鐵調素與IRP／IRE調控

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建立於 2026年10月29日

學習重點 鐵調素（hepcidin）由肝細胞合成，會與鐵輸出蛋白 ferroportin 結合，使其內吞並降解，減少腸上皮細胞與巨噬細胞釋鐵入血。它的作用是「抑制吞噬細胞與腸細胞釋放鐵」，不負責運送鐵。 Hepcidin 上升：鐵負荷增加、缺鐵者補鐵後、感染或發炎。Hepcidin 下降：缺鐵、紅血球生成旺盛或無效紅血球生成（如未輸血的 β-thalassemia）、遺傳性血色病（HFE、TfR2 等突變）。 Transferrin 在血液中運送三價鐵，把鐵送到具有 transferrin receptor 的 erythroblast。所運送的鐵大部分來自老化紅血球的回收，不是來自食物。 老化紅血球主要在肝、脾的巨噬細胞（網狀內皮系統）被吞噬並回收鐵，不是在淋巴組織。 缺鐵時 IRP 活性上升。IRP 結合 ferritin mRNA 的 5′端 IRE，抑制轉譯，ferritin 下降；結合 TfR、DMT-1 mRNA 的 3′端 IRE，穩定 mRNA，使 TfR、DMT-1 上升。 核心觀念 一、Hepcidin 的作用：鎖住鐵的出口 Hepcidin 是主要由肝細胞製造的小分子胜肽激素。Ferroportin 是細胞把鐵送進血漿的唯一出口，分布在十二指腸上皮細胞基底側、巨噬細胞與肝細胞。Hepcidin 與 ferroportin 結合後，會使 ferroportin 被內吞並降解，結果如下： 十二指腸腸細胞吸收的鐵無法送入血中，膳食鐵吸收量下降。 巨噬細胞回收的鐵被留在細胞內，無法再釋出利用。 血清鐵下降。 腸細胞吸收鐵的過程會用到好幾種蛋白，常被拿來混淆，需分清楚 hepcidin 只加速其中 ferroportin 的降解： 蛋白位置／功能與 hepcidin 的關係 Ferrireductase（Dcytb）腸細胞頂端，將 Fe³⁺ 還原為 Fe²⁺不是 hepcidin 的降解標的 DMT-1腸細胞頂端，將 Fe²⁺ 運入細胞不是 hepcidin 的降解標的；受 IRP／IRE 調控 Ferroportin腸細胞基底側及巨噬細胞，將鐵輸出至血漿hepcidin 結合後使其降解 Ferroxidase（hephaestin、ceruloplasmin）將輸出的 Fe²⁺ 氧化為 Fe³⁺，再交給 transferrin不是 hepcidin 的降解標的 Hepcidin 不運送鐵，也不直接調節 ferritin 或 transferrin receptor 1 的合成，這兩者屬於 IRP／IRE 的調控範圍。 二、Hepcidin 上升與下降的情境 情境HepcidinFerroportin結果 體內鐵含量上升、鐵過量上升下降限制腸道吸鐵及巨噬細胞釋鐵 缺鐵性貧血接受補鐵治療（鐵回補）上升下降鐵儲存恢復後回饋性抑制吸收 感染、發炎（IL-6 刺激）上升下降鐵被隔離在巨噬細胞內，血清鐵下降（慢性病貧血） 缺鐵、缺鐵性貧血下降保留增加腸道吸鐵及巨噬細胞釋鐵 紅血球生成旺盛的貧血；無效紅血球生成（如未輸血的 β-thalassemia）下降增加腸道吸鐵過多，造成鐵過量 遺傳性血色病（HFE 突變、hemochromatosis type 3 等）下降或相對不足增加鐵過度吸收，造成器官鐵沉積 紅血球生成的訊號優先於鐵存量。骨髓造血旺盛時，紅血球前驅細胞會分泌 erythroferrone（ERFE），抑制肝臟合成 hepcidin，讓造血有足夠的鐵可用。無效紅血球生成時，前驅細胞數量多卻無法成熟，因此即使體內鐵已過多，hepcidin 仍被壓低，腸道持續吸鐵。這是未輸血 β-thalassemia 病人鐵過量的重要原因。 遺傳性血色病的病人雖然鐵過量，但因為肝細胞感知鐵、啟動 hepcidin 的路徑有缺陷，血清 hepcidin 是下降的。HFE 突變是最常見的類型；hemochromatosis type 3 為 TfR2 基因突變，同樣使 hepcidin 偏低，並不會讓 hepcidin 上升。 還要分清因果方向：hepcidin 由肝臟依照鐵存量、發炎及造血需求來調控，它的作用是使 ferroportin 降解。反過來說，ferroportin 表現量上升並不會直接抑制 hepcidin 的合成。 