中枢神经系统中转铁蛋白受体1的研究进展
基于转铁蛋白受体(TfR1)的肿瘤与脑部疾病靶向治疗研究进展

基于转铁蛋白受体(TfR1)的肿瘤与脑部疾病靶向治疗研究进展人转铁蛋白受体(TfR1)在不同组织器官中普遍表达,其主要功能是协助转铁蛋白在细胞和血脑屏障内外转运,维持细胞铁平衡。
在肿瘤细胞中以及血脑屏障中,TfR1的表达水平明显高于正常细胞组织,因此,TfR1被认为是肿瘤靶向治疗和脑部疾病靶向治疗的重要靶点。
基于TfR1靶向治疗的药物载体主要有转铁蛋白(Tf)、抗TfR1抗体、TfR1结合肽,这些生物大分子能与TfR1特异性结合,结合之后可以通过受体介导的跨胞转运机制进入细胞或穿过血脑屏障。
将小分子药与这些载体偶联可以促进许多亲水性的化疗药物或神经治疗药物进入肿瘤细胞或血脑屏障,而许多中枢神经治疗性大分子则主要通过融合蛋白的方式与抗TfR1抗体连接转运进入中枢神经系统。
Abstract:Human TfR1 was universally expressed in different tissues. The major function of TfR1 was to facilitate delivery of transferrin across cells and blood-brain barrier(BBB). As a result, iron homo-stasis was maintained. TfR1 was recognised as a critical target for tumor and brain disease therapy due to its over expression in tumor cells and BBB. In recent years, drug carriers based on TfR1 recognition were developed such as Transferrin (Tf), anti-TfR1 antibody and TfR1 binding peptide. These carriers bind to TfR1 specifically and enter into cell or BBB through receptor mediated endocytosis. Chemicals conjugated with these carriers can be facilitated to enter into tumor cells and brain tissue. Therapeutic proteins can be engineered to fused with anti-TfR1 antibody and transported across BBB.Key words:TfR1; Tumor target therapy;Brain directed delivery1轉铁蛋白受体(TfR1)简介转铁蛋白受体(TfR1)是一种在不同组织和细胞系中普遍表达的糖蛋白。
铁死亡在脑卒中中作用的研究进展

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Res,2019,79(18):4715-4728.ʌ文章编号ɔ1006-6233(2023)03-0525-04铁死亡在脑卒中中作用的研究进展薛㊀静1,㊀高㊀莹1,㊀王㊀舒2(1.天津中医药大学第一附属医院,㊀天津㊀3000002.天津市中医药研究院附属医院,㊀天津㊀300000)ʌ关键词ɔ㊀铁死亡;㊀铁代谢;㊀脂质过氧化;㊀氨基酸代谢;㊀出血性卒中;㊀缺血性卒中ʌ文献标识码ɔ㊀A㊀㊀㊀㊀㊀ʌdoiɔ10.3969/j.issn.1006-6233.2023.03.035㊀㊀2017年中国疾病预防控制中心系统分析指出,脑卒中㊁缺血性心脏病㊁肺癌㊁慢性阻塞性肺病和肝癌是当年造成死亡损失健康生命年(YLLs)最多的疾病[1]㊂脑卒中作为全球第二大死亡原因,也是导致我国成年人死亡和残疾的主要原因,严重威胁人类健康,给患者㊁家庭和社会带来了沉重负担㊂脑卒中(Stroke)主要是以脑血管病变损伤并伴有大量神经元死亡的脑血管疾病,尽管目前的治疗方案可立即拯救生命㊁降低致㊃525㊃ʌ基金项目ɔ国家自然科学基金青年科学基金项目,(编号:82104998)ʌ通讯作者ɔ王㊀舒残率㊁延缓病情进展,但往往难以逆转神经元损伤[2]㊂近来研究发现脑卒中后神经元细胞发生铁死亡,抑制铁死亡可防止神经元细胞死亡并降低脑卒中后继发性脑损伤,改善患者预后[3]㊂因此,本文以铁死亡为着眼点,对铁死亡发生机制㊁铁死亡与出血性和缺血性脑卒中相关性研究进展方面作一综述,以期为靶向铁死亡指导脑卒中的治疗提供方向㊂1㊀铁死亡1.1㊀铁死亡的概述:2003年Dolma等[4]首先筛选出一种新的化合物Erastin可诱导细胞死亡,其在致癌性细胞中表现出选择性致死性质并可抑制谷胱甘肽的合成,与细胞凋亡有着明显区别,且其致死作用不可逆㊂2008年Yang的团队[5]发现了与Erastin类似的化合物RAS-selective lethal3(RSL3)和RAS-selective lethal5 (RSL5)可触发同类型的细胞死亡,并与铁代谢和细胞内活性氧水平增加有关㊂随后由Dixon等[6]于2012年正式命名为铁死亡(ferroptosis),铁死亡具有独特的形态㊁生化㊁遗传特征,形态上以线粒体体积明显缩小,线粒体膜密度增加,线粒体嵴减少或消失为特征;生化特征则表现在铁㊁脂质活性氧(lipid reactive oxygen species,LROS)所致的脂质过氧化物的大量积累,引发谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione preoxidase4, GPX4)的失活;遗传学特征为多基因调控过程,目前尚不明确㊂1.2㊀铁死亡的发生机制1.2.1㊀铁代谢:铁积累是铁死亡的关键因素之一,铁摄入增加㊁铁储存及铁外流减少可致细胞内铁过载㊂铁离子有血红蛋白铁和非血红蛋白铁两种形态,非血红蛋白变体主要为三价铁,不会引起脂质过氧化产生,而二价铁可通过Fenton反应引发LROS产生㊂研究发现,细胞外的三价铁通过转铁蛋白受体1(transferrin receptor1,TFR1)进入细胞,在还原酶前列腺六跨膜上皮抗原3(six-transmembrane epithelial antigen of pros-tate3,STEAP3)的作用下被还原为二价铁蛋白,由二价金属转运蛋白1(divalent metal-ion transporter-1, DMT1)或ZIP14介导脱去蛋白,形成二价铁㊂转运到细胞质中的二价铁与铁蛋白重链结合被氧化为三价铁,与铁蛋白轻链结合储存在铁蛋白中㊂铁蛋白是细胞内铁存储蛋白复合物,过量的二价铁储存在铁蛋白中形成不稳定铁池,自噬可降解铁蛋白,减少铁储存,从而释放大量游离二价铁,催化H2O2生成脂质氢过氧化物;部分二价铁通过铁转运蛋白1(ferroportin, FPN)转出并继续参与血液运输㊂铁蛋白被大量消耗,二价铁代谢失衡,细胞内二价铁过量积累时,可产生Fenton反应,促使羟基自由基的形成,导致细胞内的ROS不断积累,最终引发铁死亡㊂1.2.2㊀脂质过氧化:铁死亡的核心在于脂质过氧化的致命积累,脂质过氧化是通过破坏细胞膜㊁脂蛋白和其它结构不饱和脂质部分而引起的氧化性损伤的过程㊂多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA)导致脂质过氧化氢(lipid hydroperoxide,LOOH)和ROS 的积累,对氧化异常敏感,以花生四烯酸(arachidonic acid,AA)和肾上腺酸(adrenic acid,ADA)为主[7]㊂在氧化之前,PUFA酯化为磷脂酰乙醇胺(phosphatidyl-ethnolamine,PE),AA和ADA在酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(long-chain acyl CoA synthetase4, ACSL4)和溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶3(LPCAT3)的促进下形成AA-PE或ADA-PE,然后形成脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)氧化为氢过氧化物AA-PE-OOH 或ADA-PE-OOH,脂质氢过氧化物与细胞内的活性氧自由基发生作用,由此生成脂质过氧化物[8],最终发生铁死亡㊂有证据证实,谷胱甘肽过氧化物酶4 (glutathione peroxidase4,GPX4)抑制ACSL4及LP-CAT3的活性,即使存在大量高氧化性PUFA,也只有在GPX4失活后才可发生铁死亡[9]㊂1.2.3㊀氨基酸代谢:胱氨酸/谷氨酸逆向转运体(Sys-tem Xc-)以1ʒ1的比例介导细胞内谷氨酸与细胞外胱氨酸的转运,转运至细胞内的胱氨酸可被还原为半胱氨酸,同谷氨酸㊁甘氨酸一起合成还原型谷胱甘肽(GSH),GSH影响着GPX4的活性,从而影响细胞抗氧化能力;GSH有助于GPX4去除PUFA的过氧化,如GSH被耗尽,GPX4失活,可致PUFA-O-OH不断累积增多,形成质膜氧自由基[7]㊂随着PUFA-O-OH的累积和二价铁离子的沉积,诱导Fenton反应,从而引发铁死亡㊂氨基酸代谢的调节点主要在GPX4和半胱氨酸㊂GPX4是一种抗氧化酶,GSH作为GPX4发挥抗氧化作用所必需的辅助因子,在降解细胞内脂质氢过氧化物和有机氢过氧化物水平以及防止细胞发生氧化性损伤方面具有重要作用㊂半胱氨酸的生成主要来源于两个途径,一是通过细胞膜上的System Xc-获得,以完成GSH的合成;二是来源于甲硫氨酸硫转移途径的生物合成或外源胱氨酸的转化[10]㊂研究证实,转硫途径可促进半胱氨酸的合成,而半胱氨酰-tRNA合成酶(cys-teinyl-tRNA