《BioMetals》：Iron overload induced by ferric derisomaltose and ferric carboxymaltose both increase FGF-23 levels and lead to osteomalacia and bone loss in normal mice
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为了探究两种临床广泛应用的静脉铁剂（羧基麦芽糖铁FCM和异麦芽糖苷铁FDI）在纠正贫血时可能对骨骼健康产生的负面影响，研究人员在健康小鼠模型中进行了系统研究。结果表明，重复高剂量给予FDI和FCM均会导致全身性铁过载，显著上调成纤维细胞生长因子-23（FGF-23）水平，并严重抑制骨形成、增加类骨质，从而导致骨量丢失和骨软化样改变。该研究首次在小鼠模型中直接揭示了这两种铁剂对骨骼的潜在风险，为临床安全用药提供了重要的实验依据。
缺铁性贫血是临床上常见的健康问题，而静脉铁剂，特别是羧基麦芽糖铁（FCM）和异麦芽糖苷铁（FDI），因其高效、便捷的特性，已成为欧洲等地治疗缺铁性贫血的一线选择。然而，硬币总有正反两面。尽管这些新型铁剂在快速纠正贫血方面表现优异，但已有临床报告指出FCM可能导致一种令人担忧的副作用——低磷血症，其背后推手是血液中一种名为成纤维细胞生长因子-23（FGF-23）的激素水平升高。FGF-23过高会扰乱体内的磷代谢，长期严重的低磷血症可能导致一种名为“骨软化”的骨骼疾病，其特点是骨骼矿化不足、疼痛易折。虽然FDI被认为在引起低磷血症方面风险较低，但其对骨骼矿化的直接影响尚不明确。一个核心问题是：这些铁剂本身，是仅仅通过FGF-23引起间接的骨骼问题，还是会直接“毒害”我们的骨骼？为了撇开疾病本身的干扰，直接回答这个问题，研究人员决定在健康的实验小鼠身上一探究竟。他们的研究成果发表在《BioMetals》期刊上，为理解静脉铁剂的骨骼安全性提供了关键的实验证据。
为了探究FDI和FCM对骨骼健康的直接影响，研究人员在健康的C57BL/6J小鼠身上模拟了临床用药的两种场景：单次大剂量注射和连续四周的重复注射（每周一次）。他们设立安慰剂（PBS）组作为对照。研究结束时，他们综合运用了多种技术手段进行全面评估：通过血液学分析和肝脏/血清铁含量测定来评估全身铁状况；利用微计算机断层扫描（μCT）和三点弯曲力学测试来量化骨微结构（如骨体积、骨矿物质密度BMD）和骨强度；通过动态骨组织形态计量学（使用钙黄绿素双标）和血清骨转换标志物（如P1NP、CTX）检测来精确分析骨形成与骨吸收的动态过程；通过组织化学染色（如冯科萨/范吉森染色、抗酒石酸酸性磷酸酶TRAP染色）来观察类骨质积累、骨细胞活性及骨髓铁沉积；利用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血清中的完整型与C末端FGF-23（iFGF-23, cFGF-23）及磷酸盐水平；并通过定量背散射电子成像（qBEI）分析骨矿物质密度分布，通过实时定量PCR检测骨骼中FGF-23调控相关基因的表达。
研究结果
1. 接受FDI或FCM治疗的小鼠出现铁过载
重复注射FDI和FCM的小鼠体重减轻，肝脏和血清铁含量显著升高，转铁蛋白饱和度接近100%，表明发生了全身性铁过载。血液学分析显示存在小细胞低色素性贫血趋势，白细胞（特别是中性粒细胞和单核细胞）数量增加，提示存在炎症反应。单次注射也导致了铁过载，但全身影响较轻微。
