贫血是慢性肾脏病（CKD）患者常见的并发症，目前的观点认为其发病机制与红细胞生成素（EPO）代偿性分泌不足、EPO作用抵抗等因素有关^{［1, 2, 3］}。铁代谢异常在此类患者中也十分常见，随着人体铁代谢研究的不断深入，红细胞的发育被证实受到EPO及铁的共同调节^［4］，铁缺乏将影响EPO刺激剂（ESA）治疗的效果。因此，改善铁代谢障碍在CKD患者贫血治疗中的作用逐步受到关注。本文综述了CKD患者贫血的铁代谢障碍、补铁治疗现状、存在的问题及缺氧诱导因子脯氨酰羟化酶抑制剂（HIF-PHI）作为新型CKD贫血治疗药物对铁代谢的影响及应用前景。

1. CKD患者铁缺乏情况：铁是人体内重要的微量元素，参与体内多种生理过程。人体每天需要的铁大部分来自红细胞内铁的循环利用，衰老破坏的红细胞被网状内皮系统的巨噬细胞吞噬，释放出细胞内的铁；剩余小部分来自胃肠道吸收的食物中的铁。CKD患者常伴有铁缺乏，即体内储存铁不足，造成贫血。根据病因可分为绝对性铁缺乏和功能性铁缺乏。绝对性铁缺乏，主要源于CKD患者发生营养不良、胃肠道铁吸收不良及失血。尿毒症相关血小板功能障碍、血液透析过程中抗凝剂的使用等造成患者出血风险增加，血液透析时由于血液残留在透析设备中可出现医源性失血。其他与CKD患者有关且容易被忽略的因素有ESA治疗后的铁需求增多、合并幽门螺杆菌感染、长期服用质子泵抑制剂或H2受体抑制剂、合并心衰或慢性阻塞性肺疾病引起的低氧血症和肠道水肿状态等所造成肠道铁吸收减少。功能性铁缺乏，主要是指细胞内储存铁无法进入血液循环被造血细胞利用而导致铁利用障碍，CKD患者普遍存在的铁调素增多是发生功能性铁缺乏的主要机制。绝对铁缺乏仍然是CKD患者铁缺乏最常见的原因，有研究报道CKD 3~4期绝对性铁缺乏患者约占30.23%，功能性铁缺乏占17.5%^［5］。女性、年龄>60岁、糖尿病、肥胖、多种并发症的CKD患者与较高的绝对性铁缺乏风险相关；晚期CKD、糖尿病、肥胖、多种合并症增加功能性铁缺乏的风险。

目前认为“铁调素-膜铁蛋白轴”是调节机体铁代谢的重要环节。铁调素是机体调节铁代谢的重要调节物质，主要由肝细胞产生，经肾脏滤过，被近曲小管上皮细胞分解而降解^［6］。铁调素能结合膜铁转运蛋白（FPN）并介导其内化进入溶酶体被水解，从而抑制储存在小肠上皮细胞、肝和脾的巨噬细胞内的铁进入血液循环运输至全身各组织器官，使得铁滞留在细胞内，机体可利用铁减少^{［6, 7］}。铁调素的合成主要受体内铁含量和铁需求的调节，CKD患者铁调素水平还受到肾功能、EPO生成不足、慢性炎症、缺氧状态等因素的影响。铁调素水平随肾小球滤过率的降低而有所升高，可以经血液透析所清除^［8］。CKD患者普遍存在微炎症状态，例如升高的炎症因子白细胞介素6可通过激活信号转导和转录激活因子3促进铁调素的合成^［7］。CKD患者EPO生成相对不足也可导致铁调素的升高，因为当红细胞在EPO的作用下增生活跃时，可分泌红富铁激素（ERFE）抑制铁调素的作用^［6］。静脉铁输注治疗引起的血清铁浓度快速上升也是促进铁调素生成增加的原因之一。此外，铁调素的水平还受到缺氧诱导因子（HIF）的调节。HIF是细胞内具有氧感知功能的转录因子，在缺氧环境下，通过调节下游一系列基因的转录，促使细胞发生缺氧适应性改变，提高机体的供氧能力。缺氧条件下，HIF能通过上调EPO诱导的造血过程，促进体内铁的利用，间接地抑制铁调素的生成^［4］。同时，HIF也能作为转录因子直接调节铁调素基因的转录。HIF调节通路的活化对铁调素合成的抑制作用改善了缺氧环境中体内的铁代谢，为红细胞的大量合成提供了更多可利用的铁。研究表明，CKD患者存在肾脏对缺氧感知功能不良状态^［2］，使得HIF通路活化障碍，铁调素基因的转录不受抑制，因此铁调素水平明显升高。

