一氧化氮、铁与神经变性

摘要

介绍

铁，地壳中最丰富的金属之一(韦伯等人，2006年)，是一种过渡金属。铁能够与有机配体动态形成化合物，同时在铁之间切换²⁺（亚铁）和铁³⁺（铁）状态。由于这一特性，铁在某些酶反应中催化电子转移（氧化还原）方面起着关键作用。它在细胞呼吸、氧气运输和许多其他生物反应中至关重要(Aisen等人，2001年). 例如，缺铁导致一些儿童出现髓鞘减退(Oski等人，1983年;Lozoff等人，2006年). 通过过氧化氢转化产生的铁介导的自由基会破坏许多细胞结构。大多数细胞铁以铁-硫（Fe-S）簇和血红素蛋白结合。细胞质亚铁以不稳定和螯合状态存在，称为不稳定铁池（也称为“游离铁”）。它被认为是铁超载期间氧化应激的主要促因(Piloni等人，2016年). 不稳定池中的铁可以以低质量的化合物与肽、羧酸盐和磷酸盐松散结合，而一些铁可能以水合游离铁的形式存在。在哺乳动物细胞中，活性铁浓度小于1μM，小于总铁的5%(Kakhlon和Cabantchik，2002年). 活性铁通过产生活性氧物种发挥其毒性。铁²⁺催化反应通过芬顿反应产生自由基：

另一方面，线粒体有丝分裂铁蛋白吸收的不稳定铁可以并入Fe–S簇和血红素基团(Hentze等人，2010年). 铁过载诱导的细胞氧化应激的特征是脂质过氧化以及蛋白质和核酸修饰增加(Ward等人，2014年). 这些自由基不加区别地与周围环境相互作用。在大脑中，铁在产生神经毒素的其他酶反应中发挥作用。具有活跃铁代谢的细胞更容易发生铁毒性，例如多巴胺能神经元，多巴胺代谢需要铁(2016年《兔子和双兔》). 磁共振成像显示，在壳核、苍白球、红核和黑质中观察到铁沉积，但并非所有PD患者都有明显的神经元丢失。帕金森病的主要神经元丢失发生在黑质致密部的多巴胺能神经元，这是独特的，因为多巴胺代谢产生多种神经毒素。这些毒素的危害比铁沉积引起的广泛氧化应激更大(Zhou等人，2010年).

炎症通常在动物模型或患有AD和PD等神经退行性疾病的患者的大脑中观察到(Block和Hong，2005年). 神经炎症可产生多种促炎因子，包括TNF-α、IL-6和一氧化氮（NO）。在低水平下，NO通过靶蛋白的S-亚硝基化支持正常的神经元功能。然而，当在炎症等病理条件下高浓度产生NO时，异常的S-亚硝基化蛋白会引发神经退行性变(Nakamura等人，2013年).

在这篇综述中，我们讨论了铁稳态在神经退行性疾病中是如何受到影响的，尤其是NO，以及铁的失调是如何导致神经退变的。

铁稳态

总铁的大约一半包含在血红蛋白中，血红蛋白是沿着血流输送氧气所必需的。然而，另一半与各种细胞中的铁蛋白以复合物形式储存，主要存在于骨髓、肝脏和脾脏中。只有一小部分在血浆中循环，与转铁蛋白结合(康拉德和乌姆布雷特，2000年). 膳食铁的吸收发生在十二指肠。铁被十二指肠衬里的肠细胞吸收，这些肠细胞与蛋白质结合，如血红素蛋白，或通过铁形式的二价金属转运蛋白1（DMT1）。肠衬里细胞既可以通过铁蛋白结合铁进行储存，也可以通过铁蛋白质（唯一已知的哺乳动物铁转运蛋白）将铁释放到体内(Gropper等人，2013年). 铁蛋白（Fpn）可以被一种25个氨基酸长的肽激素（称为hepcidin）在翻译后抑制，hepcidin与Fpn结合并在细胞内内化(Nemeth等人，2004年). Fpn的表达可以通过IRP-IRE调节机制进行调节。如果铁浓度过低，IRP-IRE结合增加，从而抑制Fpn翻译。另一方面，Fpn翻译也可以由microRNA miR-485-3p调节(Sangokoya等人，2013年). 小肠中发现的铁氧化酶七叶皂苷能氧化铁²⁺至Fe³⁺因此有助于Fpn通过小肠基底外侧膜转运铁(Ward等人，2014年). 因此，身体中的铁代谢是通过调节每个步骤来调节的。例如，在缺铁性贫血条件下，肠细胞会产生较高水平的Dcytb、DMT1和转铁蛋白受体（TfR）蛋白(弗莱明和培根，2005年). 维生素C也能促进膳食铁的吸收，相反，过量的钙、锌或锰则会减少膳食铁的摄入。