synthetase,CARS)可激活转硫途径[11]㊂1.2.4㊀其他代谢途径:线粒体是为细胞提供能量的重要细胞器,与ATP合成㊁细胞内钙离子稳态㊁细胞分化和细胞死亡密切相关,在很大程度上影响着细胞存活㊂㊃625㊃研究证实,Erastin可与膜表面的电压依赖性阴离子通道VDAC2/3(voltage-dependent anion channels, VDACs)结合,改变线粒体外膜通透性㊂线粒体产生Anti Warburg效应致糖酵解效率降低,引发细胞死亡;另一方面线粒体与NOX2发生氧化应激反应,产生ROS,随着ROS不断累积,可导致铁死亡㊂甲羟戊酸途径影响辅酶Q10(CoQ10)的生成, CoQ10通过其抗氧化功能,成为铁死亡内源性抗氧化抑制剂,如果CoQ10被大量消耗,可导致致命脂质过氧化的积累,引发铁死亡[12]㊂铁死亡的发生也受细胞内NADPH水平和硒(Se)丰度的影响,NADPH是一种细胞内还原剂,可消除脂质氢过氧化物,Se是GPX4生物合成所需的,促进了铁死亡的抗性㊂RPL8㊁IREB2㊁ATP5G3㊁CS㊁TTC35㊁ACSF2六个高置信度基因,在Erastin诱导的铁死亡中起特定作用,ATP5G3㊁CS㊁TTC35和RPL8在敲低后可抑制Erastin诱导的铁死亡,IREB2是铁代谢的主要转录因子,其沉默会降低对铁死亡的敏感性㊂2㊀铁死亡与脑卒中相关性2.1㊀铁死亡与出血性脑卒中:出血性脑卒中因血管血压升高㊁血管硬化引起脑血管突然破裂所致,脑出血发生后其病理过程分为两个阶段,分别为原发性脑损伤(PBI)和继发性脑损伤(SBI)㊂原发性脑损伤主要是血液引起的机械损伤,一方面表现为大量出血导致脑组织直接破坏,另一方面表现为血肿对周围神经和脑组织的压迫㊂而继发性脑损伤被认为是脑出血之后的灾难性阶段,炎症㊁氧化应激㊁红细胞裂解物铁的细胞毒性等均与继发性脑损伤有关[13]㊂脑出血后,红细胞裂解释放大量血红蛋白,被激活的小胶质细胞和浸润的巨噬细胞则会吞噬并降解血红蛋白,释放游离铁,铁过度积累,则为神经细胞发生铁死亡创造了天然的铁过载环境㊂已有研究证实在脑出血模型中存在神经元铁死亡,铁死亡抑制剂Liproxsta-tin-1和Ferrostatin-1可直接抑制血红蛋白释放游离铁[14];铁螯合剂去铁胺有效减少铁介导的神经元损伤并改善预后;脑泰方调节神经元细胞铁代谢,减轻铁负荷及脂质过氧化累积,通过抑制脑出血后神经元铁死亡发挥脑保护作用[15],与去铁胺作用类似㊂此外, GPX4作为铁死亡的主要上游调节剂之一,其活性受到抑制时可引起脂质过氧化并诱导铁死亡的发生,与脑出血不良预后相关㊂急性出血性脑卒中大鼠GPX4表达水平急剧下降,增加GPX4水平可以避免神经元继发性铁死亡的发生㊂另外研究表明GPX4抑制与环加氧酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)和脂氧合酶(ALOX15)的表达增加有关,下调COX-2与ALOX15的表达可抑制脂质过氧化,以避免海马神经元细胞遭受氯化血红素诱导而发生铁死亡[16]㊂已有研究提示出血性脑卒中后铁死亡的发生主要与铁过载㊁GPX4及ALOX15表达水平相关,减少游离铁和抑制脂质过氧化的积累可抑制神经元铁死亡㊂目前还没有药物或手术治疗被证实能够显著改善脑出血后神经预后,抑制铁死亡可提高出血性脑卒中后神经元细胞存活率,基于铁死亡的干预治疗应被高度重视㊂2.2㊀铁死亡与缺血性卒中:缺血性脑卒中是颈动脉㊁椎动脉等供血动脉狭窄或闭塞而导致脑内供血不足,脑组织因缺血缺氧而发生坏死的疾病总称㊂缺血性脑卒中的研究目前主要集中于脑缺血再灌注损伤,缺血性脑卒中发生一段时间后,脑部血管可重新恢复正常的血液循环,而重新获得血液供给的脑组织不会修复受损组织,反而会加重脑损伤情况,出现神经细胞死亡等更为严重的现象㊂Tuo通过敲除小鼠Tau基因联合鼻腔注射铁死亡特异性抑制剂Fer-1或Lip-1,发现可显著减轻小鼠神经功能损伤及脑梗面积[16]㊂Tau蛋白异常,会引起细胞内铁积聚,诱导细胞死亡,从而加重铁介导的神经功能损伤㊂铁是参与氧气生成㊁神经递质合成等中枢神经系统的必要金属元素㊂缺血性卒中发生时,血脑屏障被破坏,大量铁会逐渐积聚在脑实质中并导致神经元损伤㊂在脑中动脉阻塞小鼠模型中可观察到缺血脑区的铁蓄积,同时缺血性卒中患者血清中也检测出铁浓度升高[17]㊂脑组织缺血缺氧时,铁蛋白㊁转铁蛋白及转铁蛋白受体表达增加,也可见神经元铁聚积㊂随着人类年龄增长,大脑铁含量也会增加,均提示铁代谢异常诱导的铁死亡是缺血性脑卒中的潜在因素,合理使用铁死亡抑制剂可减少铁含量,减轻神经元死亡㊂ACSL4和LOX是脂质代谢的关键,ACSL4水平上调,造成脂质过氧化,可诱发铁死亡,抑制ACSL4活性并减轻脂质过氧化,可有效保护大脑功能㊂此外,研究证明氨基酸代谢与缺血性卒中相关,其重要调节点位于System Xc-㊁GSH㊁GPX4三个位点㊂GPX4水平上调可有效改善脑卒中后大鼠继发性脑损伤程度㊂GPX4生物合成所必需的微量元素-硒,可增强细胞对铁死亡的抵抗,且腹腔注射含硒肽可增高GPX4表达,抑制ROS和细胞死亡,减少缺血损伤后梗死体积[18]㊂Sys-tem Xc-障碍影响着GSH的合成,缺血性脑卒中发生时,细胞外的谷氨酸水平可能会升高,引起谷氨酸中毒,谷氨酸过量释放可能产生持续的兴奋性毒性损害事件,加重脑缺血后的神经损伤㊂而依达拉奉可有效㊃725㊃抑制因胱氨酸缺乏引起的GSH含量降低所致的铁死亡,目前已用于急性缺血性脑卒中的临床治疗中[19]㊂因此,调控氨基酸代谢并调节GPX4的表达可改善铁依赖性神经元死亡并促进脑损伤恢复㊂以上研究证实铁死亡与缺血性脑卒中密切相关,目前机械取栓或重组组织型纤溶酶原激活剂快速再通是其主要治疗方法,由于整体治疗效果有限,因而深入探索其病理生理机制㊁并针对铁死亡提出新的治疗方案或联合治疗方案将具有重要的意义㊂3㊀总结与展望铁死亡与脑卒中密切相关,抑制铁死亡可减轻脑卒中后神经元细胞死亡并改善神经功能㊂在这篇综述中,我们概述了铁死亡的定义㊁发生机制,讨论了铁死亡与缺血性卒中㊁出血性卒中相关性研究进展,证实了铁死亡是干预脑卒中潜在的有希望的治疗靶点㊂但铁死亡的探索仍有许多问题亟待解决㊂以往研究表明,大脑的正常功能需要铁维持,铁代谢异常势必加重脑卒中后继发性脑损伤及不良预后㊂但现有研究较少,其详实的病理生理机制未明确,且大多为动物实验,仍需开展更广泛的基础及临床研究㊂针灸作为中医学经典疗法,在脑卒中后的治疗及康复中均有较高疗效㊂目前大量的临床研究已证实针刺可多角度改善脑卒中,但围绕铁死亡改善脑卒中后继发性脑损伤的具体作用机制还远远不够,未来需更多深入探索其潜在的作用机制,做到具有理论根据并且有实验结果依附,以期为基础实验及临床治疗提供更新颖的治疗方向㊂ʌ参考文献ɔ[1]㊀Zhou M,Wang H,Zeng X,et al.Mortality,morbidity,andrisk factors in China and its provinces,1990-2017:a sys-tematic analysis for the Global Burden of Disease 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铁死亡调控机制及在肺癌治疗中的研究进展

2021年㊀3月第41卷㊀第3期基础医学与临床Basic&ClinicalMedicineMarch2021Vol.41㊀No.3收稿日期:2020 ̄02 ̄29㊀㊀修回日期:2020 ̄06 ̄30基金项目:山东中医药大学附属医院高层次引进人才项目(2019)ꎻ山东省医药卫生科技发展计划项目(2019WS581)∗通信作者(correspondingauthor):zetaochen2007@126.com文章编号:1001 ̄6325(2021)03 ̄0442 ̄06短篇综述㊀铁死亡调控机制及在肺癌治疗中的研究进展徐㊀飞ꎬ陈维达ꎬ郭溟浩ꎬ陈泽涛∗(山东中医药大学附属医院老年医学科ꎬ山东济南250014)摘要:铁死亡是一种铁依赖性的脂质过氧化㊁活性氧自由基大量累积所致的细胞死亡模式ꎬ在形态和生化水平上都不同于细胞凋亡㊁坏死和自噬ꎮ它在肺癌发生发展中发挥重要作用ꎬ诱导肺癌细胞铁死亡成为抗肺癌治疗的新策略ꎮ本文对铁死亡发生过程中铁代谢㊁氨基酸和谷胱甘肽代谢㊁脂质代谢的主要调节机制和在肺癌发生发展㊁化疗药物耐药㊁放疗抵抗与免疫治疗中的作用分别进行阐述ꎬ以期加深对铁死亡的认识ꎬ为肺癌的临床治疗提供新方向和新思路ꎮ关键词:细胞程序性死亡ꎻ铁死亡ꎻ生化过程ꎻ肺肿瘤ꎻ肺癌治疗中图分类号:R734 2㊀㊀文献标志码:AProgressofferroptosismechanismandapplicationinlungcancertherapyXUFeiꎬCHENWei ̄daꎬGUOMing ̄haoꎬCHENZe ̄tao∗(DepartmentofGeriatricMedicineꎬtheAffiliatedHospitalofShandongUniversityofTraditionalChineseMedicineꎬJinan250014ꎬChina)Abstract:Ferroptosisisanewlydiscoveredmechanismofcelldeathcharacterizedbyaccumulationofirondepend ̄entlipidperoxidationandreactiveoxygenspeciesꎬwhichisdifferentfromapoptosisꎬnecrosisandautophagyinmorphologyandbiochemicalfindings.Itisinvolvedintheoccurrenceanddevelopmentoflungcancerꎬsoinducingferroptosisseemstobecomeanewstrategyforanti ̄lungcancertherapy.Thisreviewincludesthefollowings:mecha ̄nismofferroptosisfromtheaspectsofironmetabolismꎬaminoacidandglutathionemetabolismandlipidmetabo ̄lismꎻitseffectsonlungcanceroccurrenceandprogressionꎬchemotherapyresistanceꎬradiationresistanceandim ̄munotherapyrespectivelyꎬinordertoupdateinformationonferroptosisandthusprovidesanewdirectionandnewstrategyforlungcancertreatment.Keywords:programmedcelldeathꎻferroptosisꎻbiochemicalprocessꎻlungcancerꎻlungcancertherapy㊀㊀肺癌(lungcancerꎬLC)是全球肿瘤相关死亡的主要原因之一ꎬ其高发病率㊁高病死率成为世界关注的焦点ꎮ然而ꎬ传统的治疗手段以及分子靶向药物㊁肿瘤免疫疗法并没有为晚期或复发患者带来理想的利益ꎮ面对上述治疗困境ꎬ进一步探究肺癌的发生发展机制ꎬ发现新的治疗靶点ꎬ寻找有效的治疗方法与药物ꎬ是肺癌研究领域亟需解决的问题ꎮ既往根据细胞形态ꎬ将细胞死亡分为3种类型:凋亡(apoptosis)㊁自噬(autophagy)和细胞坏死(nec ̄rosis)ꎮ2012年ꎬ一种铁依赖性的脂质过氧化损伤徐飞㊀铁死亡调控机制及在肺癌治疗中的研究进展导致的新型非凋亡细胞死亡模式被提出ꎬ命名为 铁死亡 (ferroptosis)[1]ꎮ它本质上是由膜脂修复酶 谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase4ꎬGPX4)活性失效㊁细胞内脂质过氧化物代谢障碍㊁铁依赖的脂质活性氧自由基(reactiveoxygenspeciesꎬROS)大量累积所致的细胞死亡ꎬ在形态学㊁遗传学㊁生化特征上与凋亡㊁坏死㊁自噬具有显著差异[1]ꎮ在形态学上ꎬ铁死亡主要表现为线粒体体积缩小㊁线粒体膜密度增加㊁线粒体嵴减少甚至消失㊁外膜破裂ꎬ而无细胞核浓缩㊁染色质边缘化[1]ꎮ与正常细胞相比ꎬ肿瘤细胞对铁需求量增加ꎬROS水平明显升高ꎬ正是这种对铁的高依赖性和高水平ROSꎬ使得肿瘤细胞更容易发生铁死亡[1]ꎮ因此ꎬ诱导肿瘤细胞铁死亡成为一种新型的抗肺癌治疗策略ꎮ本文将对铁死亡调节机制㊁铁死亡与肺癌的关系作一综述ꎬ以期为肺癌的治疗提供理论基础ꎮ1㊀铁死亡的调节机制铁代谢㊁氨基酸和谷胱甘肽代谢以及脂质代谢是铁死亡的3大生化过程ꎮ1 1㊀铁代谢铁在食物中主要以Fe3+形式存在ꎬ经肠道铁还原酶如细胞色素B㊁血红素加氧酶1(HO ̄1)等还原成Fe2+ꎬ并在二价金属转运蛋白1(divalentmetaltransporter1ꎬDMT1)的作用下转运至小肠上皮细胞(intestinalepithelialcellꎬIEC)ꎬ被IEC吸收[2]ꎮ在铁死亡过程中DMT1表达上调[2]ꎮIEC所吸收的铁(Fe2+)在膜铁转运蛋白(ferroportin1ꎬFPN1)的作用下被运输至细胞外ꎬ并在肠细胞基地外侧被多铜氧化酶蛋白氧化为Fe3+ꎬ与转铁蛋白(transferrinꎬTF)结合形成TF ̄Fe3+复合物ꎬ经血液循环ꎬ运输至各组织与脏器[2]ꎮ循环中的TF ̄Fe3+与细胞膜表面上的转铁蛋白受体1(transferrinreceptor1ꎬTFR1)结合ꎬ经胞吞作用进入细胞ꎬFe3+被释放ꎬ继而被前列腺六跨膜表皮抗原3(six ̄transmembraneepithelialantigenofprostate3ꎬSTEAP3)还原为Fe2+ꎬ经DMT1进入细胞质[2 ̄3](图1)ꎮ细胞质中的Fe2+称为不稳定铁池ꎬ具有代谢活性ꎬ在多种生物功能中发挥作用ꎬ如凋亡㊁坏死㊁铁死亡等ꎮ当细胞内铁过载和抗氧化能力不足时ꎬ游离的Fe2+ꎬ一方面ꎬ通过芬顿反应直接催化脂质过氧化物ꎬ产生大量羟自由基ꎬ激起强烈的氧化应激反应ꎬ产生大量的ROSꎬ诱发铁死亡[2]ꎻ另一方面ꎬ作为辅助因子ꎬ增强各种代谢酶(如LOX家族脂氧合酶㊁PDH1)活性ꎬ促进脂质ROS的生成[2]ꎮ因此ꎬ铁是铁死亡的必要元素ꎬ铁代谢是铁死亡的必要过程ꎮ1 2㊀氨基酸和谷胱甘肽代谢谷氨酸/胱氨酸转运体systemXc-ꎬ作为跨膜蛋白ꎬ由两个亚基组成 轻链SLC7A11(也称为xCT)和重链SLC3A2(也称为CD98)[1](图1)ꎮxCT为其主要功能亚基ꎬ由SLC7A11基因编码合成ꎬ对胱氨酸和谷氨酸有高度的特异性ꎬ负责主要的转运活动ꎻSLC3A2ꎬ主要作为伴侣蛋白ꎬ维持xCT蛋白的稳定性ꎮSystemXc-调控着胞外胱氨酸和胞内谷氨酸以1ʒ1比例交换进出细胞[1]ꎮ谷氨酸(glutamicacidꎬGlu)㊁半胱氨酸(cysteineꎬCys)和甘氨酸(glycineꎬGly)在谷氨酸 ̄半胱氨酸连接酶(glutamatecysteineligaseꎬGCL)和谷胱甘肽合成酶(glutamylcysteinesynthetaseꎬGSS)的催化下ꎬ生成还原型谷胱甘肽(glutathioneꎬGSH)(图1)ꎮ谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidasesꎬGPXs)是一种进化上高度保守的酶ꎬ以GSH为辅助因子ꎬ将过氧化物(如R ̄OOH)还原为相应的醇(如R ̄OH)ꎬ从而限制铁依赖的有毒自由基的形成(如R ̄O )ꎬ抑制脂质ROS的生成[1](图1)ꎮGPX4是铁死亡中最核心的调控因子ꎬ胞内GSH含量直接影响GPX4酶活性ꎮ1 3㊀脂质代谢脂质过氧化是指自由基或非自由基等氧化剂从多不饱和脂肪酸(polyunsaturatedfattyacidsꎬPUFAs)的二烯丙基亚甲基群中获取一个不稳定的氢原子ꎬ通过氧化作用生成大量脂质过氧化自由基和过氧化氢的过程[4]ꎮ细胞内PUFAs的含量决定着细胞脂质过氧化程度以及对铁死亡的敏感性ꎮ细胞经铁死亡诱导剂erastin处理后ꎬPUFAs花生四烯酸等和PUFA衍生物烟油酸盐等含量明显减少[5]ꎮ许多参与调控脂肪酸合成的因子和信号分子ꎬ如谷氨酰胺分解反应㊁柠檬酸合成酶和乙酰辅酶A羧化酶等脂氧合酶ꎬ通过介导脂质氧化参与调控铁死亡过程[6]ꎮ酯酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(acyl ̄CoAsynthetaselong ̄chainfamilymember4ꎬACSL4)是344基础医学与临床㊀㊀Basic&ClinicalMedicine202141(3)图1㊀铁死亡调节机制示意图Fig1㊀Regulatorymechanismofferroptosis铁死亡脂质代谢的助力者ꎮ一方面ꎬACSL4和磷脂胆碱酰基转移酶3(lysophosphatidylcholineacyltrans ̄ferase3ꎬLPCAT3)将游离的长链多不饱和脂肪酸活化ꎬ促进溶血卵磷脂转换为卵磷脂ꎬ参与氧化细胞膜磷脂质的合成ꎬ进而介导铁死亡过程[7]ꎻ另一方面ꎬACSL4将花生四烯酸辅酶A酯化成酰基辅酶A(co ̄enzymeAꎬCoA)ꎬ用于脂肪酸氧化和铁死亡所需多不饱和脂肪酸的生物合成[7]ꎮCoA的缺失使得脂质过氧化底物减少ꎬ铁死亡程度下降[7]ꎮ在PUFAs相关的磷脂质中ꎬ含有花生四烯酸(arachidonoylꎬAA)或肾上腺酸(adrenoylꎬAdA)的磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolaminesꎬPEs)ꎬ是铁死亡中脂质氧化作用的关键底物ꎬ能够被15 ̄脂氧合酶(15 ̄LOX)氧化生成脂质过氧化氢(H2O2)ꎬ促进铁死亡[8]ꎮ当ACSL4基因敲除或功能抑制时ꎬAA或AdA酯化过程受阻ꎬ细胞内脂质过氧化物产生减少ꎬ铁死亡被抑制[7]ꎮ2㊀铁死亡与肺癌的关系2 1㊀铁死亡与肺癌发生发展2 1 1㊀铁离子:流行病学和实验室研究证实ꎬ铁超载与肺癌的发生发展有关ꎬ高铁摄入量与肺癌风险之间存在显著正相关性ꎮ一项临床试验数据表明ꎬ肺癌患者的血清铁㊁铁蛋白㊁总铁结合力明显高于健康对照组ꎬ血清铁浓度越高ꎬ患肺癌风险越大[9]ꎮ与之结果一致的是ꎬ台湾一项研究对2018年至2009年309443名的招募时ꎬ非肿瘤人群进行中位随访时间为7 07年的随访ꎬ其中8060例确诊肿瘤ꎬ3066例因肿瘤死亡ꎬ高血清铁(>120μg/dL)增加了恶性肿瘤的发病与死亡风险ꎬ且与肿瘤发病率与病死率成正相关[10]ꎮ大量基础研究表明ꎬ过量的铁会诱发凋亡㊁坏死和铁死亡[3]ꎮ铁死亡诱导剂erastin促进ROS的累积和细胞死亡ꎬ外源性铁显著增强erastin所诱导的细胞死亡ꎬ而铁离子螯合剂(deferoxamineꎬDFO)能够逆转erastin所引起的细胞死亡现象[1]ꎮ在裸鼠肺癌肿瘤模型中ꎬ过表达转铁蛋白受体1(transferrinreceptor1ꎬTFR1加快肺癌细胞对铁的吸收速度ꎬ促进肿瘤生长ꎬ缩短小鼠生存期[11]ꎮ热休克蛋白B1(heatshockproteinB1ꎬHSPB1)通过抑制TFR1循环ꎬ降低细胞内铁离子浓度ꎻHSPB1的失活有助于铁的积累ꎬ促进erastin所诱导的肿瘤细胞铁死亡[12]ꎮ值得一提的是ꎬ虽然铁444徐飞㊀铁死亡调控机制及在肺癌治疗中的研究进展可以通过芬顿反应促进脂类ROS生成ꎬ但其他途径(如H2O2)造成的ROS累积并不会引起铁死亡ꎮ因此ꎬ铁在铁死亡中的作用机制和应用方面的许多问题仍然没有答案ꎮ2 1 