铁缺乏与缺铁性贫血（IDA）是两种不同的状态，铁缺乏可以不出现贫血的表现，因而长时间内不易被发现，但是铁缺乏所继发的心血管代偿性改变可能不断进展造成危害，出现缺血性心肌病及心律失常相关的临床表现，与心衰的不良结局相关，甚至还可引起认知功能和行为方面的缺陷^［9］。铁缺乏导致CKD患者发生IDA，进一步影响预后。有研究发现在CKD患者中，功能性IDA可增加CKD晚期患者11%的死亡风险，同时分别增加第1、2年因心血管疾病住院风险21%和13%，而绝对性IDA与死亡风险增加无关，仅与增加因心血管疾病住院风险有关^［5］。

2.铁代谢评估的实验室指标及补铁治疗策略：临床上用于检测铁代谢的实验室检查主要有血清铁蛋白（SF）、转铁蛋白（Tf）、总铁结合力（TIBC）、转铁蛋白饱和度（TSAT），其他指标还包括铁调素、分化生长因子15（GDF-15）等。SF是铁的储存形式，和铁调素水平呈正相关关系，可作为判断是否缺铁或铁负荷过量的指标，但在合并炎症时也会因为铁调素的表达上调而发生明显变化。Tf为血浆中主要的含铁蛋白质，与血浆中Fe³⁺结合形成血清铁，主要起转运铁的作用，可将铁转运到骨髓和其他需要铁的组织，体内仅有1/3的Tf呈铁饱和状态。TIBC指每升血清中Tf所能结合的最大铁量，即血清铁与未饱和铁结合力之和，实际反映Tf的水平。TSAT指血清铁与Tf结合能力的比值，即血清铁除以TIBC的比值。临床上常根据TSAT和SF来进行IDA的分类。当TSAT<20%时提示铁缺乏，此时若SF<100 μg/L，定义为绝对性铁缺乏；若SF在100~500 μg/L，定义为功能性铁缺乏；而SF>500 μg/L者被归为另一特殊类型。

有研究提出，在炎症状态下按照现有标准对IDA的检出率灵敏度不足^［1，10］，这可能是铁利用障碍导致储备铁增多的“假象”。一项对100例CKD 3~5期患者进行铁代谢检测的研究发现，以骨髓活检铁染色法结果为金标准铁缺乏检出率48%，而以TSAT<20%且SF<100 μg/L为标准判定时，仅有17%被检出^［11］。另有研究对SF 500~1 200 μg/L的透析患者进行静脉补铁治疗，仍可以明显提高血红蛋白水平（P=0.028）^［12］。可见要评估CKD贫血患者有无铁缺乏时，务必要结合有无造成绝对铁缺乏的病因进行综合判断，决定是否需要补铁治疗。值得注意的是，绝对性铁缺乏和功能性铁缺乏并没有绝对的界限，两者本身即可同时存在。

越来越多新的铁代谢评价指标被应用于临床，可作为现有诊断指标的补充。低色素红细胞百分率（%HYPO）水平在铁限制性红细胞生成时期（IRE）就可出现改变，特别是在ESA治疗导致铁缺乏但并未出现贫血表现时，因此它可以作为早期的铁缺乏诊断指标。网织红细胞血红蛋白含量（CHr）能及时反映造血过程铁供给状况，监测补铁的治疗反应，诊断时效性较强。铁调素的生成在铁缺乏和IDA时被抑制，这种抑制作用可能超过炎症对铁调素合成的刺激作用，意味着铁调素对炎症状态下的铁缺乏具有诊断价值。Tf受体（TfR）反映造血细胞利用铁的能力，在不同原因所致铁缺乏中水平升高，并且不受炎症的影响，提示TfR将有助于判断炎症性贫血是否伴有铁缺乏。研究显示，在非透析的CKD患者，GDF-15和TSAT呈负相关关系，在贫血时分泌增加，且对绝对性铁缺乏具有很好的预测价值^［13］。

关于CKD患者的补铁治疗指征，尚存在争议，临床主要根据反应铁储备水平的指标SF和TSAT来指导。改善全球肾脏病预后组织（KDIGO）指南推荐TSAT<30%，SF<500 μg/L作为开始补铁治疗的指征。但也有部分研究建议更加积极的补铁治疗策略：如放宽补铁治疗的TSAT和SF范围，或增加铁剂的给药剂量^{［12，14, 15］}。目前尚无足够的证据明确停止补铁治疗的TSAT或铁蛋白上限。对于TSAT>30%，SF>500 μg/L的CKD贫血患者，是否进行补铁治疗应根据患者的贫血症状、贫血的实验室检查指标、升高血红蛋白的需求、是否透析、EPO使用剂量、不良反应和生活质量等多方面因素综合判断。目前指南推荐，血液透析患者首选静脉补铁，非透析及腹膜透析患者可选口服或静脉补铁方式，但在近年HIF-PHI新型药物的临床研究中发现，此类药物治疗的血液透析患者，口服补铁即能够有效地纠正贫血。

