Клинические и патологические особенности обмена железа в головном мозге при нейродегенеративных и демиелинизирующих заболеваниях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Результаты многих современных исследований доказывают значимость роли изменения метаболизма железа и его повышенного накопления в патогенезе нейродегенеративных и демиелинизирующих заболеваний. Определение роли метаболизма железа и особенностей его распределения в стратегически важных зонах головного мозга при заболеваниях нервной системы является важным с диагностической точки зрения, поскольку может помочь определять скорость прогрессирования заболевания и, соответственно, коррекцию терапии. В статье представлены современные литературные данные, описывающие основные нарушения обмена железа в структуре патогенеза нейродегенеративных заболеваний (болезни Альцгеймера и Паркинсона) и демиелинизирующих заболеваний, в частности при рассеянном склерозе. Отмечается роль изменения метаболизма железа в патогенезе процесса регулируемой клеточной гибели, ферроптоза, сопровождающегося истощением внутриклеточного глутатиона, снижением активности фермента глутатионпероксидазы-4 и последующим процессом перекисного окисления липидов, вызванным снижением протективной антиоксидантной системы клеток, накоплением активных форм кислорода. А также роль реакции Фентона в накоплении свободных радикалов, окислении железа и, как следствие, в его избыточном отложении в структурах головного мозга. Приводятся сведения об особенностях патогенеза нейронального накопления железа, современных диагностических возможностях оценки содержания железа в стратегически важных зонах головного мозга различными методами, а также рассматривается возможность различных вариантов терапевтического лечения данных состояний. Отмечаются закономерности распределения железа в структурах мозга в норме в зависимости от возраста, а также при указанных нозологиях. Приводятся данные о связи повышения содержания железа в клетках головного мозга с выраженностью клинических проявлений заболеваний. Отмечается взаимосвязь прогрессирования тяжести заболеваний и возрастания содержания металла в клетках стратегически значимых зон головного мозга. При написании статьи использовались современные материалы и метаанализы, содержащие результаты значительного количества исследований, посвященных рассматриваемой в настоящем обзоре проблеме.

Об авторах

Павел Сергеевич Дынин

Военно-медицинская академия

Автор, ответственный за переписку.
Email: pavdynin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5006-8394
SPIN-код: 8323-3951
Россия, Санкт-Петербург

Игорь Вячеславович Литвиненко

Военно-медицинская академия

Email: litvinenkoiv@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-8988-3011
SPIN-код: 6112-2792
Scopus Author ID: 35734354000
ResearcherId: F-9120-2013

докт. мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Андрей Юрьевич Емелин

Военно-медицинская академия

Email: emelinand@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-4723-802X
SPIN-код: 9650-1368
Scopus Author ID: 35773115100
ResearcherId: I-8241-2016

докт. мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Артем Валерьевич Рубан

