血清铁蛋白在诊断的局限性在炎症条件下缺铁

文摘

患者炎性疾病如炎症性肠病(IBD),慢性心力衰竭(CHF)和慢性肾脏疾病(CKD)高铁缺乏与不良临床后果。在正常情况下,血清铁蛋白水平是铁状态的敏感标记但铁蛋白是一种急性期反应物,成为提升应对炎症,使诊断。促炎细胞因子也引发hepcidin增加,限制膳食铁的吸收,促进封存的铁铁蛋白内存储的网站。患者炎症条件已经限制可用性红细胞生成的铁和其他细胞功能由于hepcidin表达增加,尽管正常或高水平的血清铁蛋白。缺铁的标准阈值(< 30μg / L)因此不适用和转铁蛋白饱和度(TSAT),铁可用性的一个标志,也应该评估。血清铁蛋白阈值< 100μg / L或TSAT < 20%可以被认为是诊断为缺铁性在瑞士法郎,CKD,和炎症性肠病。如果血清铁蛋白是100 - 300μg / L, TSAT < 20%是需要确认缺铁。常规监测这些高危人群的血清铁蛋白和TSAT缺铁是明智的,这样可以检测和管理。

1。缺铁在炎性疾病

铁缺乏是一个主要的全球卫生问题,代表全球领先的非致死性疾病条件之一(1),和经常出现在日常临床实践(2]。及时发现和治疗是很重要的,因为铁所发挥的关键作用的所有器官和系统的功能。尽管它流行,然而,缺铁是经常被忽视,特别是在患者炎症条件下,部分原因是异质性的定义中提供临床实践指南(3]。缺铁可以被定义为“一个与健康有关的条件中,铁可用性是不足以满足身体的需求,可以有或没有贫血”(4]。

传统,最公认的风险组织缺铁是营养不良,那些高铁需求,如孕妇或青少年,和个人患有慢性失血,例如,从沉重的子宫或胃肠道出血(5]。此外,正在日益关注的铁状态患者炎症条件,这使他们缺铁(4,6]。最常见的是慢性心力衰竭(CHF),慢性肾脏疾病(CKD),炎症性肠病(IBD)。

估计这些团体之间的千差万别的缺铁的研究由于不同的定义和不同的病人选择标准。然而,总体来说,大约有50%的患者瑞士法郎,24 - 85%的慢性肾病患者,45%的患者炎症性肠病是缺铁(表1)。

缺铁的原因在这些条件是多个不同个体间(2,4,5)(表1)。慢性疾病患者可能有食欲不振,饮食铁摄入不足。这可以加剧了铁的吸收受损等药物引起的肠道流明质子泵抑制剂(7),histamine-2受体拮抗剂(7,钙基磷酸盐粘结剂(8),抗血小板治疗能增加总胃肠道失血的风险(9]。失血频繁的血液抽样,消化道出血在炎症性肠病,或在慢性肾病透析患者也可以贡献。除了这些特定的病因,瑞士法郎,CKD, IBD分享的共同影响一个持续的炎症刺激。在这些慢性疾病,高hepcidin水平可以限制膳食铁的吸收,久而久之,导致缺铁铁基本细胞功能的减少可用性(10)(见“炎症在铁稳态的影响”下文)。

时常调查和治疗缺铁只是爆发引发缺铁性贫血,此时缺铁已经成为严重到足以排铁商店和限制红细胞生成。然而,铁有多个生化和生理功能除了红细胞生成(21)和铁缺乏对可能出现的各种不利影响之前或之后出现贫血。作为红细胞生成的关键,铁是必不可少的关键酶的作用线粒体电子传递系统(22),这或许可以解释可以开发的疲劳nonanemic缺铁的人。缺铁也一直与贫穷相关免疫功能(23]。显然需要有系统的诊断和修正在炎症条件下缺铁。

在正常情况下,铁状态通常可以通过测量血清铁蛋白水平的充分评估。然而在促炎的存在刺激,缺铁的诊断比较复杂。了解血清铁蛋白的性质,特别是血清铁蛋白水平是如何影响炎症诊断是成功的关键。

