬细胞的质膜上。铁调素结合ferroportin导致其在溶酶体内降解,从而减少铁从饮食的吸收和巨噬细胞铁的释放。Hemojuvelin（HJV）是一种glycosylphosphatidylinositol（GPI）相连的膜蛋白,它作为骨形态发生蛋白（BMP）的共受体可以激活肝细胞Smad信号通路和铁调素表达。除了表达在细胞膜上,hemojuvelin还可以被切割并分泌到胞外,形成可溶性蛋白。由furin切割产生的可溶性HJV可以选择性地结合到BMP配体,抑制内源性BMP诱导的铁调素表达。TMPRSS6也被认为可以切割细胞膜上HJV并影响铁调素的表达。最近的研究表明,HJV还可能参与脂肪组织对铁代谢的调控。综述了近期对细胞膜HJV和可溶性HJV如何调节铁调素的表达与铁代谢的研究结果,并对这一研究领域需要填补的空白进行了初步探讨。     

膜铁转运蛋白1，铁调素的靶分子？

膜铁转运蛋白1是重要的跨膜铁输出分子,主要分布于十二指肠和单核巨噬系统的细胞膜上,参与机体的肠铁吸收和巨噬细胞对铁的再循环等过程。铁调素是调节机体铁代谢平衡的激素,机体通过肝脏分泌的铁调素对铁转运相关蛋白的表达进行调控,从而实现机体自身的铁稳态。最新研究显示,铁调素的靶分子可能是膜铁转运蛋白1,它通过直接的作用引起膜铁转运蛋白1的内化(internalization)、降解,从而调节其在细胞膜上的表达量,进而控制肠铁吸收和巨噬细胞对铁的再循环过程,以维持机体的铁稳态。     

铁调素调节蛋白(HJV)———一个新的铁代谢调节蛋白

铁调素调节蛋白 (hemojuvelin,HJV) 是最近发现的一种重要的铁代谢调节蛋白. HJV基因突变是年轻型血色素沉着症 (Juvenile hemochromatosis,JH ) 的重要原因之一. 研究显示,HJV可能是一种极为重要的铁调素 (hepcidin) 表达的调节蛋白,通过参与铁调素表达的调节从而在铁代谢中发挥重要作用.     

铁调素调控与铁代谢相关疾病研究进展

铁离子对所有生物来说都是必需元素。人体组织中的铁含量被精确调控,以确保体内铁始终处于正常生理水平。多种疾病可引起人体铁代谢失调,如血色病、慢性丙型肝炎和酒精性肝病等。许多分子参与了铁调控,其中铁调素是机体铁稳态的中心调控分子。研究铁调素有助于加深人们对人体铁失调分子机制的深入认识。初步讨论了铁调素调控与铁代谢相关疾病的关系,为理解铁代谢疾病提供线索和新的临床诊断和治疗依据。     

铁代谢调节分子Erythroferrone研究进展

红细胞来源的erythroferrone (ERFE)是最近发现的一种重要的铁代谢调节蛋白。在应激红细胞生成过程中,促红细胞生成素（EPO）能够促使骨髓有核红细胞分泌ERFE,从而抑制肝脏铁调素合成,进而稳定铁释放蛋白（FPN1）的水平,最终增加铁的吸收和动员。铁是红细胞生成不可缺少的重要原料之一,当红细胞生成增加时,需要充足的铁来合成血红素和血红蛋白。血液中的ERFE在红细胞生成时为保障稳定的铁供应发挥着重要作用。本文就ERFE的发现、基因结构和蛋白质结构、分布,ERFE在糖脂代谢、红细胞生成和铁代谢中的作用,以及ERFE功能异常与β-地中海贫血和慢性肾脏疾病等疾病的联系,ERFE在基础研究与临床检测中的应用,尤其是EPO/ERFE/hepcidin-FPN1在铁代谢调控中的作用机制展开论述,以期为靶向治疗铁代谢失衡疾病提供参考。     

转铁蛋白受体2及其功能与相关疾病

转铁蛋白受体2(transferrin receptor 2, TfR2) 是最近发现的一种重要铁代谢蛋白.研究显示它不仅是一种介导肝脏细胞铁摄取的主要蛋白,而且在调节小肠铁吸收方面起着极其关键的作用,是控制肝脏铁调素合成和释放的关键成分.已经证实,TfR2基因突变是遗传性血色素沉着病的重要原因之一.     