Военно-медицинская академия

Email: tem13072002@gmail.com
ORCID iD: 0009-0007-6806-8115
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Ward J.R., Zucca A.F., Duyn H.J., et al. The role of iron in brain ageing and neurodegenerative disorders // Lancet Neurol. 2014. Vol. 13, No. 10. P. 1045–1060. doi: 10.1016/S1474-4422(14)70117-6
  2. De Barros A., Arribarat G., Lotterie J.A., et al. Iron distribution in the lentiform nucleus: A post-mortem MRI and histology study // Brain Structure and Function. 2021. Vol. 226, No. 2. P. 351–364. doi: 10.1007/s00429-020-02175-7
  3. Tran D., DiGiacomo P., Born D.E., et al. Iron and Alzheimer’s Disease: From Pathology to Imaging // Front. Hum. Neurosci. 2022. Vol. 16. P. 838692. doi: 10.3389/fnhum.2022.838692
  4. Duck K.A., Simpson I.A., Connor J.R. Regulatory mechanisms for iron transport across the blood-brain barrier // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2017. Vol. 494, No. 1–2. P. 70–75. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.10.083
  5. Li J., Cao F., Yin H.L., et al. Ferroptosis: past, present and future // Cell Death Dis. 2020. Vol. 11, No. 2. P. 88. doi: 10.1038/s41419-020-2298-2
  6. Schweser F., Hagemeier J., Dwyer M.G., et al. Decreasing brain iron in multiple sclerosis: The difference between concentration and content in iron MRI // Hum Brain Mapp. 2021. Vol. 42, No. 5. P. 1463–1474. doi: 10.1002/hbm.25306
  7. Lehericy S., Roze E., Goizet C., Mochel F. MRI of neurodegeneration with brain iron accumulation // Curr Opin Neurol. 2020. Vol. 33, No. 4. P. 462–473. doi: 10.1097/WCO.0000000000000844
  8. Литвиненко И.В., Красаков И.В., Труфанов А.Г. Церебральные нарушения обмена железа как основа развития и прогрессирования нейродегенеративных заболеваний // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2018. № S3. С. 68–78.
  9. Guillemot J., Canuel M., Essalmani R., et al. Implication of the proprotein convertases in iron homeostasis: proprotein convertase 7 sheds human transferrin receptor 1 and furin activates hepcidin // Hepatology. 2013 Vol. 57, No. 6. P. 2514–2524. doi: 10.1002/hep.26297
  10. Tian Yao, Tian Yuanliangzi, Yuan Zhixiao, et al. Iron Metabolism in Aging and Age-Related Diseases // Int. J. Mol. Sci. 2022. Vol. 23, No. 7. P. 3612. doi: 10.3390/ijms23073612
  11. Zucca F.A., Segura-Aguilar J., Ferrari E., et al. Interactions of iron, dopamine and neuromelanin pathways in brain aging and Parkinson’s disease // Prog. Neurobiol. 2017. Vol. 155. P. 96–119. doi: 10.1016/j.pneurobio.2015.09.012
  12. Литвиненко И.В., Лобзин В.Ю., Емелин А.Ю., и др. Роль нейровоспаления в развитии болезни Альцгеймера // Известия Российской военно-медицинской академии. 2022. Т. 41, № S4. С. 50–56.
  13. Лобзин В.Ю., Колмакова К.А., Емелин А.Ю., Лапина А.В. Глимфатическая система мозга и ее роль в патогенезе болезни Альцгеймера // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2019. № 1 (65). С. 230–236.
  14. Буряк А.Б., Труфанов А.Г., Юрин А.А., и др. Влияние накопления железа в базальных ганглиях на дисфункцию экстрапирамидной системы при болезни Паркинсона // Российский неврологический журнал. 2020. Т. 25, № 1. С. 29–37. doi: 10.30629/2658-7947-2020-25-1-29-37
  15. Буряк А.Б., Труфанов А.Г., Юрин А.А., и др. Влияние накопления железа в базальных ганглиях на функцию серого вещества головного мозга при болезни Паркинсона // Вестник неврологии, психиатрии и нейрохирургии. 2022. № 2. С. 130–143. doi: 10.33920/med-01-2202-05
  16. Буряк А.Б., Труфанов А.Г. Особенности клинического течения болезни Паркинсона при отложении железа в базальных ганглиях // Русский медицинский журнал. 2022. № 4. С. 2–6.
