基因多态性与铁代谢
药物代谢基因多态性与药物代谢研究
药物代谢基因多态性与药物代谢研究药物代谢是药物在人体内生物化学反应的过程,药物经过代谢后才能被人体利用或排泄。
药物代谢基因多态性指的是人类基因中存在一些变异可以导致药物代谢酶的活性或表达水平发生改变,从而影响药物的代谢过程。
因此,药物代谢基因多态性是影响药物个体差异的主要原因之一,也是药物研究中的热点问题之一。
药物代谢酶是药物代谢过程中起主要作用的一种酶,主要包括细胞色素P450 (CYP)酶和转移酶。
人体中的CYP酶家族以代谢的药物种类不同而分类,目前已发现的CYP家族主要包括CYP1、CYP2、CYP3、CYP4和CYP5。
转移酶主要代表为UDP-葡萄糖苷转移酶 (UGT) 和 N-乙酰转移酶 (NAT)。
药物代谢酶基因多态性主要存在于CYP酶和UGT酶。
药物代谢基因多态性的发现对临床医学产生了深远的影响。
药物代谢基因多态性可以导致同一药物在不同人群之间产生不同的药效差异,所以很多药物的使用都需要以药物代谢基因多态性为基础的个体化给药。
同样,药物代谢基因多态性也会影响各种药物的安全性和毒副作用。
药物代谢基因多态性对化疗药物的疗效也产生了重要的影响。
化疗是治疗恶性肿瘤的重要手段之一。
药物代谢基因多态性可以影响化疗药物的药效和不良反应的发生率。
例如,处理前列腺癌的药物紫杉醇 (paclitaxel) 经CYP3A5代谢以及阳痿药物西地那非 (sildenafil) 经CYP3A4代谢,这两种药物在药物代谢基因多态性存在差异的患者中会产生不同的治疗效果。
尽管药物代谢基因多态性的发现为药物研究和个体化治疗带来了新的契机,但其本身也存在一些挑战。
首先,药物代谢基因多态性的检测需要耗费时间和金钱。
其次,由于药物代谢基因多态性受到多个因素的影响,不同人群之间的药物代谢差异较大,因此药物代谢基因多态性的结果在不同种族和族群中会有所不同。
综上所述,药物代谢基因多态性是药物研究中的热点问题之一。
药物代谢基因多态性的发现对个体化治疗和药物安全性的评估产生了深远的影响。
铁对基因表达的调控
铁对基因表达的调控摘要:铁作为动物生长发育及生产所需要的重要营养成分,既可作为代谢过程的底物和辅助因子,又可对许多编码基因的表达进行直接或间接的调控,本文综述了铁对基因表达的调控方式及途径,介绍铁对部分基因表达的主要影响。
关键词:铁;基因表达;调控各种营养物质作为外部因子与基因表达相互作用,它们的关系表现在两个方面:一方面养分的摄入量影响基因表达;另一方面基因表达的结果影响养分的代谢途径和代谢效率,并决定动物的营养需要量。
随着分子生物学理论和技术的快速发展,微量元素铁调控基因表达的方式、途径、机制得以不断揭示,其重要性得到了重视。
1铁的生理功能铁对动物有多种功能,主要表现在:铁是构成血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素和多种氧化酶的重要成分,作为氧的载体,保证体组织内氧的正常输送;血红蛋白中的铁对于维持机体每个器官和每种组织的正常生理作用是不可缺少的;铁在胎盘中是以转铁蛋白的形式存在;以乳铁蛋白的形式存在于哺乳动物乳汁-胰液-泪液及白细胞胞浆;以铁蛋白和血红素形式存在于肝中;在禽卵和爬行类卵蛋白中存在的卵转铁蛋白;并且铁也是构成机体内许多代谢酶的活性成分,如:铁硫蛋白、细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化物酶等;铁与某些酶的活性有密切的关系,如乙酰辅酶A,琥珀酸脱氢酶,黄嘌呤氧化酶,细胞色素还原酶,是激活这些碳水化合物代谢酶的不可缺少的活化因子[1]。
在细胞生物氧化过程中发挥着重要作用。
现代研究证明:铁与能量代谢密切相关,因为三羧循环中有一半以上的酶和因子含铁或者只有铁存在时才能发挥其生化作用,完成生理功能#铁还影响动物体内的蛋白质合成和免疫机能。
缺铁或铁的利用不良,将导致氧的运输、贮存,二氧化碳的运输及氧化还原等代谢过程紊乱,影响生长发育甚至发生贫血等各种疾病。
机体若贮铁或摄铁不足,或因寄生虫感染缺铁,或红细胞分解速度大于合成速度则出现缺铁性贫血,贫血可发生于生长的任何阶段,需要人工补铁。
2铁对基因表达调控的主要机制2.1在转录水平上的调控基因表达是指动物体内的DNA转录成几股信使RNA(mRNA),再以mRNA为模板合成蛋白质的过程.基因的表达要受到转录水平,转录后、mRNA翻译、翻译后等过程的调节[2]。
免疫遗传学基因多态性与免疫反应关系研究
免疫遗传学基因多态性与免疫反应关系研究免疫遗传学是对人类免疫系统基因与其表达的遗传因素进行研究的学科。
其中,基因多态性是指同一基因在不同个体中存在不同的等位基因或基因型。
这些基因多态性对于人类免疫系统的功能、免疫疾病的易感性等具有重要意义。
