人體本身排泄鐵的能力有限，鐵螯合劑可與體內(nèi)鐵螯合，從而有效地提高鐵的排泄，降低體內(nèi)鐵的負(fù)載過多及其在各器官內(nèi)的異常沉積。早期鐵螯合劑主要用于反復(fù)輸血患者及地中海貧血等鐵超載性疾病，但近期研究顯示，它還具有抗氧化應(yīng)激損傷、抗缺血再灌注損傷、抗鐵過載骨質(zhì)疏松及改善組織血供等特性。下面就近年來鐵螯合劑在血管形成中的相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

4.1 目前常見的鐵螯合劑

國內(nèi)外應(yīng)用的鐵螯合劑目前主要有去鐵胺（DFO）、去鐵酮（DFP）及地拉羅司（DFS），還包括低氧模擬化合物二甲基乙二酰甘氨酸（Dimethyloxalylglycine，DMOG）。DMOG是一種新型鐵螯合劑，能夠競爭鐵離子結(jié)合位點(diǎn)與鐵結(jié)合。DMOG、DFO等在常氧條件下能激活HIF-α信號通路，這一類化合物被稱為低氧模擬化合物，它們對雌激素缺乏引起的骨質(zhì)疏松有防治作用，對骨質(zhì)疏松引起的骨缺損修復(fù)具有促進(jìn)作用。

4.2 HIF-α信號通路介導(dǎo)鐵螯合劑與血管形成

4.2.1 HIF-α的結(jié)構(gòu)特性

HIF-α是HIFs轉(zhuǎn)錄因子α亞基，含有三種亞型（HIF-1α、HIF-2α、HIF-3α），HIFs的另一β亞基恒定表達(dá)于常氧條件下，因此，對HIFs信號通路的調(diào)節(jié)主要是對HIF-α的調(diào)節(jié)。在α亞基激活區(qū)域的N末端有一個氧依賴的降解區(qū)域（ODD），該區(qū)域內(nèi)含有特異性的脯氨酸殘基。在常氧條件下，脯氨酸羥化酶識別并羥化ODD內(nèi)脯氨酸殘基。羥化的α亞基與具有E3泛素連接酶活性的Von Hippel-Lindau（VHL）蛋白形成復(fù)合物，引導(dǎo)HIF-α被蛋白水解酶降解。在此過程中，脯氨酸羥化酶需要氧氣、抗壞血酸、α-酮戊二酸及鐵離子才可發(fā)揮酶的作用。對HIF-α的調(diào)控還存在另一種HIF抑制因子（factor-inhibiting HIF，F(xiàn)IH），阻止HIF-α與轉(zhuǎn)錄激活因子結(jié)合。這一過程同樣需要鐵離子及α-酮戊二酸的存在才能發(fā)揮酶的作用。鐵離子螯合劑DFO或DMOG能通過螯合鐵離子、競爭鐵離子結(jié)合位點(diǎn)來降低脯氨酸羥化酶及FIH活性，阻止HIF-α被羥化降解。在缺氧或DFO、DMOG存在的條件下，HIF-α聚積在細(xì)胞漿，α亞基轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核與β亞基形成異二聚體，從而啟動下游基因的轉(zhuǎn)錄。

4.2.2 HIF-α觸發(fā)血管發(fā)生

HIF-α信號通路在下游低氧狀態(tài)下調(diào)控的主要機(jī)制是觸發(fā)血管形成，通過調(diào)控下游其他生長因子的表達(dá)而直接參與血管形成的全部過程：①血管發(fā)生階段：通過調(diào)控一氧化氮合酶使血管擴(kuò)張，增強(qiáng)血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）及血管內(nèi)皮生長因子受體-1（VEGFR-1）的表達(dá)，增加血管通透性。②進(jìn)展階段：通過上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶降解細(xì)胞外基質(zhì)，上調(diào)VEGF誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移，同時在血管生成素-2（Ang-2）的參與下，形成血管芽。③形成階段：在VEGF、Ang-1和整合素的作用下，單個血管芽形成血管腔，并與鄰近的血管相互吻合成血管網(wǎng)。④改建階段：通過血小板源性生長因子（PDGF）、Ang-1等使血管平滑肌或其他細(xì)胞遷移包繞新生血管，產(chǎn)生外基質(zhì)，從而完成血管壁結(jié)構(gòu)。