在大脑中，铁的吸收通过血脑屏障(图1). 铁以铁转铁蛋白的形式被毛细血管内皮细胞TfR吸收³⁺（Tf-Fe³⁺). 铁从内皮细胞的基底外侧膜运输到大脑腔室，然后提供给神经元和胶质细胞。值得注意的是，少突胶质细胞染上了大脑中大多数可检测到的铁。转铁蛋白也主要存在于这些细胞中(Bloch等人，1985年)这对髓鞘形成很重要。少突胶质细胞支持的髓鞘膜重量是其躯体重量的许多倍，需要生成大量ATP(Cammer，1984年)因此，他们需要大量的铁来维持新陈代谢。TfR在血管、皮层、纹状体和海马神经元中表达(Connor和Menzies，1995年). 大多数类型的细胞主要通过转铁蛋白介导的内吞作用，通过TfR1、TfR2和GAPDH摄取铁(West等人，2000年;Kumar等人，2011年;图1). 铁³⁺与内体中的转铁蛋白分离，还原为铁²⁺通过STEAP家族还原酶，并通过DMT1从内体输出到胞质溶胶(Hentze等人，2010年). 或者，Fe²⁺可通过血浆二价阳离子转运体（如DMT1和ZIP14）直接被吸收(Lane等人，2015年). Fpn是迄今为止唯一已知的铁外排蛋白(Zecca等人，2004年). 神经元和星形胶质细胞表达TfR、DMT1和Fpn(Moos等人，2007年;Zarruk等人，2015年). 星形胶质细胞终末足与脑毛细血管上皮细胞紧密接触，在调节血液向脑的铁输出中起重要作用(Moos等人，2006年). 星形胶质细胞表达氧化铁的铜蓝蛋白²⁺至Fe³⁺促进星形胶质细胞的铁输出(图1). 在脑炎症期间，铁在小胶质细胞而不是星形胶质细胞中积聚。由于Fpn被hepcidin内吞，并且小胶质细胞不表达铁氧化酶，因此在脑炎症中，小胶质细胞中铁的外排机制被破坏(Zarruk等人，2015年). 相反，星形胶质细胞不积累铁，表现出包括Fpn和氧化铁酶在内的内流和外流蛋白的强劲表达，具有正常的铁循环能力(图1). 铁蛋白是大脑中主要的铁储存蛋白，它会破坏H或L铁蛋白单体。神经元和少突胶质细胞表达铁蛋白，铁代谢率高。小胶质细胞表达L-铁蛋白，与铁储存有关(Connor等人，1994年). 尽管少突胶质细胞在正常衰老的大脑中具有最高的铁积累，但在神经退行性疾病中对髓鞘形成和少突胶质细胞几乎没有影响。少突胶质细胞具有高水平的铁蛋白表达(Connor等人，1994年)，为游离铁提供了更大的缓冲能力，因此提供了更多的保护作用。Fpn需要与氧化铁酶结合才能出口铁。星形胶质细胞表达铜蓝蛋白，而少突胶质细胞表达另一种铁氧化酶，七叶皂苷，以促进少突胶质的铁输出(Schulz等人，2011年). 少突胶质细胞下调TfR1以减少成熟后的铁摄取(Han等人，2003年). 这些铁水平调节机制在神经退行性疾病中保护少突胶质细胞。不同年龄段从血液中吸收的铁多于大脑中积累的铁，这表明大脑中存在铁流出机制。铁可能通过脑脊液从大脑输出到血液(Moos等人，2007年).