2。铁蛋白:无处不在的铁储存蛋白质

细胞内铁蛋白是一种复杂的两种类型的亚基组成,称为H(重链)和L(轻链)24]。24亚基结合形成一个似壳分子包含一个空腔,可以存储4500个铁原子(25,26]。H链铁蛋白的铁氧化酶活性和铁(II)转换为铁(III)铁蛋白中的铁是内化复杂(27]。铁(III)是隐藏在矿物的核心磷酸铁蛋白铁氢氧化物的形式(25]。铁的浓度大量不起化学反应的形式在铁蛋白减少活性细胞内铁(II)的浓度,降低潜在的一代的氧化剂的物种。L-subunit促进形成铁蛋白壳内的铁芯(24]。H-subunits和L-subunits不同器官之间的比率,L-subunits主在肝脏和脾脏,H-subunits支配心脏和肾脏28]。生产铁蛋白是由铁调节蛋白1和2 (IRP1和IRP2),这对减少胞质铁绑定到5′铁反应元素铁蛋白mrna抑制它的翻译(29日,30.]。

少量的血清铁蛋白也存在,由于从巨噬细胞分泌,或细胞死亡和细胞溶解后31日]。与细胞内铁蛋白、血清铁蛋白iron-poor和几乎完全由L-subunits [32),外加糖基化的子单元(G-subunits),类似于L-chain [33]。

在正常情况下,血清铁蛋白水平显示与肝活检样本(铁商店密切相关34),测量的“黄金标准”的铁在体内。然而,血清铁蛋白水平可以深刻影响的存在炎症,由于血清铁蛋白是一种急性期蛋白质。急性期反应是一个重要的生理防御反应,即身体旨在恢复生理稳态的炎症(35]。血清阳性急性期蛋白质包括铁蛋白、c反应蛋白(CRP)和alpha-1-acid糖蛋白(AGP)大幅上升为炎症反应的一部分,通过增加表达介导的细胞因子,如il - 6 (35- - - - - -37]。

血清铁蛋白水平上升的急性期反应意味着血清铁蛋白水平不再与铁可用性的炎症。

评估病人的这些条件下铁状态变得更加复杂,需要更广泛的认识铁稳态机制。

3所示。铁蛋白铁监管系统的一个组件在健康个体

铁的吸收、运输和存储体内密切监管,铁蛋白起着重要的作用。膳食铁的无机铁(III)从肠道吸收腔通过活跃在十二指肠肠上皮细胞刷状缘的吸收机制,减少铁(III)铁(II)。这个铁的吸收腔发生通过二价金属transporter-1 (DMT1),这是表示在十二指肠肠上皮细胞顶膜和密切相关的膜ferrireductase DCYT-B负责减少铁(III) [5]。一旦在肠上皮细胞、铁(II)然后出口铁(II)穿过基底膜的转运体(运铁素29日]。出口之后,它是reoxidized从铁(II)、铁(III)的膜结合铁氧化酶hephaestin和可能通过肠道血浆铜蓝蛋白(38]。铁(III)然后释放到循环,在糖蛋白转铁蛋白结合铁运输。转铁蛋白的高亲和性结合位点有两个铁(III),保持铁redox-inert状态(39]。铁是由转铁蛋白通过绑定到细胞转铁蛋白受体1,这是在细胞表面表达对细胞内铁含量低。循环iron-laden转铁蛋白和转铁蛋白受体结合,引起的内吞作用和吸收铁货物。一旦内化,铁可能是运送到线粒体的血红素的合成或iron-sulfur集群,都是至关重要的,各种酶的辅因子或用于合成其他含铁酶是重要的DNA合成等基本细胞功能或修复(39]。

如果不需要立即,铁而不是安全的形式储存在细胞内铁蛋白(27]。主要的细胞内储存室,大多数铁蛋白所在,是胞质。细胞的需要,铁蛋白是针对溶酶体降解的特定货物分子(NCOA4)通过一个过程被称为ferritinophagy [40]。然后在所谓的不稳定铁铁池,一种现成的胞质铁,可用于细胞的功能。