三、血液中鐵的運送與回收 血漿中的鐵以 transferrin 結合三價鐵（Fe³⁺）的形式運送，每分子 transferrin 最多結合 2 個 Fe³⁺。Transferrin 會與細胞表面的 transferrin receptor 結合，經內吞把鐵送入細胞，主要對象是骨髓中合成血紅素的 erythroblast。 老化紅血球主要在脾臟與肝臟被巨噬細胞吞噬。巨噬細胞分解血紅素後，鐵經 ferroportin 再釋出，由 transferrin 帶回骨髓利用。每日造血所需的鐵大部分來自這條回收途徑，十二指腸每日只吸收約 1～2 mg 的膳食鐵，僅用來補充流失量。大量鐵質能夠再釋出利用，靠的是肝、脾的巨噬細胞，而不是淋巴組織。 四、IRP／IRE 的缺鐵調控 IRE（iron-responsive element）是 mRNA 非轉譯區上的髮夾狀序列，IRP（iron regulatory protein）可辨識並結合 IRE。鐵充足時 IRP 不結合 IRE；缺鐵時 IRP 與 IRE 的結合活性上升。IRE 位在 mRNA 哪一端，決定了結合後的結果： 標的 mRNAIRE 位置缺鐵時 IRP 結合的結果蛋白量 Ferritin（儲鐵）5′端阻擋轉譯起始，mRNA 無法做出蛋白質下降 Transferrin receptor（TfR）3′端保護 mRNA 不被降解，mRNA 穩定上升 DMT-1（腸道吸鐵）3′端保護 mRNA 不被降解，mRNA 穩定上升 總結：缺鐵時 IRP 上升、TfR 上升、DMT-1 上升、ferritin 下降。細胞因此減少儲鐵，同時增加攝取與吸收鐵。 題目常把 5′端 IRE 的結果寫成「使 ferritin 基因無法製造出 RNA」或「使 mRNA 無法做出蛋白質」。嚴格來說這是轉譯受抑制，並非轉錄被阻斷。作答時應以「5′端配 ferritin、結果為抑制」的組合來判斷正誤。只要出現「3′端＋ferritin 被抑制」或「TfR 被抑制」的組合（不論寫 5′端或 3′端），就是錯誤選項。 常考陷阱 「缺鐵時 hepcidin 產量增加」：錯。缺鐵時 hepcidin 下降，好讓 ferroportin 保留、促進吸鐵。 「無效紅血球生成或高造血活性時 hepcidin 上升」：錯。ERFE 會抑制 hepcidin，所以是下降。未輸血的 β-thalassemia 也一樣是下降。 「Hemochromatosis（包括 type 3）hepcidin 上升」：錯。遺傳性血色病的 hepcidin 是下降的；HFE 突變病人的血清 hepcidin 同樣下降。 「缺鐵性貧血接受補鐵後 hepcidin 上升」：正確。鐵回補後 hepcidin 會回升。 「Ferroportin 表現上升可直接抑制 hepcidin 合成」：錯。兩者的關係是 hepcidin 使 ferroportin 降解，方向不能顛倒。 Hepcidin 的作用被寫成「運送鐵」「調節 ferritin 生成」「調節 TfR1 合成」：皆錯。Hepcidin 的正確作用是抑制吞噬細胞（及腸細胞）釋放鐵。 Hepcidin 加速降解的對象被寫成 DMT-1、ferroxidase 或 ferrireductase：錯。只有 ferroportin 是正確答案。 「大量鐵質再釋出需仰賴淋巴組織的巨噬細胞」：錯在「淋巴組織」，正確應為肝、脾的巨噬細胞。 「Transferrin 運載的鐵大部分來自十二指腸的食物」：錯，大部分來自被破壞的紅血球。Transferrin 運載的是三價鐵，送往具有 TfR 的 erythroblast，這兩點都正確。 「IRP 結合 TfR 5′端 IRE，使 TfR 無法做出蛋白質」：錯。TfR 的 IRE 在 3′端，缺鐵時 TfR 增加。 「缺鐵時 ferritin 上升」或「IRP 下降」：皆錯。正確組合是 IRP 上升、TfR 上升、ferritin 下降。 記憶口訣 「五抑三穩」：IRP 結合 5′端 IRE 時抑制轉譯（ferritin 下降）；結合 3′端 IRE 時穩定 mRNA（TfR、DMT-1 上升）。缺鐵時的變化是「少存多收」。 「鐵多發炎，hepcidin 升；缺鐵造血，hepcidin 降」：hepcidin 上升會打掉 ferroportin，把鐵鎖在細胞裡。遺傳性血色病屬於「鐵多但 hepcidin 低」的例外。