铁死亡的生化过程及对肿瘤的影响

铁死亡(ferroptosis）是近年提出的一种调节性细胞死亡方式,主要依赖于细胞内铁和脂质活性氧（reactive oxygen species, ROS）积累所引起的细胞死亡。铁死亡的发生与多种生物化学过程密切相关,包括多不饱和脂肪酸、铁和氨基酸代谢,以及谷胱甘肽、磷脂、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADPH）和辅酶Q10的生物合成。与正常细胞相比,肿瘤细胞内ROS水平通常较高,因而与ROS有关的铁死亡对肿瘤疾病的影响引人注目。在调节肿瘤细胞如卵巢恶性肿瘤、头颈部癌、弥漫性大B细胞淋巴瘤、肝癌,以及横纹肌肉瘤的生长和增殖中,铁死亡发挥了不可忽视的作用。本文主要阐述了各种生物化学过程对铁死亡的影响,以及铁死亡在肿瘤疾病中的研究进展,为肿瘤疾病的治疗提供新思路。     

细菌非编码小RNA分子RyhB的结构与功能

RyhB是一种大小为90个核苷酸的细菌非编码小RNA分子(small noncoding RNA, sRNA).当铁缺乏时,RyhB通过下调一系列与铁的储存和利用相关蛋白的表达水平以维持体内的铁平衡,而其本身的表达则受到负调控因子Fur(ferric uptake regulator)的调节.在体内,RyhB与Hfq蛋白和核糖核酸酶E (ribonuclease E, RNase E)形成核蛋白复合物sRNP来发挥活性.sRNP通过RyhB与靶基因的互补配对序列作用于靶基因的核糖体结合位点,阻断靶mRNA的翻译,并迅速引起靶mRNA的降解.此外,RyhB还可以通过影响致病菌的生物膜形成、趋化性、耐酸性等方面的能力对细菌的致病力进行调节.本文综述了RyhB的结构、功能及作用机制方面的研究进展,并对其存在的生理意义进行了探讨.     

铁代谢与蛋白质泛素化．降解调控研究进展

铁元素为几乎所有的生命体所必需,维持铁代谢稳态对机体的正常功能至关重要。铁代谢紊乱与人类多种疾病的发生和发展有关。已知铁代谢稳态受到一系列参与铁代谢环节的关键蛋白质,如IRP2等的精确调节。这些重要蛋白质的稳定性、生理活性的动态变化及其协调作用是细胞维持铁代谢平衡的分子基础。除了转录和转录后水平的调控,泛素化等翻译后修饰方式和蛋白质降解是细胞精确调控参与铁代谢的蛋白质的水平及功能普遍而有效的方式之一;同时,细胞的铁代谢状态也影响细胞内参与泛素化等翻译后修饰途径的酶类的活性和稳定性,从而在铁代谢和蛋白质修饰．降解途径之间形成反馈机制,实时和动态地完成对细胞内铁代谢水平的精确调控。就相关领域的最新进展作简要综述。     

铁自噬与铁死亡及其相关疾病

铁是血红素、线粒体呼吸链复合体和各种生物酶的重要辅助因子,参与氧气运输、氧化还原反应和代谢物合成等生物过程。铁蛋白(ferritin)是一种铁存储蛋白质,通过储存和释放铁来维持机体内铁平衡。铁自噬(ferritinophagy)作为一种选择性自噬方式,介导铁蛋白降解释放游离铁,参与细胞内铁含量的调控。适度铁自噬维持细胞内铁含量稳定,但铁自噬过度会释放出大量游离铁。通过芬顿 (Fenton)反应催化产生大量的活性氧(reactive oxygen species, ROS),发生脂质过氧化造成细胞受损。因此,铁自噬在维持细胞生理性铁稳态中发挥至关重要的作用。核受体共激活因子4 (nuclear receptor co-activator 4, NCOA4)被认为是铁自噬的关键调节因子,与铁蛋白靶向结合,并传递至溶酶体中降解释放游离铁,其介导的铁自噬构成了铁代谢的重要组成部分。最新研究表明,NCOA4受体内铁含量、自噬、溶酶体和低氧等因素的调控。NCOA4介导的铁蛋白降解与铁死亡(ferroptosis)有关。铁死亡是自噬性细胞死亡过程。铁自噬通过调节细胞铁稳态和细胞ROS生成,成为诱导铁死亡的上游机制,与贫血、神经退行性疾病、癌症、缺血/再灌注损伤与疾病的发生发展密切相关。本文针对NCOA4介导的铁自噬通路在铁死亡中的功能特征,探讨NCOA4在这些疾病中的作用,可能为相关疾病的治疗提供启示。     

