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Métabolisme du fer dans le cerveau

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J'ai fait un profilage d'expression à partir de données RNAseq accessibles au public pour les tissus de souris. Alors que pour le foie et les testicules, je reçois des protéines attendues dans les ARNm les plus fortement exprimés, pour cerveau Je reçois ferritine (chaîne lourde ferritine 1 : Fth1) comme ARNm exprimé le plus haut !

Il existe quelques études qui rapportent des taux élevés de ferritine et de fer dans les maladies neurodégénératives tandis que d'autres ont mis en cause son rôle dans le vieillissement.

Je n'ai rencontré aucune étude sur le métabolisme du fer dans le cerveau normal. Le métabolisme du fer joue-t-il un rôle important dans le fonctionnement du cerveau ?

PS :

  • Les données dont je parle ont le numéro d'accès SRA - SRR652247 (J'ai essayé les trois exécutions soumises dans SRA)
  • Les souris utilisées dans l'expérience avaient 11 semaines
  • J'ai utilisé bowtie -> eXpress pour la quantification des lectures RNAseq.

De nombreux articles portent sur la fonction pro-oxydante du fer (et des globines en particulier). Il est logique que les niveaux puissent être plus élevés dans le SNC en raison de leur rôle dans la respiration, qui est augmenté en raison du « besoin absolu » en glucose facilité par l'expression constitutive de GLUT3. Alors peut-être que la ferritine est augmentée pour maintenir l'approvisionnement pour la synthèse de la neuroglobine ?

Une autre chose à considérer, la ferroportine1 (FPN1) (protéine d'exportation du fer) est exprimée à des niveaux relativement faibles dans le cerveau par rapport à i.a. moelle osseuse (HPA 2018). Vous pourriez supposer qu'un stockage accru est nécessaire en raison d'une diminution du transport. Mais je regarderais l'expression des protéines d'importation ; TFR, DMT1 et ZIP 8/14, car cela pourrait très rapidement faire échouer cette théorie.

Les références:

The Human Protein Atlas (HPA) 2018, SLC40A1, The Human Protein Atlas, 11 septembre 2018, www.proteinatlas.org


Métabolisme du fer dans le cerveau - Biologie

Dans cette revue, les interactions/modulations multivoies entre le fer, l'oxydation de la dopamine, la neuromélanine et leur rôle dans le cerveau sont discutées.

La relation entre l'oxydation du fer et de la dopamine avec des conséquences sur les cellules est présentée.

Un aperçu de la synthèse et des propriétés des mélanines périphériques est donné.

La synthèse, la structure et l'interaction de la neuromélanine avec le fer sont passées en revue, compte tenu de leurs voies protectrices/toxiques dans les neurones.

Le rôle du fer et de la neuromélanine et leurs effets néfastes possibles dans le vieillissement cérébral et la maladie de Parkinson sont évalués.


Métabolisme du fer : une arme à double tranchant dans la résistance du glioblastome aux thérapies

Le glioblastome (GBM), la tumeur primitive la plus mortelle du système nerveux central (SNC), est une illustration claire de la résistance des cellules cancéreuses aux thérapies conventionnelles. L'application de stratégies combinatoires capables de surmonter les facteurs pivots de résistance au GBM, en particulier dans les marges de résection, représente un enjeu essentiel. Cette revue se concentre sur le rôle du métabolisme du fer dans la progression du GBM et la résistance au traitement, et l'impact de sa modulation pharmaceutique sur la maladie. Le fer, par son implication dans de nombreux processus biologiques, est un facteur clé dans le contrôle du comportement cellulaire et de la biologie du cancer. Par conséquent, cibler la signalisation cellulaire du fer ou tirer parti de sa dérégulation dans les cellules cancéreuses peut ouvrir de nouvelles opportunités pour améliorer les traitements et l'administration de médicaments dans le GBM.

Mots clés: tumeurs cérébrales délivrance de médicaments hypoxie fer signalisation nanoparticules radiorésistance.