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图1

大脑中的铁稳态。铁是通过脑毛细血管上皮细胞从血液中摄取的。神经元表达TfR、DMT1和Fpn；从大脑间质中吸收铁并输出多余的铁。星形胶质细胞通过终足与脑毛细血管上皮细胞紧密接触，可能影响血液和大脑之间的铁运输。星形胶质细胞表达TfR1、DMT1和ZIP-14；以及通过Fpn与铜蓝蛋白（Cp）结合的外排铁。星形胶质细胞也可以通过内皮细胞将铁排出血液。小胶质细胞可以通过TfR1、DMT1从大脑中间层获得铁。当Fpn从细胞表面内化时，小胶质细胞无法排出铁。在老年或神经变性的大脑中，可能会发生微出血。血红蛋白在溶血后释放。结合珠蛋白与血红蛋白结合形成紧密复合物。Hb:Hp复合物与受体CD163结合并发生内吞作用。复合物在内吞后降解，铁被吸收到细胞内铁池并储存在铁蛋白中。铁的流动方向由黑色箭头指示。

此外，慢性微出血患者的大脑铁负荷最高。脑微出血可能是由老年人或神经退行性疾病患者的脑动脉粥样硬化引起的(Martinez-Ramirez等人，2014年). 红细胞溶血产生的铁可能是老年脑或神经再生脑铁负荷的主要来源(图1). 红细胞含有人体血红蛋白（Hb）中的大部分铁。血红蛋白的血红素部分包含70%的全身铁。血红蛋白并不局限于红细胞，而是在胶质细胞、巨噬细胞和神经元中表达。血红蛋白是细胞内的氧气库，调节线粒体功能。血红蛋白主要存在于细胞内，在溶血过程中会在细胞外释放。结合珠蛋白（Hp）主要由肝细胞产生，与血浆中的游离Hb具有很高的亲和力(Wicher and Fries，2010年). 在大脑中，Hp由少突胶质细胞局部产生(Zhao等人，2009年). Hb–Hp复合物具有膜受体CD163。它们之间的相互作用导致CD163的内部化(图1)Hb从Hp中解离，Hb血红素降解，铁被吸收到细胞内铁池中。血管内出血后，海马和皮层神经元在大脑中表达CD163(Garton等人，2016年)有助于铁吸收和溶血后。

尽管啮齿动物模型被广泛用于铁的研究，但值得注意的是，人类和实验啮齿动物模型之间的铁积累和细胞储存是不同的。啮齿动物的大脑铁沉积基础水平通常较低，尤其是幼年动物（不到一岁），如几组所示(Jeong和David，2006年;Liu等人，2018年).

AD和PD中的铁沉积变化

在AD中，铁的止血作用被破坏。转铁蛋白已被证明持续下降，尤其是在白质中，白质被认为在神经退行性变中起主要作用，并且已知白质的过度氧化损伤在AD中发生(Connor等人，1992年). 高浓度铁积聚在Aβ斑块和tau缠结中，这是AD的特征。Aβ斑块含有大量不稳定铁，而邻近细胞表达大量铁蛋白和转铁蛋白受体(Connor等人，1995年). 此外，铁通过IRP-IRE系统影响APP翻译。APP mRNA的5′-UTR内有一个IRE(罗杰斯等人，2002年)由于去铁胺和氯喹醇的螯合作用降低了细胞内铁，APP的翻译被选择性下调。APP与Fpn相互作用，并具有铁氧化酶活性，因为它具有保守的类H铁蛋白活性位点，而Zn²⁺可以特异性地抑制这个活性位点(Duce等人，2010年;布什，2013). Lei等人表明，τ缺乏会导致大脑中的铁蓄积和多巴胺能神经元变性，从而导致痴呆小鼠的帕金森综合征。Tau通过促进APP向质膜的转运促进神经元铁的输出。这项研究表明，阿尔茨海默病、帕金森病和由于可溶性τ的丢失而导致的铁毒性相关的τ病原则上可以通过药物如铁螯合剂氯喹醇来挽救(Lei等人，2012年).

