小肠铁吸收机制及相关疾病研究进展

摘要

铁是人体内最丰富的微量金属元素之一.它广泛参与机体内的代谢过程,如氧的运输、DNA的合成以及电子的传递等.缺铁可引起严重贫血等疾病,过多的铁将会损伤机体组织,导致神经退行性疾病,包括帕金森氏症和老年痴呆症等.因此,体内具有严格的调节机制,以保持铁平衡.近端小肠(十二指肠和空肠)是铁吸收的主要部位,也是调节铁平衡的一个关键环节.虽然过去的几十年已经投入了相当大的努力,各种假说,如载体转运、离子通道等机制已相继提出,但小肠黏膜铁吸收的机制一直是不清楚的.一般认为,铁在许多组织细胞被吸收(或摄取)都是通过经典的转铁蛋白(transferrin, Tf)和转铁蛋白受体(transferrin receptor, TfR)的途径[1].即三价铁首先与Tf结合,两者的结合物再与细胞表面的TfR结合,之后经过内吞、酸化、释放和移位等步骤,铁进入胞浆,最终被细胞利用,合成血红蛋白及其他物质.但小肠肠腔表面的吸收上皮细胞不存在TfR表达,因此,铁穿过小肠进入机体不可能通过Tf-TfR的经典转运途径实现.近年来,在小肠黏膜细胞相继发现了DMT1(divalent metal transporter 1)、DCb(duodenal cytochrome b)、Fp1(ferroportin 1)和Hp(hephaestin)等4种铁转运相关的蛋白质.这些蛋白的发现是铁代谢领域中近年取得的最大突破,也使小肠如何吸收铁这一重要问题有了基本答案.新的研究证实,DMT1和DCb两种蛋白质参与黏膜铁吸收过程(铁穿过肠吸收上皮细胞的顶端进入细胞),而Fp1和Hp则参与黏膜转运过程(从肠上皮细胞的基底侧转运入血液循环).我们在此主要介绍这4种新发现的蛋白质和小肠铁吸收机制及相关疾病研究的最新进展.