Les microglies sont des cellules immunitaires du système nerveux central et sont impliquées dans l'inflammation du cerveau. Cependant, la façon dont la microglie cérébrale module le transport et le métabolisme du fer métallique essentiel en réponse aux signaux environnementaux pro- et anti-inflammatoires n'est pas claire. Ici, nous avons caractérisé l'absorption du fer lié à la transferrine (Tf) (TBI) et du fer non lié au Tf (NTBI) par des cellules microgliales (IMG) immortalisées. Nous avons constaté que ces cellules absorbent préférentiellement le NTBI en réponse au lipopolysaccharide (LPS) ou à l'-amyloïde (Aβ) du stimulus pro-inflammatoire. En revanche, la cytokine anti-inflammatoire interleukine 4 (IL-4) a favorisé l'absorption du TBI. Concordant avec ces données fonctionnelles, les niveaux du récepteur Tf (TfR) dans les cellules IMG étaient régulés à la hausse en réponse à l'IL-4, tandis que les niveaux du transporteur de métal divalent-1 (DMT1) et de la ferritine augmentaient en réponse au LPS ou à l'Aβ. Des changements similaires dans l'expression ont été confirmés dans des microglies primaires isolées de souris adultes traitées avec des inducteurs pro- ou anti-inflammatoires. Les changements induits par le LPS dans le métabolisme du fer des cellules IMG s'accompagnaient de changements métaboliques notables, notamment une augmentation de la glycolyse et une diminution de la respiration oxydative. Dans ces conditions, le taux d'acidification extracellulaire a été augmenté, compatible avec les changements dans le microenvironnement cellulaire qui soutiendraient la fonction pH-dépendante du DMT1. De plus, le LPS a augmenté l'expression de l'hème oxygénase-1 (HO1) dans les cellules IMG, et le fer libéré en raison de l'activité de HO1 a augmenté le pool de fer libre labile intracellulaire. Ensemble, ces preuves indiquent que la microglie cérébrale acquiert préférentiellement le fer à partir de Tf ou de sources non-Tf, en fonction de leur état de polarisation, que l'absorption du NTBI est améliorée par la réponse pro-inflammatoire et que dans ces conditions, la microglie séquestre le fer extra- et intracellulaire.

Ce travail a été soutenu par les National Institutes of Health Grants NIDDK R01 DK064750 (à M. W.-R), NIAID R21 AI131659 (à C.-H. L.) et NIEHS T32 ES016645 (à R. C. M). Les auteurs déclarent n'avoir aucun conflit d'intérêts avec le contenu de cet article. Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles des National Institutes of Health.


Médecine personnalisée en vol spatial, partie II

46.3.2.2.2 Métabolisme du fer en vol spatial

Le métabolisme du fer dans les vols spatiaux est sensiblement différent de celui sur Terre, en raison d'une multitude d'anomalies physiologiques propres aux environnements à gravité réduite. Les changements dans la santé des yeux, des vaisseaux, du cœur, des poumons, des os, du système immunitaire et de divers organes sont particulièrement pertinents.

Smith et al. ont montré que le métabolisme du fer est altéré dans les populations d'astronautes, ce qui est en partie lié au système alimentaire et aux conditions spatiales. Dans une étude sur les vols spatiaux, les membres d'équipage n'ont consommé en moyenne que 80 % de leur apport énergétique recommandé. Le jour de l'atterrissage, leur poids corporel était inférieur (p=0,051) qu'avant le vol. Ceci était associé à une augmentation de la ferritine sérique (p<0,05), ainsi qu'une diminution de la saturation en ferritine et de l'hématocrite. D'autres protéines de phase aiguë sont restées inchangées après le vol, ce qui suggère que les changements dans le métabolisme du fer ne sont probablement pas uniquement le résultat d'une réponse inflammatoire. Collectivement, ces données suggèrent que les pools de stockage de fer peuvent être modifiés dans l'environnement de microgravité. 62 Le génotype n'a pas été profilé chez ces astronautes, mais l'hétérozygotie ou l'homozygotie HFE devrait conférer un risque additif de proportion inconnue.

Également dans cette étude, la concentration urinaire de 8-hydroxy-2′-désoxyguanosine était plus élevée, suggérant que les dommages à l'ADN étaient plus importants après le vol. La superoxyde dismutase RBC était moindre après le vol (p<0.05), indiquant en outre une augmentation des dommages oxydatifs. Malgré la supplémentation en vitamine D pendant le vol, le 25-hydroxycholécalciférol sérique a diminué après le vol (p<0.01). La résorption osseuse était augmentée après le vol, comme l'indiquent plusieurs marqueurs. La formation osseuse, évaluée par plusieurs marqueurs, n'a pas augmenté de façon constante 1 jour après l'atterrissage. Ces données prouvent que la perte osseuse, l'altération du statut en vitamine D et les dommages oxydatifs font partie des préoccupations nutritionnelles critiques pour les voyageurs spatiaux de longue durée. 71-73