2㊀SLC7A11:SLC7A11为一种潜在的肺癌生物标志物ꎬ与癌旁组织相比ꎬSLC7A11在NSCLC组织中高表达ꎬ与生存期成负相关[13]ꎮ在体内外ꎬSLC7A11均能促进肺癌细胞的增值与转移ꎬ敲减SLC7A11可逆转上述现象[13]ꎮ在人肺腺癌细胞系A549中ꎬSLC7A11通过介导胱氨酸摄取帮助肺癌细胞在细胞应激下重建氧化还原稳态ꎬ减少ROS的生成ꎬ具有促进肿瘤的作用ꎻ反之ꎬsiRNA干扰敲低SLC7A11表达ꎬ降低细胞内GSH含量ꎬ抑制A549细胞增殖[13]ꎮ在KARS突变型肺腺癌患者中ꎬSLC7A11高表达ꎬ与肺癌进展呈正相关[14]ꎮ与之对应的是ꎬ在KARS突变的肺腺癌细胞系中ꎬ胞内胱氨酸㊁GSH含量较高ꎮ敲除SLC7A11基因或阻断SLC7A11功能ꎬ能够降低胞内胱氨酸摄取㊁抑制细胞内GSH的生物合成ꎬ在体外显著抑制肿瘤生长与转移㊁延长小鼠生存期ꎬ在体内选择性杀伤KARS突变的肺癌细胞[14]ꎮKARS突变型肺腺癌细胞对SLC7A11的缺失更为敏感ꎬ这为KARS突变肺癌的治疗带来希望ꎮ2 1 3㊀GPX4:GPX4在癌组织中的表达高于正常组织ꎬ与肺癌TNM分期㊁淋巴转移和远处转移成正相关ꎬ与患者预后㊁生存期呈负相关ꎻ肺癌细胞系亦呈现GPX4高表达状态[15]ꎮ过表达GPX4能够促进肺癌细胞增殖ꎬ抵抗铁死亡ꎻ反之ꎬsiRNA敲减GPX4表达或RSL3抑制GPX4活性ꎬ抑制H1299㊁A549和NCI ̄H460细胞增殖㊁迁移㊁侵袭ꎬ而铁死亡抑制剂ferrostatin ̄1(Fer ̄1)可逆转上述现象[15]ꎮ这意味着抑制GPX4能够诱导肺癌细胞发生铁死亡ꎬ靶向GPX4可能是一种新的肺癌治疗模式ꎮ2 1 4㊀FSP1:FSP1是一种独立于经典GPX4信号通路的铁死亡抑制因子和非线粒体CoQ抗氧化剂系统的关键成分[16]ꎮ当肺癌细胞GPX4基因缺失时ꎬFSP1被豆蔻酰化修饰ꎬ利用NAD(P)H还原CoQ10ꎬ生成亲脂性自由基捕获抗氧化剂(radical ̄trappingantioxidantsꎬRTA)阻止脂质过氧化ꎬ从而抑制铁死亡[16]ꎮFSP1表达水平越高ꎬ肺癌细胞铁死亡抵抗程度越大ꎬ而FSP1抑制剂(iFSP1)可逆转FSP1所致的铁死亡抵抗ꎬ增加肺癌细胞对铁死亡的敏感性ꎬ促进肺癌细胞发生铁死亡[16]ꎮ目前ꎬ对于FSP1的研究还处于萌芽阶段ꎬ后续还需进一步研究ꎮ2 2㊀铁死亡与化疗药物耐药顺铂(cisplatinꎬDDP)通过促进脂质过氧化ꎬ升高MDA㊁ROSꎬ促进HO ̄1和NQO ̄1的表达ꎬ诱导肺癌细胞铁死亡ꎬ而这一过程可被Fer ̄1所抑制[17]ꎮNrf2/xCT通路的激活是NSCLC细胞耐顺铂的主要机制之一ꎮErastin和索拉菲尼通过抑制Nrf2下游靶基因xCT的表达ꎬ耗竭GSHꎬ诱发铁死亡ꎬ降低细胞活性ꎬ增强NSCLC细胞对顺铂的敏感性[18]ꎮ相反ꎬ过表达SLC7A11增强肺癌细胞对顺铂的耐药性[18]ꎮ将SLC7A11的表达与1400种候选抗癌药物的效力联系起来ꎬ其中ꎬ与39种药物药效呈正相关ꎬ与296种药物药效呈负相关ꎬ提示SLC7A11可作为谷胱甘肽介导的抗癌药物耐药性的预测因子ꎬ预测多种化学药物敏感性[19]ꎮ与A549细胞相比ꎬA549 ̄DDP细胞(A549顺铂耐药株)高表达GPX4[20]ꎮ抑制GPX4可增强顺铂的细胞毒性作用ꎻ反之ꎬ过表达GPX4导致顺铂细胞毒性减弱[20]ꎮ与单纯顺铂或GPX4特异性抑制剂RSL3治疗相比ꎬ顺铂联合RSL3显著抑制了H1299和A549细胞活性㊁迁移与侵袭ꎬMDA㊁ROS㊁脂质过氧化物含量升高ꎬ提示RSL3可增强顺铂的敏感性[20 ̄21]ꎮ此外ꎬ铁自噬被证实促进癌细胞铁死亡ꎮ在这一过程中ꎬ铁蛋白降解ꎬ铁离子从内涵体释放到细胞质内不稳定的铁池中ꎬ从动态铁池释放的过量的铁通过芬顿反应ꎬ产生大量的ROSꎬ诱发铁死亡ꎮ顺铂处理肺癌细胞所引起的细胞内铁离子浓度㊁MDA和ROS含量升高㊁铁蛋白(ferritin1ꎬFTH1)表达下降ꎬ被自噬抑制剂3 ̄MA所逆转ꎬ提示顺铂能够诱发铁自噬[20]ꎮ在体外ꎬ与顺铂组相比ꎬ顺铂联合RSL3组FTH1水平下降ꎬ自噬标志物LC3BⅡ/LC3BⅠ比值升高㊁P62蛋白水平下降ꎬ细胞内铁离子浓度和MDA含量增加[20]ꎮ总之ꎬ上述现象表明ꎬ顺铂能够通过介导铁自噬ꎬ诱发铁死亡ꎮ2 3㊀铁死亡与放疗抵抗经放射治疗(ionizingradiationꎬIRꎻ简称放疗)处理后ꎬNSCLC细胞ROS含量升高ꎬACSL4㊁SLC7A11㊁544基础医学与临床㊀㊀Basic&ClinicalMedicine2021 41(3)GPX4表达升高ꎬ线粒体缩小ꎬ膜密度增强ꎬ为典型的铁死亡形态学特征ꎻ铁死亡抑制剂Fer ̄1可逆转IR所引起的细胞死亡ꎬ提高NSCLC细胞活性[22]ꎮ采用CRISPR/Cas9技术沉默H460和A549细胞中ACSL4表达后ꎬACSL4的缺失显著减弱了erastin所诱导的肺癌细胞铁死亡ꎬ促进放疗抵抗[22]ꎮ过表达SLC7A11或GPX4基因削弱IR所诱导的脂质过氧化反应ꎬ降低铁死亡标志基因PTGS2的表达ꎬ抑制铁死亡ꎬ增强NSCLC细胞的放疗抵抗性[22]ꎮ与正常NSCLC细胞相比较ꎬGPX4在放疗抵抗性NSCLC细胞中表达明显升高[23]ꎮRNA干扰技术沉默GPX4后ꎬ放疗抵抗性A549(A549 ̄R)和H460(H460 ̄R)对铁死亡的敏感性增强[23]ꎮ因此ꎬ铁死亡激活剂erastin能够增强A549 ̄R和H460 ̄R细胞对放疗的敏感性ꎬ降低NSCLC细胞对放疗的耐药性ꎬ促进细胞死亡ꎻ反之ꎬ铁死亡抑制剂DFO可部分 挽救 erastin所诱导的细胞死亡[23]ꎮMicroRNA(miRNA)是一种非编码RNAꎬ参与调控多种癌基因表达ꎬ在放疗抵抗性NSCLC细胞中ꎬmiR ̄7 ̄5p表达升高ꎬmiR ̄7 ̄5p通过下调线粒体铁转运蛋白ꎬ降低Fe2+浓度ꎬ减弱芬顿反应ꎬ降低细胞内ROS含量ꎬ抑制铁死亡ꎬ增强细胞放射抵抗性[24]ꎮ2 4㊀铁死亡与免疫治疗T细胞介导的细胞免疫在肿瘤发生发展中过程中发挥重要作用ꎮ在免疫治疗过程中活化的CD8+T细胞能够增强肿瘤细胞内铁死亡特异性的脂质过氧化反应ꎻ反之ꎬ铁死亡的激活有助于免疫治疗的抗肿瘤效果[25]ꎮCD8+T细胞释放的IFN ̄γ下的表达ꎬ抑制胱氨酸的摄取ꎬ促进脂质过氧化和铁死亡[25]ꎮ耗竭胞内胱氨酸或阻断PD ̄L1免疫检查点ꎬ显著增强T细胞介导的抗肿瘤免疫ꎬ诱导肿瘤细胞铁死亡[25]ꎮ同时ꎬ临床数据显示ꎬ在黑色素患者中ꎬ胱氨酸相关转运蛋白SLC7A11和SLC3A2的表达与CD8+T细胞的数量㊁IFN ̄γ的表达水平以及患者的预后成负相关[25]ꎮ虽然目前针对肺癌ꎬT细胞与铁死亡的关系未明确指出ꎬ但是ꎬ不难发现T细胞促进肿瘤细胞铁死亡是一种潜在的治疗方法ꎬ有助于增强免疫治疗疗效ꎮ3㊀总结铁死亡ꎬ作为一种新发现的细胞死亡形式ꎬ在肿瘤治疗中表现出独特的优势和巨大的潜力ꎮ许多侵袭性和抗药性的癌细胞对铁死亡的敏感性ꎬ以及美国FDA批准六甲蜜胺(altretamine)㊁索拉菲尼(sor ̄afenib)㊁二氧化硅纳米颗粒(silicananoparticles)作为铁死亡诱导剂用于肿瘤治疗ꎬ这使得人们对铁死亡的治疗潜力产生了很高的期望ꎮ虽然ꎬ近年来铁死亡相关研究取得了巨大的进展ꎬ但仍有一些悬而未决的问题有待解决ꎬ如铁死亡中ROS的特殊性㊁铁死亡在免疫治疗中的具体作用等ꎮ此外ꎬ不同组织间细胞对铁死亡的敏感性存在很大的差异ꎬ对铁死亡诱导剂索拉菲尼㊁erastin等敏感性也具有显著的个体间差异ꎮ因此ꎬ寻找能够反映细胞㊁个体对铁死亡敏感性的生物指标㊁发现新的铁死亡诱导剂ꎬ对于提高对铁死亡相关疾病的认识㊁肺癌诊疗水平具有重要意义ꎮ铁死亡将成为肿瘤治疗的一种新策略ꎬ打破目前肺癌治疗的瓶颈ꎬ为肺癌患者带来利益ꎮ参考文献:[1]DixonSJꎬLembergKMꎬLamprechtMRꎬetal.Ferropto ̄sis:aniron ̄dependentformofnonapoptoticcelldeath[J].Cellꎬ2012ꎬ149:1060 ̄1072.[2]TortiSVꎬManzDHꎬPaulBTꎬetal.Ironandcancer[J].AnnuRevNutrꎬ2018ꎬ38:97 ̄125.[3]TortiSVꎬTortiFM.Ironandcancer:moreoretobemined[J].NatRevCancerꎬ2013ꎬ13:342 ̄355. 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[8]StoyanovskyDAꎬTyurinaYYꎬShrivastavaIꎬetal.Ironcatalysisoflipidperoxidationinferroptosis:regulateden ̄zymaticorrandomfreeradicalreaction?[J].FreeRadicBiolMedꎬ2019ꎬ133:153 ̄161.[9]SukiennickiGMꎬMarciniakWꎬMuszyńskaMꎬetal.Ironlevelsꎬgenesinvolvedinironmetabolismandantioxida ̄tiveprocessesandlungcancerincidence[J].PLoSOneꎬ2019ꎬ14:1 ̄13.[10]WenCPꎬLeeJHꎬTaiYPꎬetal.Highserumironisasso ̄ciatedwithincreasedcancerrisk[J].CancerResꎬ2014ꎬ74:6589 ̄6597.[11]CaiJꎬGuBꎬCaoFꎬetal.Atransferrin ̄targetmagnetic/fluorescentdual ̄modeprobesignificantlyenhancesthedi ̄agnosisofnon ̄smallcelllungcancer[J].Oncotargetꎬ2016ꎬ7:40047 ̄40059.[12]SunXꎬOuZꎬXieMꎬetal.HSPB1asanovelregulatorofferroptoticcancercelldeath[J].Oncogeneꎬ2015ꎬ34:5617 ̄5625.