铁调素调控与铁代谢相关疾病研究进展

铁离子对所有生物来说都是必需元素。人体组织中的铁含量被精确调控,以确保体内铁始终处于正常生理水平。多种疾病可引起人体铁代谢失调,如血色病、慢性丙型肝炎和酒精性肝病等。许多分子参与了铁调控,其中铁调素是机体铁稳态的中心调控分子。研究铁调素有助于加深人们对人体铁失调分子机制的深入认识。初步讨论了铁调素调控与铁代谢相关疾病的关系,为理解铁代谢疾病提供线索和新的临床诊断和治疗依据。     

铁代谢调节分子Erythroferrone研究进展

红细胞来源的erythroferrone (ERFE)是最近发现的一种重要的铁代谢调节蛋白。在应激红细胞生成过程中,促红细胞生成素（EPO）能够促使骨髓有核红细胞分泌ERFE,从而抑制肝脏铁调素合成,进而稳定铁释放蛋白（FPN1）的水平,最终增加铁的吸收和动员。铁是红细胞生成不可缺少的重要原料之一,当红细胞生成增加时,需要充足的铁来合成血红素和血红蛋白。血液中的ERFE在红细胞生成时为保障稳定的铁供应发挥着重要作用。本文就ERFE的发现、基因结构和蛋白质结构、分布,ERFE在糖脂代谢、红细胞生成和铁代谢中的作用,以及ERFE功能异常与β-地中海贫血和慢性肾脏疾病等疾病的联系,ERFE在基础研究与临床检测中的应用,尤其是EPO/ERFE/hepcidin-FPN1在铁代谢调控中的作用机制展开论述,以期为靶向治疗铁代谢失衡疾病提供参考。     

小肠铁释放机制及相关疾病研究进展

铁是生物体必需的微量元素。铁缺乏和铁过载均会导致铁代谢紊乱相关疾病,因此有关机体铁水平稳态的调节机制已成为了目前铁代谢领域的研究热点。小肠吸收细胞是调节肠铁吸收、肠铁释放,以及维持机体铁稳态的重要部位。最新的研究表明,铁从小肠吸收细胞基底端释放入血液循环,主要是由膜铁转运蛋白（ferroportin1,Fp1）介导,并在膜铁转运辅助蛋白（haphaestin,Hp）和铜蓝蛋白（ceruloplasmin,Cp）的参与下完成。其中Fp1在小肠铁释放过程中起着至关重要的作用。本文重点阐述铁释放相关蛋白Fp1的作用机制及其调节机制,并详细介绍Fp1基因突变导致的铁代谢相关疾病方面的最新研究讲展。     

铁死亡在缺血性脑卒中的作用

缺血性脑卒中(ischemic cerebral strock,ICS)是一种由脑部血流不足引起的疾病，可以直接导致神经损伤，目前仍没有十分有效的神经保护剂。铁死亡是一种主要依赖于铁的脂质过氧化物驱动、受多种细胞代谢途径进行调控的细胞程序性死亡方式。铁死亡在ICS的病理生理发展中也发挥重要作用，能诱发和加重脑缺血后的损伤并贯穿着整个病理过程。ICS损伤的铁死亡机制涉及铁超载、氧化还原失调和脂质过氧化等。参与ICS的铁死亡调控的主要信号通路，包括SLC7A11-GSH-GPX4、AMPK/PGC-1α及COX-2/PGE2等。本文以铁死亡的作用机制为切入点，通过综述铁死亡与ICS之间的关系，以期为ICS的临床研究和治疗，以及寻找新的治疗靶点提供思路。     

Hepcidin与疾病关系和其临床意义的研究进展

铁是人体必需的微量元素,是血红蛋白、肌红蛋白及多种酶的重要组成成分,广泛地参与氧气输运、氧化还原反应、细胞增殖与分化、基因表达调控等基本生命过程。机体铁稳态对生命体新陈代谢的平衡起着至关重要的作用。铁稳态依赖铁吸收、转运和储存、再循环利用等代谢过程共同调节。铁调素（Hepcidin）是铁代谢调节中最关键的调节分子,成熟的铁调素是一个由25个氨基酸组成的功能性小肽类激素,可以通过调节小肠上皮细胞和巨噬细胞表面的相关铁转运蛋白来调控机体内铁的储存和利用。铁调素同时受到机体铁水平的反馈,免疫应答和红细胞生成等因素的共同调节。许多铁代谢疾病、炎症和各种原因引起的贫血与铁调素的异常表达相关。因此,对于铁调素的检测不但可以反映机体的铁代谢状况,结合其他临床指标还能够辅助诊断和有针对性地检测相关疾病的治疗效果。     

