肿瘤细胞死亡的一种新形式——铁死亡

铁死亡是近年来发现的一种程序性细胞死亡新形式,其主要特征是在发生于线粒体内的铁依赖性脂质过氧化物损伤诱导的细胞死亡。铁死亡细胞在形态、蛋白质及基因水平的变化均不同于细胞凋亡、坏死和自噬。2012年,铁死亡概念首次被提出后,铁死亡逐渐成为科学研究的热点。Erastin以及RSL3是铁死亡的诱导剂,谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4,GPX4）是铁死亡的关键调节点,GPX4的表达量减少或活性降低均可诱导铁死亡的发生。胱氨酸-谷氨酸逆向转运蛋白（system Xc^-）可将细胞内的谷氨酸排出,同时将细胞外胱氨酸转运入细胞内,促进细胞内谷胱甘肽的合成,维持GPX4酶的活性。新近的研究表明,p62-keap1-Nrf2、P53-SAT1-ALOX15是铁死亡的关键调控通路,p53、BECN1以及BAP1是铁死亡的关键调节因子。Erastin以及RSL3可以选择性杀死RAS突变的肿瘤细胞,且越来越多的研究也证明,诱导肿瘤细胞铁死亡在免疫治疗以及逆转耐药方面均有着重要作用。因此,调控肿瘤细胞铁死亡很可能成为治疗肿瘤的新手段。本文就诱导肿瘤细胞铁死亡的机制及其进展作一综述。     

肿瘤细胞死亡的一种新形式——铁死亡

铁死亡是近年来发现的一种程序性细胞死亡新形式,其主要特征是在发生于线粒体内的铁依赖性脂质过氧化物损伤诱导的细胞死亡。铁死亡细胞在形态、蛋白质及基因水平的变化均不同于细胞凋亡、坏死和自噬。2012年,铁死亡概念首次被提出后,铁死亡逐渐成为科学研究的热点。Erastin以及RSL3是铁死亡的诱导剂,谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4,GPX4）是铁死亡的关键调节点,GPX4的表达量减少或活性降低均可诱导铁死亡的发生。胱氨酸-谷氨酸逆向转运蛋白（system Xc^-）可将细胞内的谷氨酸排出,同时将细胞外胱氨酸转运入细胞内,促进细胞内谷胱甘肽的合成,维持GPX4酶的活性。新近的研究表明,p62-keap1-Nrf2、P53-SAT1-ALOX15是铁死亡的关键调控通路,p53、BECN1以及BAP1是铁死亡的关键调节因子。Erastin以及RSL3可以选择性杀死RAS突变的肿瘤细胞,且越来越多的研究也证明,诱导肿瘤细胞铁死亡在免疫治疗以及逆转耐药方面均有着重要作用。因此,调控肿瘤细胞铁死亡很可能成为治疗肿瘤的新手段。本文就诱导肿瘤细胞铁死亡的机制及其进展作一综述。     

膜铁转运蛋白1，铁调素的靶分子？

膜铁转运蛋白1是重要的跨膜铁输出分子,主要分布于十二指肠和单核巨噬系统的细胞膜上,参与机体的肠铁吸收和巨噬细胞对铁的再循环等过程。铁调素是调节机体铁代谢平衡的激素,机体通过肝脏分泌的铁调素对铁转运相关蛋白的表达进行调控,从而实现机体自身的铁稳态。最新研究显示,铁调素的靶分子可能是膜铁转运蛋白1,它通过直接的作用引起膜铁转运蛋白1的内化(internalization)、降解,从而调节其在细胞膜上的表达量,进而控制肠铁吸收和巨噬细胞对铁的再循环过程,以维持机体的铁稳态。     