[13]JiXꎬQianJꎬRahmanSMJꎬetal.xCT(SLC7A11) ̄me ̄diatedmetabolicreprogrammingpromotesnon ̄smallcelllungcancerprogression[J].Oncogeneꎬ2018ꎬ37:5007 ̄5019.[14]HuKꎬLiKꎬLvJꎬetal.SuppressionoftheSLC7A11/glutathioneaxiscausessyntheticlethalityinKRAS ̄mutantlungadenocarcinoma[J].JClinInvestꎬ2020ꎬ130:1752 ̄1766.[15]LaiYꎬZhangZꎬLiJꎬetal.STYK1/NOKcorrelateswithferroptosisinnon ̄smallcelllungcarcinoma[J].BiochemBiophysResCommunꎬ2019ꎬ519:659 ̄666.[16]DollSꎬFreitasFPꎬShahRꎬetal.FSP1isaglutathione ̄independentferroptosissuppressor[J].Natureꎬ2019ꎬ575:693 ̄698.[17]SatoMꎬKusumiRꎬHamashimaSꎬetal.Theferroptosisinducererastinirreversiblyinhibitssystemxc ̄andsynergizeswithcisplatintoincreasecisplatin scytotoxicityincancercells[J].SciRepꎬ2018ꎬ8:1 ̄9.[18]LiYꎬYanHꎬXuXꎬetal.Erastin/sorafenibinducescis ̄platin ̄resistantnon ̄smallcelllungcancercellferroptosisthroughinhibitionoftheNrf2/xCTpathway[J].OncolLettꎬ2020ꎬ19:323 ̄333.[19]HuangYꎬDaiZꎬBarbacioruCꎬetal.Cystine ̄glutamatetransporterSLC7A11incancerchemosensitivityandche ̄moresistance[J].CancerResꎬ2005ꎬ65:7446 ̄7454. 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转铁蛋白的研究进展_赵建辉

1转铁蛋白的结构与理化性质转铁蛋白是Holmberg和Laurell首次发现的[1]。
不同种类的转铁蛋白有不同的物理、化学和免疫特性,但均有两个三价铁离子结合位点[2,3]。
在不同研究中,按其含铁数目,分普通转铁蛋白或铁饱和转铁蛋白、单铁转铁蛋白、脱铁转铁蛋白。
按其构型,分普通型转铁蛋白和异构型转铁蛋白。
转铁蛋白是单链糖基化蛋白,糖基约占6%,由N端和C端两个具有高度同源性的结构域组成,两个结构域由一短肽连接,N端、C端结构域又由两个大小相同的小亚基构成,小亚基间的间隙是Fe3+结合位点,能可逆地结合Fe3+[4]。
Fe3+与来自两个赖氨酸的氧原子、一个组氨酸的氮原子、一个天门冬氨酸的氧原子和碳酸阴离子中的两个氧原子通过配位键形成一个八面体的几何形状。
除了Fe3+,很多其他二价和三价金属离子也可结合到这个结合位。
转铁蛋白二硫键对其结合金属离子以及受体有一定影响。
已经证实人转铁蛋白是由两个结构相似的分别位于N-端和C-端的球形结构域组成的单一肽链,含有679个氨基酸残基,共有38个Cys,形成19对二硫键,其中,N结构域有8个,C结构域有11个[5]。
二硫键对于蛋白质维持其构象起很重要的作用,这不仅可以稳定二级和三级的肽链内部结构,而且可以介导肽链间四级结构的形成[6]。
转铁蛋白的特异吸收光谱是转铁蛋白结合铁离子后的反映[5],大多数转铁蛋白结合铁后的特异吸收峰在400~500nm之前。
转铁蛋白在生物体内有调节铁离子平衡和能量平衡的双重作用,即转铁蛋白在机体中的铁离子交换的动力学不仅包括物质的量的变化,也包括物质的能量转化。
此外,转铁蛋白特异吸收峰的差异,也可能反映了转铁蛋白分子上结合铁离子部位在结构上的差异。
等电点(PⅠ)是蛋白质最典型的物理特性,大多数转铁蛋白的等电点偏酸性,如人血清转铁蛋白等电点为5.9[7]。
转铁蛋白显酸性是由其蛋白质中氨基酸总的电荷决定的,这与转铁蛋白在结合铁的过程中形成Fe3+-TRF-CO2-红色三元配合物而传递铁离子的生理功能是吻合的[8]。
铁调素及其调控机制研究进展

铁调素及其调控机制研究进展李笑飞(综述);李英梅(审校)【摘要】铁调素是一种肝脏分泌的小分子肽,其对铁代谢调节起负调控作用。
铁的缺乏与过载会导致多种疾病,但机体本身缺乏对铁排泄的调控机制,所以铁调素的负调控作用对维持机体铁代谢平衡尤为重要,对铁调素调控机制的研究也逐渐受到关注。
研究发现铁代谢异常、贫血、炎症、缺氧等因素均对铁调素的生成起调控作用,从而间接地影响机体铁代谢平衡。
随着分子生物学的发展,在明确铁调素基因表达及分子构成的基础上,对刺激其表达的信号通路也取得了研究进展,如经典的BMP/SMAD信号通路和JAK/STAT信号通路。
调节信号通路的调节因子也随之被发现,如铁调素调节蛋白、跨膜丝氨酸蛋白6、Neogenin蛋白、遗传性血色素沉着症候选基因等。
它们的发现有助于阐明生理性和病理性铁代谢异常的分子生物学机制,同时使铁调素有望成为新的诊治铁代谢异常疾病的手段。
%Hepcidin is a small molecular peptide synthesized and secreted by liver which is responsible for the degenerative regulation of iron metabolism.Iron deficiency and overload will lead to many diseases, because there is no regulation mechanism of iron excretion in human body ,the degenerative regulation of hep-cidin is particularly important to maintain iron metabolism balance.Study on this regulation mechanism has more attention.Study found that abnormal ironmetabolism,inflammation,anemia and hypoxia can affect hep-cidin formation and indirectly affect iron metabolism balance .With the development of molecular biology , after clarifying gene expression and molecular signaling pathways of hepcidin ,progress has been made in thepathways of stimulating hepcidin expression,such as the classicBMP/SMAD and JAK/STAT signal path-ways.Regulators have also been found such as HJV,TMPRSS6,Neogenin,HFE,the discovery of which is helpful to elucidate the molecular biological mechanisms of physiological and pathological abnormal iron metabolism,and make hepcidin promising to become the new diagnosis and treatment method of abnormal i-ron metabolism.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】4页(P436-439)【关键词】铁调素;铁代谢;调控机制【作者】李笑飞(综述);李英梅(审校)【作者单位】上海中医药大学附属普陀医院老年科,上海200062;上海中医药大学附属普陀医院老年科,上海200062【正文语种】中文【中图分类】R589.9机体缺乏有效的铁排泄机制,控制铁吸收对维持铁代谢平衡十分关键。
转铁蛋白研究进展

。由于每个 T f 分子 。apo2T f 对 Fe 和
3+ 2+ 3+
可逆地结合两个三价铁离子 ,二硫键对于 T f 结合金 属离子及其受体显得十分重要
2+ 2+ [18 ]
Cu 均有较强的亲和力 ,但 Fe 与 T f 的亲和力大于 Cu 与 T f 的亲和力
[19 ]
3+
, 即使 T f2Cu 和 T f2Fe
,它们的 T f 仍然表现出多态性 , 生理活性也
一被铁饱和 。T f 的两个铁离子位点的结合能力是 不同的 ,因此 ,两个半分子在结构 、 序列和功能上是 有区别的 。Aisen 等 从生理的角度 , 用 Fe 2 NTA ( 氨三乙酸 ) 复合物测定盲鳗血清 T f 的铁结合
[38 ] [39 ,40 ] 3+
第一作者简介 :龙华 ,男 ,1964 年 8 月出生 , 副研 。工作单位 : 湖北省 荆州市中国水产科学研究院长江水产研究所 , 邮编 :
434000 。
键 ,其中 ,N 结构域有 8 个 ,C 结构域有 11 个来自[16 ]。二
硫键对于蛋白质维持其构象起很重要的作用 , 这不 仅可以稳定二级和三级的肽链内部结构 , 而且可以 介导肽链间四级结构的形成
erophilins) 在长期的进化过程中 , 形成了若干分支 ,
[44 ]