身体的商店的铁蛋白主要存在于肝细胞和巨噬细胞的网状内皮系统。巨噬细胞吞噬衰老或受损的红细胞,血红素使用血红素加氧酶1中包含的回收铁释放铁(29日)(图1)。这回收占大约90%的身体每日铁的需求,只有~ 10%被肠道吸收了(29日]。铁释放这些存储网站铁(II)通过细胞膜中运铁素的含量。出口过程耦合的再氧化的铁(II)铁(III)铁氧化酶酶血浆铜蓝蛋白和紧随其后的是加载的铁(III)转铁蛋白对系统性分发给其他网站(26]。转铁蛋白饱和度(TSAT)是一个标记的铁用于红细胞生成或其他细胞的需求。

系统性铁稳态通常保持在面对波动膳食铁的摄入量和不同程度的需求,由肝脏激素hepcidin监管协调机制。Hepcidin结合和导致内化和退化的铁运铁蛋白质出口国。这减少了铁动员到循环从肠上皮细胞和铁储存在肝细胞和巨噬细胞(图2(一个))[41]。在健康个体,增加水平的transferrin-bound铁和高铁商店刺激hepcidin upregulation,抑制铁出口,从而降低循环水平的铁(29日,41]。相反,hepcidin生产受到抑制的铁水平下降的循环和组织或缺氧等刺激和强化红血球生成后失血(29日,41]。在这种情况下,减少hepcidin刺激水平增加铁收购和肠上皮细胞释放的十二指肠和射流ferritin-bound铁从存储站点规范化铁可用性和满足增加红细胞的需求。

4所示。炎症在铁稳态的影响

患者炎症条件可能减少铁商店、情况描述为“绝对缺铁。”的病人没有炎症,这可能出现由于低膳食铁的摄入量,可怜的铁的吸收,和/或失血(表1)。然而,在某些情况下,可能会有足够的铁,血清铁蛋白水平正常的,但不够铁是由转铁蛋白与细胞的需求,这种情况称为“功能缺铁”(42]。

功能性缺铁(或iron-restricted红细胞生成)在炎症条件下是由hepcidin水平升高,引发的炎症细胞因子il - 6等(41]。随之而来的内化和退化的降低运铁素的数量与转铁蛋白结合铁。因此,TSAT减少(图2 (b))。

hepcidin水平的增加炎症的存在可能影响深远。正常血清hepcidin值性别,与一个大样本报告平均水平11.4 ng / mL的绝经前妇女,绝经后妇女23.7 ng / mL,男性21.8 ng / mL (44]。尽管ELISA显示了相当大的变化(45],制作比较困难,研究患者的炎症条件表示hepcidin:水平远远高于平均值已报告98 ng / mL患者轻度瑞士法郎(46),270 ng / mL CKD阶段2 - 4 (47,577 ng / mL活跃的炎症性肠病(48]。有证据表明hepcidin水平与炎症标志物c反应蛋白(44,49]但hepcidin水平和炎性疾病的严重程度之间的关系是复杂的,水平等因素的储存铁和贫血的作用。

其他机制也会影响铁稳态的存在炎症(50]。转铁蛋白表达的差别包括对这些肝细胞对il - 6水平增高和其他促炎细胞因子(51和抑制mRNA运铁素52,53]。

5。血清铁蛋白和TSAT互补在炎症条件下铁状态的标志

由于血清铁蛋白水平上升的急性期反应,测量血清铁蛋白无法排除瑞郎CHF患者的缺铁,CKD、炎症性肠病。需要额外的测试通常通过TSAT的评估。

血清铁蛋白和TSAT测试都是现成的,便宜。有某些局限性这两种类型的测试,但是。血清铁蛋白水平在正常个体已报告改变15%男性和27%的女性在日常生活中(54),高达62%的变化当测量对长期(55]。此外,血清铁蛋白测定不同抗原的使用和技术的变化,例如,在标定过程和选择的参考标准(56),导致重要的分析变异。在美国一个大规模的比较发现,interassay差异可能高达54%55]。因此,血清铁蛋白水平在不同的实验室测量(例如,出院之前和之后),血清铁蛋白的变化不一定反映铁状态的改变。TSAT,还有大量的生物差异(38%57])。用来计算TSAT的血清铁水平显示,周日变动(58),影响口服补铁剂和饮食中的铁的量59]。测量血清铁一般应在早晨空腹,尽量减少变异。以及生理改变,有一定程度的interassay可变性血清铁测量,这是TSAT水平计算的基础。一项研究10铁蛋白检测和五个TSAT检测,分析血液透析114例样本,发现63%的变异的血清铁蛋白水平只有10%的变异TSAT [56]。