Métabolisme du fer et développement du cerveau

Les processus et les voies impliqués dans l'homéostasie du fer du système nerveux central (SNC) au niveau cellulaire sont illustrés dans la partie gauche de la figure 1. Après que le fer pénètre dans le cerveau à travers la barrière hémato-encéphalique et le plexus choroïde, le fer est traité par endocytose ( Simpson etਊl., 2015). En particulier, en tant que forme hautement spécifique de céruloplasmine liée à la membrane, elle contrôle et régule l'activité de la ferroportine, qui est une enzyme ferroxydase qui fonctionne normalement comme la principale protéine transportant le cuivre dans le sang et qui est également exprimée par les extrémités adjacentes de astrocytes (McCarthy et Kosman, 2014). Généralement, cette interaction et cette régulation entre les astrocytes et l'héphaestine des cellules épithéliales capillaires cérébrales sont activées par une boucle de rétroaction négative (McCarthy et Kosman, 2015). Dans des conditions physiologiques, des niveaux élevés de récepteurs de la transferrine (TfR) sont exprimés dans les neurones qui pourraient obtenir la plus grande partie de leur fer à partir de la transferrine (Morris etਊl., 2018). L'absorption neuronale initiale du fer lié à la transferrine (TBI) est obtenue par la formation de TfR1 et d'un complexe TBI entrant, puis est internalisée par endocytose médiée par la clathrine (Liu etਊl., 2017). La microglie internalise le TBI par le biais des TfR couramment, et par le récepteur de l'acide dicarboxylique ainsi que peut-être aussi le récepteur de la lactoferrine. Les neurones et autres cellules gliales obtiennent également des non-TBI à partir du transporteur de métaux divalents 1 (DMT-19) régulé à la hausse dans des conditions inflammatoires (Morris etਊl., 2018). Au niveau cellulaire (Figure 1, partie droite), le métabolisme du fer est contrôlé post-transcriptionnellement par le système IRE (élément sensible au fer)/IRP (protéine régulatrice du fer) (Hentze etਊl., 2010 Wang et Pantopoulos, 2011 Zhou et Tan, 2017). IRP1 et IRP2 sont deux protéines régulatrices du fer qui se lient aux IRE afin de réguler la traduction ou la stabilité de ces ARNm contenant des IRE. Ces ARNm codent pour des protéines métaboliques du fer cruciales, telles que δ-aminolévulinate synthase 2 (ALAS2), H- et L-ferritine, DMT-1, TfR1, ferroportine, hypoxia inducible factor-2α (HIF-2α) , et autres (Sanchez etਊl., 2007 Sebastiani et Pantopoulos, 2011 Lane etਊl., 2015 Yoshinaga etਊl., 2017). Les IRP sont activés par ID et d'autres stimuli pour se lier aux IRE apparentés, ce qui stabilise les ARNm TfR1 et DMT-1 et inhibe la traduction spécifique des ARNm H- et L-ferritine, ferroportine, ALAS2 et HIF-2α (Sebastiani et Pantopoulos, 2011).

