摘要:对骨代谢的研究是骨科领域的一项重要课题,过去数十年中对骨代谢的研究主要侧重于骨代谢与钙代谢相关性的研究。铁调素是一种能调节血铁水平的小分子肽类激素。自2001年发现铁调素之后,铁代谢的研究取得了突破性进展,骨代谢与铁代谢相关性的研究也随之引起了越来越多的关注。一系列的研究表明,骨代谢与铁代谢之间存在着密切的关系:铁超载可致骨质疏松,铁不足又使骨密度下降。

铁是人体必需的微量元素之一,广泛参与机体的代谢过程。近几年来,许多研究结果认为,体内铁代谢与骨代谢有着密切的联系。铁调素是近年新发现的铁调节蛋白,主要由肝脏合成。它是肝脏、小肠和网状内皮系统之间铁代谢调节信号的传递者,是机体铁平衡的中心调节者。铁调素的发现为深入研究铁代谢与骨代谢关系提供了新的途径。

1　铁代谢与骨代谢的关系

近年来,铁代谢与骨代谢的相关性引起了越来越多的关注。一系列研究表明,铁的动态平衡变化将影响骨代谢,体内铁贮存与骨质矿化密度有着密切的联系:铁超载可致骨质疏松,铁不足又使骨密度降低。

2006年,L iu等^{[ 1 ]}研究了骨组织中年龄相关性铁沉积与绝经后骨质疏松的相关性。通过切除大鼠的卵巢来建立骨质疏松症模型,给此大鼠口服铁螯合剂,以阻止铁沉积于骨组织中,检测变化的铁水平与骨量丢失之间是否存在因果关系。结果显示,此治疗缓解了骨量的丢失和骨微结构的破坏,进一步研究发现铁螯合减少。骨量丢失和骨微结构破坏的可能机制是显著减少骨的再吸收。这项研究结果表明,年龄相关性的铁沉积可能是绝经后骨质疏松症的病因之一。

2006 年, Cornish 等^{[ 2 ]} 研究了乳铁蛋白与骨代谢的关系及乳铁蛋白的结构2活性相关性。研究发现, 乳铁蛋白浓度从0. 1 g/L起能有效促进成骨细胞的分裂,且其效应与浓度呈正相关;当浓度增至> 1 g/L 时能减少成骨细胞凋亡,促进成骨细胞分化,并减少破骨细胞形成。活体实验中,颅骨局部注射乳铁蛋白能促进骨生长及缺陷骨质的愈合。研究结果表明,活体中乳铁蛋白能促进成骨细胞的增殖,减少其凋亡,抑制破骨细胞的活性,从而促进骨的合成代谢。

2007年, Houtkooper等^{[ 3 ]}研究了骨质疏松症的抗阻力训练法。该研究选择两组绝经后妇女,分为实验组和对照组,将力量训练及食物中的钙、铁、镁、磷、锌和维生素D作为研究指标,分别在实验开始后1年和4年用双能X线骨密度测量仪检测骨矿化密度。研究结果表明,食物中钙和铁的摄入均与骨矿化密度相关。当钙摄入量介于800～1 200 mg/d、铁摄入量> 20 mg/d时,骨矿化密度与铁摄入量呈正相关;而当钙摄入量< 800 mg/d或> 1 200 mg/d时,骨矿化密度与铁摄入量无明显相关性。结合另外几项影响因素,研究得出结论:绝经后妇女当其钙摄入量在适当范围内, 其铁摄入水平与骨矿化密度呈正相关。

2　铁调素对铁代谢的调节

2. 1　铁调素是细胞外铁浓度的主要调控者　铁调素是近期发现的一种新型的由肝脏合成的小分子肽类激素,是机体铁稳态的主要调控者。人的铁调素基因位于第19号染色体上,有3个外显子和2个内含子,其中第3个外显子编码铁调素的氨基酸序列。铁调素在肝脏产生后进入血液循环,最终经尿液排泄^{[ 4, 5 ]} 。铁调素是铁吸收、循环再利用和释放的负性调节因子:铁调素通过结合并降解膜铁转运蛋白,减少铁的吸收和循环,从而降低血铁水平。