《Biological Trace Element Research》：Heme Iron Polypeptide Resolves Iron-deficiency Anemia in Rats and Mice
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本研究针对血红素铁（HI）吸收机制不明确、缺乏理想动物模型的研究瓶颈，通过构建大鼠和小鼠缺铁性贫血模型，系统比较了含血红素铁多肽（HIP）、富血红素铁猪红细胞（RBC）和非血红素铁（NHI，FeSO4）的三种饲料对贫血的纠正效果。结果表明，三种饲料在24-28天内均能有效纠正贫血并正常化红细胞生成相关生物标志物，证实了HIP作为一种高效HI来源的有效性，并明确了实验室啮齿动物是研究肠道HI吸收与利用的可行体内模型，为后续机制探索提供了新工具。
在营养学的版图中，铁是不可或缺的关键元素。膳食中的铁主要以两种形式存在：非血红素铁（NHI）和血红素铁（HI）。尽管NHI的吸收机制在近些年已逐渐明朗，但HI如何被我们的肠道精准捕获和利用，其分子细节至今仍笼罩在迷雾之中。科学界猜测，HI可能通过受体介导的内吞作用进入细胞，然而那个关键的“门把手”——特定的受体或转运蛋白——尚未被最终确认。这一领域研究的另一大挑战在于缺乏易于操作的实验模型，限制了科学家们深入探索的脚步。
为了解决这些难题，并评估一种新型HI补充剂——血红素铁多肽（HIP）的效能，一项研究在《Biological Trace Element Research》上发表了最新成果。研究人员将目光投向了经典的实验室动物——斯波rague-道利（SD）大鼠和C57BL/6小鼠，采用了一种经典的铁耗竭后再补充的实验设计。他们精心配制了三种基于AIN-93配方、总铁含量均为约50 ppm的测试饲料：一种是含有HIP（约93% HI，7% NHI）的饲料，一种是含有富HI的冻干猪红细胞（RBC，约85% HI，15% NHI）的饲料，以及一种仅含NHI（FeSO4）的对照饲料。研究的目标很明确：比较这些不同铁来源在纠正缺铁性贫血（IDA）和恢复铁稳态方面的效果。
这项研究主要采用了以下几种关键技术方法：1）动物模型构建：利用SD大鼠和C57BL/6小鼠，通过饲喂低铁饲料（3 ppm NHI）建立缺铁性贫血模型。2）饲料配方与铁源分析：使用冻干猪红细胞和商业HIP作为HI来源，并通过比色法和吸收光谱法精确测定饲料及原料中的NHI、HI和总铁含量。3）血液学与铁代谢参数检测：采用HemoCue分析仪测定血红蛋白（Hb），比色法测定血清非血红素铁（NHI）和总铁结合力（TIBC）以计算转铁蛋白饱和度（TSAT），并通过组织酸消化-比色法测定肝脏、脾脏、骨髓等组织的非血红素铁水平。4）基因表达分析：通过定量实时聚合酶链式反应（qRT-PCR）检测肝脏铁调素（Hamp）、肾脏促红细胞生成素（EPO）和骨髓Erythroferrone（Erfe）等关键铁代谢调节因子的mRNA表达水平。
研究结果
原料和最终制粒饲料中的铁定量
对铁源材料的成分分析显示，所用批次的冻干猪红细胞中NHI与HI的比例为0.22，而HIP铁源的该比例为0.07。这意味着在HIP饲料中，HI相对于NHI的富集度更高，背景NHI干扰更低，为后续观察纯HI效应提供了更理想的材料基础。
大鼠血红素铁多肽铁耗竭-补充研究
在为期2周的铁耗竭期后，大鼠的平均血红蛋白从11.25 g/dL显著降至5.68 g/dL，成功诱导了贫血模型。在随后的28天补充期内，三种含铁饲料（50 ppm NHI、50 ppm HI RBC、50 ppm HI HIP）均能有效纠正贫血，使血红蛋白水平恢复正常，并使红细胞比容（Hct）、血清NHI和TSAT等红细胞生成生物标志物趋于正常化。然而，与NHI饲料组相比，RBC和HIP饲料喂养的大鼠，其肝脏、脾脏和骨髓中的铁储存水平并未完全恢复，这表明尽管HI足以纠正贫血，但在补充组织铁储备的效率上可能低于NHI。
小鼠血红素铁多肽铁耗竭-补充研究
由于小鼠的铁需求低于大鼠，需要3周的低铁饮食才能诱导出足够的贫血状态（血红蛋白从12.52降至8.87 g/dL）。在24天的补充实验后，结果与大鼠实验相似：NHI、RBC和HIP三种饲料均成功纠正了小鼠的贫血，并使血液学参数正常化。同样，HI饲料（RBC和HIP）在完全恢复肝脏、脾脏和骨髓铁储备方面，效果也不及NHI饲料。
结论与讨论
本研究通过系统的动物实验证实，无论是来自传统RBC还是新型补充剂HIP的膳食HI，都能被SD大鼠和C57BL/6小鼠有效吸收和利用，用以纠正缺铁性贫血。这一发现有力地挑战了此前“小鼠是血红素铁吸收不良模型”的观点，确立了这两种常见的实验室啮齿动物作为研究肠道HI吸收机制的可行体内模型，为未来利用丰富的基因修饰动物资源深入探索该通路扫清了一个关键障碍。
研究结果也揭示了一个细微但重要的差异：尽管HI饲料在纠正贫血（由血红蛋白指标反映）方面与NHI饲料效果相当，但在完全恢复组织（如肝脏、脾脏）的铁储存方面效率较低。研究者分析，这可能是因为HI的吸收和利用过程比NHI更为复杂，涉及肠腔中血红素从结合蛋白上的酶解释放、与疏水性肽的相互作用、通过未知受体/转运体的细胞摄入、以及随后在内质网（可能通过血红素加氧酶1，HMOX1）或内吞体中的分解以释放游离铁离子等多个步骤。每一步都可能存在效率限制，导致整体利用率低于可直接被转运体吸收的NHI。
这项研究的意义在于双重验证：一方面，验证了商业化HIP产品作为一种高效的膳食HI来源的有效性，其高HI纯度（93%）为相关研究提供了更优的工具；另一方面，也是更重要的，它证明并夯实了使用标准实验室大鼠和小鼠来模拟人类HI吸收过程的研究范式。这为未来揭示HI吸收的具体分子机制（如鉴定关键受体、阐明HMOX1等酶的作用）、比较不同物种间的差异、以及评估各种因素对HI生物利用度的影响，奠定了坚实的模型基础。