Figure 1. Représentation schématique des processus et des voies impliqués dans l'homéostasie et la régulation du fer dans le cerveau. Le fer peut pénétrer dans le cerveau par la barrière hémato-encéphalique et le plexus choroïde (1). Le transport du fer à travers la barrière hémato-encéphalique est médié par la voie TfR-DMT-1-Fpn d'une manière similaire aux cellules de la périphérie. Le Fe 2+ libéré de la surface basolatérale des cellules endothéliales des capillaires du cerveau par Fpn est rapidement oxydé en Fe 3+ par Cp, sécrété dans l'interstitium par les extrémités des astrocytes, puis capturé par la transferrine qui est exprimée par les cellules du plexus choroïde. Le fer peut également pénétrer dans le cerveau par les astrocytes (2). Une quantité importante d'ions Fe 3+ dans le SNC circulent attachés à des molécules de faible masse moléculaire sécrétées par les astrocytes tels que l'ascorbate, le citrate ou l'ATP. Le SNC contient également une quantité significativement plus importante de NTBI que la périphérie. Les neurones expriment des niveaux élevés de TfR et acquièrent la majeure partie de leur fer à partir de la transferrine dans des conditions physiologiques. Les astrocytes, quant à eux, expriment le DMT-1 et internalisent les ions Fe 2+ sous forme de NTBI. La microglie intériorise le TBI passant par Les TfR comme prévu, mais utilisent également le récepteur de l'acide dicarboxylique et probablement aussi le récepteur de la lactoferrine. Les neurones et autres cellules gliales acquièrent également le NTBI à partir de la DMT-1 régulée à la hausse dans des conditions inflammatoires (partie gauche). Certains facteurs peuvent perturber cet équilibre en fer entraînant une carence en fer (haut moyen) ou surcharge en fer (milieu en bas). Le système IRP-IRE régule l'absorption et le stockage du fer en modulant l'expression des ARNm codant pour l'absorption, le stockage et les protéines d'exportation du fer. Lorsque les niveaux de fer dans le SNC sont bas (En haut à droite), l'IRP se lie aux 3′ IRE des ARNm cibles (par exemple, TfR1 et DMT1), stabilisant ainsi le transcrit afin de permettre la traduction et l'augmentation subséquente de l'absorption du fer. La liaison concomitante aux 5 IREs des ARNm cibles (ferritine, Fpn, ALAS2, HIF-2α, APP et, éventuellement, a-synucléine) empêche la liaison du complexe de pré-initiation 43S, inhibant ainsi la traduction et réduisant le stockage du fer et efflux. En présence d'un excès de fer dans le SNC (en bas à droite), IRP1 incorpore des ISC afin d'acquérir une activité aconitase, tandis que IRP2 est dégradé. Les IRP perdent ainsi leur affinité pour les IRE, entraînant la dégradation des ARNm avec 3 séquences IRE qui codent pour les protéines d'absorption du fer et la traduction des ARNm avec 5 IRE qui codent pour les protéines de stockage et d'efflux du fer. Figure adaptée et autorisation des références (Singh etਊl., 2014 Morris etਊl., 2018). DMT-1, transporteur de métal divalent-1 Fpn, ferroportine Cp, céruloplasmine SNC, NTBI du système nerveux central, fer non lié à la transferrine TfR, récepteur de la transferrine TBI, fer lié à la transferrine LDLR, récepteur des lipoprotéines de basse densité DCDR, récepteur de l'acide dicarboxylique LAF , lactoferrine ALAS2, δ-aminolévulinate synthase 2 APP, protéine précurseur amyloïde HIF-2α, facteur 2 inductible par l'hypoxieα ISC, fer–soufre cluster IREs, éléments sensibles au fer IRP, protéine régulatrice du fer.

Au cours de la première année d'âge, le cerveau subit une transformation extraordinaire d'un organe relativement original en un organe complexe. Au cours de cette période, les processus neurodéveloppementaux essentiels comprennent la synaptogenèse, l'organisation des systèmes de neurotransmetteurs et le début de la myélinisation, en particulier au sein de l'hippocampe, du système visuel et du système auditif (Figure 2, partie supérieure Thompson et Nelson, 2001 Georgieff et Innis, 2005) , et les impacts du fer sur ces processus de développement à plusieurs niveaux. Le fer est un nutriment clé qui contribue au développement du cerveau du fœtus et du nouveau-né. x000A0al., 2009 Cheli etਊl., 2018). Les oligodendrocytes sont liés à la production de myéline (Sun etਊl., 2019), et il existe une relation extrêmement compliquée entre l'acquisition de fer et la production de myéline. En tant que cofacteur de la biosynthèse du cholestérol et des lipides, le fer participe directement à la production de myéline et est indirectement impliqué dans le métabolisme oxydatif (qui est plus susceptible de se produire dans les oligodendrocytes que dans les autres cellules du cerveau) (Todorich etਊl., 2009 Stephenson etਊl., 2014 Xu etਊl., 2014).