铁死亡在呼吸系统疾病中的研究进展及应用

铁死亡(ferroptosis)是一种新发现的细胞死亡调控方式,依赖于铁和活性氧簇,主要特征是细胞内脂质过氧化物堆积。与其他细胞死亡方式相比,铁死亡在形态、生物化学、遗传学等方面有自身的特点。铁死亡的发生机制与非酶促反应或者酶促反应触发铁催化的脂质过氧化物堆积有关。近年来的研究显示铁死亡与血液系统、心脑血管、肝肾系统等多种疾病相关,然而在呼吸系统疾病中的研究相对较少。本文就铁死亡的定义、机制、诱导剂、病理生理状态下的铁死亡以及铁死亡在呼吸系统疾病中的相关研究展开综述,以期为呼吸系统疾病的临床防治提供新思路、新靶点。     

高等植物体内铁运输机制研究进展

铁是植物所必需的微量矿质元素,在光合作用、呼吸作用等过程中发挥着重要的作用。虽然铁在地壳中含量丰富,但生物有效获取率非常低。因此,探索高等植物铁吸收及运输机制一直是植物铁营养领域研究的热点问题。近几年来,人们对于高等植物体内铁运输,尤其是细胞内铁运输又有了新的认识。本文主要对高等植物体内长距离铁运输(木质部,韧皮部)和细胞内的铁运输(液泡,叶绿体和线粒体)两方面的运输机制进行了综述,这将帮助我们进一步了解植物铁代谢机制,对我们培育高铁含量作物和提高植物抗逆性有着重要意义。     

Hepcidin非铁调控因子研究进展

铁调素（Hepcidin）是由肝细胞分泌的维持人体系统性铁平衡的核心因子,其通过改变细胞膜铁转运蛋白（ferroportin,Fpn）的表达量以调控肠黏膜细胞和巨噬细胞内铁的转出水平,从而决定机体循环铁水平并影响肝脏等主要储铁脏器的铁负荷程度。根据近年来的研究发现,影响Hepcidin表达的主要因素可以归纳为两个方面：一是机体本身对铁的需求,而由于铁本身又是Hb（hemoglobin,血红蛋白）的合成原料以及携氧成份,因此还应包括机体对Hb合成和缺氧的反应,介导因子主要包括携铁转铁蛋白（holo—transferrin,holo—Tf）、促红细胞生成素（erythropoietin,EPO）和缺氧诱导因子-1（hypoxia．inducible factor1,HIF．1）;另一则是源于疾病病理过程中相关致病因素、细胞因子、激素等非铁调控因子的改变对其表达调控机制产生的影响,并通过扰乱机体铁稳态加速疾病的发展或加重病情。随着研究资料的积累,糖尿病、部分心血管疾病、酒精性或非酒精性脂肪肝等慢性疾病存在铁过负荷已是不争的事实,多种hepcidin非铁调控因子在代谢紊乱型铁过负荷综合征（sysmetabolic iron overload syndrome）发生过程中的作用受到了广泛重视。对一些常见疾病中引起hepcidin表达变化异常和铁代谢紊乱的非铁因子及其作用机制的研究进展进行综述。     

铁科学(Ferrology):充满魅力的新型交叉学科

铁是地球含量最为丰富的元素,为微生物、植物、动物和人类等生命体所必需,对生命维护至关重要;铁离子介导的氧化压力是生命起源的原始动力.铁是血红蛋白、过氧化氢酶和过氧化物酶等众多关键蛋白和酶的活性成分.铁离子是氧化还原体系不可缺少的因子,在新陈代谢、生物催化、呼吸链电子传递、氧气运输、能量维持、免疫调控等方面都发挥重要作用.铁不仅是生命延续的必需元素,也是细胞程序性坏死-铁死亡的必要组分.铁稳态失衡是贫血、血色病、肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病等众多疾病发生的关键病因.靶向调控铁离子稳态已成为防治众多重大疾病的有效策略,并有临床新药广泛使用.随着科学与技术的迅猛发展,铁离子对生命与健康的意义远比人类预测的更深远和复杂.近年铁死亡被广泛持续关注,成为全球生命医学十大热点之一.铁死亡和铁代谢的科学研究范式呈现出交叉性、多样化、多领域及集成式发展态势.因此,我们提出“铁科学(Ferrology)”,它是一门以铁元素为生命核心要素的新兴交叉新学科.该学科体系主要探索铁离子驱动生命起源及生命全过程的科学规律,并系统性研究涵盖铁离子从“分子-细胞-个体-群体”多层次到“全生命周期、多维度、跨物种间”个性及...     