低氧与铁代谢相关蛋白

氧和铁这两种元素对生命活动十分重要. 低氧诱导因子(hypoxia-inducible factors, HIFs)作为转录因子,参与一系列靶基因的表达调控以适应低氧. 铁参与 DNA合成、氧气运输、代谢反应等多种细胞活动,过量游离铁会通过Haber-Weiss或 Fenton反应产生毒性自由基. 细胞通过与铁吸收、存储和利用有关的多种铁代谢相 关蛋白之间的协同作用来维持铁稳态. 与铁稳态相关的一些基因是HIFs的靶基因或 者间接受低氧调控,包括转铁蛋白、转铁蛋白受体、二价金属转运体1、铁调素、膜 铁转运蛋白、血浆铜蓝蛋白、铁蛋白等,而胞内铁浓度的改变能影响HIFs的表达. 本文就低氧与铁代谢相关蛋白的关系,尤其是低氧对铁代谢相关蛋白的调节作一综 述.     

单核巨噬细胞铁代谢相关蛋白的表达调控

人类机体的铁代谢表现为受限制的对外界铁的吸收和有效的机体内的铁的再循环利用,单核巨噬细胞系统通过吞噬衰老的红细胞,储存和释放铁,在机体铁的循环再利用方面起到了重要的作用。因此,单核巨噬细胞系统对整个机体铁稳态的维持非常重要。近年来,随着转铁蛋白受体1(transferrin receptor1,TfR1)、铁蛋白(ferritin,Fn)、二价金属离子转运蛋白1(divalent metal transporter1,DMT1)、膜铁转运蛋白1(ferroportin1,FPN1),以及铁调素(hepcidin)等在单核巨噬细胞系统中功能和调控机制研究的不断深入,日益加深了人们对单核巨噬细胞系统的铁代谢过程和调控机制的了解。该文综述了铁水平、NO以及炎症等因素对单核巨噬细胞系统TfR1、Fn、DMT1、FPN1、hepcidin等蛋白表达的调控及其机制研究的最新进展。     

小鼠模型在铁代谢研究中的应用

铁代谢在维持生命活动中至关重要,机体铁代谢紊乱会导致贫血和人类遗传性血色病等诸多疾病,对人体健康造成危害。在铁代谢研究领域,小鼠模型具有人群及细胞模型所不具备的优势,可以最准确的表现相应基因及通路在铁代谢调控中的生理作用。利用基因敲除及转基因小鼠模型,许多铁代谢相关的基因及调控通路被发现,有助于深入了解铁稳态调控的分子机制。这些小鼠模型为治疗铁代谢紊乱相关疾病潜在药物的开发和评估提供了理想的平台。     

铁代谢蛋白在肾脏的表达与功能

最近的研究证实,肾小管细胞具有能力表达包括转铁蛋白受体1(transferrin receptor-1,TfR1)、二价金属离子转运蛋白1(divalent metal transporter-1,DMT1)、膜铁转运蛋白1(ferroportin-1,FPN1)、铁调节蛋白(iron regulatory protein,IRP)和铁调素(hepcidin,Hepc)在内的几乎所有铁代谢蛋白.这些蛋白质的存在以及相关研究显示肾脏可能具有排出多余铁的功能,因此对体铁平衡起有十分重要的作用.     