Figure 2. Aperçu du développement du cerveau humain et des besoins physiologiques en fer pour la croissance pendant la petite enfance et l'enfance. La partie supérieure de ce graphique illustre les événements prénatals importants tels que la formation du tube neural (neurulation) et la migration cellulaire, les aspects critiques (vue/audition, zone réceptive du langage/production de la parole et fonctions cognitives) de la formation des synapses et la myélinisation au-delà de la troisième année, et la formation de synapses basées sur l'expérience ainsi que la neurogenèse dans une région clé de l'hippocampe tout au long de la vie. Les périodes à haut risque d'altération du métabolisme du fer au début du développement du cerveau humain sont mises en évidence par des encadrés rouges en pointillés. La partie inférieure du graphique montre les besoins physiologiques en fer pour la croissance à différents stades de la petite enfance et de l'enfance. Les cartes adaptées et les autorisations appropriées ont été obtenues à partir de références (Thompson et Nelson, 2001 Georgieff et Innis, 2005 Hider et Kong, 2013).

Le cerveau néonatal est dans un état hautement métabolique, consommant environ 60 % de la consommation totale d'oxygène du corps, tandis que le cerveau adulte ne consomme qu'environ 20 % de la consommation totale d'oxygène du corps (Erecinska et Silver, 1989). Des études chez les rongeurs ont montré que le taux élevé de métabolisme dépend du fer. Après avoir été nourris avec un régime alimentaire purifié contenant différents niveaux de fer chez de jeunes rats, le cytochrome c et la myoglobine musculaire présentent un degré d'impact similaire à celui de l'hémoglobine (Dallman, 1986). Pendant la période de différenciation des cellules neuronales et gliales, une grande quantité d'énergie métabolique est nécessaire pour le processus de migration, la myélinisation, l'établissement de contacts synaptiques et l'extension des processus névritiques, en particulier dans les zones cérébrales en développement rapide (Simons et Trajkovic , 2006 Li etਊl., 2011 Zhang etਊl., 2017a). Le fer est principalement localisé dans les oligodendrocytes et la microglie et est impliqué dans de nombreuses activités métaboliques telles que la myélinisation, la maturation des oligodendrocytes et l'activation microgliale (Zhang etਊl., 2006 Bishop etਊl., 2011). Enzymes spécifiques nécessitant du fer qui contribuent au maintien d'un niveau élevé d'activité métabolique, y compris le système cytochrome oxydase, la glucose-6-phosphate déshydrogénase, la dioxygénase, la NADH déshydrogénase et la succinique déshydrogénase, qui sont toutes augmentées dans les oligodendrocytes par rapport à d'autres types de cellules dans le cerveau (Todorich etਊl., 2009).

Étant donné que le cerveau continue de se développer pendant la petite enfance et l'enfance, l'alimentation peut avoir une influence sur les capacités cognitives et le comportement (Bryan etਊl., 2004 Huo etਊl., 2012 Prado et Dewey, 2014). Le fer est l'un des micronutriments les plus importants, et répondre à ses besoins est susceptible d'avoir un impact avantageux sur le développement cognitif des enfants (Sachdev etਊl., 2005). Un statut en fer déséquilibré a des effets négatifs sur la fonction psychologique en raison de l'activité altérée des enzymes contenant du fer dans le cerveau (Benton, 2008 Scott et &ਊl., 2018). Les effets neurodéveloppementaux du fer chez les nourrissons prématurés comprennent ses influences sur la vitesse du traitement neuronal et sur la cognition générale. Par exemple, la supplémentation précoce en fer chez les nourrissons prématurés a tendance à avoir un impact bénéfique sur le développement neurocognitif à l'âge de 5,3 ans. enquêter sur des améliorations mineures mais possibles liées à la clinique, et des recherches supplémentaires dans des cas plus importants pour prouver cette tendance sont nécessaires (Steinmacher etਊl., 2007).


Troubles neurologiques associés à une carence en fer

Retard de croissance

Il est maintenant largement reconnu que la BID au début de la vie est associée à des retards de développement dans diverses facultés cérébrales. La carence en fer, caractérisée par l'anémie, a été associée à des habiletés motrices fines et globales, une intégration visuelle-motrice, un langage et un QI global plus faibles, accompagnant des scores plus élevés d'anxiété et de dépression, de problèmes sociaux et d'attention (Palti et al., 1985 Lozoff et al. ., 1991 Hurtado et al., 1999) avec certains symptômes persistant 10 ans après le traitement de l'anémie (Lozoff et al., 2000). Alors que l'association entre le fer et divers marqueurs de retard de développement est sans équivoque, la relation causale est compliquée par des variables socio-économiques confusionnelles qui accompagnent souvent la carence en fer, notamment une mauvaise nutrition, un manque de stimulation à la maison, un manque de chaleur maternelle, une mauvaise éducation maternelle, dépression, plus de pères absents, infection parasitaire et faible poids à la naissance (Grantham-McGregor et Ani, 2001).

