楊海嬌，楊廣民

(1.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)，長(zhǎng)春 130117；2.吉林省人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中心，長(zhǎng)春 130021)

關(guān)鍵字：血紅素結(jié)合蛋白；血紅素；血紅素加氧酶

血紅素結(jié)合蛋白(hemopexin,Hpx)是一種大小為60 000的α2酸性糖蛋白，由兩個(gè)非二硫鍵連接的結(jié)構(gòu)相關(guān)結(jié)構(gòu)域組成。N端和C端結(jié)構(gòu)域均含有四葉β-螺旋槳并顯示出高度的同源性(25%氨基酸同一性)。其中，N端結(jié)構(gòu)域可以像完整的Hpx一樣結(jié)合1個(gè)血紅素分子，C端結(jié)構(gòu)域則起到促進(jìn)Hpx與其受體結(jié)合的作用。Hpx是一種完全唾液酸化的糖蛋白，而乏唾液酸化Hpx也能與血紅素緊密結(jié)合，血紅素-乏唾液酸化Hpx復(fù)合物可被Hpx受體和肝細(xì)胞半乳糖受體識(shí)別[1]。Hpx基因位于11p15.4～p15.5，該基因跨越大約12 kb的染色體DNA，具有10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子。Hpx的表達(dá)發(fā)生在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平，目前已知其表達(dá)有白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-11及腫瘤壞死因子-α等的參與，在人類中主要的誘導(dǎo)因子為白細(xì)胞介素-6[2]。Hpx主要在肝細(xì)胞內(nèi)合成，另外還可在神經(jīng)細(xì)胞、視網(wǎng)膜細(xì)胞等細(xì)胞中合成。血紅素-Hpx復(fù)合物在細(xì)胞表面由受體介導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞，從而進(jìn)一步發(fā)揮作用。但細(xì)胞表面的受體不是普遍表達(dá)，已知在人循環(huán)細(xì)胞(T 淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞、多形核細(xì)胞、人急性早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞)中可檢測(cè)到。另外，包括神經(jīng)視網(wǎng)膜在內(nèi)的胎盤和屏障組織也含有表達(dá)Hpx受體的特化細(xì)胞，如合體細(xì)胞和視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞[3]?，F(xiàn)就Hpx的生理功能及其與疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)系和臨床應(yīng)用等予以綜述，探討分析Hpx在疾病診療中的價(jià)值，以為其臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 Hpx的生理功能

1.1抗氧化作用 血紅素的親脂結(jié)構(gòu)不僅可以插入細(xì)胞表面的脂質(zhì)雙分子層破壞細(xì)胞膜，以減少紅細(xì)胞壽命的方式推進(jìn)溶血事件的發(fā)生，而且還會(huì)促使低密度脂蛋白轉(zhuǎn)化成具有強(qiáng)烈細(xì)胞毒性的氧化物。血紅素-Hpx復(fù)合物經(jīng)受體介導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞后釋放血紅素，血紅素加氧酶(heme oxygenase，HO)可以將血紅素降解成膽綠素、一氧化碳和Fe2+等。由于金屬蛋白酶1分子中富含半胱氨酸，故可以結(jié)合具有活性的金屬離子來(lái)鈍化羥自由基和超氧化物。同時(shí)，血紅素的降解產(chǎn)物也具有抗氧化功能，如膽綠素[4]。因此，Hpx通過(guò)誘導(dǎo)金屬蛋白酶1和HO-1的基因表達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)其抗氧化作用。另一方面，血紅素-Hpx復(fù)合物可以阻斷血紅素促脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)過(guò)程，從而有效減少血紅素帶來(lái)的細(xì)胞氧化損傷[5]。

1.2神經(jīng)保護(hù)作用 Hpx可以通過(guò)與血紅素結(jié)合形成復(fù)合物來(lái)減少血紅素在神經(jīng)元中的積存，從而減輕血紅素對(duì)神經(jīng)元的神經(jīng)毒性，并減少血紅素對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞和血腦屏障的損傷[6]。同時(shí)，通過(guò)維持血紅素的游離態(tài)和結(jié)合態(tài)之間的平衡，HO-1可以減輕游離血紅素對(duì)皮質(zhì)神經(jīng)元的氧化損傷，而Hpx能通過(guò)誘導(dǎo)HO-1基因表達(dá)來(lái)加強(qiáng)這一功能。Hpx在寡突膠質(zhì)細(xì)胞分化和髓鞘形成的環(huán)節(jié)中可能扮演重要角色，但其具體機(jī)制仍不明確[7]。另外，血紅素-Hpx復(fù)合物還可以與一氧化氮和一氧化碳可逆性結(jié)合，減弱其毒性作用，保護(hù)血管壁的內(nèi)皮細(xì)胞及神經(jīng)元，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能。且Hpx具有增進(jìn)嗅受體神經(jīng)元的成熟，抑制其凋亡過(guò)程及保持精細(xì)嗅覺(jué)的重要功能[8]。