脑铁代谢及调控

随着研究的深入,脑铁代谢相关分子突变引起的疾病越来越多的被人们所认识。脑铁代谢紊乱可能是神经退行性疾病的发病原因之一。对脑铁代谢机理的认识将为预防和治疗脑铁代谢紊乱相关疾病提供重要的理论根据。对脑铁代谢的过程,脑铁代谢的相关分子以及这些分子对脑内铁稳态的调控作用作一介绍。     

Helicobacter pylori-related iron deficiency anemia: a review

Several clinical reports have demonstrated that Helicobacter pylori gastric infection has emerged as a new cause of refractory iron deficiency anemia, unresponsive to iron therapy, and not attributable to usual causes such as intestinal losses or poor intake, malabsorption or diversion of iron in the reticulo-endothelial system. Although the interaction between infection and iron metabolism is now well consolidated, our understanding of the pathogenetic mechanism underlying the anemia is still wanting. Microbiological and ferrokinetic studies seem to suggest that Helicobacter pylori infected antrum could act as a sequestering focus for serum iron by means of outer membrane receptors of the bacterium, that in vitro are able to capture and utilize for growth iron from human lactoferrin. The proposed hypothesis does not answer why this complication is such a rare disease outcome in a common human infection but it may be used as a template for further controlled studies to determine the mechanisms of this atypical, medically important putative sequelae of H. pylori infection.     

植物铁代谢及植物铁蛋白结构与功能研究进展

铁在生命过程中起着很重要的作用,植物缺铁后叶绿素合成受阻而导致的黄化症状已成为世界性植物营养失调问题。与之相随,人类铁营养的缺乏也极为严重,因此研究植物铁代谢并且开发安全、天然、高效的补铁因子具有重要的意义。到目前为止,在已经发现的植物中,只有豆科类植物是将其种子中～90％的铁储藏在铁蛋白中,所以来源于豆科类植物的铁蛋白是一个理想的补铁资源。与动物铁蛋白相比,植物铁蛋白具有两个显著的特点：首先,植物铁蛋白在其N端具有一个独特的EP肽段;其次,植物铁蛋白只含有H型亚基,且有两种不同的H型亚基组成。主要阐述有关植物铁代谢及铁蛋白的结构、功能的最新研究进展。     

Iron and the heart: A paradigm shift from systemic to cardiomyocyte abnormalities

Iron is a key micronutrient for the human body and participates in biological processes, such as oxygen transport, storage, and utilization. Iron homeostasis plays a crucial role in the function of the heart and both iron deficiency and iron overload are harmful to the heart, which is partly mediated by increased oxidative stress. Iron enters the cardiomyocyte through the classic pathway, by binding to the transferrin 1 receptor (TfR1), but also through other routes: T-type calcium channel (TTCC), divalent metal transporter 1 (DMT1), L-type calcium channel (LTCC), Zrt-, Irt-like Proteins (ZIP) 8 and 14. Only one protein, ferroportin (FPN), extrudes iron from cardiomyocytes. Intracellular iron is utilized, stored bound to cytoplasmic ferritin or imported by mitochondria. This cardiomyocyte iron homeostasis is controlled by iron regulatory proteins (IRP). When the cellular iron level is low, expression of IRPs increases and they reduce expression of FPN, inhibiting iron efflux, reduce ferritin expression, inhibiting iron storage and augment expression of TfR1, increasing cellular iron availability. Such cellular iron homeostasis explains why the heart is very susceptible to iron overload: while cardiomyocytes possess redundant iron importing mechanisms, they are equipped with only one iron exporting protein, ferroportin. Furthermore, abnormalities of iron homeostasis have been found in heart failure and coronary artery disease, however, no clear picture is emerging yet in this area. If we better understand iron homeostasis in the cardiomyocyte, we may be able to develop better therapies for a variety of heart diseases to which abnormalities of iron homeostasis may contribute.     