L'importance du fer pour le développement neurologique n'est donc pas claire d'après les études d'observation sur l'homme, ce qui a nécessité l'étude de modèles animaux expérimentaux carencés en fer. En accord avec des études complémentaires sur l'homme, la BID chez le rat provoque des jalons comportementaux retardés (Beard et al., 2006a), y compris des troubles de la mémoire (Yehuda et al., 1986 Wachs et al., 2005) et de la fonction motrice (Hunt et al., 1994) . Les symptômes résultant d'une restriction alimentaire en fer au cours des 21 premiers jours de la vie du rat ne sont pas récupérables même après 6 semaines de supplémentation en fer (Ben-Shachar et al., 1986). La combinaison des preuves humaines et animales soutient fortement un rôle critique du fer dans le développement neurologique, et puisque les symptômes ne sont pas facilement corrigibles après la période critique, ceux-ci soulignent également l'importance de la surveillance et de l'intervention diététique précoce.

Trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité

Le trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité (TDAH) est un trouble du développement qui se manifeste par des symptômes d'inattention, d'hyperactivité et d'impulsivité. Le TDAH est hautement héréditaire et plusieurs gènes candidats à l'origine de la maladie sont impliqués dans la neurotransmission de la dopamine (DAT1, DRD4, DRD5 Elia et Devoto, 2007). Étant donné que le fer interagit avec plusieurs étapes de la neurotransmission de la dopamine, il est possible que le BID précipite le TDAH dans les cas idiopathiques. Alors que plusieurs études ont montré une réduction de la ferritine chez les enfants atteints de TDAH (Konofal et al., 2004 Oner et al., 2008 Cortese et al., 2009 Juneja et al., 2010 Menegassi et al., 2010), la plus grande étude (194 enfants ), ont rapporté des taux de ferritine sérique inchangés entre les patients atteints de TDAH et les témoins (Donfrancesco et al., 2012). Comme mentionné précédemment, le statut en fer chez les enfants varie souvent avec de multiples paramètres du statut socio-économique, ce qui pourrait fausser ces études. D'autres marqueurs périphériques du fer ne reflètent pas souvent l'état du fer cérébral, donc le fer périphérique n'est probablement pas altéré dans le TDAH. Cependant, une étude récente de 36 personnes a signalé une réduction du fer cérébral dans la région thalamique, mesurée par imagerie par résonance magnétique (IRM) chez des patients atteints de TDAH (Cortese et al., 2012), suggérant un rôle de la BID dans la pathogenèse de cette maladie.

La supplémentation en fer pourrait-elle donc être utilisée comme traitement du TDAH ? Une étude de cas a rapporté un enfant de 3 ans présentant un faible taux de ferritine sérique (13 ng mL - 1 ) accompagnant le TDAH qui a été supplémenté avec du sulfate ferreux (80 mg par jour - 1 ) et 8 mois plus tard, il a été observé diverses améliorations comportementales (Konofal et al., 2005). Cela a conduit à un essai clinique de 12 semaines sur la supplémentation en fer dans le TDAH, qui a enregistré des améliorations dans l'échelle d'évaluation du TDAH pour le groupe de traitement (Konofal et al., 2008). Ces études justifient une enquête plus approfondie sur le fer en tant que thérapeutique potentielle, cependant, comme discuté ci-dessus, la supplémentation en fer après une période critique n'est pas efficace pour inverser les symptômes cognitifs de la BID précoce chez le rat (Ben-Shachar et al., 1986), ce qui pourrait limiter l'utilisation de cette approche dans le TDAH.

