Iron metabolism in the mononuclear phagocyte system

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SC ie n D ier C t P r o g r e s s in
N t U ! SC ie n C e
P r o g r e s s in N a t u r a l S e ie n c e 1 8 ( 2 0 0 8 ) 1 19 7 12 0 2
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v ie r
e oIo e a t e lP n s e
R e v ie w
I r o n m e t a b o l ism in th e m o n o n u e l e a r P h a g o c y t e s y s t e m
W e i n a K o n g
,
X i a n g li n D u a n ,
Z h e n h u a S h i ,
Y a n z h o n g C h a n g
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T h e m a in t e n a n ce o f b o d y i r o n h o m e o s t a s is r eq u i r e s t h e e o o r d i n a t i o n o f m u l t iP l e r e g u la t o r y m e e h a n ism s o f i r o n m e ta b o li sm .
T h e
m o n o n u e l e a r P h a g o e y t e s y s t e m (M P S , e o m P o s e d o f m o n o e y t e s ,
m a e r o P h a ge
s , a n d th e i r P r e e u r s o r ee ll s ) 15 e r uc ia l i n t h e m a in te n a n e e
o f i r o n h o m e o s t a s is .
R ec y e lin g o f i r o n 15 e a r ir e d o u t b y s Pe c i a l d m a e r o P h a ge
.
T h e i r o n s t o r e s
o f m a e r o P h a g e s d e P e n d o n t h e l e v e l s o f r e e o v e r e d a n d e x Po r t e d i r o n .
H o w e v e r ,
t h e m o le e u la r m e e h a n i sm s u n d e r l y i n g i r o n h o m e o s t a s i s
i n m a e r o Ph a g e s a r e P o o r ly u n d e r s t o o d .
R e c e n t s tu d i e s e h a r a e t e ir z in g th e fu n e t io n a n d r e g u la t io n o f n a t u r a l r e s i s t a n ee a s s o e ia t e d m a e -
,
d i v a le n t m e ta l t r a n s P o r t e r l (D M T I ) ,
H LA
li n k e d h e m ce h r o m a t o s i s g e n e (H F E ) ,
fe r r o Po r t in l (F P N I ) .
a n d h e pe id in a er r a P id ly e x P a n d in g o u r k n o w le d g e o n t h e m o lec u la r Ie v e l o f M P S i r o n h a n d li n g .
T h e s e s t u d ie s a r e d e e pe
n in g o u r u n d e r -
s t a n d in g a b o u t t h e m o le e u la r m e e h a n is m o f i r o n h o m e o s t a s i s a n d ir o n
er la t ed d is e a s e s .
20 08 N a t io n a l N a t u r a l S e i e n e e F o u n d a ti o n o f C h in a a n d C h in e s e A e a d e m y o f S e ie n e e s .
P u b lis h ed b y E ls e v i e r L im i t e d a n d S e ie n e e in
C h in a P r e s s .
A l l r ig h t s r e s e r v e d .
w o
dsr : M o n o n u c le a
r Ph a g o e y te s y s t em : C D 16 3: N a t u r a l r e s i s t a n ce
· a s s o e ia t e d m a e r o Ph a ge P r o t e in l : D i v a l e n t m e t a l t r a n s P o rt e r l: H F E: F e r r o P o r t in l:
H e pe id i n
1 .
In t r od u c it o n
I r o n 15 a n e s s e n t i a l t r a e e e l e m e n t i n t h e h u m a n b o d y .
I r o n P l a y s a n im P o r t a n t r o l e in o x y g e n t r a n s P o r t , e le e t r o n
t r a n s fe r , a n d i t s e vr e s a s a e o fa e t o r i n m a n y e n z y m e s y s -
t e m s .
I r o n 15 r e q u i r e d fo r g r o w t h a n d s u vr i v a l o f a lm o s t
.
B o t h i r o n d e if e ie n c y a n d ir o n o v e r lo a d
a r e d e l e t e r i o u s .