1.3維持機(jī)體鐵穩(wěn)態(tài) Hpx在肝的鐵代謝過(guò)程中扮演重要角色。缺鐵時(shí)，鐵蛋白被大量消耗，而血紅素-Hpx復(fù)合物被內(nèi)吞進(jìn)入肝細(xì)胞中，肝細(xì)胞內(nèi)血紅素濃度大量增加，血紅素降解釋放的鐵會(huì)影響鐵調(diào)節(jié)蛋白水平，鐵調(diào)節(jié)蛋白通過(guò)結(jié)合鐵反應(yīng)元件調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體信使RNA和鐵蛋白信使RNA的翻譯，使肝細(xì)胞表面的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體迅速下調(diào)，并伴隨誘導(dǎo)鐵蛋白合成，使血紅素降解釋放的鐵增加以維持機(jī)體內(nèi)的鐵穩(wěn)態(tài)[9]。此外，Hpx可以與二價(jià)金屬離子結(jié)合降低金屬毒性[10]。

1.4調(diào)控細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞及基因表達(dá) 血紅素-Hpx復(fù)合物可以通過(guò)啟動(dòng)蛋白激酶C引起核因子κB核轉(zhuǎn)位，同時(shí)活化N端的c-Jun氨基端激酶。當(dāng)細(xì)胞處于DNA破壞情況時(shí)，活化的炎癥因子激活c-Jun氨基端激酶/應(yīng)激活化蛋白激酶通路，阻斷細(xì)胞凋亡過(guò)程，從而促進(jìn)細(xì)胞存活。除上述途徑外，血紅素-Hpx復(fù)合物的受體可通過(guò)結(jié)合血小板衍生生長(zhǎng)因子或組織型纖溶酶原激活物促進(jìn)信號(hào)分子的活化，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡。血紅素-Hpx復(fù)合物不僅可以調(diào)控信號(hào)通路，還可上調(diào)抑癌基因p21與p53的表達(dá)[11]。

1.5促血管生成作用 當(dāng)血管損傷時(shí)，骨髓內(nèi)的內(nèi)皮祖細(xì)胞釋放到外周血并大量聚集在受損血管處，參與受損血管的內(nèi)皮修復(fù)和功能再生。Hpx可增加HO-1的表達(dá)，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)體自身抗氧化和抗炎通路，減少血紅素對(duì)內(nèi)皮祖細(xì)胞的損傷，保證內(nèi)皮祖細(xì)胞的成熟分化，加速骨髓內(nèi)皮祖細(xì)胞的增殖動(dòng)員及遷移，提高其活力及抗氧化損傷能力，促進(jìn)血管新生[12]。

1.6調(diào)節(jié)腎小球滲透性 在微小病變性腎病發(fā)生時(shí)，水平升高的Hpx可以調(diào)節(jié)腎小球的滲透性，同時(shí)Hpx的蛋白酶活性可減少腎小球血管表面ATP酶的表達(dá)，促使足突回縮，導(dǎo)致腎小球血管通路改建及蛋白尿的出現(xiàn)?？梢?jiàn)，正常情況下Hpx可與血漿中有蛋白酶抑制劑活性的輔因子結(jié)合，而病理情況下抑制因子釋放，隱藏的蛋白酶活性再次出現(xiàn)，從而導(dǎo)致病變。野生足細(xì)胞中的Hpx可引起肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的可逆重組，而在正常情況下人體血漿和蛋白酶抑制劑可阻止Hpx的這一作用。Hpx能夠破壞足細(xì)胞和腎小球內(nèi)皮細(xì)胞的多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合物，增加腎小球內(nèi)皮細(xì)胞單個(gè)細(xì)胞層的白蛋白清除率[13]。