几项研究报告称，根据PD患者（SN）疾病的严重程度，黑质中的铁沉积增加(Dexter等人，1987年,1989;Hirsch等人，1991年). 研究人员使用等离子光谱仪定量检测大脑不同区域的铁浓度(Dexter等人，1989年). 在帕金森病脑中，组织学研究表明，铁在SN的神经元和神经胶质中积累(Jellinger等人，1990年).体外，铁的存在可以加速α-突触核蛋白原纤维的形成³⁺(Uversky等人，2001年)据报道，SN中的Lewis体将氧化还原活性铁隔离(Castellani等人，2000年). 此外，有报道称，IRP-IRE系统的功能障碍导致铁蓄积，从而导致α-Syn诱导的毒性(Li等人，2010年;Febbraro等人，2012年)导致PD发病(Rocha等人，2017年). 同样，在几乎所有PD患者的大脑中，路易小体含有聚集的α-Syn(Wakabayashi等人，2007年).

SN中铁积聚的原因尚不清楚。提出的几个假设包括脑血屏障（BBB）通透性增加(Faucheux等人，1999年;Kortekaas等人，2005年)，神经炎症增加(Block和Hong，2005年;Conde和Streit，2006年;Machado等人，2011年)DMT1亚型表达或功能增加(Block和Hong，2005年;Salazar等人，2008年;Machado等人，2011年;Liu等人，2018年)以及改变转铁蛋白或乳铁蛋白转运(Faucheux等人，1995年;Mastroberardino等人，2009年). PD脑内细胞铁蓄积可能是由内流增加或外排减少引起的。炎症可能通过增加DMT1摄取活性或TfR转运活性而促进铁积累。在小鼠模型中，DMT1活性增加以调节铁摄取(Salazar等人，2008年)，这种增加可能是由于DMT1的直接S-亚硝基化(Liu等人，2018年).

免疫反应和神经变性中无产物

NO是一种气体信号分子，最初被认为是血管中的扩张器，鸟苷环化酶是主要的效应器。NO与鸟苷酸环化酶的血红素基团结合，并在铁的存在下激活它。高cGMP水平与谷氨酸、乙酰胆碱和甘氨酸等神经递质的释放有关。NO参与肿瘤和细菌免疫，在中枢神经系统中，它作为一种逆行神经递质。在神经系统中，NO具有生理和病理功能。例如，NO有助于长期增强（LTP）和长期抑郁（LTD），因此它在学习和记忆中发挥作用(舒曼和麦迪逊，1991年;Shibuki和Okada，1991年;Lev-Ram等人，1997年;Kakegawa和Yuzaki，2005年;Kakizawa等人，2012年). NO增强CREB表达介导对脑源性神经营养因子的反应(Riccio等人，2006年). NO还介导谷氨酸-NMDA受体（NMDAR）信号，因为谷氨酸激活神经元中的NMDAR，导致Ca²⁺nNOS的流入和激活(Xu等人，2018年). 突触NMDAR介导神经保护，而突触外NMDAR则介导神经变性(Talantova等人，2013年;Molokanova等人，2014年)，暗示了NO触发的多种信号通路。NO还与其他含铁蛋白结合，如线粒体乌头酶。线粒体顺乌头酸酶具有[4Fe-4S]²⁺簇，可能是NO-诱导毒性的靶点(Drapier和Hibbs，1986年,1988). 线粒体乌头酸酶和超氧化物歧化酶的相互作用是线粒体损伤的主要原因(Vasquez-Vivar等人，1999年). NO的大部分细胞毒性归因于过氧亚硝酸盐的产生(Pacher等人，2007年)，它更能产生自由基。过亚硝酸根是由NO和超氧物之间的扩散控制反应产生的体内(Squadrito和Pryor，1995年). 过氧亚硝酸盐是一种强氧化剂，它与富含电子的基团（包括Fe-S团簇）相互作用。据报道，过氧亚硝酸盐比芬顿反应更能产生羟基自由基(贝克曼等人，1990年;Darley-Usmar等人，1992年;Hogg等人，1992年). 过氧亚硝酸盐是蛋白质硝化和氧化、脂质过氧化、线粒体功能障碍的重要中介物，最终导致细胞凋亡和坏死(Radi，2018年).