本文将探讨免疫遗传学基因多态性与免疫反应关系的研究。
1. 免疫遗传学基因多态性在人类免疫系统中,有许多基因存在多态性,如人类白细胞抗原(HLA)基因、细胞因子基因、T细胞受体(TCR)基因等。
这些基因的多态性对于免疫反应的效力、免疫疾病的易感性、免疫排斥反应等具有重要意义。
以HLA基因为例,HLA基因位于人类染色体的短臂上。
它在人类免疫系统中具有重要的识别作用,参与了抗原呈递和免疫应答的过程。
对于不同种类抗原的处理,不同的HLA分子有不同的作用。
因此,HLA基因的多态性对于人类免疫系统的功能具有重要影响。
在临床上,HLA基因多态性的研究已经被广泛应用于器官移植、疫苗设计等方面。
2. 免疫反应与基因多态性的关系免疫反应是生物体对于感染、致癌细胞等外界因素的应答反应。
在抗原刺激下,免疫系统中的免疫细胞会释放细胞因子、调节细胞增殖、分化等,最终形成一种综合的免疫反应。
这种免疫反应的强度、速度等有很大程度上的差异。
基因多态性是其中一种可能的原因。
例如,HLA基因的多态性对于病毒感染的易感性具有影响。
许多病毒必须依赖宿主的免疫系统来进行复制、扩散等。
而HLA分子参与了抗原的呈递过程,它的多态性会影响到病毒抗原呈递的效率。
因此,HLA基因多态性与病毒感染的易感性具有相关性。
同时,HLA基因多态性还和免疫系统的自身免疫功能密切相关,其多态性与自身免疫疾病的易感性也存在相关性。
另外,基因多态性还可以影响到免疫抗原的适应性。
在免疫应答中,免疫细胞需要对抗原进行特异性识别,并产生相应的免疫反应。
然而,在人群中,同一抗原的识别效率会有所不同。
这是因为不同人的基因多态性和其相应的抗原识别效率有关系。
人体基因组的多态性与遗传疾病
人体基因组的多态性与遗传疾病随着科技的不断发展,人类对基因组的理解也越来越深入。
基因组多态性是指同一物种或同一种族个体基因组序列上的差异,这一差异既可以产生后代优越的生理特征,也可能造成一些遗传疾病。
本文将针对人体基因组的多态性及其与遗传疾病的关系展开讨论。
一、人类基因多态性的来源人体细胞内含有23对染色体,其中最关键的一对是性染色体,即X、Y染色体。
基因是存在于染色体上,决定人类体内的遗传特征,其中同一基因可有多个等位基因。
等位基因是指同一基因所对应的基因根据其不同的表达方式,产生的由不同的序列构成的基因。
人类基因多态性来源主要包括三个方面:自然突变、基因重组及交换。
自然突变是指在DNA复制、DNA修复或细胞分裂时突然发生的变异,产生新的等位基因。
基因重组则是指发生在有性生殖中不同亲本基因物种间突然组合的变异,产生新的基因型。
另外,基因交换与基因重组类似,通常发生在兄弟姐妹及其他亲缘关系亲属间。
二、基因多态性与遗传疾病基因多态性和遗传疾病之间存在一定的相关性。
一般来说,基因多态性对于单基因遗传病的发病率没有太大影响。
但对于一些复杂性疾病,基因多态性是决定疾病形成的重要因素之一。
1.单基因遗传病单基因遗传病大多数情况下仅因单一基因的突变所引起,主要分为显性遗传和隐性遗传两种类型。
其中以囊性纤维化为例,这种病是由某一单基因的突变质变所引起的,危害程度相对较高。
相反,血红蛋白C病的影响程度相对较轻,虽然也是遗传型隐性但发病率较低。
2.复杂遗传病复杂遗传疾病是指由多个基因突变、外部环境及其他因素共同引起的疾病,如高血压、糖尿病等。
通常,这些疾病的发病率由基因环境因素所主导,并不受单一基因的调节。
三、某些基因的多态性与疾病的联系人类基因组多态性非常复杂,现代医学已经证明很多基因与疾病之间存在着一定的联系。
在这方面进行了深入的研究,以下是几个案例:1. ACE基因多态性与高血压ACE(血管紧张素转换酶)基因多态性和高血压之间存在一定的相关性。
基因多态性与人类疾病的关系
基因多态性与人类疾病的关系在人类基因组中,有些基因存在多个等位基因(allele),也就是说,同一个基因能够有不同的表现形态。
这种现象被称为基因多态性(genetic polymorphism)。
基因多态性对于人类的生命健康具有重要的影响,因为它能够决定某些人是否容易患上某些疾病,或者在患病后不同的治疗效果。
本文将从以下几个方面阐述基因多态性与人类疾病的关系。
一、基因多态性与药物代谢酶药物是治疗疾病的主要手段之一。
然而,不同的人对于同一种药物的反应可能存在差异。
这个差异部分源于基因多态性。
举个例子,肝脏中存在一种叫做细胞色素P450 (CYP450) 的酶系统,它是许多药物代谢的主要途径。
然而,CYP450 系统的不同亚型之间存在基因多态性,这就导致了不同的人对于同一种药物代谢速度的不同。
如果某个患者存在一种药物代谢酶的突变,使得他的代谢速度较慢,那么他就需要更少的药物才能产生和其他人一样的效果,否则可能会出现过度药效或药物副作用。
因此,在临床上判断合适的药物剂量会考虑患者的基因多态性。