输与代谢 ,参与呼吸 、 细胞增殖和免疫系统的调节 , 还能调节铁离子平衡和能量平衡 , 更具有抗菌杀菌 的保护功能 , 因而 T f 具有较全面的蛋白质生理功 能
[36 ]
。
T f 的主要生理功能是把铁离子从吸收和储存
由于不同种的 T f 氨基酸序列有相当大的同源性 ,它 们的空间结构也十分相似 ,形成的结构域也很类似 。 由于 T f 结构域中还存在更小的空间结构单位 ,因而 具有空间结构的稳定性 , 故 T f 有较强的热稳定性 , 这与 T f 进化的保守性和氨基酸序列的保守性是一 [38 ] 致的 。此 外 , 一 些 冷 水 性 鱼 类 ( 鳕 科 、 鲑科 等)
铁死亡的发生机制及其在脑出血中的作用与相关药物治疗研究进展

中,脑出血后继发性脑损伤是目前临床治疗的难点。研究表明,铁死亡与脑出血后继发性脑损伤的过程密切相关。
深入研究脑出血后铁死亡的发生机制及其药物治疗的前景,将为脑出血后继发性脑损伤的诊治提供新思路和新
靶点。
力降低,氧化还原失衡,对 ROS 和脂质过氧化物清除
维持正常生理过程的重要微量元素之一,参与体内不足Leabharlann 诱发铁死亡;氨基酸反转运蛋白系统对胱氨
多种代谢途径。生理状态下,机体摄取铁主要是通
酸、谷氨酸的反向转运可以直接影响细胞内胱氨酸
过食物及衰老红细胞回收利用铁,从食物中摄取的
的含量进而影响 GSH 的生成,影响 GPX4 的活性,也
2024 年 4 月
第 41 卷
第4期
·373·
酸转运通路的调节[6]。相关研究表明,铁死亡病理
负责为合成 GSH 提供原料,将细胞外的胱氨酸转运
过程主要与机体铁代谢紊乱诱导脂质过氧化、GSH到细胞内,进一步还原为半胱氨酸而参与 GSH 的合
GPX4 依赖性抗氧化防御系统的失活有关,是介导铁
成,同时将胞内谷氨酸转运出去[19]。氨基酸反转运
[3]
患者生存质量 。ICH 的不良预后不仅归因于血肿
性氧(reactive oxygen species,ROS)、脂质过氧化物的
机械压迫与高颅压损伤,还包括以细胞毒性、血脑屏
积累、胱氨酸摄取减少、谷胱甘肽合成量下降而消耗
障破坏和细胞内代谢紊乱为特征的继发性损伤(sec⁃
增加、GPX4 活性下降等[1]。在基因水平上,受铁代
血 管 病 的 15% 左 右[2]。 ICH 发 病 率 高 、预 后 差 ,约
铁死亡与自噬在疾病中的研究进展

㊀㊀ʌ摘㊀要ɔ㊀铁死亡是一种铁依赖的㊁以谷胱甘肽过氧化物酶4活性丧失㊁脂质过氧化物沉积为特点的细胞死亡方式ꎮ自噬是一种高度保守的㊁用于降解和回收利用生物大分子或受损细胞器的过程ꎮ当自噬过度激活时ꎬ也会引起细胞的自噬性死亡ꎮ文章就铁死亡与自噬的相互关系及其在神经系统疾病㊁循环系统疾病和肿瘤中的研究进展作一综述ꎬ以期加深对铁死亡及自噬关系的认识ꎮʌ关键词ɔ㊀铁死亡ꎻ自噬ꎻ相互关系ꎻ铁离子ʌDOIɔ㊀10.3969/j.issn.1671 ̄6450.2019.12.023Researchprogressofirondeathandautophagyindiseases㊀PENGXiaꎬFANGCongcongꎬXUYuming.DepartmentofPediatricsꎬRenminHospitalofWuhanUniversityꎬHubeiProvinceꎬWuhan430060ꎬChinaCorrespondingauthor:YAOBaozhenꎬE ̄mail:professoryao@aliyun.com㊀㊀ʌAbstractɔ㊀Irondeathisaniron ̄dependentcelldeathmodecharacterizedbylossofglutathioneperoxidase4activityandlipidperoxidedeposition.Autophagyisahighlyconservativeprocessusedtodegradeandrecyclebiologicalmacromole ̄culesordamagedorganelles.Whenautophagyisoveractivatedꎬautophagicdeathofcellsisalsocaused.Thisarticlereviewstherelationshipbetweenirondeathandautophagyanditsresearchprogressinnervoussystemdiseasesꎬcirculatorysystemdis ̄easesandtumorsinordertodeepentheunderstandingoftherelationshipbetweenirondeathandautophagy.㊀㊀ʌKeywordsɔ㊀FerroptosisꎻAutophagyꎻCorrelationꎻIronion㊀㊀早在铁死亡被命名之前ꎬ研究者们就已经发现了erastin㊁RSL3可以诱导细胞以一种不同于凋亡的方式死亡ꎬ且这种细胞死亡方式可以被铁螯合剂及抗氧化剂抑制ꎬ从而明确了这种细胞死亡方式与细胞内铁和活性氧(ROS)有关ꎮ2012年ꎬDixon等[1]发现这种细胞死亡方式在形态学㊁生化和遗传学上均与凋亡㊁坏死及自噬不同ꎮ由于这种细胞死亡方式特异地依赖于细胞内铁ꎬ故将其命名为铁死亡ꎮ铁死亡的机制尚未完全阐明ꎬ研究发现铁死亡存在复杂的细胞内调控机制ꎬ铁代谢㊁氨基酸代谢及脂质代谢都参与其中ꎮ自噬广泛存在于真核生物中ꎬ是依赖于细胞内溶酶体分解衰老或损伤的大分子或细胞器的过程ꎬ从而维持细胞内稳态[2]ꎮ然而ꎬ当细胞面对各种不利因素刺激时ꎬ自噬会过度激活ꎮ过度激活的自噬可以导致细胞发生自噬性死亡[3]ꎮ铁死亡和自噬作为2种不同的生物过程ꎬ在细胞内发挥着各自重要的作用ꎮ在铁死亡发现之初ꎬ研究者们认为这是一种与自噬截然不同的细胞死亡方式ꎮ近年来ꎬ虽然仍然存在很多争议ꎬ但是越来越多的研究在逐渐揭示铁死亡与自噬的关系ꎬ并在不同的疾病中证实ꎮ1㊀铁死亡的发生机制1.1㊀细胞内铁与铁死亡㊀铁作为生命必需的微量元素之一ꎬ主要以二价和三价铁离子的形式存在于机体内ꎮ正常情况下ꎬ小肠吸收或红细胞降解释放出的亚铁离子(Fe2+)被氧化为三价铁离子(Fe3+)ꎬFe3+经膜上转铁蛋白(transferrinꎬTF)㊁膜蛋白转铁蛋白受体1(transferrinreceptorprotein1ꎬTFR1)的作用后内吞入胞体ꎮ内吞入细胞内的Fe3+被还原成亚铁离子Fe2+ꎬ然后由二价金属离子转运蛋白1(divalentmetaltrans ̄porter1ꎬDMT1)或锌铁调控蛋白家族8/14(ZRT/IRT ̄likeproteins8/14ꎬZIP8/14)介导Fe2+储存到细胞内不稳定的铁池(labileironpoolꎬLIP)中和铁蛋白轻链多肽(ferritinlightchainꎬFTL)与铁蛋白重链多肽1(ferritinheavychain1ꎬFTH1)组成的铁储存蛋白复合物中ꎮ剩余部分亚铁离子将被氧化成Fe3+出胞ꎬ参与体内铁再循环ꎬ严格把控细胞内铁稳态ꎮ㊀㊀铁参与了生物体很多重要的功能ꎬ包括新陈代谢㊁氧转运㊁抗氧化反应及DNA合成等一系列生物过程ꎮFe ̄S是线粒体电子传递链中氧化还原酶类的重要辅助因子ꎬ如NADH㊁辅酶Q等ꎮ活性氧(reactiveoxygenspeciesꎬROS)的产生与铁稳态的扰动密切相关ꎬ而铁硫团簇(iron ̄sulfurclusterꎬISC)机械系统功能障碍明显加剧了ROS的产生[4]ꎮ然而ꎬ细胞内过多的铁通过芬顿反应产生羟自由基ꎬ从而促进不饱和脂肪酸(PU ̄FAs)的羟化ꎬ由此产生的脂质过氧化物和氢过氧化物严重影响细胞膜的结构和功能[5]ꎬ这个过程就是铁死亡ꎮ铁死亡过程可以被铁螯合剂阻断ꎬ说明细胞内铁与铁死亡密切相关[6]ꎮ而这些有毒的脂质过氧化物ꎬ在谷胱甘肽和谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)的作用下才可以转变为为无毒的醇类物质ꎬ从而避免其对细胞的杀伤作用[7]ꎮ㊀㊀虽然细胞内铁与铁死亡密切相关ꎬ但是细胞内铁在铁死亡中的具体作用机制至今仍不明确ꎮDixon等[8]认为铁螯合剂抑制铁死亡最有可能的解释是阻止了铁向氧化物传递电子ꎬ从而抑制活性氧的生成ꎮ也有报道提出ꎬ铁螯合剂能够直接作用于含铁离子的酶ꎬ其中以脂氧合酶的可能性最大[9]ꎮ1.2㊀XC ̄系统与铁死亡㊀胱氨酸 谷氨酸反向转运系统(XC ̄系统)是一个广泛分布于磷脂双分子层的氨基酸逆向转运体ꎬ由轻链xCT(SLC7A11)和重链4F2(SLC3A2)组成[10]ꎮ通过XC ̄系统ꎬ胱氨酸与谷氨酸(GLu)以1ʒ1的比例在细胞内外进行交换ꎮ在细胞内ꎬ胱氨酸被谷胱甘肽(GSH)或硫氧还蛋白还原酶1还原为半胱氨酸ꎬ在γ ̄谷氨酰半胱氨酸合成酶和谷胱甘肽合成酶的作用下进一步合成GSH[11]ꎮ细胞摄取半胱氨酸是谷胱甘肽合成的关键步骤ꎬGSH的产生和维持对保护细胞免受氧化应激反应所造成的损伤至关重要ꎬ而半胱氨酸的含量需要转硫途径的调节[12 ̄13]ꎮKang等[14]发现高浓度Glu孵育神经细胞可以抑制XC ̄系统ꎬ从而抑制胱氨酸的摄入ꎬ引起细胞内谷胱甘肽减少和ROS的聚集ꎬ而抑制铁死亡可以抑制Glu引起的神经元死亡ꎮ这些研究都表明XC ̄系统参与了铁死亡过程ꎮ当XC ̄系统被抑制时ꎬ胱氨酸不能转入细胞内ꎬ谷胱甘肽合成减少ꎬ不能将有毒的脂质过氧化物还原成无毒的醇类物质ꎬ进而诱导了铁死亡的发生ꎮ1.3㊀GPX4与铁死亡㊀抑制XC ̄系统导致GSH减少和活性氧的聚集ꎮ当XC ̄系统功能正常且GSH正常合成时ꎬGSH也必须在GPX4的作用下将有毒的脂质过氧化物还原成无毒的醇类物质ꎮGPX4是铁死亡关键的调节因子ꎬ在预防脂质过氧化中起着至关重要的作用[15]ꎮ研究发现ꎬGPX4是唯一一种能够降低生物膜内脂质过氧化氢的酶ꎬ所以当GPX4功能受限时ꎬGSH并未耗竭ꎬ但脂质ROS明显升高ꎻ其次ꎬGSH是GPX4活性的一个必要的辅助因子[16]ꎮGPX4被抑制时将导致脂质ROS的形成及脂质过氧化ꎬ最后诱导铁死亡的发生[17]ꎮ1.4㊀脂质过氧化物与铁死亡㊀不饱和脂肪酸在氧存在情况下很容易发生脂质过氧化ꎬ这种过氧化反应在铁的存在下会加剧[18]ꎬ其中与铁死亡密切相关的不饱和脂肪酸包括花生四烯酸和肾上腺酸ꎮ酯酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(AcylCoAsynthetaselong ̄chainfamilymember4ꎬACSL4)和脂质重塑相关的溶血卵磷脂酰基转移酶3(lysophosphatidyl ̄cholineacyl ̄transferase3ꎬLPCAT3)是参与脂质过氧化物形成的2种关键酶ꎬ在它们的作用下ꎬ不饱和脂肪酸转化成脂质过氧化物[19 ̄20]ꎮ脂质过氧化的积累会不可避免地会造成很大的损伤ꎮ丙二醛(MDA)是活性氧作用于生物膜不饱和脂肪酸而产生的脂质过氧化反应的最终产物ꎮ其积累可引起蛋白质与核酸的交联聚合ꎬ导致膜结构的不可逆破坏ꎬ最终导致细胞死亡[21]ꎮ2㊀自噬的过程㊀㊀相较于铁死亡ꎬ自噬的研究则更深入ꎮ目前研究认为ꎬ自噬主要有3种形式:(1)巨自噬ꎬ细胞内损坏的蛋白质㊁细胞器及胞内病原体等被细胞质产生的膜结构包裹ꎬ形成自噬体ꎬ最终与溶酶体融合后被降解ꎻ(2)微自噬ꎬ被降解物直接被溶酶体通过变形运动进行内吞ꎬ使其降解ꎬ这个过程不形成自噬体ꎻ(3)分子伴侣介导的自噬ꎬ待降解物需要与分子伴侣结合ꎬ然后被溶酶体上的溶酶体相关膜蛋白(lysosomalassociatedmembraneproteinꎬLAMPs)识别ꎬ并最终被溶酶体降解[22]ꎮ目前研究较多的自噬类型为巨自噬(以下简称为 自噬 )ꎮ自噬是一个复杂的过程ꎬ具体包括4个步骤:自噬的诱发ꎻ隔膜的延伸㊁闭合ꎬ形成自噬体ꎻ自噬体与溶酶体结合ꎬ形成自噬溶酶体ꎻ自噬体和内部物质的降解[23]ꎮ㊀㊀随着对自噬研究的深入ꎬ人们发现自噬也是有选择性的ꎮ细胞内存在这一些特殊的自噬ꎬ它们在某些特定的条件下对某种大分子或者细胞器进行特定的降解[24]ꎬ如线粒体自噬㊁内质网自噬㊁过氧化物酶体自噬㊁核糖体自噬和脂类自噬ꎮ3㊀铁死亡与自噬的关系㊀㊀铁死亡在发现之初ꎬ人们认为它是一种在生化㊁形态及基因水平与凋亡㊁坏死及自噬不同的细胞死亡途径[25]ꎬ然而随着研究的不断推进ꎬ越来越多的证据表明铁死亡的发生需要自噬机制的参与[26]ꎮHou等[27]通过在永生化小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)㊁人胰腺癌细胞系(PANC1和PANC2.03)和人纤维肉瘤细胞系HT ̄1080中敲低ATG5和ATG7抑制自噬后发现细胞内游离铁水平和脂质过氧化终产物(如MDA)水平均显著下降ꎬ而细胞内稳定铁蛋白标志物FTH1的表达显著上升ꎬ该研究首次从基因层面揭示了自噬和铁死亡关系ꎮZhou等[28]通过实验进一步证实了这种关系ꎬ发现这种特殊的自噬过程是以铁蛋白为底物的ꎮ之后ꎬ许多研究证实与铁死亡密切相关的大分子物质参与自噬的发生过程中ꎮGSH㊁GPX4及脂质过氧化物都是铁死亡过程中关键的大分子物质ꎬ研究表明在饥饿和氧化应激等条件下ꎬ自噬发生时伴随着GSH的下降[29]ꎻ而GPX4过表达可抑制ROS介导的自噬的发生ꎬ脂质过氧化物可以促进自噬体的形成[30 ̄31]ꎮ核受体辅激活因子4(NCOA4)是铁自噬过程中的选择性受体[32]ꎬ而下调NCOA4可以抑制erastin诱导的铁死亡ꎮ脂质自噬介导的脂滴降解可以促进铁死亡的发生[33]ꎮ其他如SLC7A11㊁NRF2㊁p53㊁HSPB1和ACSL4等铁死亡调控因子已经被证实是自噬的潜在调控因子ꎮ目前越来越多的研究证实过度的自噬可以促进铁死亡ꎮ然而ꎬ也有一些学者通过实验证实ꎬ铁死亡的发生可独立于自噬ꎮ4㊀铁死亡与自噬在疾病中的研究4.1㊀铁死亡与自噬在神经系统疾病中的研究㊀蛛网膜下腔出血(subarachnoidhemorrhageꎬSAH)是神经系统疾病中重要的一种ꎮ梁译丹等[33]研究证实ꎬ在SAH的大鼠模型中ꎬ通过侧脑室注射慢病毒沉默ATG5mRNA的表达从而抑制自噬ꎮ与单纯SAH组相比ꎬ慢病毒干预组PCR显示ATG5mRNA显著降低ꎻWestern ̄blot检测结果显示ATG5和LC3Ⅱ/Ⅰ蛋白表达量显著降低(P<0.05)ꎬ表明自噬被成功抑制ꎮ与此同时ꎬ与SAH组相比ꎬ慢病毒干预组的铁死亡标志物FTH1和GPX4表达升高(P<0.05)ꎬGSH含量提高ꎬ细胞内铁沉积减少ꎬ铁含量㊁MDA减少ꎮ上述研究结果表明自噬通过降解铁蛋白ꎬ促进铁死亡ꎮ该研究认为铁死亡的发生依赖于自噬的介导ꎬ在这之中铁蛋白发挥重要的中介作用ꎮ与之前的研究结果一致[28 ̄29]ꎬ即自噬通过降解铁蛋白ꎬ增加细胞内游离铁离子的浓度ꎬ从而促进铁死亡ꎮ这项研究为铁死亡和自噬的相关性提供了实验依据ꎮ4.2㊀铁死亡与自噬在循环系统疾病中的研究㊀Chen等[34]研究证实ꎬ在心力衰竭模型中ꎬ自噬铁死亡是同时发生的ꎮ激活的自噬与铁死亡与心力衰竭的发生发展密切相关ꎮ而Baba等[35]在心肌梗死的研究中得出了不同的结论ꎬ认为雷帕霉素机制靶点(mTOR)可以抑制心脏细胞中铁死亡的发生ꎬ从而发挥保护性作用ꎮ与此同时ꎬmTOR介导的对铁死亡的抑制过程中并没有伴随着自噬标志物的改变ꎬ这提示铁死亡可独立于自噬发生ꎮ4.3㊀铁死亡与自噬在肿瘤中的研究㊀香蒲新苷(typhaneoside)是一种可显著降低急性髓系白血病(acutemyeloidleukemiaꎬAML)细胞活力的药物ꎮ研究表明ꎬ香蒲新苷可通过作用于AMP活化蛋白激酶(AMP ̄activatedproteinkinaseꎬAMPK)信号通路激活自噬ꎬ从而进一步激活自噬依赖的铁蛋白的降解ꎬ最终诱导铁死亡的发生ꎬ而抑制自噬后则可以抑制这种细胞死亡方式[36]ꎮ这充分说明在香蒲新苷促进AML细胞发生铁死亡的过程是依赖于自噬的激活的ꎮ该研究再次为铁死亡和自噬的相互关系提供了充分的实验依据ꎮ而铁死亡与自噬在乳腺癌中的研究得出了不一样的结论ꎮ联合使用西拉米辛和拉帕替尼可以显著诱导乳腺癌细胞发生铁死亡ꎬ也可诱导细胞发生自噬性死亡ꎮ但是Ma等[37]通过实验证实这种联合用药诱导乳腺癌细胞发生自噬性死亡在时间上是落后于铁死亡的ꎮ这表明在西拉米辛和拉帕替尼治疗乳腺癌的过程中ꎬ铁死亡与自噬是独立发生的ꎮ铁死亡的发生并不总是依赖于自噬ꎬ铁死亡与自噬的关系仍未明确ꎬ其内在联系更为复杂ꎬ需要学者们更多的研究与探索ꎮ5㊀小㊀结㊀㊀铁死亡作为一种新型的细胞死亡方式ꎬ与多种疾病的发生发展密切相关ꎮ自噬作为一种保守的大分子或细胞器的降解过程ꎬ在病理情况下也会导致细胞的死亡ꎮ关于铁死亡与自噬的关系ꎬ目前尚无统一结论ꎮ虽然越来越多的研究证实铁死亡的发生伴随着自噬的激活ꎬ但是也有不少的研究表明铁死亡可独立于自噬的激活而存在ꎮ铁死亡与自噬的关系目前仍有许多未知的问题ꎬ且它们在疾病中的关系也处在研究的初级阶段ꎬ未来将在进一步的研究中深入揭示两者间的联系ꎮ参考文献[1]㊀DixonSꎬLembergKꎬLamprechtMꎬetal.Ferroptosis:AnIron ̄De ̄pendentFormofNonapoptoticCellDeath[J].Cellꎬ2012ꎬ149(5):1060 ̄1072.DO:10.1016/j.cell.2012.03.042.[2]㊀TurcoEꎬFracchiollaDꎬMartensS.RecruitmentandActivationoftheULK1/Atg1KinaseComplexinSelectiveAutophagy[J].JMolBi ̄olꎬ2019ꎬPii:S0022 ̄2836(19)30471 ̄1.DOI:10.1016/j.jmb.2019.07.027.[3]㊀HouJꎬRaoMꎬZhengWꎬetal.AdvancesonCellAutophagyandItsPotentialRegulatoryFactorsinRenalIschemia ̄ReperfusionInjury[J].DNACellBiolꎬ2019ꎬ38(9):895 ̄904.DOI:10.1089/dna.2019.4767.[4]㊀YangLꎬMihNꎬAnandAꎬetal.Cellularresponsestoreactiveoxygenspeciesarepredictedfrommolecularmechanisms[J].ProcNatlAcadSciUSAꎬ2019ꎬ116(28):14368 ̄14373.DO:10.1073/pnas.1905039116.[5]㊀ZhuTꎬShiLꎬYuCꎬetal.FerroptosisPromotesPhotodynamicThera ̄py:SupramolecularPhotosensitizer ̄InducerNanodrugforEnhancedCancerTreatment[J].Theranosticsꎬ2019ꎬ9(11):3293 ̄3307.DOI:10.7150/thno.32867.[6]㊀YuHꎬGuoPꎬXieXꎬetal.Ferroptosisꎬanewformofcelldeathꎬanditsrelationshipswithtumourousdiseases[J].JournalofCellularandMolecularMedicineꎬ2016.21(4):648 ̄657.DOI:10.1111/jcmm.13008.[7]㊀GongYꎬWangNꎬLiuNꎬetal.LipidPeroxidationandGPX4Inhibi ̄tionAreCommonCausesforMyofibroblastDifferentiationandFer ̄roptosis[J].DNACellBiolꎬ2019ꎬ38(7):725 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转铁 蛋 白受体 1 t nf r cpo,f1 是 生 (r s rnr et TR ) a ei e r
物 体 内转运铁 离 子 的重 要 蛋 白分 子 , 离 子 穿过 血 铁