2. FDI和FCM显示出不同的骨骼和骨髓特征
μCT分析显示，两种铁剂都降低了股骨和椎体的组织矿物质密度（TMD），但对外观骨矿物质密度（BMD）的影响不同。FDI导致了预期的骨体积和BMD下降，而FCM组的骨体积在μCT上未见显著减少，甚至股骨BMD有假性升高。进一步分析发现，这种差异源于骨髓中的铁沉积模式不同：FDI导致铁负载的巨噬细胞分散在骨髓中，而FCM则形成了明显的“铁簇”。这些铁簇在μCT扫描时产生了类似骨骼的高密度信号，从而掩盖了实际的骨量丢失。组织学证实，FCM组实际的骨体积损失（-36%）甚至大于FDI组（-24%）。骨髓铁沉积也导致了骨覆盖铁表面增加。骨矿物质密度分布分析显示，各组间成熟骨的钙浓度分布无显著差异。
3. FDI和FCM显著降低骨形成
动态骨组织形态计量学揭示了最关键的发现：两种铁剂都几乎完全抑制了骨的矿化活性，表现为矿化表面、矿化沉积率和骨形成率急剧下降。血清骨形成标志物P1NP水平也相应降低。成骨细胞数量变化不一（FDI组增加，FCM组减少），但功能均严重受损。破骨细胞参数和骨吸收标志物CTX水平未发生显著变化，表明骨丢失主要由骨形成受抑制驱动，而非骨吸收增强。
4. FDI和FCM导致类骨质产量增加和FGF-23水平升高
两种铁剂均导致了类骨质宽度、体积和表面的显著增加，形成了大面积的未矿化骨基质。同时，血清中的完整型FGF-23和C末端FGF-23水平均大幅升高，且FCM的升高幅度大于FDI。由于完整型FGF-23升高更显著，两者的比值（i:cFGF-23）也升高了。然而，在此小鼠模型中，血清磷酸盐水平并未发生显著变化。基因表达分析显示，在骨组织中，FCM处理下调了Galnt3（一种保护iFGF-23不被切割的基因），并上调了Furin（一种促进切割的蛋白酶基因）。在骨髓中，两种铁剂都上调了Fam20C（另一种参与FGF-23切割调节的激酶）的表达。
5. 单次注射FDI和FCM对骨骼的影响比重复注射轻微
单次注射同样能引起铁过载、轻度骨量减少、类骨质增加以及FGF-23水平升高，但其严重程度远低于重复注射组，且未引起i:cFGF-23比值的显著变化。这证明了铁剂对骨骼的不利影响具有剂量依赖性。
结论与意义
这项研究首次在健康的动物模型中系统比较了FDI和FCM对骨骼的直接影响，排除了贫血等疾病的混杂因素。研究得出结论：重复高剂量的FDI和FCM均能导致严重的全身性和骨髓铁过载，并通过对成骨细胞功能的直接毒性作用，严重抑制骨形成。同时，两者均能显著上调FGF-23（完整型和C末端）水平，并导致大量类骨质积累，呈现出骨软化的病理特征。FCM由于其在骨髓中形成铁簇，可能在μCT评估时掩盖部分骨量丢失，且其对骨骼参数和FGF-23的影响总体比FDI更为显著。单次给药会产生类似但更轻微的影响。
该研究的意义重大。首先，它明确揭示了静脉铁剂（尤其是FCM）对骨骼健康的潜在风险不仅限于通过FGF-23引起的低磷血症间接途径，还存在对成骨细胞功能的直接抑制作用。其次，研究提示临床使用μCT评估铁剂治疗患者（尤其是使用FCM者）的骨密度时，需警惕骨髓铁沉积可能造成的假象。最后，研究强调了在临床治疗中，尤其是需要重复给药的患者，应权衡铁剂治疗的获益与潜在的骨骼风险，尽可能减少注射次数和剂量，并对患者的骨骼健康状况及磷酸盐、FGF-23水平进行监测。这些发现为临床医生安全、合理地使用静脉铁剂提供了重要的实验依据和预警。