一个实用的警告要注意的是,实验室报告通常包括一个参考范围的“正常”的血清铁蛋白水平。这些范围各不相同,“正常”范围是assay-dependent和laboratory-dependent。然而,“正常”的范围都是基于健康的病人没有炎症细胞因子水平升高和不应该应用于患者炎症条件。

6。血清铁蛋白和TSAT炎症诊断阈值条件

在普通人群中,低血清铁蛋白的定义是< 15μ在成年人和< 12 g / Lμg / L的儿童(43]。一定程度的30μg / L已被确认为最敏感(92%)和特异性(98%)截止水平表明缺铁,关联的缺失骨髓铁商店无论存在与否的贫血(60]。专家指导方针在炎症条件下通常指定血清铁蛋白和TSAT阈值的诊断缺铁性[3,61年- - - - - -63年),但截止值不一致3]。

简化诊断方法瑞郎CHF患者,慢性肾病,或者IBD建议缺铁是诊断基于以下截止值:血清铁蛋白< 100μg / L或TSAT < 20%,血清铁蛋白是否在100年和300年之间μg / L, TSAT测试需要确认缺铁(4)(表2)。血红蛋白水平可能支持缺铁的诊断,但不需要低于正常确认诊断(3]。这种诊断方法已经广泛应用于最近的大规模流行的研究缺铁(11- - - - - -13]。

在怀疑病人的铁状态持续尽管测量血清铁蛋白和TSAT,其他测试可能需要明确排除缺铁。

7所示。缺铁的其他诊断测试

炎症在哪里现在和血清铁蛋白与TSAT测试是不确定的,可能需要其他测试(表吗3)。

7.1。血液标记

低红细胞的百分比(%海波)和网织红细胞血红蛋白含量(对应或RetHb)是最常用的血液铁状态的指标。

缺铁红细胞生成增加%海波的比例,通常定义基于平均微粒血红蛋白浓度(MCHC) < 280 g / L (32]。增加%海波的水平被认为是一个敏感的和早期指标缺铁(32]。截止为6% %海波提出了在CKD的管理指南被诊断为功能性缺铁时结合低TSAT [65年,66年]。%海波对温度敏感的测量,因为红细胞扩张与减少MCHC时存储在室温以上样品,所以分析应该表现在四个小时内如果样品没有冷藏(32]。这妨碍了更广泛的使用%海波的诊断测试(67年]。

所对应的内容提供了一个“实时”的功能的骨髓,值< 28 pg提出作为诊断缺铁的分界点红细胞生成(68年]。36慢性血液透析患者的一项研究显示装备有敏感性100%,特异性73%男性红细胞生成(69年)和其他试验已经证实在此设置对应的预测价值70年,71年]。减少杆是一种方便的标记,可以通过标准的细胞计数测量没有额外的成本。实验室保存的样品在贮存和运输又是一个问题,然而,创建物流挑战[67年]。

7.2。可溶性转铁蛋白受体(血清)和sTfR-Ferritin指数

可溶性转铁蛋白受体(血清)是一种截断的转铁蛋白受体1(总和生育率)。当总生育率不稳定iron-laden铁传递蛋白,它是由一个膜蛋白酶裂解红细胞细胞,释放血清。增加水平的血清铁缺乏和减少患者铁过载(5,32]。血清可溶性的比率(水平的高铁店时低但正常或低炎症的存在)记录铁蛋白(水平低时铁商店低但正常或高炎症状态)被认为是一个有用的测试,被称为“临床观察/日志铁蛋白指数”(5,72年]。