  17. Thomas G.E.C., Leyland L.A., Schrag A.E., et al. Brain iron deposition is linked with cognitive severity in Parkinson’s disease // J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 2020. Vol. 91, No. 4. P. 418–425. doi: 10.1136/jnnp-2019-322042
  18. Dimov A.V., Li J., Nguyen T.D., et al. QSM Throughout the Body // J. Magn. Reson. Imaging. 2023. Vol. 57, No. 6. P. 1621–1640. doi: 10.1002/jmri.28624
  19. Ravanfar P., Loi S.M., Syeda W.T., et al. Systematic Review: Quantitative Susceptibility Mapping (QSM) of Brain Iron Profile in Neurodegenerative Diseases // Front. Neurosci. 2021. Vol. 15. Art. 618435. doi: 10.3389/fnins.2021
  20. Guan X., Xu X., Zhang M. Region-Specific Iron Measured by MRI as a Biomarker for Parkinson’s Disease // Neurosci. Bull. 2017. Vol. 33, No. 5. P. 561–567. doi: 10.1007/s12264-017-0138-x
  21. Saeed U., Lang A.E., Masellis M. Neuroimaging Advances in Parkinson’s Disease and Atypical Parkinsonian Syndromes // Front. Neurol. 2020. Vol. 11. Art. 572976. doi: 10.3389/fneur.2020.572976
  22. Wang Y., Liu T. Quantitative susceptibility mapping (QSM): decoding MRI data for a tissue magnetic biomarker // Magn. Reson. Med. 2015. Vol. 73, No. 1. P. 82–101. doi: 10.1002/mrm.25358
  23. Santin M., Didier M., Valabregue R., et al. Reproducibility of R2* and quantitative susceptibility mapping (QSM) reconstruction methods in the basal ganglia of healthy subjects // NMR Biomed. 2017. Vol. 30, No. 4. doi: 10.1002/nbm.3491
  24. Mahoney-Sánchez L., Bouchaoui H., Ayton S., et al. Ferroptosis and its potential role in the physiopathology of Parkinson’s Disease // Prog. Neurobiol. 2021. Vol. 196. Art. 101890. doi: 10.1016/j.pneurobio.2020.101890
  25. Thomas G.E.C., Zarkali A., Ryten M., et al. Regional brain iron and gene expression provide insights into neurodegeneration in Parkinson’s disease // Brain. 2021. Vol. 144, No. 6. P. 1787–1798. doi: 10.1093/brain/awab084
  26. Schwarz S.T., Afzal M., Morgan P.S., et al. The ‘swallow tail’ appearance of the healthy nigrosome — a new accurate test of Parkinson’s disease: a case-control and retrospective cross-sectional MRI study at 3T // PLoS One. 2014. Vol. 7, No. 4. Art. E93814. doi: 10.1371/journal.pone.0093814
  27. Das N., Raymick J., Sarkar S. Role of metals in Alzheimer’s disease // Metab. Brain Dis. 2021. Vol. 36, No. 7. P. 1627–1639. doi: 10.1007/s11011-021-00765-w
  28. Блинов Д.С., Донец Д.А., Полтавский И.Д., и др. Магнитно-резонансные маркеры нейродегенерации при рассеянном склерозе // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2018. № S3. С. 130–131.
  29. Ropele S., Enzinger C., Fazekas F. Iron Mapping in Multiple Sclerosis // Neuroimaging Clin. N. Am. 2017. Vol. 27, No. 2. P. 335–342. doi: 10.1016/j.nic.2016.12.003
  30. Schweser F., Hagemeier J., Dwyer M.G., et al. Decreasing brain iron in multiple sclerosis: The difference between concentration and content in iron MRI // Hum. Brain. Mapp. 2021. Vol. 42, No. 5. P. 1463–1474. doi: 10.1002/hbm.25306
  31. Luoqian J., Yang W., Ding X., et al. Ferroptosis promotes T-cell activation-induced neurodegeneration in multiple sclerosis // Cell. Mol. Immunol. 2022. Vol. 19, No. 8. P. 913–924. doi: 10.1038/s41423-022-00883-0
  32. Devos D., Labreuche J., Rascol O., et al. Trial of Deferiprone in Parkinson’s Disease // N. Engl. J. Med. 2022. Vol. 387, No. 22. P. 2045–2055. doi: 10.1056/NEJMoa2209254
  33. Lu L., Zheng X., Wang S., et al. Anti-Aβ agents for mild to moderate Alzheimer’s disease: systematic review and meta-analysis // J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 2020. Vol. 91, No. 12. P. 1316–1324. doi: 10.1136/jnnp-2020-323497

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».