铁死亡与缺血性脑卒中

铁死亡是一种铁代谢异常、脂质过氧化物累积构成的可调节性新型细胞死亡方式。缺血性脑卒中是全球第二大常见的脑血管疾病,病死率、致残率、复发率极高,其发生伴随着大量神经元死亡。现有研究证明,缺血性脑卒中发病机制与铁死亡关系密切。缺血性脑卒中损伤中出现的细胞内铁水平升高、脂质过氧化物增多和抗氧化能力下降的现象与铁依赖性非凋亡形式的铁死亡相一致。因此,阐明铁死亡在缺血性脑卒中的发生机制,有利于为其临床治疗提供新靶点。本文将从铁代谢、脂质代谢、氨基酸代谢、活性氧生成的调控等方面论述铁死亡发生的调节机制,着重探讨铁死亡发生在缺血性脑卒中的病理生理机制,期望以铁死亡为切入点,为缺血性脑卒中的临床治疗提供参考。     

黄瓜叶片对草酸铁的还原作用

铁还原作用在植物叶片对铁素吸收及利用过程中起关键作用。本研究表明：相对于其它几种常用的铁螯合物如二乙基四乙酸铁（Fe^ⅢEDTA）或柠酸铁,草酸铁更有利于黄瓜活体叶片及铁还原酶的作用,即表现出更高的铁还原活力。缺铁降低了黄瓜叶片中的铁还原活性。缺铁时叶片中的草酸含量不受影响,而富含在石灰性缺铁土壤中的碳酸氢根离子能使叶片中草酸含量显著提高。     

铁代谢蛋白在肾脏的表达与功能

最近的研究证实,肾小管细胞具有能力表达包括转铁蛋白受体1(transferrin receptor-1,TfR1)、二价金属离子转运蛋白1(divalent metal transporter-1,DMT1)、膜铁转运蛋白1(ferroportin-1,FPN1)、铁调节蛋白(iron regulatory protein,IRP)和铁调素(hepcidin,Hepc)在内的几乎所有铁代谢蛋白.这些蛋白质的存在以及相关研究显示肾脏可能具有排出多余铁的功能,因此对体铁平衡起有十分重要的作用.     

鱼藤酮帕金森大鼠多脑区铁积聚与胶质细胞激活

目的观察鱼藤酮帕金森病（Parkinson＇s disease,PD）大鼠铁积聚脑区胶质细胞是否激活。方法雄性Wistar大鼠予颈背部皮下注射鱼藤酮（2 mg/kg）葵花油乳化液,每日一次,连续注射4~6周制备PD模型,8周时做冰冻切片,行免疫组化染色观察PD大鼠铁积聚脑区小胶质细胞（OX42）和星形胶质细胞（GFAP）。结果 PD大鼠黑质致密部、海马齿状回颗粒细胞层、纹状体苍白球、小脑齿状-间位核及小脑面神经核中铁染色显著积聚区域内小胶质细胞和星形胶质细胞染色积分光密度值较正常组明显增加（P〈0.05）。结论鱼藤酮PD大鼠铁积聚脑区小胶质细胞、星型胶质细胞均呈激活状态。     

LRRK2基因与帕金森病

帕金森病是一种复杂的多因素共同作用的神经变性性疾病,遗传因素和环境因素被认为是发病的重要原因。越来越多的研究发现遗传因素在其发病中起着重要作用,而最近LRRK2基因的发现更加确定了遗传因素在帕金森发病中不可忽视的作用。本文对LRRK2基因以及LRRK2基因在帕金森病中的研究做一综述。     