血清是一个标志的活动/尺寸在骨髓中红细胞前体和没有直接受到炎症(73年]。然而,炎性细胞因子的生产可以抑制红细胞生成直接或间接地通过抑制促红细胞生成素合成和红细胞生成(74年),降低血清水平产生影响。血清浓度因此可以保持正常尽管贫铁商店(75年),随着炎症的程度的增加变得不那么可靠。水平的临床观察也受年龄和种族和高度,复杂的解释(74年,76年]。由于血清是红血球生成的活动的一个标志,水平提高后esa管理局(77年]。开发了许多商业分析和临床评估,但变化分析等实际问题类型和缺乏标准化意味着临床观察和sTfR-ferritin指数被广泛使用(5,32,74年]。他们往往在自动化应用红细胞参数如杆或%海波不可用(68年]。

7.3。c反应蛋白

炎症的严重程度评估基于灵敏度高水平CRP (hsCRP)理论上可以帮助为了了解血清铁蛋白水平升高的程度作为急性期反应的一部分。最近,调整的影响ferritin-based诊断标准为缺铁根据c反应蛋白水平或AGP使用国际生物标志物反映炎症的数据检查贫血和营养因素(布林达)项目(78年]。研究人员发现,缺铁的观测率表现出明显的逆与c反应蛋白水平的关系。在生育年龄的女性,缺铁的发病率(基于血清铁蛋白阈值15μg / L)分别为6.1%和29.0%,在子组CRP的最高及最低的十分位数。类似逆协会被认为在学龄前儿童(AGP水平和78年]。作者提出修正应该申请CRP在缺铁或AGP水平监测项目(78年]。

然而,目前还没有达成共识,包括c反应蛋白的诊断检查的缺铁或阈值应该被应用。CRP是不包含在指南在炎症条件下铁状态的评价3]。然而在IBD,测量CRP(阈值的5 mg / L),或使用凳子标记calprotectin或乳铁蛋白等,建议确认疾病是否活跃或缓解与结论:超声波或内镜(如果需要4]。这允许血清铁蛋白结果被因此,由于水平在活跃的炎症性肠病(63年]。

8。在炎症条件下评估高血清铁蛋白

身体没有活性铁的排泄机制,因此容易受到积极的铁平衡,最终,铁过载的风险如果稳态系统成为中断或忽略。身体多余的铁可以有毒,饱和转铁蛋白的铁扎能力和导致non-transferrin-bound铁(79年],它可以在不受控制的方式与内分泌系统器官损伤的风险,心脏,肝脏(79年]。

准则指出,在没有炎症的情况下,血清铁蛋白> 200μ男性或> 150 g / Lμg / L的女性带来铁过载的风险一般人群(43]。在炎症条件下,血清铁蛋白水平提高作为急性期反应的一部分,然而,这些阈值不适用和TSAT应该测量,以避免误诊的铁过载。

血清铁蛋白水平显著增加的事件也会发生急性炎症或感染事件。47例患者的一个病例对照研究发现1000年是平均血清铁蛋白水平μg / L比90年急性肾衰竭患者μg / L CKD患者(80年]。相同的研究报道非常高的血清铁蛋白水平(平均505μ10 g / L)对照组肾功能正常的患者急性感染。高血清铁蛋白水平在慢性炎症状态患者的经验因此感染急性发作或开发一个应该被特别谨慎。

铁过载的其他原因包括多个输血,例如,在长期治疗transfusion-dependent比如地中海贫血骨髓增生异常综合症,在hepcidin-regulated稳态机制忽略。某些遗传疾病也会导致铁过载。其中最常见的是遗传性血色素沉着症,在控制肠铁吸收的缺陷是由于异常低水平的hepcidin [81年]。

9。特殊情况影响血清铁蛋白水平

某些人口和物理特性改变铁稳态和影响血清铁蛋白水平。其中的一些(特别是肥胖和衰老)频繁的患者炎症条件如瑞士法郎。肥胖病人已知风险增加了缺铁(82年]。患者高身体质量指数增加了水平hepcidin [83年),可能由于adiposity-related炎症(84年),导致限制膳食铁的吸收(85年和TSAT水平降低82年]。在其他炎症性疾病,血清铁蛋白水平高于nonobese个人(86年]。老年患者也容易绝对缺铁作为iron-poor等因素造成的饮食和药物,抑制膳食铁的吸收87年]。慢性炎症(88年老年人经常出现在[88年- - - - - -90年),与潜在的功能性缺铁。骨髓红细胞生成铁不足,由吸入物、经常发现即使在老年患者血清铁蛋白水平高达75μg / L (91年]。

