Цель этого обзора состояла в том, чтобы обсудить роль ферроптоза, недавно выявленной формы гибели клеток, в прогрессировании и токсичности Хотя ферроптоз впервые был идентифицирован в раковых клетках [1], было показано, что общие ферроптотические механизмы при заболеваниях головного мозга являются результатом блокады системы xc-, истощения GSH, неактивности GPX4, инактивации липоксигеназы и/или накопления внутриклеточного железа.
Нейроны отличаются от других клеток головного мозга (астроцитов и олигодендроцитов) и клеток других органов своим метаболизмом, способностью к делению, функцией нервных импульсов, образованием цепей и т.д. Таким образом, когда нейроны подвергаются воздействию индукторов ферроптоза, они могут проявлять уникальные механизмы, которые еще не исследованы. ферроптоз гемморагический инсульт
Мы считаем, что ферроптоз является одной из наиболее важных форм гибели клеток при заболеваниях головного мозга и что углублённое изучение ферроптоза предоставит новые возможности для диагностики и терапевтического вмешательства.
Список литературы
1. Dixon S.J., Lemberg K.M., Lamprecht M.R., Skouta R., Zaitsev E.M., Gleason C.E., Patel D.N., Bauer A.J., Cantley A.M., Yang W.S. Ferroptosis: An iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Cell. 2012. vol. 149. no. 5. P. 1060-1072.
2. Bayir H., Anthonymuthu T.S., Tyurina Y.Y., Patel S.J., Amoscato A.A., Lamade A.M., Yang Q., Vladimirov G.K., Philpott C.C., Kagan V.E. Achieving Life through Death: Redox Biology of Lipid Peroxidation in Ferroptosis. Cell Chem. Biol. 2020. vol. 27. no. 3. P. 387-408.
3. Fricker M., Tolkovsky A.M., Borutaite V., Coleman M., Brown G.C. Neuronal cell death. Physiol. Rev. 2018. vol. 98. no. 2. P. 813-880. DOI: 10.1152/physrev.00011.2017.
4. Sun Y., Chen P., Zhai B., Zhang M., Xiang Y., Fang J., Xu S., Gao Y., Chen X., Sui X. et al. The emerging role of ferroptosis in inflammation. Biomed. Pharmacother. 2020. vol. 127. no. 1. P. 1-10. DOI: 10.1016/j.biopha.2020.110108.
5. Galaris D., Barbouti A., Pantopoulos K. Iron homeostasis and oxidative stress: An intimate relationship. Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Res. 2019. vol. 1866. no. 12. P. 118535-118549. DOI: 10.1016/j.bbamcr.2019.118535.
6. Mao H., Zhao Y., Li H., Lei L. Ferroptosis as an emerging target in inflammatory diseases. Prog. Biophys. Mol. Biol. 2020. vol. 155. no. 1. P. 20-28. DOI: 10.1016/j.pbiomolbio.2020.04.001
7. DeGregorio-Rocasolano N., Marti-Sistac O., Gasull T. Deciphering the iron side of stroke:Neurodegeneration at the crossroads between iron dyshomeostasis, excitotoxicity, and ferroptosis.Front. Neurosci. 2019. vol. 13. no. 2. p. 85-97. DOI: 10.3389/fnins.2019.00085.
8. Мачинский П.А., Плотникова Н.А., Ульянкин В.Е., Рыбаков А.Г., Макеев Д.А. Сравнительная характеристика показателей заболеваемости ишемическим и геморрагическим инсультом в России // Известия высших учебных заведений. 2019. Т. 50. № 2. С. 112-132.
9. Исмагилов М.Ф. Ишемический мозговой инсульт: терминология, эпидемиология, принципы диагностики, патогенетические подтипы, терапия острого периода заболевания // Неврологический вестник. 2005. Т. XXXVII. № 1-2. С. 67-76.
10. Fang K.M., Cheng F.C., Huang Y.L., Chung S.Y., Jian Z.Y., Lin M.C. Trace element, antioxidant activity, and lipid peroxidation levels in brain cortex of gerbils after cerebral ischemic injury. Biol Trace Elem Res. 2013. vol. 152. no. 1. P. 66-74. DOI:10.1007/s12011-012-9596-1.
11. Hanson L.R, Roeytenberg A., Martinez P.M., Coppes V.G., Sweet D.C., Rao R.J., Marti D.L., Hoekman J.D., Matthews R.B., Frey W.H. 2nd, Panter S.S. Intranasal deferoxamine provides increased brain exposure and significant protection in rat ischemic stroke. J. Pharmacol Exp Ther. 2009. vol. 330. no. 3. P. 679-686. DOI:10.1124/jpet.108.149807.
12. Speer R.E., Karuppagounder S.S., Basso M., Sleiman S.F., Kumar A., Brand D., Smirnova N., Gazaryan I., Khim S.J., Ratan R.R. Hypoxia-inducible factor prolyl hydroxylases as targets for neuroprotection by “antioxidant” metal chelators: From ferroptosis to stroke. Free Radic Biol Med. 2013. vol. 62. no. 2. P. 26-36. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2013.01.026.