帕金森病α-Synuclein转基因小鼠模型中G蛋白偶联受体激酶5的表达

目的观测G蛋白偶联受体激酶5（G protein-coupled receptor kinase,GRK5）在帕金森病α-synuclein转基因小鼠模型中的表达变化情况,了解GRK5在帕金森病中的可能作用,为发现帕金森病发病机制和探索更好的治疗方法提供新的方向。方法采用Western blotting和实时荧光定量PCR技术对具有不同的人alpha synuclein（hα--syn）表达水平的帕金森病α-synuclein转基因模型小鼠以及3月龄,6月龄以及9月龄A53T突变型帕金森病α-synuclein转基因模型小鼠脑组织进行GRK5的RNA和蛋白水平检测,与同窝阴性对照小鼠进行比较。结果各组帕金森病α-synuclein转基因小鼠与阴性对照小鼠相比,GRK5蛋白表达水平均有不同程度的增加,并且随着转入的hα--syn蛋白表达水平的高低而有所变化。3月龄和6月龄帕金森病转基因模型小鼠与同月龄阴性对照组小鼠相比,GRK5的mRNA和蛋白水平没有变化;而9月龄帕金森病转基因模型小鼠与同月龄阴性对照组小鼠相比,GRK5的mRNA和蛋白水平都有所增加。结论帕金森病α-synuclein转基因模型小鼠具有更高表达水平的GRK5。     

尼古丁在帕金森病中的神经保护作用

帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是常见的中老年神经退行性疾病。研究表明,尼古丁具有抵抗黑质多巴胺神经元损伤的作用,其通过烟碱型乙酰胆碱受体(nicotinic acetylcholine receptor,nAChR)途径与非受体途径抑制帕金森病的发生与发展。本文就尼古丁在帕金森病中的神经保护作用以及保护机制的相关研究进行综述。     

TRPC1和Ca2＋在帕金森病内质网应激中的作用

帕金森病是一种常见的神经系统退行性疾病,内质网应激在帕金森病发病过程中具有重要的作用。瞬时受体电位阳离子通道1（transient receptor potential channel 1,TRPCI）是非选择性的阳离子通道,主要位于细胞膜上,叮以调节Ca2＋的内流和抑制内质网应激所致的神经元凋亡。Ca2＋是细胞内重要的第二信使,其浓度的稳定对维持细胞的功能起着重要作用。内质网是细胞内Ca2＋储存的重要细胞器。因此,TRPCI和Ca2＋在帕金森病中起着重要作用。综述了TRPCI和Ca2＋与帕金森病内质网应激的相关进展。     

α-synuclein致病机制和转基因帕金森疾病模型研究进展

α-synuclein是一种位于突触前末梢的蛋白,是遗传性和散发性帕金森病的特征性包涵体———路易小体的主要成分。α-synuclein基因突变或者遗传改变可导致帕金森病。大量研究揭示α-synuclein参与了神经元的变性过程。本文对α-synuclein在帕金森疾病中的神经元毒性机制以及α-synuclein转基因帕金森病动物模型研究进展进行了综述。     

含CpG基元核酸疫苗免疫慢性MPTP帕金森病小鼠的治疗作用

目的探讨含有CpG基元的α-突触核蛋白（α-synuclein,α-syn）核酸疫苗免疫慢性帕金森病小鼠的治疗效果。方法将本实验室成功构建的含有CpG基元的α-syn核酸疫苗-pVAX1-hα-Syn140用Qiagen试剂盒大量制备α-syn质粒;24只慢性MPTP帕金森病小鼠随机分为3组：实验组、空质粒对照组和PBS对照组,各组小鼠分别肌注pVAX1-hα-Syn140重组质粒、pVAX1空质粒和PBS各100μL,共免疫3次,每次间隔3周,末次免疫后2周,观察小鼠行为学变化及中脑黑质α-syn表达和多巴胺能神经元数目变化。结果pVAX1-hα-Syn140核酸疫苗免疫组小鼠的类帕金森病样症状与pVAX1空质粒和PBS对照组相比减轻,有显著差异（P〈0．01）;小鼠中脑黑质α-syn表达较对照组减少约39％（P〈0．01）,且多巴胺能神经元数目较空质粒和PBS对照组增多了46％～55％（P〈0．01）。结论pVAX1-hα-Syn140核酸疫苗具有较强的免疫原性,能对帕金森病小鼠产生较好的免疫治疗作用。     