2 臨床意義及應(yīng)用

2.1呼吸系統(tǒng)疾病 急性肺損傷發(fā)生時(shí)，致病因子誘導(dǎo)肺上皮細(xì)胞產(chǎn)生蛋白酶，蛋白酶和氧化應(yīng)激會(huì)激活蛋白激酶C信號(hào)和核因子κB，從而誘導(dǎo)促炎因子基因的表達(dá)，繼而引發(fā)機(jī)體組織損傷。Hpx通過(guò)抑制核因子κB途徑減少促炎因子的形成，從而減輕全身炎癥和急性肺損傷[14]。一項(xiàng)對(duì)哮喘和慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)的研究發(fā)現(xiàn)，與健康組相比，哮喘組及COPD組的血清銅藍(lán)蛋白、觸珠蛋白和Hpx水平明顯升高，且哮喘組的蛋白水平明顯高于COPD組；在鑒別哮喘和COPD時(shí)，銅藍(lán)蛋白聯(lián)合Hpx檢驗(yàn)較三種標(biāo)志物聯(lián)合檢驗(yàn)的敏感性更高；而觸珠蛋白與Hpx聯(lián)合較其他任意兩種標(biāo)志物聯(lián)合在哮喘組和健康組、哮喘組和COPD組中的特異性更高[15]。因此，Hpx作為呼吸系統(tǒng)疾病診斷標(biāo)志物在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)中逐漸獲得認(rèn)可。

2.2內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病 在糖尿病中，氧化應(yīng)激被認(rèn)為是誘發(fā)糖尿病并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。高血糖及波動(dòng)性高糖會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)活性氧類的大量產(chǎn)生，可見(jiàn)過(guò)量葡萄糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激可以加快糖尿病并發(fā)癥導(dǎo)致的組織損傷及臨床進(jìn)展。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，葡萄糖濃度與Hpx表達(dá)呈正相關(guān)，并上調(diào)細(xì)胞中活性氧類水平[16]，證明糖尿病病理發(fā)展中的氧化應(yīng)激過(guò)程與Hpx相關(guān)，但具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索。經(jīng)胰島素強(qiáng)化治療2型糖尿病患者的糖化Hpx水平顯著降低，而糖化Hpx水平的變化可以反映胰島素治療的效果[17]。因此，深入研究Hpx與糖尿病的關(guān)系，可能對(duì)糖尿病與其相關(guān)并發(fā)癥的臨床進(jìn)展及治療有更深的認(rèn)識(shí)。

2.3腦血管疾病 腦血管意外導(dǎo)致血紅素大量釋放，進(jìn)而引起嚴(yán)重的腦血管損傷，而血紅素-Hpx復(fù)合物可以避免血紅素對(duì)腦組織及皮質(zhì)神經(jīng)元的毒性損傷。在大鼠腦缺血再灌注24 h內(nèi)，Hpx表達(dá)上調(diào)；同時(shí)在大鼠側(cè)腦室進(jìn)行Hpx給藥發(fā)現(xiàn)，其對(duì)局灶性腦缺血再灌注損傷的神經(jīng)保護(hù)作用呈劑量依賴性，且具有遠(yuǎn)期效應(yīng)，目前可以持續(xù)觀察7 d[18]。在缺血性腦卒中引起認(rèn)知功能障礙的病理生理學(xué)中，缺血再灌注具有重要意義。用Morris水迷宮方法觀察Hpx處理組缺血再灌注模型大鼠的學(xué)習(xí)和認(rèn)知水平發(fā)現(xiàn)，與未處理組相比，處理組大鼠的學(xué)習(xí)和認(rèn)知水平均提高，表明Hpx可以改善大鼠腦缺血再灌注所致的認(rèn)知能力障礙[19]。急性腦梗死血清標(biāo)本Hpx表達(dá)明顯下調(diào)，但具體機(jī)制尚不清楚，需進(jìn)一步試驗(yàn)證明[20]。

2.4消化系統(tǒng)疾病

2.4.1藥物性肝損傷 對(duì)乙酰氨基酚是目前應(yīng)用最廣泛的解熱鎮(zhèn)痛藥，常規(guī)服用安全，但大劑量或長(zhǎng)期應(yīng)用可能引起藥物性肝損傷，同時(shí)也是急性肝衰竭的常見(jiàn)誘因。因此，提高臨床對(duì)對(duì)乙酰氨基酚合理安全用藥的重視程度及預(yù)防意識(shí)非常重要。試驗(yàn)證實(shí)，在對(duì)乙酰氨基酚誘導(dǎo)肝損傷中，易感個(gè)體Hpx的水平是基礎(chǔ)水平的6倍[21]。故可以將Hpx水平作為應(yīng)用對(duì)乙酰氨基酚所致肝損傷的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，以避免相應(yīng)的肝損害，但仍需大量臨床試驗(yàn)證實(shí)。