3.补铁治疗的风险：口服补铁易产生胃肠道反应，部分CKD患者存在胃肠道吸收铁障碍，使得补铁效果不佳，影响患者的依从性。相比之下，静脉补铁的血红蛋白反应更好，显著地降低了EPO的使用量^［14］。尽管如此，由于静脉补铁时铁直接进入血液循环，不受肠上皮细胞对铁吸收的调控作用，可能导致血清铁的快速升高和促进铁调素的合成，加剧铁的利用障碍。特别是在有功能性铁缺乏的情况下，还可能出现铁过载造成危害。铁过载定义为铁蛋白>500 μg/L，体内大量的铁未能与Tf结合而形成非Tf结合铁，增加组织铁沉积，导致氧自由基的大量产生，引起氧化应激损害。研究表明，铁过载可增加感染、心血管事件、住院率及死亡率风险^［1］。与绝对性铁缺乏和功能性铁缺乏相比，SF>500 μg/L的CKD贫血患者的死亡风险最高（增加38%）^［5］。此外，静脉输铁还可能引起过敏反应。对于非透析的CKD患者来说，静脉补铁导致的频繁静脉穿刺操作，将损害未来可用于建立透析通路的血管。

1.HIF对铁代谢的影响：CKD患者存在缺氧感知异常使得HIF通路活化障碍。HIF是一种具有氧感知功能的转录因子，它是一种异源二聚体，由氧敏感性的亚单位（HIF-1、HIF-2、HIF-3）和稳定的亚单位组成^［16］，介导缺氧条件下细胞的适应性改变。HIF-2是缺氧条件下刺激肾间质成纤维细胞合成EPO的主要亚型。当流经肾脏微血管的动脉血氧含量降低时，周围肾间质的氧分压降低，HIF-2促进间质成纤维细胞分泌EPO，有利于缺氧条件下红细胞的生成增加以维持组织的供氧。HIF-2能通过促红细胞生成作用降低铁调素水平^［4］，减少FPN的降解，从而促进储存在肝细胞、巨噬细胞、小肠上皮细胞的内源铁在FPN的介导下进入血液循环，被造血细胞利用。HIF-2还能激活小肠上皮细胞刷状缘上二价阳离子金属酶（DMT1）和十二指肠色素b（DCYTB）还原酶基因的转录，使肠道铁吸收增加；HIF-1能上调Tf及TfR水平，促进血液循环中的铁被组织细胞利用^［16］。有研究报道，HIF-1还是参与缺氧环境中糖代谢、细胞存活、血管生成等生理过程的主要分子，它的下游调控分子有磷酸果糖激酶（PFKL）、血管内皮生长因子（VEDF）、p53等。PFKL促进氧化磷酸化向无氧呼吸转化，VEDF促进血管的生成改善供氧，p53只有在严重缺氧时才能被完全激活，发挥促进细胞凋亡的作用。

2. 不同氧合水平下脯氨酰羟化酶（PHD）对HIF的调节：在体内氧合正常的情况下，HIF-α上的脯氨酸残基经过PHD的羟化作用，通过泛素-蛋白酶途径降解，维持体内低水平的HIF-α。缺氧发生时，PHD的活性降低，未被降解的HIF-α穿过细胞核膜，与细胞核内的HIF-β亚单位结合形成二聚体，能识别结合靶基因启动子序列上的缺氧反应元件，调节体内相关基因的转录，促使细胞发生一系列缺氧适应性改变^［17］。因此HIF-α上的脯氨酸残基的羟化修饰是影响其分子稳定性的重要因素，也是HIF实现氧感知功能的主要途径。PHD属于2-氧代戊二酸（2-OG）加氧酶，PHD羟化HIF-α脯氨酸残基需要氧分子和铁作为催化亚基，在缺氧或缺铁条件下PHD无法通过羟化修饰HIF-α介导其降解，此时HIFαβ二聚体形成，进入细胞核发挥转录因子的功能，从而使机体实现对体内氧和铁水平改变的“感知”。CKD时由于肾功能减退，组织供氧减少，肾组织受损使肾小管对钠离子的重吸收减少，耗氧量大幅下降，导致局部的氧分压升高，机体不能感知缺氧^［2］。这种缺氧感知功能不良，可导致HIF通路活化障碍，从而引发铁代谢异常及红细胞生成障碍。

