铁是神经分化的重要调节因子

Science China Life Sciences（《中国科学：生命科学》英文版）近期发表了河北师范大学常彦忠团队与北京师范大学王晓群研究团队合作完成的研究成果“Ferrodifferentiation regulates neurodevelopment via ROS generation”，揭示了铁调控神经发育的又一新机制。

铁对维持生命正常活动非常重要。研究显示，铁的过量沉积与多种神经系统疾病发病密切相关，铁缺乏是贫血、免疫功能低下、发育障碍的关键因素，但铁水平是否调节早期神经分化仍不十分清楚。铁调节蛋白（IRPs），包括IRP1和IRP2，是细胞铁稳态的主要调节因子。然而，由于IRP1和IR P2同时缺失会造成胚胎致死，因此严重限制了探索IRPs在神经系统中，尤其是在神经发育的早期中作用的研究进展。

该文作者绕过了IRP1^−/−IRP2^−/−小鼠胚胎致死的瓶颈，成功培养了IRP1^−/−IRP2^−/−胚胎干细胞，揭示了IRPs及铁代谢在神经发育中的生理意义。

研究发现，IRPs敲除的ESCs表现出严重的铁缺乏。在神经分化过程中IRP1^−/−IRP2^−/− 的ESCs中Pax6和Sox2阳性神经元前体细胞数量、Tuj1阳性纤维显著减少。在体研究也表明，IRP2^−/−胎鼠中，再将IRP1的敲除，也同样观察大神经元前体的分化和神经元的迁移受到显著影响。补充适量的铁可以减少IRPs缺乏对神经发育的影响，但铁过量也会抑制神经发育过程。这些发现表明铁是神经分化的关键因素。

该文的通讯作者常彦忠教授感慨道 “我们对铁能如此有效地控制神经分化感到非常兴奋。尤其是，当对缺铁性ESCs补充适量铁时，这些ESCs又变的可以正常分化。这一发现可能会在未来对于神经疾病治疗带来新思路”。

该研究进一步证明，神经分化受损的潜在机制与铁水平显著降低导致的活性氧（ROS）增加、铁硫簇蛋白ISCU下调密切相关，可能通过调节线粒体电子传递和细胞能量代谢进而影响干细胞的增殖和分化。因此，适量的铁对于维持正常的神经分化至关重要，这被称为铁分化。

 

研究详情请见原文：

Ferrodifferentiation regulates neurodevelopment via ROS generation.

原文链接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-022-2297-y

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