Для пациента и его родственников
К чему приводит профицит и дефицит железа?
Являясь компонентом нескольких белков, железо участвует во многих процессах, таких как транспорт кислорода, окислительное фосфорилирование, выработка миелина, а также синтез и метаболизм нейротрансмиттеров. Нарушение гомеостаза железа может привести к нарушениям развития нервной системы, нейродегенеративных расстройствам, инсульту, раку и др. патологии. ( Ward, R. J., et.al., 2014). Перегрузка железом усиливает окислительный стресс через химическую реакцию Фентона, что может вызвать гибель клеток и связано с несколькими патологическими процессами, такими, например, как несколько нейродегенеративных заболеваний (Hsu, C.et.al., 2022).
Для врача
Какие структуры мозга богаты железом?
Дефицит железа сопровождается множеством патологических процессов, например, снижением иммуннитета, задержкой роста и нарушением терморегуляции (Murray-Kolb, L. E., 2013). Кроме того, железодефицитная анемия у детей и подростков может привести к нарушениям развития центральной нервной системы (Hua, M., et.al., 2023). Разные регионы мозга содержат различное количество железа , с относительно высокими уровнями в области базальных ганглиев, черной субтанции (SN), красном ядре и зубчатой извилине мозжечка (Zhang, X., et.al., 2023). Напротив, в коре головного мозга, белом веществе и продолговатом мозге уровень железа относительно низок.
Какие клетки принимают участие в поступление железа в кровь?
За пределами мозга подавляющее большинство циркулирующего железа поступает из макрофагов, с небольшим, но существенным вкладом энтероцитов и гепатоцитов. Импортированное в мозг железо обычно используется для нейронального и глиального метаболизма, при этом избыток железа либо хранится в ферритине, либо высвобождается из мозга.
Какой уровень трансферрина и ферритина при депрессии?
Более низкие уровни сывороточного ферритина, трансферрина и гемоглобина связаны с симптомами депрессии (Stewart, R., & Hirani, V., 2012). Железо играет важную роль в механизмах, лежащих в основе тревожных расстройств. Люди с тревожными расстройствами, как правило, имеют больший дефицит железа, чем здоровые люди.
Какие исследования подтверждают перегрузку железа у больных с психическими расстройствами?
Лечение пациентов с психическими расстройствами, у которых была обнаружена перегрузка железом, что проявлялось аномальным ферритином, индексом насыщения трансферрина или избыточным содержанием железа в моче, хелатором железа привело к ослаблению выраженности симптомов этих расстройств. к
Для исследователя
Какую роль реализует железо в качестве кофакторав ферментов?
На клеточном уровне железо также играет важную роль в качестве кофактора для различных ферментов в биологических системах. Его уникальные свойства, такие как способность получать и терять электроны, делают его бесценным для многих жизненно важных биохимических процессах. Ключевая роль железа как кофактора фермента имеет решающее значение для многих биологических процессов, начиная от производства энергии и транспорта кислорода до синтеза и восстановления дезоксирибонуклеиновой кислоты (Todorich, B., et.al., 2009). Гомеостаза железа в мозге поддерживает физиологические функции нейронов, влияя на активность ферментов во время нейротрансмиссии, сохранения окислительно-восстановительного баланса и миелинизацию волокон. Железо участвует в синтезе различных нейротрансмиттеров, включая моноамины, функционируя как кофактор гидроксилаз ароматических аминокислот (фенилаланин, тирозин, триптофан), что является ограничивающим этапом в синтезе моноаминов, уровни которых могут влиять на многие психические расстройства (Berthou, C.et.al., 2022). Железо также необходимо для нормального производства и поддержания миелина.
Каким образом поддержтивается гомеостаз железа в клетках мозга?