Nitric oxide and changes of iron metabolism in exercise

Accumulated data imply that exercise itself might not lead to a true iron deficiency or 'sport anaemia' in a healthy athlete who has adequate iron intake. The higher prevalence of iron deficiency anaemia in younger female athletes might be not due to exercise itself, but probably results from dietary choices, inadequate iron intake and menstruation. These factors can also induce iron deficiency or anaemia in the general population. However, exercise does affect iron metabolism, leading to low or sub-optimal iron status. The underlying mechanism is unknown. In this review, recent advances in the study of the effect of exercise on iron metabolism and nitric oxide, and the relationship between nitric oxide and iron status in exercise are discussed. A hypothesis that increased production of nitric oxide might contribute to sub-optimal iron status in exercise is proposed.     

Nitrate induced iron deficiency chlorosis in Juncus acutiflorus

Chlorosis caused by iron deficiency is commonly associated with high bicarbonate levels in the soil. However, in rare cases such chlorosis has been observed in soils with high nitrate levels. In a dutch rich-fen, chlorosis has been noted in stands of Juncus acutiflorus at locations where groundwater containing high levels of nitrate reached the surface. Experiments revealed that the chlorosis could be attributed to iron deficiency although iron levels in the shoots were well above the known physiological threshold values for iron deficiency. It is postulated that increased nitrate assimilation leads to an increased apoplastic pH and to a concomitant immobilisation of iron and/or lower iron (III) reduction. Moreover free amino acid levels were markedly higher in the iron deficient plants in the field. It was found, however, that the percentage of nitrogen present as free amino acids was not influenced directly by low iron levels but mainly by the C/N ratios in the shoots. Nowadays, nitrate concentrations in ground water as high 1000 µM are no longer an exception in the Netherlands. We propose that strongly increased nitrate inputs may cause iron stress in natural vegetations, especially in wet habitats.     

补铁剂研究进展

缺铁性贫血是全球最常见的一种营养素缺乏疾病,患者由于血氧不足,易引起疲劳、烦躁、记忆力减退等系列症状,严重影响身 体健康,降低了生活质量。补铁剂是目前最广谱有效的预防和治疗缺铁性贫血的药物。综述补铁剂的发展历程,在铁吸收代谢机制的基础上, 归纳总结传统铁剂的特点和类别,同时对高分子铁剂的结构信息、理化性质、给药途径和剂量、吸收机制等进行系统整理,介绍3 种即 将进入我国市场的新型静脉铁剂的使用和临床试验情况,为补铁剂的研究提供参考。     

动物储铁蛋白研究进展

铁元素是生物体中必不可少的微量元素,在生物的生长发育中发挥着重要作用。铁蛋白是一种分布广泛的球形蛋白,能够以稳定的形式储存大量铁。铁蛋白通过储存和释放铁来维持机体内铁平衡。铁蛋白不仅是机体中重要的铁储存蛋白,同时也能有效保护生物体免受来自氧自由基的损伤。与此同时,铁蛋白含量可以作为一些疾病预防检测的明确指标。对铁的代谢吸收及铁对基因调控的研究,进一步说明了维持铁平衡对生物体有重要意义。     

缺铁胁迫下4种果树砧木中三价铁螯合物还原酶基因的表达

用活力染色法观测 4种果树砧木中FCR基因表达的结果表明 ,小金海棠 (M .xiaojinensis)和香橙 (C .junos)在缺铁胁迫下根吸收区FCR活性明显增强 ,增强幅度显著强于丽江山荆子 (M .rockii)和枳 (P .trifoliata)。用拟南芥的FCR基因 (FRO2 )做探针 ,进行组织印迹的RNANorthern杂交。结果表明 ,在缺铁胁迫下 ,在小金海棠和香橙中均有与FRO2类似基因的强烈表达 ,而在同样胁迫条件下的枳和丽江山荆子中表达却很微弱。这种分子水平上的反应与通常所熟知的生理反应是一致的 ,说明小金海棠和香橙忍耐缺铁环境的生理机制和分子基础类似 ,FCR在它们忍耐缺铁的生化反应中起着非常重要的作用 ,FCR基因在 4种果树砧木中的表达水平高低与它们忍耐缺铁的能力呈现正相关。并且 ,在小金海棠和香橙的根、茎、叶等营养器官的特定组织细胞中 ,均能检出高水平的FCR基因转录产物 ,表明耐缺铁能力强的小金海棠和香橙体内存在高效的铁运输和利用机制