赵丽军综述 孙长颢审校哈尔滨医科大学公共卫生学院;营养与食品卫生教研室，哈尔滨 １５００８６
对于铁虽然机体有着严格的调控机制使体内和细胞内的铁维持在一个稳态水平，但铁稳态的失衡仍然是人类常见的遗传性疾病之一，可以发生在铁吸收、转运、贮存或利用的任一环节上。到目前为止已经发现了许多可以导致机体铁代谢紊乱的遗传性基因突变疾病，如遗传性血色素沉着症（ｈｅｒｅｄｉｔａｒｙ ｈｅｍｏｃｈｒｏｍａｔｏｓｉｓ，ＨＦＥ基因突变）、无铜蓝蛋白血症（ａｃｅｒｕｌｏｐｌａｓｍｎｅｍｉａ，铜蓝蛋白基因突变）、无转铁蛋白血症（ａｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｅｍｉａ，转铁蛋白基因突变）、神经铁蛋白病Ｎｅｕｒｏｆｅｒｒｉｔｉｎｏｐａｔｈｙ，铁蛋白Ｌ亚基突变、性连锁铁粒幼红细胞性贫血（Ｘｌｉｎｋｅｄ ｓｉｄｅｒｏｂｌａｓｔｉｃ ａｎｅｍｉａ，ＸＬＳＡ，红细胞γ氨基δ酮戊酸合成酶基因突变）等。其中以对遗传性血色素沉着症的研究最为广泛和深入。
血色素沉着症按病因可分为原发性和继发性两大类。原发性血色素沉着症又称为遗传性血色素沉着症（ｈｅｒｅｄｉｔａｒｙ ｈｅｍｏｃｈｒｏｍａｔｏｓｉｓＨＨ）或特发性血色素沉着症。广义的ＨＨ病包括３种类型：（１）ＨＨ－ＨＦＥ相关型，ＨＨ１型；（２）早发型ＨＨ ，ＨＨ２型；（３）ＴｆＲ２相关型，ＨＨ３型。本文中主要指ＨＦＥ相关型ＨＨ病。ＨＨ病是欧洲血统者，尤其是北欧血统人常见的一种常染色体隐性基因病，亚洲人及黑人中发病较低。但在我国无论是原发性还是继发性血色素沉着症均少见报告。ＨＨ病自从发现以来一直是研究的热点问题，是已知人类最普通的遗传障碍疾病已被称为“２１ 世纪遗传障碍”。ＨＨ病特点是小肠铁吸收调节缺陷、血浆转铁蛋白饱和度增加和进行性全身各种组织尤其是肝脏铁负荷增加，导致组织损伤。
１ ＨＦＥ基因多态性和人群分布
１９９６年ＨＨ病的第１个候选基因被发现。Ｆｅｄｅｒ等在距ＨＬＡ（人白细胞抗原）复合体端粒侧３Ｍｂ以上一段２５０ｋｂ区域内发现一个ＭＨＣ（主要组织相容性复合体）Ｉ 类相关基因 将其命名为ＨＬＡＨ。后来为了与１９９０年Ｃｈｏｒｎｅｙ等在ＨＬＡ ２Ａ和ＨＬＡ ２Ｂ之间发现的一个假基因 也叫ＨＬＡＨ相区别，１９９７年，Ｍｅｒｃｉｅｒ等将ＨＨ病候选基因重新命名为ＨＦＥ。世界卫生组织ＨＬＡ命名委员会也将ＨＨ病候选基因正式命名为ＨＦＥ。
ＨＦＥ基因内有两个错义突变 发生在两个不同位点，分别使ＨＦＥ蛋白分子的２８２位的半胱氨酸被酪氨酸取代（简写作Ｃｙｓ２８２Ｔｙｒ或Ｃ２８２Ｙ）和６３位的组氨酸被天冬门氨酸取代（简写作Ｈｉｓ６３Ａｓｐ或Ｈ６３Ｄ）。因此，ＨＦＥ基因出现三种等位基因，使人群中有六种基因型即野生型（－－）、Ｃ２８２Ｙ纯合子（Ｃ２８２ＹＣ２８２Ｙ）、Ｈ６３Ｄ纯合子（Ｈ６３ＤＨ６３Ｄ）、Ｃ２８２Ｙ杂合子（Ｃ２８２Ｙ－）、Ｈ６３Ｄ杂合子（Ｈ６３Ｄ－）和Ｃ２８２Ｙ与Ｈ６３Ｄ的双杂合子（Ｃ２８２ＹＨ６３Ｄ）。其中Ｃ２８２Ｙ与ＨＨ病关系密切６０％～１００％的ＨＨ病患者都是Ｃ２８２Ｙ纯合子，铁负荷较重。Ｈ６３Ｄ纯合子的临床症状比Ｃ２８２Ｙ纯合子要轻。此外，Ｈ６３Ｄ与Ｃ２８２Ｙ双杂合子在ＨＨ病患者中频率也较高。有人推论，Ｈ６３Ｄ虽然也是本病的缺陷基因，但它的表现、发展及致病可能还需要其它因素或环境因素的参与。
