铁死亡中的铁代谢 | Nature Reviews Nephrology 2023

如题所述

铁死亡的三大支柱

铁死亡的机制主要涉及铁、脂质(多不饱和磷脂)和硫醇(半胱氨酸、GSH等)。铁死亡的发生与这些物质的平衡紧密相关。

铁死亡的抑制因子与系统

系统 xc- 是一种关键的逆向转运蛋白,负责将胱氨酸输入细胞,这一过程对合成谷胱甘肽 (GSH)至关重要,GSH作为 GPX4 的辅助因子,能抑制铁死亡的脂质氢过氧化物酶。通过使用 RSL3 和 erastin,可以抑制 GSH 过氧化物酶 4 (GPX4) 和 xc- 系统,从而抑制铁死亡。

全身性铁代谢

铁在体内的分布非常集中,大部分(超过 90%)存在于血红素、铁硫簇中,以及酶的单铁和双铁中心。铁的供应主要依赖于饮食。铁的还原主要由十二指肠上皮细胞色素b还原酶1完成,随后通过二价金属转运器运输。在肾脏、肝脏和巨噬细胞等器官中,铁的平衡受到调节。铁调素通过与铁转运蛋白结合,调节铁的吸收和循环,从而控制全身铁的水平。铁也可以通过血红素载体蛋白 1 (HCP1) 或血红素反应基因蛋白 1 (HRG1) 等途径被细胞吸收。

肾脏中的铁稳态与铁死亡的影响

肾脏中铁的处理过程复杂,循环转铁蛋白结合的 Fe(III) 被肾脏细胞摄取并内吞。TfR1 的内吞作用对铁死亡的诱导至关重要。铁在核内体中还原为 Fe(II),随后通过 DMT1 或其他转运蛋白转移到胞质溶胶。近端和远端肾小管上皮细胞也吸收非转铁蛋白结合铁,这一过程涉及铁还原酶活性。

不稳定铁池与铁死亡

胞质溶胶中的不稳定铁池(LIP)限制了铁的氧化还原活性,使其能与适当的蛋白质客户相互作用。LIP 的浓度约为 0.5-5 μM,谷胱甘肽是主要的小分子配体,可有效协调铁。结合到铁蛋白中的铁量由 PCBP 控制。mtFt 在肾脏中的表达以及它在铁死亡中的作用尚不完全清楚。

血红蛋白与铁死亡

Heme 是血红蛋白的前体,也存在于其他血红素蛋白中。血红蛋白分解产生的 heme 和其氧化形式 hemin 可参与铁死亡与坏死性凋亡。无细胞血红蛋白可被巨噬细胞通过 CD163 受体吸收,但直接接触血红素或血红蛋白并未发现能诱发肾脏细胞的铁死亡。

铁死亡与治疗

了解铁代谢和脂质过氧化在肾脏中的作用对于理解铁死亡的机制至关重要。通过调节铁的吸收、储存和利用,以及抑制脂质过氧化,可以探讨潜在的治疗靶点。研究铁死亡的机制对开发治疗铁相关肾脏疾病的新策略具有重要意义。
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