Analysis of neuronal iron deposits in Parkinson's disease brain tissue by synchrotron x-ray spectromicroscopy

BackgroundNeuromelanin-pigmented neurons, which are highly susceptible to neurodegeneration in the Parkinson’s disease substantia nigra, harbour elevated iron levels in the diseased state. Whilst it is widely believed that neuronal iron is stored in an inert, ferric form, perturbations to normal metal homeostasis could potentially generate more reactive forms of iron capable of stimulating toxicity and cell death. However, non-disruptive analysis of brain metals is inherently challenging, since use of stains or chemical fixatives, for example, can significantly influence metal ion distributions and/or concentrations in tissues.AimsThe aim of this study was to apply synchrotron soft x-ray spectromicroscopy to the characterisation of iron deposits and their local environment within neuromelanin-containing neurons of Parkinson’s disease substantia nigra.MethodsSoft x-ray spectromicroscopy was applied in the form of Scanning Transmission X-ray Microscopy (STXM) to analyse resin-embedded tissue, without requirement for chemically disruptive processing or staining. Measurements were performed at the oxygen and iron K-edges in order to characterise both organic and inorganic components of anatomical tissue using a single label-free method.ResultsSTXM revealed evidence for mixed oxidation states of neuronal iron deposits associated with neuromelanin clusters in Parkinson’s disease substantia nigra. The excellent sensitivity, specificity and spatial resolution of these STXM measurements showed that the iron oxidation state varies across sub-micron length scales.ConclusionsThe label-free STXM approach is highly suited to characterising the distributions of both inorganic and organic components of anatomical tissue, and provides a proof-of-concept for investigating trace metal speciation within Parkinson’s disease neuromelanin-containing neurons.     

nhe regulation and deregulation of Wnt signaling by PARK genes in health and disease

Wingless/Int （Wnt） signaling pathways are signal transduction mechanisms that have been widely studied In the field of embryogen- esis. Recent work has established a critical role for these pathways in brain development, especially of midbrain dopaminergic neu- rones, However, the fundamental importance of Wnt signaling for the normal function of mature neurones in the adult central nervous system has also lately been demonstrated by an increasing number of studies. Parkinson＇s disease （PD） is the second most prevalent neurodegenerative disease worldwide and is currently incurable. This debilitating disease is characterized by the progres- sive loss of a subset of midbrain dopaminergic neurones in the substontla nigm leadingto typical extrapyramidal motor symptoms. The aetiology of PD is poorly understood but work performed over the Last two decades has identified a growing number of genetic defects that underlie this condition. Herewe review a growing body of data connecting genes implicated in PD--most notablythe PARKgenes-- with Wnt signaling. These observations provide clues to the normal function of these proteins in healthy neurones and suggest that deregulated Wnt signaling might be a frequent pathomechanlsm leading to PD. These observations have implications for the patho- genesis and treatment of neurodegenerative diseases in general.     

G蛋白偶联受体激酶5在稳定表达α-Synuclein的SHSY5Y细胞中的基因表达调控功能

目的观测G蛋白偶联受体激酶5（G protein-coupled receptor kinase,GRK5）在稳定表达hα-synuclein（人突触核蛋白）的SHSY5Y细胞的胞核、胞浆中的表达情况并对其在帕金森病中的可能作用进行研究。方法应用Western blotting、组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase,HDAC）活性检测技术以及shRNA干扰技术等对稳定表达hα-synuclein的SHSY5Y细胞中GRK5的表达及其亚细胞分布、胞核内GRK5蛋白的功能进行研究。结果发现GRK5蛋白在过表达hα-synuclein的细胞核以及细胞浆内均表达增加,胞核中的GRK5蛋白通过影响组蛋白去乙酰化酶的活性对bcl-2基因的转录和表达进行调控。结论帕金森模型中GRK5通过对bcl-2基因的表达进行调控发挥作用。