I r o n d e if c i e n c y le a d s t o t h e e l i n i e a l ir o n -
d e fl e i e n e y a n e m i a ,
a n d s e v e r e l o n g s t a n d i n g i r o n d e if c i e n c y
m a y a l s o b e a s s o c i a t e d w i t h k o i l o n y e h i a a n d t h e P l u
unn e r -
V i n s o n s y n d r o m e .
o n t h e o t h e r h a n d ,
i r o n 15 a l s o a c a t a ly s t
i n fr e e r a d ie a l r e a e t i o n s , a n d e x e e s s i v e i r o n e a n b e h a
mr fu l
t o h u m a n h e a l t h v i a t h e g e n e r a t i o n o f r e a c t i v e o x y g e n sP e -
e ie s .
I r o n o v e r l o a d e a n le a d t o h e r e d i t a yr h e m o c h r o m a t o -
5 15 .
I r o n o v e r l o a d e a n a l s o h a v e a d i r e e t e ffe c t o n t h e
e e n t r a l n e r v o u s s y s t e m ,
a n d h a s b e e n im P li e a t e d i n t h e
C o r r e s P o n d in g a u t h o r .
T e l .
.
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r e ss c h a n g 7 6 7 6@ 16 3 o m (Y .
C h a n g ) .
P a t h o ge n e s i s o f P a r k i n s o n , 5 d i s e a s e (P D ) a n d A l z h e im e r
, s
d i s e a s e (A D ) .
T a k e n t o g e t h e r ,
t h e m a i n t e n a n c e o f i r o n
.
D i e t a yr i r o n 15 in i t ia lly a b s o r b e d b y a Pie a l b r u s h b o r d e r o f
d u o d e n a l e n t e r o e y t e s ,
t h e n t r a n s P o r t e d t o b a s o l a t e r a l s u r -
.
M o s t
o f t h e r e m a i n i n g b o d y i r o n i s s t o er d i n h e P a t o c y t e s a n d r e t i e -
u l o e n d o t h e l i a l m a e r o Ph a g e s .
D a i ly i r o n a b s o r P t i o n o r 10 5 5 15
r e la t i v e ly s m a l l ,
a n d 15 e h a r a e t e r i z e d b y a lim i t e d e x t e r n a l
e x e h a n g e a n d b y e iff e ie n t er u t i l iz a t i o n o f i r o n fr o m i n t e rn a l
s o u r ee s .
F o r e x a m P l e ,
e a c h d a y t h e b o n e m a r r o w u t i li z e s
a PP r o x im a t e l y 2 0 m g o f i r o n t o P r o d u e e n e w e yr t h r o e y t e s ,
b u t o n ly l2 m g o f ir o n n o r m a ll y e n t e r s t h e b o d y t h r o u g h
t h e i n t e s t i n e s .
T h e r e fo er ,
t h e m o n o n u c l e a r Ph a g o c y t e s y s t e m
( M P S ) P l a y s a m aj o r r o l e i n t h e r e e y e li n g o f i r o n b y d e g r a d ·
i n g t h e h e m o g l o b in o f s e n e s e e n t e yr t h r o e y t e s t o m e e t t h e
.
T h e M P S 15 e o m P o s e d o f m o n o c y t e s ,
m a c r o Ph a g e s , a n d
t h e i r P r e e u r s o r c e ll s .
M a e r o P h a g e s a er a b u n d a n t in t h e
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a t u r a l Sc i e n ce F o u n d a it o n o f C ih n a a n d C h i
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uP b lis h e d b y E ls e v ie r L im i t e d
d cS i e n ce i n C h in a P r e s s .
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Wh ile th e M P S 15 im P o r t a n t i n m a i n t a in i n g i r o n
h o m e o s t a s i s ,
t h e m o le e u la r m ce h a n i sm s u n d e r ly i n g i r o n
h o m e o s t a s i s in t h e M P S a r e P o o r ly u n d e r s t o o d .
R e ee n t ly ,
n e w P r o t e i n s i n v o lv ed i n i r o n m e t a b o l i sm h a v e be e n
d i s e o v e r e d .
T h e e l u e id a t i o n o f t h e i r fu n e t io n s 15 b e ig n n i n g
t o r e v e a l t h e P r o e e s s o f i r o n m e t a b o li s m i n t h e M P S a t t h e
m o le Cu la r le v e l .
2 .
rI o n a e quls d o n th e M SP
2 .
I .
Eht r op h a g o cy ot s is
A ft e r g r a t i n g fr o m t h e b l o o d t o v a ir o u s t i s s u e s ,
m o n o e y t e s d i ffe er n…