2.4.2病毒性肝損傷 慢性丙型肝炎病毒感染是全球共同面對(duì)的一項(xiàng)公共衛(wèi)生問(wèn)題。由于感染早期公眾對(duì)其認(rèn)知率較低，故導(dǎo)致丙型肝炎病毒感染的早期診斷及治療被延誤。隨著病情進(jìn)一步進(jìn)展，逐步發(fā)展為肝纖維化和肝硬化，甚至肝癌。研究發(fā)現(xiàn)，在丙型肝炎病毒誘導(dǎo)的肝纖維化和肝硬化等肝實(shí)質(zhì)損傷中，可以對(duì)未分級(jí)患者血清中Hpx的唾液酸化O-糖形式進(jìn)行液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜-多反應(yīng)監(jiān)測(cè)[22]，并作為肝臟疾病新興的檢測(cè)手段，在監(jiān)測(cè)肝臟病理學(xué)進(jìn)展中起關(guān)鍵作用。

2.4.3肝移植 肝移植是終末期肝病最有效的治療措施，但存在移植后急性排斥反應(yīng)的難題。有研究發(fā)現(xiàn)，在肝移植急性排斥反應(yīng)過(guò)程中，早期可以通過(guò)Hpx抗炎反應(yīng)特性減輕移植物所致?lián)p傷，隨后適應(yīng)性免疫被喚醒，Hpx通過(guò)改變輔助性T細(xì)胞1與輔助性T細(xì)胞2的比例加強(qiáng)適應(yīng)性免疫，從而加重移植物損傷，因此可將Hpx視為肝移植急性排斥反應(yīng)分級(jí)診斷的潛在指標(biāo)[23]，但仍需更多體內(nèi)研究的證實(shí)。

2.5神經(jīng)系統(tǒng)疾病 在脊髓損傷期間，損傷初期會(huì)引發(fā)復(fù)雜的局部炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致繼發(fā)性發(fā)作，導(dǎo)致自毀性級(jí)聯(lián)反應(yīng)，并伴有更嚴(yán)重的脫髓鞘和神經(jīng)退行性變。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Hpx以不依賴血紅素清除的方式誘導(dǎo)脂多糖刺激原代培養(yǎng)的小膠質(zhì)細(xì)胞從M1型轉(zhuǎn)變?yōu)镸2型來(lái)改善小鼠脊髓損傷[24]?；谝陨辖Y(jié)果，Hpx被認(rèn)為是脊髓損傷發(fā)病過(guò)程中小膠質(zhì)細(xì)胞極化的新型調(diào)節(jié)劑，其可能在脊髓損傷的恢復(fù)過(guò)程中起至關(guān)重要的作用。

2.6血液系統(tǒng)疾病 鐮狀細(xì)胞病主要表現(xiàn)為慢性溶血和血管閉塞反復(fù)發(fā)作導(dǎo)致的進(jìn)行性器官損傷，主要為促氧化和抗氧化的失衡，而Hpx對(duì)人體具有抗氧化保護(hù)作用[25]。鐮狀細(xì)胞病的異常低脂蛋白水平與溶血標(biāo)志物相關(guān)，其中高密度脂蛋白中Hpx顯著減少[26]，表明Hpx可能在對(duì)溶血性疾病中血紅素誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙的防御中發(fā)揮重要作用。此外，Hpx還能夠抑制鐮狀細(xì)胞病中高溶血性小鼠缺氧/復(fù)氧和脂多糖誘導(dǎo)的血管閉塞，抑制HO-1活性會(huì)阻斷這一過(guò)程，表明該保護(hù)機(jī)制與HO-1的活性密切相關(guān)[27]。

2.7其他

2.7.1化學(xué)環(huán)境暴露 多環(huán)芳烴化合物分解代謝產(chǎn)生大量的活性氧類，長(zhǎng)期暴露于多環(huán)芳烴環(huán)境會(huì)誘發(fā)機(jī)體的氧化損傷。Hpx的表達(dá)會(huì)隨多環(huán)芳烴暴露程度的加重而增加[28]。因此，可以將機(jī)體內(nèi)Hpx水平的變化作為化學(xué)環(huán)境暴露的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，并作為化學(xué)環(huán)境所致活性氧中毒的診斷依據(jù)之一。

