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这篇综述聚焦小胶质细胞铁代谢与铁死亡(ferroptosis)的研究进展。阐述铁过载对小胶质细胞功能的影响,从其与神经元的相互作用,探讨小胶质细胞铁死亡在阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)等神经退行性疾病中的作用机制。
小胶质细胞与铁代谢及铁死亡的关联
在大脑中,铁参与众多基础生物学过程。在中枢神经系统的各类细胞里,小胶质细胞是积累和储存铁能力最强的细胞 。然而,铁过载可不是什么好事,它会诱导小胶质细胞呈现炎症表型,促使其分泌促炎细胞因子,这一过程与神经退行性变密切相关。越来越多证据表明,小胶质细胞中铁稳态的紊乱和一系列神经退行性疾病有关联。
近年来研究发现,小胶质细胞对铁死亡这种铁依赖性的细胞死亡形式高度敏感。但目前仍有诸多疑问待解,比如铁过载究竟是如何影响小胶质细胞功能的?小胶质细胞铁代谢失衡和铁死亡是否参与神经退行性疾病,背后的机制又是什么?这些问题都亟待深入探索。
小胶质细胞铁死亡在神经退行性疾病中的作用 —— 以阿尔茨海默病和帕金森病为例
阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种常见的神经退行性疾病,其发病机制复杂。小胶质细胞铁代谢异常在 AD 进程中扮演着重要角色。当小胶质细胞内铁过载时,会引发一系列连锁反应。铁过载促使小胶质细胞发生铁死亡,细胞内的铁离子通过芬顿(Fenton)反应产生大量活性氧(reactive oxygen species,ROS)。过多的 ROS 会破坏细胞内的脂质、蛋白质和核酸等生物大分子,导致小胶质细胞功能受损。
受损的小胶质细胞无法正常发挥其对神经元的保护作用,反而会释放更多促炎细胞因子,如肿瘤坏死因子 -α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素 - 1β(interleukin-1β,IL-1β)等。这些促炎细胞因子会引起神经炎症,损伤周围的神经元,干扰神经元之间的正常信号传递,加速 AD 患者大脑中淀粉样蛋白(amyloid-β,Aβ)斑块的形成和 tau 蛋白的过度磷酸化,进而推动 AD 病情的发展。
帕金森病(Parkinson’s disease,PD)同样是神经退行性疾病的典型代表。在 PD 的发病过程中,小胶质细胞铁死亡也起到了关键作用。黑质多巴胺能神经元的进行性退变是 PD 的主要病理特征。小胶质细胞铁代谢失衡引发的铁死亡,会打破黑质区域的细胞内环境稳态。
铁死亡导致小胶质细胞释放大量炎症介质和神经毒性物质,如一氧化氮(nitric oxide,NO)、超氧阴离子(O2?)等。这些物质会对周围的多巴胺能神经元造成直接损伤,影响多巴胺的合成、释放和再摄取过程。同时,炎症反应还会激活其他免疫细胞,形成慢性炎症微环境,进一步加剧多巴胺能神经元的死亡,导致 PD 患者出现运动障碍等典型症状。
总结与展望
这篇综述围绕小胶质细胞铁代谢和铁死亡展开探讨。明确了小胶质细胞在铁积累和储存方面的特性,以及铁过载引发的炎症表型对神经退行性变的推动作用。同时,从与神经元相互作用的角度,详细阐述了小胶质细胞铁死亡在阿尔茨海默病和帕金森病中的作用机制。
不过,目前关于小胶质细胞铁代谢、铁死亡与神经退行性疾病之间的关系仍有许多未知之处。未来研究可进一步探究调控小胶质细胞铁代谢和铁死亡的精准分子机制,寻找特异性干预靶点,有望为神经退行性疾病的治疗开辟新途径,为患者带来新的希望 。