3.不同亚型PHD的分布及功能：PHD共有3种亚型PHD1、PHD2、PHD3，它们在EPO分泌细胞中的促红细胞生成作用具有组织特异性。体内具有EPO分泌功能的细胞主要存在于肾脏和肝脏，肾脏间质的成纤维细胞是成年时期EPO主要的分泌场所，而肝脏是胚胎时期EPO的主要来源。虽然在正常氧合情况下，成年个体中肝脏并不参与合成血液循环中的EPO，但在中度或重度缺氧的条件下肝细胞能被激活并分泌EPO。在CKD中，肝脏能代偿分泌EPO，但并不能完全补偿肾脏EPO分泌的减少。研究发现，CKD患者肾脏并没有完全丧失EPO分泌功能，并且可以根据周围氧分压情况调节EPO的分泌水平。因此对于CKD患者，肝脏以及肾间质的EPO分泌细胞均可作为PHD抑制药物作用的靶点。PHD2是调节肾脏EPO分泌细胞中HIF-2水平的主要亚型。有研究发现，不同EPO分泌细胞内HIF稳定性受不同PHD亚型的调节：单独抑制PHD2可促进肾脏内HIF-2介导的EPO生成；同时抑制3种PHD亚型能促进肝细胞中稳定的EPO合成^［4］。作用于PHD不同亚型的PHD抑制药物将产生具有组织特异性的生理效应。

4. HIF-PHI药物的研发：PHD结构和功能的发现为PHD抑制剂（PHI）的研发提供了基础。HIF-PHI就是在这种情况下研发的抑制PHD降解的药物，增加HIF的水平，即“感知到缺氧的信号”。肾间质的成纤维细胞感受到缺氧的信号能激活EPO的合成。当流经肾脏微血管的动脉血氧含量降低时，周围肾间质的氧分压降低，PHD2的活性下降，HIF-2分解减少，激活EPO基因的转录^［2］。研究表明，HIF对铁调素的抑制不受炎症因素的影响，是HIF-PHI治疗CKD患者贫血的一大优势^［18］。

首个上市的HIF-PHI罗沙司他（roxadustat）能抑制PHD1~3，在其2期和3期临床试验中，可观察到受试者仅需口服补铁治疗，就能在透析及非透析CKD贫血患者中获得满意的血红蛋白水平纠正和维持，与ESA治疗相比能更显著降低铁调素水平，对贫血的纠正效果与初始C反应蛋白水平无关^［19］。另一种HIF-PHI抑制药物达普司他（daprodustat）抑制3种不同亚型的PHD，其中对PHD1、PHD3的抑制作用更突出。2期临床试验结果显示，不同剂量试验组（4、6、8、10 mg/d）的透析贫血患者铁调素、SF的下降和Tf的升高呈现剂量依赖性，TIBC以及EPO的分泌量也随药物剂量的增加而上升，提示铁利用得到明显改善^［20］。伐度司他（vadadustat）对PHD3的抑制作用较其他两种亚型强，对HIF-2表现出更强的稳定作用。2期临床试验结果显示，在非透析患者中，与安慰剂相比，给药第2周就能观察到网织红细胞计数和血红蛋白量的明显升高，在6~8周达到平台期；在透析患者中，不同剂量伐度司他（300 mg/次，1次/d；450 mg/次，1次/d或450 mg/次，3次/周）能在ESA治疗终止后，配合静脉补铁显著地纠正贫血和改善铁代谢（TIBC、TSAT升高，铁调素、铁蛋白下降）^［21］。新型HIF-PHI莫立司他（molidustat）同样能抑制3种亚型PHD，但对PHD2的抑制作用略强，主要促进肾脏来源的EPO分泌，因此在2b期临床试验中，非透析患者相对于透析患者只需更小剂量的莫立司他就能在观察时间内（16周）维持血红蛋白在目标水平（100~120 g/L）^［22］。JZT-951（enarodustat）也是抑制3种亚型PHD的新型HIF-PHI药物，2b期临床研究结果显示，当透析依赖的CKD患者由ESA治疗过渡到试验药物治疗时，短期内（6周）血红蛋白水平并不会明显波动，且在后续24周JZT-951维持治疗中血红蛋白依旧保持在稳定的水平（100~120 g/L）^［23］，在研究结束撤药后2周内血红蛋白水平就出现下降趋势，提示了药效的安全可控；JZT-951治疗组血红蛋白升高的同时，EPO一直维持在生理水平或仅有轻度的升高，有利于避免ESA过多造成的心血管事件风险和死亡率的增加。还有研究发现，JZT-951对透析CKD患者肾小管间质纤维化可能具有一定的治疗作用^［24］。

综上所述，CKD贫血患者普遍存在铁缺乏，绝对铁缺乏最常见，但在合并炎症以及功能性缺铁的情况下，根据现有铁代谢实验室指标判断可能漏诊或误判，需要结合病史综合评估，进行骨髓铁染色或者利用新型无创指标的协助，能够提供更准确的诊断。采用试验性治疗的方法纠正可能存在的铁缺乏的同时也要避免铁过载。HIF-PHI可改善CKD患者的HIF通路活化障碍，尤其改善功能性缺铁，是治疗CKD贫血的有效方法。