2.7.2先兆子癇 先兆子癇指妊娠24周左右，在高血壓、蛋白尿的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)頭暈頭痛、惡心嘔吐、上腹不適等癥狀者。在先兆子癇中，母體的血紅素和胎兒血漿血紅蛋白水平升高與HO-1和Hpx水平降低及Hpx活性降低有關(guān)[29]。其活性的降低抑制了胎盤組織中血管緊張素Ⅱ1型受體的脫落，增加了血管緊張素Ⅱ的敏感性，加重臨床惡性高血壓癥狀[29]。先兆子癇患者具有明顯的心血管癥狀，其特征為較低的心排血量和較高的外周血管阻力，可能由于母體循環(huán)中胎兒胎盤來(lái)源的細(xì)胞外血紅蛋白泄漏，血紅素從細(xì)胞外血紅蛋白釋放并消耗Hpx，從而導(dǎo)致心血管功能受損。因此，在妊娠過(guò)程中，監(jiān)測(cè)Hpx水平可以獲得關(guān)于先兆子癇的動(dòng)態(tài)臨床信息[30-31]。

2.7.3臨床急癥 臨床急危重癥包括各類休克、惡性高血壓、急性心肌梗死、急性呼吸窘迫綜合征等，是臨床上最為棘手的難題，患者死亡率極高。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，膿毒癥、嚴(yán)重?zé)齻⒓毙院粑狡染C合征患者和大多數(shù)早產(chǎn)兒的早期血漿Hpx水平顯著升高，隨著病情進(jìn)展，病理性血紅素增多，血漿Hpx水平下降，故認(rèn)為Hpx水平變化可能與血紅素結(jié)合成復(fù)合物有關(guān)[32]。可以將這種變化視為一種保護(hù)機(jī)制，可減輕血紅素對(duì)機(jī)體的氧化應(yīng)激損傷，降低患者院內(nèi)死亡風(fēng)險(xiǎn)。隨后有研究顯示，嚴(yán)重型膿毒癥患者的血清Hpx水平較輕型膿毒癥患者顯著升高，且Hpx水平與膿毒癥患者的病死率呈負(fù)相關(guān)[33]，證實(shí)了Hpx在膿毒癥臨床診療中的潛力。

2.7.4鼠疫 由鼠疫耶爾森氏菌引起的肺鼠疫是一種快速發(fā)展的傳染病。鼠疫耶爾森氏菌的致病性主要源于兩種毒素，一種稱為鼠毒素或外毒素，對(duì)小鼠和大鼠有很強(qiáng)的毒性，另一種稱為內(nèi)毒素，其毒性較其他革蘭陰性菌的內(nèi)毒素毒性更強(qiáng)，能引起彌散性血管內(nèi)溶血、組織器官內(nèi)溶血、中毒休克等病理生理變化。經(jīng)鼠疫菌EV76疫苗株免疫后，小鼠肺中Hpx快速上調(diào)[34]。Hpx可以加速游離血紅素的清除，不僅能夠減輕溶血所導(dǎo)致的損傷，還限制了細(xì)菌對(duì)鐵的利用能力。EV76誘導(dǎo)Hpx快速表達(dá)的能力可以提高感染小鼠的存活率[34]。這為診治鼠疫提供了新方向。

3 小 結(jié)

Hpx的理化特性和臨床應(yīng)用，充分證實(shí)了Hpx在現(xiàn)階段臨床疾病診療中的應(yīng)用價(jià)值。在呼吸系統(tǒng)疾病中，Hpx可以通過(guò)下調(diào)炎癥因子的釋放來(lái)減輕肺損傷，且在哮喘和COPD的鑒別診斷中表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性，但其病理學(xué)機(jī)制需進(jìn)一步探究。關(guān)于Hpx與糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展，目前的研究只證明Hpx與高糖水平所致的氧化應(yīng)激相關(guān)；在肝臟移植排斥反應(yīng)中，隨著適應(yīng)性免疫的喚醒，Hpx從早期的減輕移植損傷逐漸轉(zhuǎn)變成加重其損傷。鐮狀細(xì)胞病與Hpx的關(guān)系是近年研究的熱點(diǎn)，Hpx在抵抗鐮狀細(xì)胞病所致的溶血和血管閉塞中起關(guān)鍵作用。另外在先兆子癇、膿毒癥及鼠疫等疾病中，雖然Hpx的研究也取得了巨大突破，但目前還處于探索階段，具體機(jī)制尚不明確，仍需要進(jìn)一步探究。隨著現(xiàn)代精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和多學(xué)科診療模式在臨床診療過(guò)程中的廣泛應(yīng)用以及科研人員對(duì)Hpx的不懈深入研究，Hpx將為相關(guān)疾病的臨床診療提供新思路。