铁吸收调节蛋白的研究现状

铁吸收调节蛋白(ferric uptake regulator,Fur)是多种微生物菌体内调控铁的一种蛋白质,它编码一个铁感应器以及转录调控因子,可以根据细胞内Fe2+的浓度,氧化应激以及毒性来调控铁载体合成相关基因的表达。研究发现Fur不仅调节与铁相关的物质代谢,也与其他的物质代谢有着紧密的联系。综合国内外研究进展介绍了Fur的结构与功能,阐述了Fur在生物冶金、农业、医药等方面的研究进展,并对其应用前景以及研究趋势进行了展望。     

Hepcidin非铁调控因子研究进展

铁调素（Hepcidin）是由肝细胞分泌的维持人体系统性铁平衡的核心因子,其通过改变细胞膜铁转运蛋白（ferroportin,Fpn）的表达量以调控肠黏膜细胞和巨噬细胞内铁的转出水平,从而决定机体循环铁水平并影响肝脏等主要储铁脏器的铁负荷程度。根据近年来的研究发现,影响Hepcidin表达的主要因素可以归纳为两个方面：一是机体本身对铁的需求,而由于铁本身又是Hb（hemoglobin,血红蛋白）的合成原料以及携氧成份,因此还应包括机体对Hb合成和缺氧的反应,介导因子主要包括携铁转铁蛋白（holo—transferrin,holo—Tf）、促红细胞生成素（erythropoietin,EPO）和缺氧诱导因子-1（hypoxia．inducible factor1,HIF．1）;另一则是源于疾病病理过程中相关致病因素、细胞因子、激素等非铁调控因子的改变对其表达调控机制产生的影响,并通过扰乱机体铁稳态加速疾病的发展或加重病情。随着研究资料的积累,糖尿病、部分心血管疾病、酒精性或非酒精性脂肪肝等慢性疾病存在铁过负荷已是不争的事实,多种hepcidin非铁调控因子在代谢紊乱型铁过负荷综合征（sysmetabolic iron overload syndrome）发生过程中的作用受到了广泛重视。对一些常见疾病中引起hepcidin表达变化异常和铁代谢紊乱的非铁因子及其作用机制的研究进展进行综述。     

哺乳动物铁稳态分子机制研究进展

铁是机体必需微量元素,参与机体合成血红蛋白、肌红蛋白及多种酶的组成和功能发挥,对维持生命和健康至关重要。近四分之一的世界人口遭受铁缺乏或缺铁性贫血的威胁。此外,部分人群还存在铁过载问题,以脏器铁离子蓄积为主要病理改变的遗传性血色病,其在欧美发病率高达1/200,在中国也有报道。血色病后期多诱发肝脏、胰腺及心脏的功能衰退。铁过少或过多对健康都会造成严重危害,机体需要复杂而精密的调控体系维持铁稳态平衡。铁代谢主要包括小肠吸收、肝脏储存、血液转运、巨噬细胞再循环以及周身细胞利用。过去十多年是铁代谢研究的黄金时期,先后发现众多铁稳态代谢相关基因。该文综述了近年来哺乳动物铁代谢领域的研究进展,并对铁稳态代谢中存在的问题进行了初步讨论,为理解和进一步深入研究铁代谢分子机制提供参考。     

Hepcidin在哺乳类及鱼类中的表达和作用

Hepcidin也称为铁调素,是肝脏特异性表达的一种阳离子小分子抗菌肽,具有抑制多种细菌、真菌、病毒和原生动物生长繁殖的作用,是机体天然免疫的一种效应分子;同时也是一种信号分子,参与机体铁代谢,通过直接抑制肠上皮细胞铁吸收和单核巨噬细胞铁释放调节机体铁平衡,与炎症性贫血、遗传性血色素沉着病等铁代谢紊乱性疾病的发病机制密切相关。脂多糖（LPS）、铁超载和病原体可诱导hepcidin表达,而贫血和缺氧可下调其表达。目前,鱼类hepcidin的研究也成为热点,但主要集中在hepcidin的抗菌活性方面,有关其在鱼类铁代谢方面的功能仍需要进一步研究。     