人群调查显示，ＨＦＥ Ｃ２８２Ｙ在白种人、蒙古人种及黑人中频率分布差异很大 白种人中Ｃ２８２Ｙ等位基因频率最高其中又以北欧血统群体中Ｃ２８２Ｙ频率最高。调查欧洲群体２０个亚群间突变等位基因频率差异发现英国和法国凯尔特人中其等位基因最高６．８８％其次是日耳曼民族Ｎｏｒｄｉｃｓ ６．４６％、英国人ＡｎｇｌｏＳａｘｏｎｓ ５．９５％、南欧人２．５３％和俄罗斯人１．７６％。２０００年Ｌｕｃｏｔｔｅ等的４０个欧洲群体调查结果支持上述结果。根据上述群体数据及单倍型分析结果推断 ＨＦＥ Ｃ２８２Ｙ突变大约在２０００ 年前起源于凯尔特人、一个生活在威尔士和法国布里多尼地区的黑头发欧洲小群体。随着几个世纪殖民人口的迁移，在以殖民为主体的国家，如澳大利亚、新西兰、及美国等，以上突变基因由欧洲向这些地区土著居民渗入。与Ｃ２８２Ｙ突变不同的是，Ｈ６３Ｄ突变不仅限于白种人 其频率在各群体间分布差异无显著性 大约在１５％～１６．５％之间频率高于Ｃ２８２Ｙ。在中国、香港、日本、朝鲜和印度群体中未发现Ｃ２８２Ｙ型突变，仅有Ｈ６３Ｄ型突变，其频率与欧洲血统群体无差别。中国群体及斯里兰卡群体中突变等位基因存在于多种ＨＬＡ单倍型中其单倍型不同于欧洲群体因此可认为Ｈ６３Ｄ替代不仅发生于欧洲也独立发生于亚洲群体说明Ｈ６３Ｄ突变属于多中心起源１，２。
此外，研究也陆续发现了新的ＨＦＥ等位基因Ｓ６５Ｃ、Ｃ２８２Ｓ，其与ＨＨ病的关系有待进一步证明。
２ 基因多态性对铁代谢的影响
ＨＦＥ基因编码一个ＨＬＡⅠ类样蛋白表达于人体整个消化道上皮细胞在十二指肠腺窝细胞中分布最多。ＨＦＥ蛋白虽既不结合也不转运铁，但可以和转铁蛋白受体作用，调节细胞内铁水平。
ＨＨ病患者主要特征是小肠上皮细胞总表现为铁缺乏状态，没有对血清中升高的铁蛋白浓度作出下调铁吸收的反应，导致小肠铁吸收与机体铁水平相比呈现不适当的升高。尽管有大量的证据支持ＨＦＥ突变导致ＨＨ病，以及ＨＦＥ可与β２微球蛋白（β２ｍｉｃｒｏｇｌｏｂｕｌｉｎ，β２Ｍ）及转铁蛋白受体（ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎ ｒｅｃｅｐｔｅｒ，ＴｆＲ）相互作用，影响细胞转铁蛋白铁的摄取，但是Ｃ２８２Ｙ突变通过什么机制导致小肠铁吸收增加仍然是个迷，对此有不同的假说。这里对Ｗａｈｅｅｄ等人提出的观点进行介绍，他们强调了β２Ｍ在ＨＦＥ蛋白功能正常发挥中起重要作用。他们利用同时表达ＨＦＥ和β２Ｍ或仅单独表达ＨＦＥ的稳定转染的中国仓鼠细胞系研究了β２Ｍ对ＨＦＥ蛋白稳定性和突变的影响，以及对ＨＦＥ在转铁蛋白受体介导的铁摄取中的作用的影响，对以往研究中相互矛盾的现象进行了很好的解释，提出了ＨＦＥ突变可能导致小肠细胞过度铁吸收的机制。
正常情况下，十二指肠细胞中ＨＦＥ蛋白成熟后，被转运到细胞表面，与含量丰富的β２Ｍ相结合，然后再与ＴｆＲ形成三合体，对转铁蛋白结合铁的转运过程起正向调控作用，即增加铁的摄取。这时如果β２Ｍ缺陷，既使ＨＦＥ蛋白正常表达也不起正向调控作用，反而下调转铁蛋白铁的吸收。以往大量研究报道ＨＦＥ过表达抑制转铁蛋白铁的摄取就是因为没有考虑β２Ｍ的作用。十二指肠隐窝细胞转铁蛋白受体依赖型铁摄取途径是隐窝细胞感受围绕在其周围毛细血管中转铁蛋白结合铁浓度的关键，进而调控小肠表面绒毛细胞对食物中铁的吸收。