4.3 鐵螯合劑對骨血管形成的影響

骨發(fā)育及骨折的愈合需要良好的血供及血管生成能力。骨發(fā)育中，軟骨內(nèi)成骨在時間、空間上總是伴隨著血管侵入，血管形成和骨形成是相互偶聯(lián)的過程。在骨折愈合中，血流能夠帶來骨質(zhì)需要的營養(yǎng)、氧氣、細(xì)胞（包括炎癥細(xì)胞、間質(zhì)干細(xì)胞、內(nèi)皮祖細(xì)胞等）、生長因子等。外骨痂的膜內(nèi)化骨和內(nèi)骨痂的軟骨內(nèi)成骨均需要血管的入侵才能實(shí)現(xiàn)。臨床上常見的一種骨折不愈合就是由于骨折端血供較差導(dǎo)致的以骨形成障礙為表現(xiàn)的萎縮性骨不愈合。近年來，鐵螯合劑對骨血管形成的影響被關(guān)注較多。在長骨干牽張性成骨實(shí)驗(yàn)中，證實(shí)DFO能增加骨血管生成及骨質(zhì)再生，促進(jìn)骨折修復(fù)及骨愈合。Farberg等亦在鼠下頜骨牽張成骨模型實(shí)驗(yàn)中表明，DFO在下頜骨再生過程中，不僅能阻止放射誘導(dǎo)的骨血流減少，而且能增加血管形成，減輕放射帶來的骨質(zhì)損傷。

目前認(rèn)為，骨生長過程中啟動血管形成的一個關(guān)鍵因素就是“缺氧”，因此調(diào)節(jié)氧張力的HIF-α信號通路即為核心調(diào)控通路。2007年，Wang及其團(tuán)隊(duì)利用Cre-Flox重組酶技術(shù)，在成骨細(xì)胞水平特異性敲除VHL的小鼠（△VHL），從而使小鼠成骨細(xì)胞HIF-α持續(xù)性高表達(dá)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，△VHL小鼠骨塑形速率及股骨骨量明顯高于對照組。另一方面，△VHL小鼠在發(fā)育過程中股骨血管體積、血管密度、血管數(shù)量均明顯大于對應(yīng)野生型小鼠，同時股骨松質(zhì)骨中VEGF含量增高，血清中VEGF含量沒有明顯變化，因此股骨血管增多主要與骨組織中VEGF的升高有關(guān)。與之相反的是，在成骨細(xì)胞水平敲除HIF-1α獲得的小鼠（△HIF-1α）的骨量和血管量與△VHL小鼠相比明顯減少。Rankin及其團(tuán)隊(duì)在前成骨細(xì)胞水平敲除VHL使HIF-α過表達(dá)。與上述研究結(jié)果類似，△VHL小鼠股骨干骺端和骨干充滿松質(zhì)骨，且成骨細(xì)胞數(shù)量增多，反映成骨分化的Ⅰ型膠原表達(dá)增強(qiáng)。CD31染色提示骨骼內(nèi)富含大量血管。上述兩項(xiàng)研究表明，通過對HIF-α的調(diào)控，可以獲得對長骨發(fā)育過程中骨量及血管含量的調(diào)節(jié)，而骨量的改變與血管量的變化有關(guān)。