二、基因多态性与疾病易感性人类有些疾病的发生和基因多态性有密切关系。
例如,乳腺癌、子宫内膜癌等妇科肿瘤患者中,存在一种特定的BRCA1 基因变异。
这种基因变异使得患者乳腺癌和卵巢癌的风险增加很多倍。
另外,糖尿病、哮喘、心血管疾病等也和基因多态性有关。
基因多态性决定了某些人是否容易患上这些疾病,在对这些疾病的防治上也有着重要的意义。
例如,针对某些人可能存在的基因易感性,我们可以通过生活方式、营养等方面进行干预,减少疾病的风险。
三、基因多态性与个性化医疗随着基因测序技术的进步,我们将更好地了解基因多态性与人类疾病的关系。
个性化医疗将基于患者的基因多态性定制治疗方案,从而实现更好的疗效和安全性。
例如,在细胞治疗领域,针对患者基因多态性的治疗才能产生最好的效果,而不同的治疗方法也可能对于不同的基因多态性有不同的效果。
因此,在良性肿瘤和癌症的治疗中,也在逐渐发展基于基因多态性的个性化医疗。
铁死亡特征基因
铁死亡特征基因随着科学技术的不断发展,人类对于基因的研究也越来越深入。
基因是生物个体遗传信息的载体,它决定了个体的生理特征和表现形态。
而铁死亡特征基因则是近年来备受关注的一个研究方向。
铁死亡特征基因是指与铁代谢相关的基因,在人体中起着重要的调控作用。
铁是人体必需的微量元素之一,它参与了许多重要的生理过程,如氧气运输、能量代谢和免疫功能等。
然而,过量的铁元素也会对人体健康造成危害。
当铁离子超过一定浓度时,就会产生自由基,导致氧化应激反应的增加,引起细胞损伤和炎症反应,最终导致器官和组织的损害,甚至引发一系列疾病。
铁死亡特征基因的研究发现,人体内存在许多与铁代谢有关的基因,它们可以调节体内铁的吸收、转运和储存等过程。
其中,最为重要的基因包括HFE基因、HAMP基因、TFRC基因等。
这些基因的突变或多态性可能会导致铁代谢紊乱,进而影响人体的健康。
HFE基因是铁死亡特征基因中最为重要的一个。
它编码了一种蛋白质,可以与细胞膜上的受体结合,调控肠道铁的吸收和肝脏铁的储存。
HFE基因突变会导致铁过量的积累,进而引发遗传性血色素沉着病、亨廷顿舞蹈病等疾病。
HAMP基因编码的蛋白质则可以调节肠道铁的吸收和肝脏铁的释放,它的突变与家族性铁过载症密切相关。
TFRC基因则编码了一种铁载体蛋白质,突变会导致铁代谢紊乱,进而引发贫血等疾病。
除了这些基因,还有许多其他的基因也与铁死亡特征密切相关。
例如,HJV基因编码的蛋白质可以调控肝脏铁的吸收和释放,突变会导致家族性肠道铁负荷过重症。
SLC40A1基因编码的蛋白质则调节肠道铁的吸收和肝脏铁的释放,突变会引发遗传性铁负荷过重症。
这些基因的突变或多态性对于铁代谢的调控起着重要的作用。
铁死亡特征基因的研究不仅可以揭示人体铁代谢的分子机制,还有助于解析铁代谢相关疾病的发病机制。
通过对这些基因的研究,可以开发出更加准确的诊断方法和个体化的治疗策略。
例如,通过检测HFE基因的突变,可以预测遗传性血色素沉着病患者的风险,并进行早期干预和治疗。
遗传学知识:基因多态性的分析
遗传学知识:基因多态性的分析基因多态性的分析基因多态性指的是同一物种中基因序列的变异。
这种基因变异的存在能够导致个体在性状、健康状况、药物代谢等方面出现差异。
分析基因多态性是研究人类基因组的重要手段之一。
本文将从基因多态性的定义、应用、评估等方面进行阐述。
一、基因多态性的定义基因多态性是指基因序列中存在的可变性。
现有研究表明,基因组中约有1%的序列存在变异。
基因多态性的具体表现形式包括单核苷酸多态性(SNP)、串联重复序列(VNTR)等。
基因多态性的存在能够对生物学过程产生影响,如个体的健康状况、药物代谢等。
二、基因多态性的应用基因多态性的存在对个体特征的表现产生影响。
目前,许多研究开展了基因多态性和疾病之间的关联分析,以探究特定基因型与疾病的发生发展之间的关联。
例如,糖尿病、高血压等疾病就与特定基因型有着密切的联系。
另外,基因多态性在个体化用药方面也有广泛的应用。
现有研究表明,基因多态性能够影响药物的代谢和吸收,从而导致个体在药理治疗中出现不同的反应。
因此,在药物治疗中,针对个体基因多态性进行评估和应用,能够提高药物治疗效果和降低不适应症的发生率。
三、基因多态性评估目前,基因多态性的评估主要有两种方式:基于PCR的单纯性分析和基于芯片的多基因分型分析。
基于PCR的单纯性分析是最常见的基因多态性评估方式。
该技术采用特定引物进行扩增,得到基因对应位点的DNA序列,进而对基因型进行分析。
该技术具有操作简单、针对单一基因位点、成本低等特点。
基于芯片的多基因分型分析可以同时评估多个基因位点的多态性。
该技术采用芯片上固定的探针来检测基因多态性,具有高通量、高灵敏度等特点。
但该技术由于成本和技术难度较高,目前仅在特定研究领域得以应用。