13. Tuo Q.Z., Lei P., Jackman K.A., Li X.L., Xiong H., Li X.L., Liuyang Z.Y., Roisman L., Zhang S.T., Ayton S., Wang Q., Crouch P.J., Ganio K., Wang X.C., Pei L., Adlard P.A., Lu Y.M., Cappai R. , Wang J.Z., Liu R., Bush A.I. Tau-mediated iron export prevents ferroptotic damage after ischemic stroke. Mol Psychiatry. 2017. vol. 22. no. 11. P. 1520-1530. DOI: 10.1038/mp.2017.171.
14. Li Q., Wan J., Lan X., Han X., Wang Z., Wang J. Neuroprotection of brain-permeable iron chelator VK-28 against intracerebral hemorrhage in mice. J. Cereb Blood Flow Metab. 2017. vol. 37. no. 9. P. 3110-3123. DOI: 10.1177/0271678X17709186.
15. Wang K.Y., Wu C.H., Zhou L.Y., Yan X.H., Yang R.L., Liao L.M., Ge X.M., Liao Y.S., Li S. J., Li H.Z., Gao L.L., Lin J.S., Huang S.Y. Ultrastructural changes of brain tissues surrounding hematomas after intracerebral hemorrhage. Eur Neurol. 2015. vol. 74. no. 1-2. P. 28-35. DOI: 10.1159/000434631.
16. Li Q., Han X., Lan X., Gao Y., Wan J., Durham F., Cheng T., Yang J., Wang Z., Jiang C., Ying M., Koehler R.C., Stockwell B.R., Wang J. Inhibition of neuronal ferroptosis protects hemorrhagic brain. JCI Insight. 2017. vol. 2. no. 7. P. 90777. DOI: 10.1172/jci.insight.90777.
17. Li Q., Weiland A., Chen X., Lan X., Han X., Durham F., Liu X., Wan J., Ziai W.C., Hanley F., Wang J. Ultrastructural Characteristics of Neuronal Death and White Matter Injury in Mouse Brain Tissues After Intracerebral Hemorrhage: Coexistence of Ferroptosis, Autophagy, and Necrosis. Front Neurol. 2018. vol. 9. no. 2. P. 581-596. DOI: 10.3389/fneur.2018.00581.
18. Chang C.F., Cho S., Wang J. (-)-Epicatechin protects hemorrhagic brain via synergistic Nrf2 pathways. Ann Clin Transl Neurol. 2014. vol. 1. no. 4. P. 258-271. DOI: 10.1002/acn3.54.
19. Zille M., Karuppagounder S.S., Chen Y., Gough P.J., Berlin J., Finger J., Milner T.A., Jonas A., Ratan R.R. Neuronal Death After Hemorrhagic Stroke In Vitro and In Vivo Shares Features of Ferroptosis and Necroptosis. Stroke. 2017. vol. 48. no. 4. P. 1033-1043. DOI: 10.1161/STROKEAHA.116.015609.
20. Gao M., Monian P., Quadri N., Ramasamy R., Jiang X. Glutaminolysis and transferrin regulate ferroptosis. Mol Cell. 2015. vol. 59. no. 2. P. 298-308. DOI: 10.1016/j.molcel.2015.06.011.
21. Zille M., Karuppagounder S.S., Chen Y., Gough P.J., Bertin J., Finger J., Milner T.A., Jonas E.A., Ratan R.R. Neuronal Death After Hemorrhagic Stroke In Vitro and In Vivo Shares Features of Ferroptosis and Necroptosis. Stroke. 2017. vol. 48. no. 4. P. 1033-1043. DOI: 10.1161/STROKEAHA.116.015609.
22. Zhang Z., Wu Y., Yuan S., Zhang P., Zhang J., Li H. Glutathione peroxidase 4 participates in secondary brain injury through mediating ferroptosis in a rat model of intracerebral hemorrhage. Brain Res. 2018. vol. 1701. no. 2. P. 112-125. DOI: 10.1016/j.brainres.2018.09.012.
23. Chen J., Wang Y., Wu J., Yang J., Li M., Chen Q. The potential value of targeting ferroptosis in early brain injury after acute CNS disease. Front. Mol. Neurosci. 2020. vol. 13. no 3. p. 110-119. DOI: 10.3389/fnmol.2020.00110.
24. Li Y., Liu Y., Wu P., Tian Y., Liu B., Wang J. et al. (). Inhibition of ferroptosis alleviates early brain injury after subarachnoid hemorrhage in vitro and in vivo via reduction of lipid peroxidation. Cell. Mol. Neurobiol. 2021. vol. 41. no. 2. P. 263-278. DOI: 10.1007/s10571-020- 00850-1.
25. Cao Y., Li Y., He C., Yan F., Li J.R., Xu H.Z. Selective ferroptosis inhibitor liproxstatin-1 attenuates neurological deficits and neuroinflammation after subarachnoid hemorrhage. Neurosci. Bull. 2021. vol. 37. no. 4. P. 535-549. DOI: 10.1007/s12264-020-00620-5.
26. Li Q., Weiland A., Chen X., Lan X., Han X., Durham F., Liu X., Wan J., Ziai W.C., Hanley D.F., Wang J. Ultrastructural Characteristics of Neuronal Death and White Matter Injury in Mouse Brain Tissues After Intracerebral Hemorrhage: Coexistence of Ferroptosis, Autophagy, and Necrosis. Front Neurol. 2018. vol. 9. no. 2. P .581-596. DOI: 10.3389/fneur.2018.00581.