ＨＦＥ突变发生在α３ 结构域形成二硫键的部位 破坏应有的套锁结构 Ｃ２８２Ｙ突变蛋白存留于内质网和高尔基体中，生成后很快降解，不能完成从高尔基体向细胞膜表面的转运过程，不能与β２Ｍ及ＴｆＲ形成复合体 从而失去对转铁蛋白铁吸收的正向调控能力，使转铁蛋白结合铁的摄取下降，使ＨＨ病患者小肠十二指肠细胞既使在体内铁水平较高的情况下也表现为铁缺乏，同时铁调节蛋白结合力增加，铁蛋白水平下降，这种铁缺乏的信息促使小肠表皮细胞在分化为成熟的绒毛细胞后过量的吸收食物中的铁，细胞顶端铁转运子ＤＭＴ１（ｄｉｖａｌｅｎｔ ｍｅｔａｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ １，二价金属离子转运蛋白１）和细胞基底部铁转运子Ｆｐ１（ｆｅｒｒｏｐｏｒｔｉｎ １，膜铁转运蛋白）的表达增加。结果，即使在体内铁充足情况下，ＨＨ病患者小肠细胞也增加对食物中铁的吸收，导致血色素沉着症３。
虽然提出了上述假设，但是关于ＨＦＥβ２Ｍ复合体是如何增加转铁蛋白结合铁的摄取的机制还不清楚，β２Ｍ缺陷情况下，ＨＦＥ蛋白无法成熟，变得不稳定，不但不能增加铁的摄取，反而抑制铁摄取的机制也不清楚。最近一项研究又表明脏也表达高水平的ＨＦＥ ｍＲＮＡ，通过对ＨＦＥ ｍＲＮＡ结构分析认为肝ＨＦＥ可能在铁稳态和协同调节红细胞生成中发挥一定作用４。
３ 实际意义
有研究显示Ｃ２８２Ｙ纯合突变型血清铁蛋白水平、转铁蛋白饱和度和肝脏铁含量显著升高 出现Ｃ２８２Ｙ杂合子和或Ｈ６３Ｄ杂合子时这些指标也比野生型ＨＦＥ高。因此将检测Ｃ２８２Ｙ和Ｈ６３ＤＨＦＥ基因型与生化指标血清转铁蛋白饱和度、血清铁蛋白水平和肝脏活检显示的铁贮存水平相结合可用于ＨＨ病先证者家系中其他ＨＨ病患者的早期发现。对ＨＨ病患者传统的治疗方法是定期的静脉抽血，这种方法安全简单有效，早期发现的病人预后较好。在饮食上，ＨＦＥ突变基因携带个体应以低铁膳食为主，以减少小肠细胞对食物中铁的吸收，从而预防该病的发生或减少血色素沉着症发病的机会。大量的流行病学、临床和基础研究证明ＨＨ病是各种心血管疾病、肝脏疾病和糖尿病等慢性病的重要危险因子，早期发现和治疗ＨＦＥ病人必将对这些相关慢性疾病的防治起到积极的作用。
参考文献：
１． 孟海英 侯一平． ＨＦＥ基因与与遗传性血色素症．中华医学遗传学杂志 ２００２ １９２１５９－１６２．
２． 王如文．遗传性血色素沉着症研究进展． 中国小儿血液 ２００１ ６４１８６－１８９．
３． Ｗａｈｅｅｄ Ａ Ｇｒｕｂｂ ＪＨ Ｚｈｏｕ ＸＹ ｅｔ ａｌ． Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｍｅｄｉａｔｅｄ ｉｒｏｎ ｕｐｔａｋｅ ｂｙ ＨＦＥ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎ ｈｅｒｅｄｉｔａｒｙ ｈｅｍｏｃｈｒｏｍａｔｏｓｉｓ． ＰＮＡＳ ２００２ ９９３１１７－３１２２．
４． Ｃａｔｈｅｒｉｎｅ Ｍｕｒａ Ｇéｒａｌｄ Ｌｅ Ｇａｃ Ｓａｎｄｒｉｎｅ Ｊａｃｏｌｏｔ ｅｔ ａｌ．Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ＨＦＥ ｇｅｎｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｈｉｇｈ ｌｉｖｅｒ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｒｙｔｈｒｏｐｏｉｅｓｉｓ ｃｏｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ． ＦＡＳＥＢ ２００４ １８（１５）１９２２－１９２４． | 