在 于海 马 、 弓状核 、 核 、 红 黑质 、 脑桥核 、 网状结构 、 若 干颅侧 神 经 核 、 部 小 脑 核 和小 脑 皮 层 ( o . 深 Mos等 19 ) 。Go eo等用 免 疫 化 学 方 法 也 发 现 大 脑 98 im t t
要 的意义 。
关 键词 转铁蛋 白受体 1 血脑屏 障 ; ; 转铁 蛋 白结合 体 复合体 ; 神经 系统 障碍 ; 向治疗 靶
中图分 类号 Q 8 19
R cn sa c rg ess o r nfri ee tr 1 i e ta N ro sS s m L i g e e t e rh P o rse fT a ser R cpo n C nr l ev u y t Re n e IQ o , n
用 PP ( rC 可传染 的海绵状脑病 的致病因子 ) 转染人
神经 母 细胞瘤 时 ,f1的表 达 降低 , TR 细胞 中 PP rC和
摘 要 转铁 蛋 白受体 1广 泛分布 于 中枢神 经系 统 中, 为细胞 铁 摄取 的通道 在 生 物体 内发挥 着 重 作 要 的作 用。 转铁 蛋 白受体 1介 导 “ 转铁 蛋 白一e ” F¨ 复合 体 的 内吞 , 转铁 蛋 白结 合 的铁 送 到 细 胞 将 内 , 而调节 细胞 的发育 和功 能。转 铁蛋 白受体 1也 转运其他 金属 离子 , 从 如锰 、 、 。转铁 蛋 白受 铝 铜 体 1可 以帮 助大分 子 药物顺利 通过血 脑屏 障 , 并成 为 中枢 神经 系 统疾 病 的 治疗 靶 点。本 文 综述 近 年 来 转铁蛋 白受体 1在 神经 系统 中的分布 、 节机 制和 功 能 以及其 作 为 药物 治 疗靶 点的 应用 。这 调 些 问题 的探 讨不 但为研 究 转铁蛋 白受体 1的功 能机 制提 供 了新 思路 , 而且 对 神 经科 学 的理 解 有重
哺乳 动物 大 脑 中铁 的 吸 收是 由 B B中 内皮 细 B
胞上 表达 的 TR f 1介 导 的。 因 此 ,f TR1系 统 在 大脑
中的表 达 以及 相关 的信 号机 制具有 重要 意义 。 血脑 屏 障 由内皮细 胞 、 底薄 层 、 皮 细胞和 星 基 周
形胶 质 细胞基 足共 同组 成 。星形胶 质细 胞广 泛分 布 于 C S中 , N 延伸 出很 长 的突起 包 盖住 血 管 和 内皮 细
生理 科 学 进 展 2 1 02年 第 4 3卷 第 3期
中枢 神 经 系统 中转 铁 蛋 白受体 1 的研 究 进 展 术
李 琼 周 亮 沈 颖
( 浙江 大学 医学 院神经生物学系/ 神经科学研究所 ; 卫生部医学神 经生 物学重点实验室 ;
浙江省神经生物学重点 实验 室 , 杭州 3 05 ) 10 8
综述。
一
皮层和脑干神经元 、 脉络丛细胞和脑毛细血管 内皮 细胞上 有 TR ( im t f1 Go eo等.19 ) 。但在 星形胶 t 90
国家重大科 学研 究计 划 ( 09 B 44 2 ; 2 0 C 9 10 ) 国家 自然科 学
、Leabharlann T l 神 经 系统 中的分 布及 其结 构 依 在
脑 屏障 ( l dba ar r B ) 人 脑 组 织 主 要 bo ri bre,B B 进 o n i
是通过 TR 介导的。本文就 T 1 f1 f 在中枢神经系统 R
(etl e osss m,C S 中 的分布 、 能 , cnr r u yt a nv e N) 功 以及
与部分 中枢 神经 系统 障碍相关 疾病 的研究 进展 予 以
Y n ta s r n vv n d a e h nd c tsso rnse rng io o lx,r g ltn h elg o h. o r n po ti ioa d me it st e e o y o i fta f ri —r n c mp e e u ai g t e c l r wt Tf r n p rsohe tli n swel u h a R1 ta s o t rme a o sa l ,s c sMn,A1a t nd Cu.I sp o e ha R1 c n h l c o ti r v d t tTf a ep ma r —
含体 在大 脑 血 管 内 皮 细 胞 ( C C )中的 循 环 率 增 BE s 加 。有研 究 证 实 了这 种 假 说 , 究 者 发 现 培 养 的 研 B E s中含 有 8% 的 TR CC 0 f1的备 用 池 , 且 能 够 在 并
缺铁 时动 用这 些 TR1 。 因此 ,f 1 环利用 的速 f TR 循
率增 加 , 是 其 总 表达 并 未 增 加 。这 说 明 ,f1备 但 TR
用池也参与调节了 TR 含量。另一个调节 TR 合 f1 f1
成 的可 能机制 是 内源性 相关蛋 白的缺失 和突变 。如 P D1 活或者 培养 的海 马锥 体 神经 元 细 胞 中蛋 白 K 失 激 酶缺 失可改 变 TR f1的含量 _ 。再 如 , 8 J 当研究 人员
的糖 基化 作用 是 TR f1行使 功能 必需 的 。 TR f 1在 大脑 中 的广 泛分 布 提 示 其 在 C S中发 N 挥重 要 功能 。已 经发 现 TR f1调 节 脑 内铁 代谢 以及
通过 TR f 1可 以治 疗 神 经退 行 性 疾 病 。这 些 功 能 的 实现 与 TR1的结 构 紧密相 关 。 f 二 、 f 1介导 T - e TR f ¨复合体 进 入血脑 屏 障 F
过 两 条二 硫 键 连 接 形 成 二 聚 体 , 小 为 10k a 大 8 D 。 每个 单体 含 7 0个 氨基 酸 , 子量 为 9 9 D , 6 分 0~ 5k a包 含一个 大 的胞外 c端 区 (7 6 1个 氨 基 酸 ) 一个 单 跨 、 膜 区 (8个 氨 基 酸 ) 一个 短 的 N 端 区 ( 1个 氨基 2 和 6
Z O i g S E ig( eatetfNuoioy Istto ersec; e aoaoyo d H U La , H NYn Dpr n o er o g/ntu N uo i e KyL brtr fMe- n m bl i ef cn i l erb l yo nsyo el ; h in r i e e brtr N uoioy Z eagU i c uoio aN o g fMiir t fH at Z eagPo n yL oaoyo erb l , h in n- h j vc K a f og j vrt Sho o dc e Hnzo 108 Ci ) e i col Mein , ag u 05 , h a sy f i h 3 n Abta t Ta s rnrcpo ei s ieyi cnr evu yt ( N ) t s ep nil f s c rnf r ee t 1 x t wd l n e t l rosss m C S .I i rsos e o i r ei r s an e b r—
体 的调 节 机制 如 下 : 当铁 缺 乏 时 ,I P 结 合 I E , Rs Rs 这 种结 合稳 定 了 TR f1的 m N R A并诱 发其 mR A翻 N 译 为 TR , f1的水 平上 调 。因此 , 缺 乏将 会 导 f 1 TR 铁
TR f 1是一种 跨膜 糖蛋 白 , 由两个 相 同的 亚基 通
降解 , 这一 过程 增加铁 的储 存 和减慢 TR 介 导 的铁 f1
摄取 。虽 然 I P . E 的相互作 用会 阻止 TR — R sI s R f 1mR
N 的分解 , 进 TR A 促 f1蛋 白质 的合 成 , 是 TR 但 f1的
表达 总量 并未 增加 , 可能 的解 释是那 些含 TR f 1的 内
基金( 17 9 5 资助课 题 3 0 04 )
通 讯 作 者
TR 在 C S中广泛存在。已经发现 ,f1 f1 N TR 存
生理科学进展 2 1 0 2年第 4 3卷第 3期
质 细胞 、 突神经 胶 质 细胞 和小 胶 质 细胞 上 尚未 检 少
测 到 TR 。 f 1
ee ns I E ) 这 个 观 点 已经 被 广 泛认 可 j l t, R s , me 。具
ne r l gc ldie s si u o o i a s a e n CNS.T i e iw u h s rv e s mmaie e e tfn i g n d srb i n,f n t n,a d ro — rz sr c n d n s i itiut i o u ci o n d o u ao y me ha imso R1 a l sisa lc to s te a e t a g t n ci i a d cne ltr c n s fTf swela t ppi ainsa h r p ui tr e si ln c lme i i .Th n c ei— v siains0 h s is e a o o l r v d e ie s fr t e r s a c b u h c a im n e t to n t e e su s c n n t n y p o i e n w d a h e e r h a o t t e me h n s a d g o f n to fTf u cin o R1,b tas a e p oo n in fc n e i h nd rt n i g o e r s i n e u lo h v r f u d sg iia c n t e u e sa d n fn u o ce c . Ke r ta se rn r c p o b o d b an bare ;r n fri e e tr c mp e nev us s se d s y wo ds r n fri e e tr 1; lo r i rir ta sern r c p o o lx; r o y tm i— o d r;a g td t e a y r e t r ee h r p