四、总结基因多态性评估能够在疾病诊断、药物个体化治疗等方面发挥重要作用。
目前,基于PCR和芯片的技术已成为基因多态性评估的主要手段。
基因多态性是人类基因组研究的重要内容之一,未来随着技术的发展和深入研究,其应用领域和价值将不断扩大和深化。
生物体内铁代谢的分子调控机制
生物体内铁代谢的分子调控机制铁是人类体内必需的微量元素,它参与许多体内生物过程,如血红蛋白合成、细胞呼吸以及细胞生长等。
但是,铁也是一种活泼的离子,当它在体内过量时,会生成自由基,导致氧化应激和细胞损伤。
因此,生物体内铁代谢的平衡与调控极为重要。
铁的进口和储存人类体内的铁主要来源于食物。
在小肠上皮细胞表面存在铁转运蛋白(Transferrin receptor),它可识别铁载体转铁蛋白(Transferrin)并与之结合,使铁进入细胞。
一旦细胞摄取了足够的铁元素,它就会被转运到铁质蛋白(Ferritin)中进行储存,从而维持体内铁离子稳定的水平。
铁离子一旦达到过量,则会被转运到细胞外,通过细胞外铁调控蛋白(Hepcidin)的调控被排泄出体外。
铁在体内代谢的调控机制当人体内铁水平过低时,机体会分泌一种铁缺乏诱导因子(Iron Regulatory Protein,简称IRP),它能识别并结合体内间接铁离子合成相关基因(Iron-responsive element,简称IRE)的RNA结构,从而促进铁转运蛋白和铁载体转铁蛋白的合成,以提高铁离子的吸收和利用。
相反的,当铁过量时,机体会产生抑制因子Hepcidin,使细胞表面的铁转运蛋白被内化分解并阻止铁的进口,同时也增加了铁在Ferritin中的储存,从而降低了体内铁的水平。
IRP和Hepcidin的调控机理IRP的激活大致可以分为两类情况:一种是IRP与IRE同等级别,阻止转铁蛋白合成;另一种是IRP与IRE处于不同级别,促进铁转运蛋白合成。
IRP的调控主要是受体的上调和铁离子浓度的影响。
IRP谷氨酸依赖性氧化酵素(Prolyl hydroxylase,简称PHD)的活性会受到铁的影响而发生变化。
当体内铁离子浓度过低时,PHD的活性被抑制,从而使聚乙二醇分解酯酶4(Poly ubinat edEsterase4,简称P4H)的降解被抑制,聚乙二醇化酶(Polyubiquitination,简称PU)的结合被降低,从而增加了IRP的活性。
药物代谢酶与基因多态性
药物代谢酶与基因多态性药物疗效和不良反应的出现和消失过程是由药物和机体相互作用引起的。
药物代谢是影响药物作用的重要因素之一。
药物的代谢过程主要发生在肝脏。
药物代谢主要分为两种类型:氧化代谢和非氧化代谢。
而药物代谢酶是药物代谢中的重要催化剂。
因此,若药物代谢酶活性异常,就可能导致药物作用可预测性的降低。
药物与代谢酶的相互作用复杂多样,其中基因多态性是影响药物代谢酶活性的重要因素之一。
药物代谢酶是由相应的基因控制的。
不同基因座的人其药物代谢酶水平存在差异,这种差异称为基因多态性。
基因多态性导致不同个体之间的药物代谢酶活性存在差异。
基因多态性可以影响药物的疗效和安全性。
因此,对影响药物代谢酶相应基因的多态性进行研究有非常重要的临床意义。
在药物代谢中,酶P450是一类重要的代谢酶。
CYP2D6、CYP2C9和CYP2C19是其中的重要一員。
这些酶代谢了许多药物,如洋地黄类、β阻滞剂、抗血小板药、抗抑郁药等。
但是,这些药物在不同个体中的代谢水平却有差异。
其中较常见的是CYP2D6和CYP2C19的基因多态性。
CYP2D6基因编码的酶代谢率是许多药物代谢的决定因素。
该基因有多个等位基因,每个等位基因对应着不同的酶活性水平。
大多数人在CYP2D6基因座上是野生型(CYP2D6*1),但也有人携带不同等位基因,如CYP2D6*4、CYP2D6*10等。
CYP2D6*4等位基因就是一种代表性的核苷酸改变引起的突变,被认为是一种被普遍认可的致使代谢能力降低的等位基因。
因此,对携带此类等位基因的患者应该调整药物使用剂量。
另外,CYP2D6酶由于可以解除莨菪类碱物的镇痛效应,因此在开展镇痛和止痛治疗时,该酶底物关系不容忽视。
因CYP2D6酶代谢扩散性轻抑痛、曲马多、氟哌利多等等。
CYP2C19基因的多态性也对药物代谢有重要影响。
CYP2C19基因也存在多种等位基因,如CYP2C19*1、CYP2C19*2等。
精神药物氟西汀、克咪嗪等药物就是CYP2C19的亚型结构体代谢产物。
基因多态性及其生物学作用和医学意义
基因多态性及其生物学作用与医学意义一、基因多态性:多态性(polymorphism)就是指处于随机婚配得群体中,同一基因位点可存在2种以上得基因型。
在人群中,个体间基因得核苷酸序列存在着差异性称为基因(DNA)得多态性(gene polymorphism)。
