综述:Exerkines:铁死亡的潜在调节因子

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Sport and Health Science 9.7

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  这篇综述系统探讨了运动诱导的外泌体因子(exerkines)在铁死亡(ferroptosis)调控中的作用,揭示了其通过调节铁代谢、脂质过氧化和抗氧化系统(如GPX4、Nrf2、FSP1-CoQ10 轴等通路)影响多种疾病(如神经退行性疾病、癌症、器官损伤)的潜力,为运动干预策略提供了分子机制支持。

  

铁死亡:机制与调控网络

铁死亡是一种铁依赖的程序性细胞死亡形式,其特征是细胞内铁离子异常积累导致膜脂过氧化,与经典凋亡或坏死不同。其核心机制涉及“铁三角”:铁超载、多不饱和脂肪酸磷脂(PL-PUFAs)氧化和活性氧(ROS)累积。线粒体形态改变(如嵴减少、外膜破裂)是其典型标志。目前发现四条抑制铁死亡的关键通路:GPX4-谷胱甘肽(GSH)系统、FSP1-辅酶Q10
(CoQ10
)轴、GCH1-四氢生物蝶呤(BH4
)通路和DHODH-线粒体CoQ10
通路,分别作用于细胞膜、胞质和线粒体等不同位点。

运动与铁死亡的动态平衡

运动通过调控外泌体因子(exerkines)影响铁死亡进程。不同强度运动诱导的生理反应各异:低强度运动激活AMPK/PGC-1α/Nrf2通路,增强超氧化物歧化酶(SOD)、GPX4等抗氧化酶活性;中强度运动通过STING通路抑制铁死亡,改善创伤性脑损伤小鼠的认知功能;而高强度运动可能因ROS过量引发铁死亡,如急性运动通过抑制Nrf2/SLC7A11磷酸化诱发结肠炎。

外泌体因子的双向调控

  1. FNDC5/鸢尾素(irisin):通过PI3K/Akt/Nrf2通路上调GPX4,抑制肝癌细胞铁死亡,但协同erastin可促进胰腺癌细胞铁死亡。
  2. 乳酸:低浓度时通过增加单不饱和脂肪酸(MUFAs)比例抑制铁死亡,高浓度则通过p38/SGK1/NEDD4L通路降解GPX4。
  3. IL-6:双刃剑作用,既可下调GPX4促铁死亡,又能通过STAT3/GPX4轴被elabela激活以保护心肌微血管内皮细胞。
  4. 肌肉生长抑制素(myostatin):通过诱导缺氧加重慢性阻塞性肺病(COPD)模型小鼠骨骼肌铁死亡。
  5. FGF21:激活Nrf2/HO-1通路,上调肝细胞中GPX4和铁蛋白(FTH1/FTL)表达,缓解铁超载损伤。

临床转化与展望

运动干预通过调节外泌体因子为铁死亡相关疾病(如阿尔茨海默病、耐药肿瘤)提供低成本、低副作用策略。例如,中强度跑步训练可降低阿霉素诱导的心肌细胞Fe2+
积累,而重组鸢尾素能改善脓毒症小鼠的线粒体功能。未来需明确不同运动模式(有氧/抗阻)对组织特异性铁死亡的差异影响,并探索外泌体因子作为替代疗法的潜力。

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