Syndrome des jambes sans repos

Le syndrome des jambes sans repos (SJSR) est un trouble neurologique caractérisé par des sensations inconfortables ou étranges dans le corps (souvent les jambes) qui provoquent une envie incessante de bouger (Earley, 2003). La prévalence du SJSR est estimée entre 5 et 10 % de la population (Lavigne et Montplaisir, 1994 Rothdach et al., 2000 Ulfberg et al., 2001). Le trouble est associé à une absorption réduite de la dopamine et à une densité réduite des récepteurs D2 (Staedt et al., 1995 Turjanski et al., 1999 Michaud et al., 2002), et est souvent traité avec des thérapies à base de dopamine (Hening et al., 1999 Allen et al., 2001). Ce profil neurochimique est cohérent avec le BID (Youdim et al., 1989) de la voie nigrostriée. En effet, de faibles niveaux de ferritine et de Tf élevés ont été rapportés dans le LCR de patients atteints de SJSR, tandis que les indices sériques du métabolisme du fer n'étaient pas altérés (Earley et al., 2000 Clardy et al., 2006). Des mesures directes du fer par coloration histologique post-mortem (Connor et al., 2003) et IRM (Allen et al., 2001 Earley et al., 2006) révèlent des niveaux réduits dans la substance noire (SN) des patients atteints.

Neurodégénérescence

Quelles sont les conséquences à vie du BID ? Cela reste un sujet sous-exploré dans la recherche sur le fer cérébral, qui s'est historiquement concentrée sur la BID dans le neurodéveloppement et l'accumulation de fer dans la neurodégénérescence. En conséquence, à notre connaissance, il n'y a eu aucun rapport de BID dans un trouble neurodégénératif. Récemment, un modèle murin génétique de carence en fer des motoneurones (IRP2 - / - ) a présenté une activité mitochondriale réduite, une hypomyélinisation et une neurodégénérescence (Jeong et al., 2011), ce qui soulève la possibilité de troubles neurodégénératifs induits par la BID. Les patients atteints du trouble neurodégénératif, la démence à corps de Lewy (DLB), ont une incidence trois fois plus élevée d'antécédents autodéclarés de symptômes du TDAH. Cependant, le statut du fer chez les patients atteints de TDAH commence seulement à émerger, et le statut du fer dans la DCL n'est pas non plus connu, il est donc prématuré de relier mécaniquement les deux maladies via le fer. Les faibles niveaux de fer altèrent la fonction mitochondriale (Masini et al., 1994) et augmentent les marqueurs du stress oxydatif (Knutson et al., 2000), peut-être en limitant la fonction de l'antioxydant fer-dépendant, la catalase (Wan et al., 2012a) . Des études à plus long terme sur des modèles de BID chez les rongeurs éclaireront les changements neuroanatomiques et neurobiochimiques qui résultent de la faible biodisponibilité du fer.


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De la couverture arrière

Ce livre se concentre sur les progrès de notre compréhension des mécanismes de régulation de l'absorption cérébrale du fer, de l'homéostasie du fer et du métabolisme du fer dans la physiopathologie et la pharmacologie des modèles de maladies du SNC. Un dérèglement de l'homéostasie cérébrale du fer peut entraîner de graves changements pathologiques dans le système neural. La carence en fer peut ralentir le développement du système neuronal et provoquer des troubles du langage et du mouvement, tandis que la surcharge en fer est étroitement liée aux maladies neurodégénératives. Bien que certains livres actuels incluent des chapitres sur le métabolisme du fer et certaines maladies neurodégénératives, il s'agit du premier résumé systématique des dernières découvertes concernant le métabolisme cérébral du fer et les maladies du SNC.

En fournissant des informations nouvelles et stimulantes sur les mécanismes et la signification physiologique du métabolisme cérébral du fer et des maladies associées, le livre stimule de nouvelles directions de recherche. Il aide les étudiants diplômés et les chercheurs à se faire une idée globale du métabolisme cérébral du fer et de la pathogenèse des maladies neurodégénératives, et offre également aux sociétés pharmaceutiques une source d'inspiration pour de nouvelles stratégies de traitement des maladies du SNC.

A propos de l'auteur

Le Dr Yan-Zhong Chang est professeur, directeur du département de physiologie et doyen du Collège des sciences de la vie de l'Université normale du Hebei. Il est membre du comité de la Biophysical Society of China (BSC) et directeur associé des branches de biologie des radicaux libres et des éléments traces biologiques de la BSC, ainsi que de la branche neuroendocrinienne et métabolique de la Société chinoise des neurosciences (CSN) . Il a également été membre du conseil consultatif de Sciences de la vie cellulaire et moléculaire et du comité de rédaction du Journal de recherche biochimique et pharmacologique. Les recherches du professeur Chang se concentrent sur le métabolisme du fer et les maladies associées, et il a publié plus de 100 articles dans ce domaine.