这种多态性可以分为两类,即DNA位点多态性(site polymorphism)与长度多态性(longth polymorphism)。
1、位点多态性:就是由于等位基因之间在特定得位点上DNA序列存在差异,也就就是基因组中散在得碱基得不同,包括点突变(转换与颠换),单个碱基得置换、缺失与插入。
突变就是基因多态性得一种特殊形式,单个碱基得置换又称为单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP), SNP通常就是一种二等位基因(biallelic)或二态得变异。
据估计,单碱基变异得频率在1/1000-2/1000。
SNP在基因组中数量巨大,分布频密,检测易于自动化与批量化,被认为就是新一代得遗传标记。
2、长度多态性:一类为可变数目***重复序列(variable number of tandem repeats, VNTRS),它就是由于相同得重复顺序重复次数不同所致,它决定了小卫星DNA(minisatellite)长度得多态性。
小卫星就是由15-65 bp得基本单位***而成,总长通常不超过20bp,重复次数在人群中就是高度变异得。
另一类长度多态性就是由于基因得某一片段得缺失或插入所致,如微卫星DNA(microsatellite),它们就是由重复序列***构成,基本序列只有1-8bp,如(TA)n及(CGG)n等,通常重复10-60次。
长度多态性就是按照孟德尔方式遗传得,它们在基因定位、DNA指纹分析,遗传病得分析与诊断中广泛地应用。
造成基因多态性得原因:1复等位基因(multiple allele)位于一对同源染色体上对应位置得一对基因称为等位基因(allele)。
遗传多态性对药物反应的影响
遗传多态性对药物反应的影响随着基因测序技术的不断发展,人们对基因和遗传多态性的认识逐渐加深。
越来越多的研究表明,药物代谢途径和药物作用靶点的基因多态性会对药物反应产生重要影响。
1、基因多态性与药物代谢药物代谢是药物分解和清除的过程。
药物在体内经过一系列的代谢途径,其中最重要的是肝细胞中的细胞色素P450(CYP)酶系统,它能够代谢很多药物。
基因多态性会影响药物代谢酶的活性和表达,对药物的代谢过程产生作用。
例如,CYP2D6基因多态性对许多药物的代谢有影响。
在某些人群中,CYP2D6表达量较少,导致代谢酶活性较低,可能会影响对需要CYP2D6代谢的药物的疗效和安全性,如抗抑郁药、抗精神病药、止痛药等。
此外,CYP2C19也是一个常见的基因多态性,影响着一些常用的止痛药、抗心血管药和抗癫痫药的代谢。
2、基因多态性与药物作用靶点药物与机体发生作用不仅仅是通过代谢酶系统,还包括结合蛋白、受体、信号通路等,这些都是通过基因编码的蛋白质实现的。
因此,当这些蛋白质存在基因多态性时,它们的功能和表达水平均可能会受到影响,影响药物的作用。
例如,ACE基因是一个关键的靶点,主要控制血管紧张素转换的生物反应。
许多常用的抗高血压、抗心血管药物都是通过干预ACE基因作用来发挥作用的,而ACE基因的多态性会影响药物疗效和安全性。
此外,β肾上腺素能受体基因是一种重要的药物靶点,影响着体重管理、心血管疾病和哮喘治疗方案。
许多药物也是通过干预β受体基因作用来发挥作用,而基因多态性也会影响药物反应。
3、基因多态性与个体化治疗随着个体化医疗的兴起,越来越多的医生开始注意到基因多态性对药物反应的影响。
在开展患者基因检测的基础上,医生可以结合相关药物的标准剂量、代谢途径和药物作用机制等信息,设计出更加个性化的药物治疗方案,从而有效提高治疗效果、降低不良反应。
4、总结遗传多态性是影响药物反应个体差异的一个重要因素。
掌握基因多态性的知识,有助于医生更好地为患者定制个性化治疗方案,提高治疗效果,降低不良反应。
铁代谢与变性疾病
脑衰老及神经退行性病变中的铁代谢(综述)铁离子涉及脑内许多基础生理进程,包括氧的运输、DNA合成、线粒体呼吸、髓磷脂合成以及神经递质的合成与代谢。
而正常的铁代谢是维持脑正常生理功能所必须的,一旦铁代谢异常,将会产生羟基自由基,氧化脂质、蛋白质、碳水化合物以及DNA,最终导致细胞损伤。
近日,柳叶刀杂志子刊上发表了一篇最新综述,旨在阐述正常脑衰老过程中,铁的分布情况。
另外对常见的神经退行性病变(阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化症),以及不常见的紊乱性疾病(弗里德赖希共济失调、原血浆铜蓝蛋白缺乏症、神经铁蛋白变性病、亨廷顿症、不宁腿综合症)中,铁代谢的改变进行总结;并且评估了铁螯合剂作为上述疾病潜在治疗方案的可行性;最终,探讨高磁场MRI在脑内铁分布研究中的进展情况。
具体内容如下:细胞内铁的调节一.外周铁吸收一些细胞(巨噬细胞、肝细胞等)通过膜铁转运蛋白,以亚铁的形式释放铁;继而被血浆铜蓝蛋白(亚铁氧化酶的一种)氧化,并且结合到转铁蛋白上。