伴随疾病也可以使血清铁蛋白浓度的解释。血清铁蛋白水平升高的许多癌症患者,尤其是在更积极的存在疾病(92年],由于慢性炎症效应的upregulation il - 6、CRP, hepcidin [93年- - - - - -95年]。肝病患者表现出复杂的铁稳态扰动(96年)与更大的疾病严重程度更加明显(97年]。运铁蛋白质的表达减少,铁出口的顺向抑制肝细胞(98年)可以导致肝脏铁存款(99年),刺激增加hepcidin生产(97年,One hundred.,101年]。肝炎促进血清铁蛋白的增加炎症刺激反应(99年),这样功能缺铁可以开发。在非酒精性肝病,例如,大约三分之一的患者血清铁蛋白水平升高(99年,102年]。仔细解释肥胖和血清铁蛋白水平的老年人和肝病患者是必需的,和TSAT测量前应进行排除诊断的缺铁。

10。结论

缺铁的上下文中往往仍然没有得到诊断和治疗的炎症条件(103年]。它可能不是怀疑因为典型的症状,如疲劳,可以类似的潜在疾病。然而,即使没有贫血,缺铁会影响患者的生活质量,在瑞士法郎和专家指导,CKD,缺铁和IBD认识到应该发现和管理(61年- - - - - -63年,104年]。常规实验室检测为宜,重新评估每3到12个月或在发生疾病进展(4]。测量血清铁蛋白和TSAT提供了一个简单的方法识别存在的缺铁在这些高危人群(4]。诊断为缺铁性可以在这些条件下,无论贫血,如果血清铁蛋白是< 100μg / L或TSAT < 20%,使用TSAT确认缺铁如果血清铁蛋白是在100年和300年之间μg / L (4,5]。这种方法能提高诊断的敏感性和允许及时开始治疗。可以实现铁补充尽管使用静脉炎症的存在铁疗法,根据专家的指导方针(61年- - - - - -63年,104年,105年]。静脉路线绕过hepcidin-induced口服铁吸收和释放的封锁和避免的问题不耐受口服铁(6,106年]。临床试验显示静脉铁实现铁饱满比口服铁更迅速和有效,包括研究患者的炎症条件(107年- - - - - -111年]。静脉注射铁应该避免的潜在感染。

有效治疗,监测这些高危人群的血清铁蛋白和TSAT水平是谨慎的,所以缺铁可以治疗进展前贫血症状或其他并发症。与此同时,铁过载应该避免,标记应遵循需要建立。

的利益冲突

阿克塞尔Dignass收到雅培的咨询费用,默沙东,显示出,联合,大冢,罗氏/基因泰克,武田,Pharmacosmos,甲板磨石生物技术,福尔克的基础。Dignass博士也收到了来自研究所资助毛皮Gemeinwohl Stiftung酸奶麻省理工学院克雷布斯以及支付讲座包括服务使用者的局从福尔克基金会,显示出,默沙东公司,雅培,大冢,Vifor, Stiftung酸奶麻省理工学院克雷布斯Kompetenznetz工程署武田,和Pharmacosmos。此外,Dignass博士已收到支付手稿准备从福尔克基金会支付发展教育演讲从雅培,Pharmacosmos,福尔克基金会,显示出。(Karima Farrag没有利益冲突声明。尤尔根•斯坦收到AbbVie咨询费用,费森尤斯公司Kabi, Immundiagnostik,默沙东,Pharmacosmos,武田,胃肠道动力,Vifor。斯坦博士也收到AbbVie支付讲座,福尔克基金会,显示出,Immundiagnostik,默沙东,Pharmacosmos,武田,热费舍尔,胃肠道动力,Vifor。此外,斯坦博士已收到付款从AbbVie手稿准备,福尔克基金会,默沙东公司。

确认

作者要感谢克拉拉Camaschella,米兰圣拉斐尔研究所对她的评论的手稿。提供了编辑支持由一个医学作家(C Dunstall)由Vifor制药公司资助,阿弟克公司,瑞士。

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