Métabolisme du fer dans le cerveau - Biologie

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Le fer construit un meilleur cerveau

Ruth Williams
9 janvier 2012

STOCK DE VOLET, CONCEPTION

La carence en fer est une cause bien connue de troubles du développement cognitif, langagier et moteur, mais un rapport publié aujourd'hui (9 janvier) dans Actes de l'Académie nationale des sciences révèle que même chez de jeunes adultes apparemment en bonne santé, les variations des niveaux de fer sont en corrélation avec les variations de l'intégrité de la structure cérébrale.

&ldquo[Les chercheurs] établissent un lien très intéressant entre la question du métabolisme du fer et l'intégrité de la substance blanche, plus précisément la myéline&rdquo&mdashla gaine cellulaire qui enveloppe et isole les axones neuronaux&mdash, a déclaré George Bartzokis de l'Université de Californie à Los Angeles, qui n'était pas impliqué dans l'étude. &ldquoCela aurait été prédit par ce que l'on sait de la myéline, car elle contient en fait beaucoup de fer, il est donc important qu'[ils aient] directement démontré cela chez l'homme avec l'imagerie.&rdquo

Les enfants qui ont une carence en fer&mdashoften en raison d'une mauvaise alimentation&mdash obtiennent de mauvais résultats aux tests de mathématiques et de langue. Compte tenu de ces effets, Paul Thompson.

L'équipe a mesuré les taux de transferrine dans le sérum sanguin - une mesure inverse mais plus fiable du fer disponible - chez les adolescents, puis a effectué des scintigraphies cérébrales lorsque ces adolescents ont atteint le début de la vingtaine. Entre autres choses, l'équipe a examiné la fonction de la myéline à l'aide d'une technique appelée imagerie du tenseur de diffusion et a trouvé une forte corrélation positive entre les niveaux de fer chez les adolescents et l'intégrité de la myéline chez les sujets dans la vingtaine.

"Nous sommes très surpris de voir à quel point cela fait une différence pour votre cerveau d'avoir du bon fer dans votre alimentation lorsque vous vous développez", a déclaré Thompson. "Le message le plus simple est que le fer dans votre alimentation à l'adolescence est associé à une meilleure intégrité cérébrale lorsque vous grandissez."

Thompson et ses collègues ont également étudié s'il y avait une contribution génétique à la disponibilité du fer et à la structure du cerveau. Parmi les sujets de l'étude, qui étaient des jumeaux identiques ou non identiques, le lien entre les niveaux de fer et l'intégrité de la myéline entre les jumeaux était plus fort s'ils étaient identiques. C'est-à-dire que des niveaux élevés de fer chez un jumeau pourraient mieux prédire l'intégrité de la myéline chez l'autre.

Une étude plus approfondie de deux gènes de l'homéostasie du fer a révélé qu'un polymorphisme dans l'un d'eux, le HFE, qui régule l'absorption cellulaire du fer lié à la transferrine, était associé à la fois à des niveaux élevés de fer et à une amélioration de l'intégrité de la substance blanche.

Bien sûr, avoir ce polymorphisme ne signifie pas automatiquement une meilleure fonction cérébrale. L'étude actuelle n'a pas étudié un tel lien avec le polymorphisme, ni même avec la transferrine sérique ou l'intégrité de la substance blanche, ce qu'il serait important de montrer, a déclaré James Connor de la Penn State University. « Vous voulez voir si ces différences ont de l'importance en termes de compétences cognitives. »

Et même si la variante HFE améliorait la fonction cérébrale, il existe un risque que le même polymorphisme pose un problème chez les personnes âgées. L'accumulation de fer dans le cerveau a été suggérée comme étant un facteur contribuant à un certain nombre de troubles neurodégénératifs, a expliqué Thompson. "C'est donc une épée à double tranchant."

Une chose est sûre, a déclaré Connor : étant donné la prévalence de ce polymorphisme – qui est porté par environ 12 à 15 % des Caucasiens – quelle que soit la manière dont les résultats se manifestent, « ces données seront pertinentes pour un grand pourcentage de la population. "

N. Jahanshad et al., "La structure du cerveau chez les adultes en bonne santé est liée à la transferrine sérique et au polymorphisme H63D dans le gène HFE," PNAS, doi/10.1073/pnas.1105543109, 2011.


Voir la vidéo: Avaava taukojumppa (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Soma

    Des bonbons

  2. Mauzil

    Je n'ai encore rien entendu à ce sujet



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