在肠细胞内,正膜铁转运辅助蛋白,具有类似于铜蓝蛋白的作用。
表一:文中所涉及相关术语的详细介绍外周细胞摄取铁的过程,可能涉及肠细胞内的转铁蛋白(TFR1)受体1复合物,然后铁通过二价金属离子转运体1(DMT1),从内涵体进入细胞质内。
铁进入细胞内可变铁池后,其中一部分结合成含铁蛋白(进行线粒体能量代谢)或以铁蛋白的形式存储;另外,铁还可以存储于溶酶体铁蛋白与含铁血黄素内。
膜铁转运蛋白运将亚铁转出细胞(肝细胞、肠细胞、巨噬细胞),以结合到循环的转铁蛋白。
铁调素通过与膜铁转运蛋白的相互作用,可调节系统铁代谢。
在铁含量丰富时,导致膜铁转运蛋白内化与降解,从而阻止铁从细胞运出;当循环铁浓度降低时,铁调素合成减少,铁继续通过膜铁转运蛋白转出细胞。
许多哺乳动物组织(如肝细胞、巨噬细胞),通过TFR1、DMT1、转铁蛋白以及膜铁转运蛋白mRNA翻译水平调节细胞铁代谢。
而两种细胞内“铁感应分子”,铁调节蛋白(IRPs)IRP1与IRP2,转录后调节铁代谢。
铁代谢相关基因
铁代谢相关基因全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:铁是人体所必需的矿物质之一,它在机体中扮演着重要的生化功能,参与到DNA合成、细胞分化和氧气转运等多个生理过程中。
铁代谢相关基因则是控制和调节铁在机体内的吸收、运输和储存的关键基因,对于维持人体内铁平衡起着至关重要的作用。
铁在机体内的代谢主要由转铁蛋白(Transferrin)、铁存储蛋白(Ferritin)以及铁调节蛋白(Hepcidin)等多种蛋白质参与调节。
铁代谢相关基因主要包括Tf(转铁蛋白)、Fth1(重链铁蛋白)、Ftl1(轻链铁蛋白)以及Hamp1(Hepcidin)等。
这些基因在铁的吸收、运输和存储中起着不可或缺的作用。
转铁蛋白(Transferrin)是负责运输铁的蛋白质,它通过结合游离铁离子,使其在体内得以运输到各个细胞组织中。
Tf基因编码的转铁蛋白具有高度亲铁性,能够高效地结合和释放铁离子,从而确保铁在体内的有效运输。
而Ferritin是负责储存和释放铁的蛋白质,在机体内形成Ferritin 复合物,通过存储铁离子保持体内铁的平衡。
Fth1和Ftl1基因分别编码着重链铁蛋白和轻链铁蛋白,在细胞内协同合成成Ferritin蛋白质,发挥着储存和释放铁的作用。
Hepcidin是负责调节体内铁平衡的关键蛋白质,它通过调控转铁蛋白受体的稳定性,影响细胞对于铁的吸收和释放。
Hamp1基因编码的Hepcidin蛋白在体内起着非常重要的作用,能够影响身体对于铁的需求和利用,以保持体内铁的稳定。
除了这些基因之外,铁代谢还受到多种其他因素的调节,例如体内铁含量、炎症状态、贫血情况等都可能影响铁的吸收和利用。
对于铁代谢相关基因的研究和了解将有助于揭示铁代谢的调控机制,为预防和治疗与铁相关的疾病提供重要的参考依据。
随着现代生物技术的发展,人们对于铁代谢相关基因的研究也得到了不断的深入。
通过基因测序技术和转录组学分析,科学家们可以更准确地了解不同基因在铁代谢中的作用和调节。
遗传多态性与药物代谢之间的关系
遗传多态性与药物代谢之间的关系药物代谢是药物在机体内的转化和消除过程,其中包括药物的吸收、分布、代谢和排泄四个方面。
药物代谢受到遗传多态性的影响,不同基因型的个体对同一种药物的代谢能力也不同。
因此,了解遗传多态性与药物代谢之间的关系可以帮助医生更准确地选择药物并制定个性化的治疗方案,提高治疗效果和避免药物不良反应。
一、遗传多态性的概念遗传多态性是指同一基因在不同个体中表现出不同的表型(即基因型与表型的不一致性)。
这是由于基因的不同等位基因(Two different alleles)与环境交互作用的结果。
例如,CYP2D6是编码细胞色素P450酶家族的基因,该基因有多个等位基因,不同基因型的个体对同样的药物的代谢能力也不同。
二、药物代谢的类型药物代谢可以分为两种类型:一种是氧化代谢,即口服药物经过肝脏的细胞色素P450系统(CYP酶系)的作用被代谢,最终生成的代谢产物被肝、肠和肾排泄。
另一种是非氧化代谢,即药物通过草酸酰转移酶和葡萄糖基转移酶等酶的作用,在肝脏和其他组织中被代谢.三、影响药物代谢的因素影响药物代谢的因素很多,包括年龄、性别、遗传、环境因素等。
其中遗传因素是影响药物代谢的重要因素。
药物代谢酶的基因多态性对药物代谢的影响非常大。
对于口服药物而言,药物在胃肠道的吸收、进入肝脏细胞、半衰期以及药效能力等都与基因的不同等位基因有关。
四、遗传多态性和药物代谢之间的关系许多药物在肝脏中的代谢是由CYP酶系统介导的。
CYP酶群在代谢药物过程中具有非常重要的作用,而且不同的药物所用到的CYP酶群也是不同的。