一氧化氮是由一氧化氮合酶通过L-精氨酸转化为瓜氨酸而产生的。大脑中已鉴定出三种不同的NOS亚型(Forstermann等人，1991年). 神经元NOS（nNOS）在神经元中表达，而内皮细胞（eNOS）则在脑内皮细胞中表达。他们是Ca²⁺/钙调素依赖并在短时间内合成NO，以响应受体激活或细胞外刺激(Moncada等人，1991年). 诱导型一氧化氮合酶（iNOS）在脑损伤或炎症时表达于胶质细胞。经促炎细胞因子长期刺激后，可诱导NOS产生大量NO(Green等人，1994年).

在人类免疫反应中，NO由吞噬细胞产生，如单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞。在吞噬细胞中，干扰素γ（IFN-γ）或肿瘤坏死因子（TNF）激活iNOS(Green等人，1993年). 另一方面，转化生长因子β（TGF-β）、白细胞介素-4（IL-4）或IL-10对iNOS的抑制作用较弱。因此，吞噬细胞通过NO促进炎症和免疫反应(Green等人，1994年). 在免疫反应中，NO以自由基的形式分泌，对细胞内病原体有毒。作用方式是通过DNA损伤(Wink等人，1991年;Nguyen等人，1992年)并将Fe–S中心降解为铁离子和铁-硝基化合物(Hibbs等人，1988年). NO的分子效应取决于两种反应：硫醇的S-亚硝化和一些金属酶的亚硝化。鸟苷酸环化酶是一种NO激活的含血红素的酶，是NO对平滑肌舒张功能的重要组成部分(德比郡和马利塔，2009年). cGMP激活导致钙再摄取的蛋白激酶G²⁺细胞质钙升高²⁺激活钙激活的钾通道触发平滑肌松弛(Rhoades和Tanner，2003年).

除神经炎症刺激外，据报道，Aβ寡聚物或毒素（如1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP））诱导星形胶质细胞、巨噬细胞和小胶质细胞iNOS表达可增加退化大脑中的NO水平(Liberatore等人，1999年;Medeiros等人，2007年;Nakamura等人，2013年). 敲除APP/PS1 AD小鼠模型中的iNOS可改善AD相关症状，包括Aβ斑块形成、过早死亡、星形胶质细胞增生和微胶质细胞增生(Nathan等人，2005年). 然而，在Tg2576 APP AD小鼠模型中，iNOS的消融加剧了空间学习记忆和tau病理，提供了NO可能具有神经保护作用的证据(Wilcock等人，2008年).

铁平衡无规定

未对靶向蛋白进行部分表征。NO可以与含Fe-S簇的蛋白质相互作用并影响其酶活性。一种含铁-S簇的蛋白质是IRE-结合蛋白（也称为“铁调节蛋白”，IRP）。IRP检测到的细胞液铁浓度可以在转录后调节铁代谢基因的表达，以优化活性铁的可用性。IRP与铁反应元件（IRE）结合，IRE是特定的非编码mRNA序列，用于控制铁代谢。IRE是沿着RNA基序发现的长度为30个核苷酸的，它们包含形成干环结构的CAGUGN序列（经典的IRE基序）(Molokanova等人，2014年). IRE存在于特定mRNA的3′-UTR（非翻译区）或5′-UTR-区域。IRP1和IRP2是两种RNA-结合蛋白的例子，它们与IRE相互作用以调节铁蛋白或Fpn mRNA的翻译，并且它们还控制着TfR和DMT1 mRNAs的稳定性。IRP和IRE的结合受游离铁浓度的调节。因此，IRP既可以作为翻译增强剂，也可以作为翻译抑制剂(潘托普洛斯，2004;Piccinelli和Samuelsson，2007年). 由于铁蛋白和Fpn转录物在其5′-UTR中含有IRE，当缺铁时，IRP会抑制其翻译(Hentze等人，2010年). 铁蛋白和Fpn表达的减少减少了游离铁的结合和输出，导致细胞使用活性铁的可用性增加。相反，TfR和DMT1转录物包含结合IRP的3′-UTR IRE，当细胞质铁缺乏时，转录物的稳定将增加TfR与DMT1蛋白的合成，以增强铁吸收(Hentze等人，2010年). 包含IRE的转录物的示例包括编码铁蛋白亚基L和H、TfR、Fpn、DMT1、线粒体顺乌头酸酶、琥珀酸脱氢酶、红细胞氨基乙酰丙酸合成酶、淀粉样前体蛋白和a-突触核蛋白的转录物。这些下游基因表明，铁通过IRP-IRE系统对铁代谢、氧化还原和神经变性具有密切的调节作用。NO可以调节IRP-IRE结合，进而调节许多铁代谢相关蛋白(图2). NO通过增加IRP1与位于3′-UTR的IRE序列的结合作用于DMT1，以稳定和增加DMT1转录水平，类似于暴露于低铁条件下的细胞(Weiss等人，1993年;Jaffrey等人，1994年;Wallander等人，2006年;Skjorringe等人，2015年). 同样，NO可以通过调节IRP-IRE结合的相互作用来调节铁蛋白、Fpn和TfR，从而调节铁代谢(图3). 另一份报告也表明，NO可以通过降低APP的表达来增强大脑中的铁沉积(Ayton等人，2015年). 作者报道帕金森病（PD）脑黑质APP表达明显下降。APP-KO小鼠出现铁依赖性多巴胺能神经元丢失，而APP过表达小鼠在MPTP小鼠模型中具有保护作用，因为APP促进铁流出。NO通过IRP-IRE系统减少APP的表达，这可能解释NO如何导致PD中多巴胺能神经元的丢失。