Математическое моделирование показало, что эндотелиальные клетки гемато-энцефалического барьера могут регулировать как трансферрин-связанное железо (Tf-Fe), так и не трансферрин-связанное железо (NTBI) в центральной нервной системе, контролируя как экспрессию, так и интернализацию трансферринового рецептора 1 (TfR1) и закисление эндоцитарных везикул (Khan, A., et.al., 2018). После того, как железо попадает в мозг, оно затем высвобождается в мозговую интерстициальную жидкость. Клетки мозга, включая нейроны, астроциты, олигодендроциты и микроглию, могут поглощать Tf-Fe или NTBI через пути TfR1/переносчика двухвалентных металлов 1 (DMT1) или DMT1 соответственно; из-за присутствия TfR1 и DMT1 на мембранах этих клеток они также могут иметь дополнительные, специфические механизмы поглощения железа (Andersen, H. et.al., 2014).
Какой уровень ферритина в префронтальной коре больных шизофренией?
На клеточном уровне регуляция клеточных уровней железа в первую очередь контролируется на трансляционном уровне белками, связывающими железо-чувствительные элементы (IRE) (IRP1 и IRP2), несмотря на некоторый контроль, существующий также на транскрипционном уровне. В контексте психического здоровья IRP2, особенно через его регуляцию экспрессии ферритина связан с шизофренией. Было замечено, что IRP2 незначительно сверхэкспрессируется в префронтальной коре людей с шизофренией, что приводит к более низким уровням экспрессии ферритина у пациентов с этим заболеванием (Lotan, A.,et.al., 2023). Кроме того, мутации в других генах, участвующих в контроле гомеостаза железа в мозге, таких как ферритин и церулоплазмин, также могут способствовать нарушениям метаболизма железа в мозге и влиять на синтез миелина.
Выводы
Железо принимает участие в транспорте кислорода, окислительном фосфорилировании, выработке миелина, а также синтезе и метаболизме нейротрансмиттеров.
Литература
Andersen, H. H., Johnsen, K. B., & Moos, T. (2014). Iron deposits in the chronically inflamed central nervous system and contributes to neurodegeneration. Cellular and Molecular Life Sciences, 71, 1607-1622.
Berthou, C., Iliou, J. P., & Barba, D. (2022). Iron, neuro‐bioavailability and depression. EJHaem, 3(1), 263-275.
Hsu, C. C., Senussi, N. H., Fertrin, K. Y., & Kowdley, K. V. (2022). Iron overload disorders. Hepatology communications, 6(8), 1842-1854.
Hua, M., Shi, D., Xu, W., Zhu, L., Hao, X., Zhu, B., ... & Shao, J. (2023). Differentiation between fetal and postnatal iron deficiency in altering brain substrates of cognitive control in pre-adolescence. BMC medicine, 21(1), 167.
Khan, A. I., Liu, J., & Dutta, P. (2018). Iron transport kinetics through blood-brain barrier endothelial cells. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-General Subjects, 1862(5), 1168-1179.
Lotan, A., Luza, S., Opazo, C. M., Ayton, S., Lane, D. J., Mancuso, S., ... & Bush, A. I. (2023). Perturbed iron biology in the prefrontal cortex of people with schizophrenia. Molecular Psychiatry, 28(5), 2058-2070.
Murray-Kolb, L. E. (2013). Iron and brain functions. Current Opinion in Clinical Nutrition & Metabolic Care, 16(6), 703-707.
Stewart, R., & Hirani, V. (2012). Relationship between depressive symptoms, anemia, and iron status in older residents from a national survey population. Psychosomatic medicine, 74(2), 208-213.
Todorich, B., Pasquini, J. M., Garcia, C. I., Paez, P. M., & Connor, J. R. (2009). Oligodendrocytes and myelination: the role of iron. Glia, 57(5), 467-478.
Ward, R. J., Zucca, F. A., Duyn, J. H., Crichton, R. R., & Zecca, L. (2014). The role of iron in brain ageing and neurodegenerative disorders. The Lancet Neurology, 13(10), 1045-1060.
Zhang, X., Li, L., Qi, L., Fu, Y., Sun, D., Chen, S., ... & He, G. (2023). Distribution pattern of iron deposition in the basal ganglia of different motor subtypes of Parkinson's disease. Neuroscience Letters, 807, 137249.
Добавить комментарий