不同基因型的个体,CYP酶群的活性差别非常明显,因此,药物代谢的能力也差别很大。
以CYP2D6为例,CYP2D6酶的活性在人群中变化很大,由此会引起不同的药物代谢速率。
因此,如何合理运用基因检测技术,分析不同基因型个体的代谢能力,选择个性化的治疗方案,就成为极具前景和应用价值的研究方向。
五、药物代谢与药物安全性不同基因型个体的药物代谢速率不同,因此对于相同剂量的药物,不同基因型个体获得的药物效应是不同的。
生物体内铁代谢的分子生物学机制
生物体内铁代谢的分子生物学机制生物体内铁代谢是一个重要的生理过程,它关系到生物体内各种生化活动的正常进行,是生命活动中不可或缺的一部分。
铁是绝大多数生物体内必需的元素之一,而其缺乏或过量都会对生物体造成严重的影响。
因此,生物体内铁代谢的分子生物学机制备受关注。
铁在生物体内的循环和代谢在生物体内,铁的循环和代谢由多种铁载体和铁转运蛋白共同完成。
铁转运蛋白是细胞膜上的一种蛋白质,它在细胞外被铁结合后通过内吞作用运入细胞内。
铁进入细胞后,会被铁转移蛋白或细胞内铁结合蛋白结合,然后由铁载体将铁运输到细胞内各个部位。
当细胞需要更多的铁时,铁载体会释放铁,使其参与细胞内的代谢活动。
当生物体内铁含量过高时,多种蛋白质会帮助将其排出体外,以维持铁的平衡和稳定。
铁代谢的调控机制铁代谢的调控机制非常复杂,涉及多种调节因子和信号通路。
铁调节蛋白(IRP)是其中重要的调节因子之一,它通过结合特定的IRP-反应元件(IRE)来调控多种铁代谢相关基因的表达,包括铁转运蛋白和铁结合蛋白等。
IRP的活性受到生物体内铁含量的影响,当铁含量低时,IRP会增加其与IRE的结合能力,促进相关基因表达;当铁含量高时,IRP-IRE结合的亲和力下降,相关基因表达受到抑制。
此外,多种信号通路也参与了生物体内铁代谢的调控。
例如,一些细胞因子和细胞生长因子等可以调节铁转运蛋白的表达和活性,从而影响铁在生物体内的转运和代谢等生理过程。
同时,一些蛋白质酶的活性也可以受到生物体内铁含量的影响,从而调节细胞内信号传递和代谢等过程。
铁代谢的相关疾病铁代谢异常与多种疾病密切相关,包括贫血、血色病、内源性中毒和神经系统疾病等。
贫血患者常常体现为铁缺乏性贫血,其原因可能是铁吸收不良、铁利用障碍或铁丢失等。
而血色病则主要与血清铁蛋白过高或缺乏相关联。
内源性中毒和神经系统疾病则可能与生物体内铁含量过高或过低相关。
因此,探究铁代谢的分子生物学机制对于预防和治疗相关疾病具有重要意义。
遗传多态对药物代谢的影响
遗传多态对药物代谢的影响药物代谢是指药物在体内的代谢过程,从而被排出体外。
这一过程涉及到多种酶的作用和调节,而这些酶的活性可能会受到遗传多态性的影响。
本文将详细探讨遗传多态对药物代谢的影响,以及在临床应用中的相关意义。
一、遗传多态性概念及其与药物代谢的关系遗传多态性是指基因组中存在的多种等位基因,不同基因的存在可能会导致不同的表型表现。
其中,一些基因与药物代谢酶有关,因此会影响药物的代谢作用。
比如,丙戊酸钠这一药物需要经过CYP2C9这一酶的代谢,而CYP2C9基因可能存在等位基因的差异,因此就会对丙戊酸钠的代谢产生影响。
这就是典型的遗传多态性与药物代谢之间的关系。
二、常见的基因多态性对药物代谢的影响1. CYP450基因多态性CYP450基因是代谢多种药物的酶的基因,其不同的等位基因可能会导致药物的代谢产生显著变化。
比如,CYP2D6基因存在多种等位基因,其中CYP2D6*4等位基因会降低酶的活性,从而导致药物的代谢变慢,药物残留时间增长。
因此,医生需要对该基因的多态性进行检测,以确定药物的剂量和频率,从而达到更好的治疗疗效。
2. UGT基因多态性UGT基因编码的是一种糖基转移酶,负责药物和代谢物之间的糖基转移。
UGT1A1基因的多态性可能会对伊立替康、伐昔洛韦和贝利司汀等药物的代谢产生影响,进而可能导致药物副作用的产生或者对治疗疗效产生不利作用。
3. NAT基因多态性NAT基因编码的是酰胺酶,对药物的乙酰化代谢起到关键作用。
比如,NAT2基因中的SNP可能会导致抗结核药物利福平的临床效果存在差异,进而导致治疗成功率产生差异。
三、遗传多态性在临床应用中的意义临床应用中,遗传多态性的存在可能会导致药物的代谢影响、副作用产生、疗效降低等问题。
因此,医生需要认真考虑遗传多态性对临床治疗的影响,在制定治疗方案时必须对患者进行基因检测,从而进行个性化治疗和用药调整,使得药物的疗效和安全性达到最优化水平。
生物中铁的细胞内分布与代谢机制
生物中铁的细胞内分布与代谢机制铁是生命体中不可或缺的重要元素,在维持许多生物体的代谢过程中起着至关重要的作用。
铁参与了氧的传递以及许多酶的催化作用,这些酶包括呼吸链中的线粒体酶、DNA合成酶等等。
在人类身体内,铁的代谢调控受到多种因素的影响,包括营养状态、免疫状况以及疾病的发生等等。