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图2

显示NO如何调节铁稳态的示意图。NO通过与IRP中Fe-S簇的氧化还原反应调节IRP-IRE结合，从而调节铁代谢相关蛋白的转录，提高细胞内铁水平。NO还直接S-亚硝基化DMT1，从而增强DMT1转运蛋白的功能。此外，NO S-亚硝酰化物Dexras 1并增强Das1-PAP7-DMT1复合物的结合，最终增强铁吸收。

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图3

神经炎症期间NO对大脑铁稳态的调节。神经炎症过程中iNOS激活后，小胶质细胞和星形胶质细胞产生大量NO。NO增强了TfR和DMT1的翻译，降低了Fpn的翻译量，从而增加了神经元中铁的积累。铁的积累导致氧化应激，最终导致神经退行性变。

NO还以其他方式调节铁代谢相关蛋白，如S-亚硝基化(图2). 另一种通过DMT1增加铁吸收的途径是通过Dexras 1的S-亚硝基化间接调节DMT1功能并增强铁²⁺PC12和皮层神经元的摄取(Cheah等人，2006年). 最近，我们发现NO直接调节DMT1并通过S-亚硝基化增强其功能。这是意料之外的，因为帕金和XIAP等帕金森病重要蛋白的S-亚硝基化导致功能受损。此外，在过去十年中已经鉴定出许多S-亚硝基化蛋白质，值得注意的是，那些已经被功能表征的蛋白质会失去功能(Nakamura等人，2013年). 在这方面，S-亚硝基化引起的DMT1活性增强将因此提出一种铁²⁺可能会随着年龄增长而累积，并导致年龄依赖性神经退化(图3).

以铁沉积为靶点的神经退行性疾病的潜在治疗

近年来，铁螯合剂的潜在治疗用途受到了广泛关注(Ward等人，2014年;Zhou和Tan，2017年). 针对铁沉积的策略是直接螯合铁或调节铁稳态，包括NO-调节铁吸收。候选化合物应为BBB发酵剂，易于穿透细胞膜，螯合游离铁，并将对正常铁代谢的副作用降至最低。

几种铁螯合剂被用于消耗过量的铁，并产生了良好的临床结果。对帕金森病患者进行了每日服用30和20 mg/kg去铁酮的临床试验，该化合物耐受性良好。MRI监测显示，综合征得到改善，SN中的铁含量显著降低(Devos等人，2014年). 到目前为止，脱氟孕酮似乎很有希望，并等待在更大人群中进行进一步的临床试验。此外，在几个体内PD模型、铁螯合剂，包括去铁酶、去铁沙明、，{“类型”：“entrez-protein”，“属性”：{“文本”：“VAR10303”，“term_id”：“1738724953”，“term_text”：“VAR10303”}}VAR10303型和D-607已被用于显著减弱DA神经元的丢失(Ghosh等人，2010年;Dexter等人，2011年;Bar-Am等人，2015年;Das等人，2017年).