铁死亡中的代谢调控网络及其与肺相关疾病的联系

铁死亡(ferroptosis)是新近发现的一种铁依赖性的脂质过氧化驱动的非凋亡形式的调节性细胞死亡方式。目前的研究表明,铁死亡会影响体内许多代谢过程和稳态平衡,并且它与许多肺疾病有关,包括急性肺损伤、慢性阻塞性肺疾病和肺纤维化等。目前,关于铁死亡的研究尚处于起始阶段,现有研究已确认铁死亡受多种基因调控,主要涉及铁稳态和脂质过氧化代谢等方面的基因改变,且机制复杂。本综述基于先前的研究,总结了部分与铁死亡有关的代谢调控网络,并讨论了铁死亡在诸多肺相关疾病病理生理学过程中的作用,期望为此类疾病的研究和治疗提供新的思路和借鉴。     

白念珠菌铁稳态调控网络研究进展

铁是绝大多数生物生长和代谢过程中必需的营养元素。尽管自然界中铁元素含量非常丰富,但是其生物可利用性却很低。作为一种人体常见的条件致病真菌,白念珠菌在漫长的进化过程中形成了复杂的铁稳态调控网络,能够应答环境中铁浓度的变化,增强菌株对环境的适应力。结合课题组研究工作,简要综述近几年关于铁代谢表达调控途径的研究进展,主要关注白念珠菌在环境铁匮乏条件下铁获得和调控策略,揭示白念珠菌体内铁离子摄取、转运、储存和利用机制。     

细胞质及线粒体ferritin与铁代谢

铁是机体代谢所必需的微量元素之一。近年来,铁在机体内的代谢越来越受到人们的重视。维持体内铁的平衡,对保证机体的正常生理功能显得极为重要。胞质铁蛋白（cytosolic ferrifin,CFt）是细胞内重要的调节铁平衡的因子之一。而近年发现的线粒体铁蛋白（mitochondrial ferritin,MtFt）是一种定位在线粒上、和铁代谢密切相关的蛋白,具有组织受限性表达的特点,它在结构和功能上与胞质铁蛋白相比有一定的相似性,但是由于其mRNA上没有铁调控元件,它的表达不直接受铁调节蛋白调控,所以其确切功能及表达机制还未完全明了,因此,近年来有不少人开展了这方面的研究。对线粒体铁蛋白的深入研究将极大地丰富人们对铁在亚细胞水平上的代谢机制和功能的认识。文章介绍了细胞质铁蛋白的调控机制以及线粒体铁蛋白的结构、功能、表达及与铁代谢的关系。     

脑铁代谢紊乱为阿尔茨海默病的治疗提供新靶点

脑铁稳态对于维持脑的正常发育和控制细胞氧化应激水平具有重要作用.大量研究已显示,脑铁稳态的失衡与阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)的发病存在密切关系,但其机理尚需深入研究.本文结合本实验室的研究结果,总结了脑铁代谢失衡参与AD病变的研究进展,重点讨论了脑铁增高与AD症状及细胞损伤的关系,及负责铁摄入、储存、释放和调控的几种铁代谢关键分子在AD中的表达变化,并展望了改善脑铁水平、调节铁代谢相关分子平衡、降低氧化应激等方法作为AD治疗策略的前景.本文旨在为今后深入研究脑铁代谢及相关分子在AD病理过程中的作用,开发预防和治疗AD新药物提供参考.     

脂肪组织在铁稳态调节中的作用以及肥胖的铁缺乏机制

机体铁稳态的维持对正常生理功能至关重要。铁调素和铁调素调节蛋白在维持铁稳态中发挥重要作用。近来,丝氨酸蛋白酶基质-2在铁稳态中的作用越来越受到重视。此外,肥胖与铁缺乏的发生密切相关。一方面,肥胖人群脂肪组织高水平分泌白介素-6(interleukin-6, IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)以及瘦素等脂肪因子,这些脂肪因子能够调节铁调素和铁调素调节蛋白表达;另一方面,肥胖个体脂肪组织也可直接表达铁调素与铁调素调节蛋白。运动作为一种非侵入性干预手段在调节肥胖与铁缺乏中可能发挥重要作用。本文将对近年来文献进行整理,以期能够为铁稳态维持以及肥胖与铁缺乏的机制提供一些新的视角。