鑒于上述HIF-α信號通路在骨形成和血管形成方面的作用，多位學(xué)者提出了通過激活HIF-α信號通路來促進(jìn)骨血管形成的構(gòu)想并在實(shí)驗(yàn)中得以證實(shí)。Shen等建立了小鼠股骨中段橫行骨折模型，并在骨折間隙內(nèi)局部應(yīng)用鐵螯合劑DFO及DMOG，可引起HIF-1α的表達(dá)，進(jìn)而刺激VEGF及下游的血管生長因子的產(chǎn)生，促進(jìn)骨血管形成較對照組增多，骨量也較對照組增多。Alexis等在小鼠病理性骨折模型接受放射性治療中，使用DFO局部注射，刺激HIF-1α及VEGF表達(dá)，促進(jìn)局部骨血管形成。Mori等在牽張性成骨模型中動態(tài)壓縮對膜內(nèi)成骨的刺激作用亦證實(shí)主要與HIF-1α產(chǎn)生的VEGF有關(guān)。Wan等分別利用野生型小鼠、△VHL小鼠、△HIF-1α小鼠制作牽張性成骨模型，結(jié)果提示，△VHL小鼠骨折愈合的骨痂及血管量明顯高于野生型小鼠，而△HIF-1α的骨痂和血管含量明顯低于野生型小鼠，在野生型牽張性成骨模型小鼠骨折間隙內(nèi)分別應(yīng)用HIF-α信號通路激活劑DFO、DMOG后，骨折端形成的骨痂和血管明顯多于對照組。Jia等建立卵巢切除（OVX）小鼠骨質(zhì)疏松模型，表明DMOG能激活對小鼠間充質(zhì)干細(xì)胞C3H10T1/2上的HIF-α信號通路，促進(jìn)VEGF分泌；DMOG干預(yù)組小鼠的骨密度、骨量、骨強(qiáng)度、血管含量，骨骼中HIF-1α、VEGF的蛋白表達(dá)要高于OVX組，表明DMOG能部分阻止OVX小鼠骨質(zhì)疏松形成，其機(jī)理在于促進(jìn)血管及促進(jìn)骨形成。在建立骨質(zhì)疏松大鼠股骨遠(yuǎn)端骨缺損模型中，植入含有DFO的poly（Lactic-co-gly-colic acid）/PLGA支架材料的骨缺損處血管量、骨量明顯多于對照組。

4.4 鐵螯合劑對心、腦、腎等系統(tǒng)血管形成的影響

人體心、腦、腎等器官對缺血、缺氧的耐受性很差，常導(dǎo)致不可逆性損傷。近年來，有關(guān)鐵螯合劑（以DFO為代表）對缺氧器官影響的研究逐漸增多。DFO可誘導(dǎo)組織HIF-1α的表達(dá)，從而改善血流，抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)，減輕組織損傷。Huang等研究表明，小鼠心肌細(xì)胞的HIF-1α特異性敲除后，小鼠促血管生成相關(guān)因子表達(dá)明顯下調(diào)，毛細(xì)血管密度下降，小鼠心臟收縮及舒張功能降低。向急性心肌缺血大鼠的心肌內(nèi)注射HIF-1α的DNA后發(fā)現(xiàn)，缺血心肌及周圍區(qū)域新生血管的生成數(shù)量明顯增加。Blanco等也發(fā)現(xiàn)，HIF-1α對心肌缺血早期的改善作用增強(qiáng)。Huang等建立了大鼠心肌梗死模型并腹腔注射DFO后，HIF-1α表達(dá)明顯高于對照組，心肌微血管密度（MVD）亦明顯高于對照組，表明DFO可促進(jìn)缺血心肌組織新生血管形成。在另一項(xiàng)研究中，Huang等證實(shí)，DFO可以減少急性心肌缺血大鼠心梗面積，促進(jìn)缺血區(qū)域血管新生，其作用機(jī)制與上調(diào)VEGF的表達(dá)有關(guān)。在腦缺血損傷研究中， Huang等建立了新生大鼠缺氧缺血性腦病模型，表明HIF-1α介導(dǎo)的VEGF表達(dá)上調(diào)促使腦組織內(nèi)有新生血管形成。Prass等給局灶性腦缺血大鼠使用DFO后，HIF-1α的表達(dá)增加，大鼠對腦缺血的耐受性增強(qiáng)，從而改善腦出血預(yù)后。Wang等在大鼠腎急性缺血損傷模型中使用新型鐵螯合劑（CHGN2957），結(jié)果顯示，新型鐵螯合劑能夠有效減輕腎臟的病理變化，改善血供，對腎臟具有保護(hù)作用。

（何罕亮、王亮）