去铁胺已被证明能减缓AD进展(罗杰斯和拉希里，2004年). 然而，由于DFO不稳定，BBB渗透性差(Bandyopadhyay等人，2010年)氯喹诺尔是一种BBB发酵铁螯合剂，临床上通过降低AD患者血浆aβ水平来缓解认知障碍(Ritchie等人，2003年). 因为氯喹醇有与脊髓病相关的副作用(Zhang等人，2013年)PBT2是一种能够结合过渡金属的第二代8-羟基喹啉类金属伴侣，用于AD患者的临床试验。接受250 mg/kg PBT2治疗的患者脑脊液中的Aβ水平显著降低，并且在II期试验中表现出认知能力改善(Lannfelt等人，2008年;Faux等人，2010年). 然而，在澳大利亚Prana Biotechloy公司于2014年宣布的另一项II期试验中，PTB2在一年疗程的治疗中未能改善大脑淀粉样蛋白沉积、神经元功能、脑萎缩和认知能力。其他几种铁螯合剂，如VK28（Fe³⁺螯合剂）、HLA20和M30（铁³⁺具有N-丙炔胺类性质的螯合剂），不仅可以抑制APP的表达，还可以降低大脑中的Aβ水平(Bandyopadhyay等人，2010年).

除了铁的直接螯合作用外，具有良好BBB穿透能力的强效无毒IRE抑制剂也被认为在神经退行性疾病中具有很高的治疗意义。抑制APP和α-Syn翻译并阻止蛋白质聚集的IRE抑制剂可以支持神经元的存活。到目前为止，已经确定了几种有希望的IRE抑制剂候选药物，并正在对AD和PD患者进行各种临床试验(周和谭，2017). Posiphen是一种天然产物，已被证明可抑制APP和a-突触核蛋白的翻译。此外，它无毒、强效(罗杰斯等人，2011年). 通过各种实验验证了抑制效果在体外和体内(Lahiri等人，2007年;Yu等人，2013年). 一项针对英里认知障碍受试者的I期人体临床试验表明，波西芬可将脑脊液中APP的生成降低50%，且耐受性良好(Maccecchini等人，2012年). 该化合物仍在等待进一步的临床试验，以测试其对AD和PD的疗效(Bandyopadhyay等人，2010年). 从110000个化合物库中筛选出的另一个化合物JTR-009被确定对APP翻译的影响比posiphen更大。JTR-009被认为与5′-UTR IRE直接结合并选择性抑制APP表达，这在SH-SY5Y细胞中得到验证(Bandyopadhyay等人，2013年). 另一个针对铁稳态的案例是抑制DMT1功能。为了抑制NOS介导的DMT1功能增加，我们使用NOS抑制剂L-name来减少LPS诱发的小鼠炎症模型中的NO-介导的铁沉积。L-NAME显著改善SN多巴胺能神经元丢失和LPS诱导的行为缺陷(Liu等人，2018年).

结论和未来展望

铁的稳态在人脑中被精心调节，铁的积累与神经退行性疾病密切相关。NO在几个水平上调节铁沉积。到目前为止，铁沉积的治疗靶向性已经取得了一些有希望的结果，还需要在更多人群中进行进一步的临床试验。还有一些问题尚未解决。例如，铁是如何通过脑毛细血管上皮细胞转运的，更具体地说，DMT1的S-亚硝基化是如何增强其转运活性的。铁和NO浓度检测技术是一个限制，特别是对铁的准确检测²⁺和铁³⁺浓度。实时、定量和体内检测技术将对该领域具有极其重要的价值。

作者贡献

CL和MCL起草了手稿。TWS对手稿进行了批判性编辑。所有作者都批准了手稿的最终版本。

利益冲突声明

作者声明，该研究是在没有任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或金融关系的情况下进行的。

脚注

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