铁的细胞内分布在细胞内,铁的分布与代谢主要与铁载体、转运蛋白以及铁储存蛋白等有关。
铁在细胞内的含量是非常低的,因为它在大部分情况下都与铁载体或铁蛋白等结合在一起。
铁载体是指一些能够与铁结合并向细胞内输送铁的蛋白质,包括转铁蛋白1、转铁蛋白2以及脑铁蛋白等。
转运蛋白则是在细胞内负责将铁从铁载体或膜上运输至细胞内特定位置的蛋白质,包括低亲和力转运蛋白1和2等。
铁储存蛋白则是负责在细胞内储存大量铁离子的蛋白质,包括铁蛋白和酸性蛋白等。
这些蛋白质形成的网络,使得铁的分布和代谢在细胞内得到了精确而复杂的调控。
铁的代谢机制现代生物医学技术的发展,使得我们对生物系统中铁的代谢机制有了更深入的了解。
铁的转运和储存机制涉及到多种蛋白质的参与,其中最为重要的包括转铁蛋白、高亲和力铁结合蛋白和铁蛋白等。
在人体内,研究者还发现,铁的代谢过程与免疫系统、整合素等多个方面密切相关。
铁对免疫系统的影响在人体内,铁的代谢与免疫系统密切相关。
铁是细胞内的一种氧化受体,参与了多种酶的活性调节和蛋白质的合成。
另外,铁还可以影响基因的表达,通过调节转录因子的表达,从而影响下游生物过程。
例如,在人体免疫系统中,铁调节了转录因子NF-κB的表达,从而影响了炎症的发生和细胞凋亡等生物过程。
整合素与铁的代谢整合素是细胞表面的一种蛋白质分子,可以识别细胞外的各种信号分子,并通过转导信号影响细胞内的生命活动。
最近的研究表明,整合素还参与了铁的代谢过程,调控了铁在细胞内的分布和利用。
例如,人类肝脏中的α5β1整合素能够与膜上的铁载体转铁蛋白1结合,从而调控铁的进入和出口,并影响铁在肝脏和其他器官的转运和分布过程。
铁代谢指标解读
铁代谢指标解读1. 嘿,你知道血清铁是什么吗?就好比汽车需要汽油才能跑起来,血清铁就是我们身体的“能量油”呀!比如,当你感觉特别疲惫没力气的时候,说不定就和血清铁有关系呢!2. 铁蛋白听说过吗?这可重要啦!它就像一个大仓库,储存着铁呢。
想想看,如果仓库空了,那会咋样?就像你手机没电了一样着急呀!比如体检发现铁蛋白低,那可得重视起来。
3. 转铁蛋白呢,就像是个勤劳的“搬运工”,负责把铁运到需要的地方。
要是这个“搬运工”出问题了,那可不得了!比如身体某些部位得不到足够铁,功能可能就受影响啦。
4. 总铁结合力,这名字听起来就很厉害吧!它就像一个容量指标,告诉你能装多少铁。
如果总铁结合力不正常,那是不是像容器出了问题呀!比如一些疾病可能就和它有关呢。
5. 血清铁饱和度,这可是个关键指标呢!它就像一个比例,显示铁的利用情况。
好比做蛋糕,材料比例不对可不行!像贫血的时候,就可能和血清铁饱和度有关哦。
6. 红细胞内铁,这可是红细胞的“宝贝”呀!没有足够的它,红细胞就没办法好好工作啦。
就像士兵没有武器怎么打仗呢!比如缺铁性贫血,很大程度就是红细胞内铁不足。
7. 骨髓铁染色,这个检查很特别哦!它就像给骨髓拍了个“照片”,能清楚看到铁的情况。
要是照片上显示不正常,那可得紧张一下啦!像骨髓造血有问题时,这个检查就很关键。
8. 铁调素,这可是个神秘的角色呢!它就像一个调控开关,控制着铁的代谢。
要是开关失灵了,那后果不堪设想呀!比如一些慢性疾病可能就和铁调素有关联。
9. 血浆铜蓝蛋白,它和铁代谢也有密切关系呢!就像一个好伙伴,一起维持着身体的平衡。
要是它不正常了,那铁代谢可能也会乱套哦!比如某些遗传疾病就会影响到它。
10. 运铁蛋白受体,这可是铁进入细胞的“大门”呀!如果大门出问题了,铁怎么能顺利进去呢?像一些细胞代谢异常的情况,就可能和运铁蛋白受体有关啦!我的观点结论:这些铁代谢指标都非常重要,任何一个出现异常都可能给身体带来影响,所以一定要重视对它们的解读和理解呀!。
机体铁代谢关键基因及其调控机制
机体铁代谢关键基因及其调控机制机体铁代谢关键基因及其调控机制是一个重要的生物学研究课题,它涉及到多种基因如何通过复杂的分子机制协同起作用,来调节机体的铁代谢。
目前已经发现,机体铁代谢受到许多基因的影响,而这些基因之间的关系和调控机制尚不清楚。
机体铁代谢主要受以下五种基因的调控:第一种是铁转运蛋白基因(ferritin genes),它们能够调节细胞内铁的转运和储存,保障铁的有效使用。
第二种是铁摄取调控基因(iron uptake regulator genes),它们能够调节细胞对外界铁摄取的开发,并将其转化为有效铁。
第三种是血红蛋白合成基因(hemoglobin synthesis gene),它们能够为细胞提供有效的氧气传输。
第四种是铁排出调控基因(iron efflux regulator gene),它们能够调节细胞内外铁的排出,避免细胞内铁浓度过高造成毒性。
最后一种是铁毒性调控基因(iron toxicity regulator gene),它们能够调节细胞对过多铁的抗性,避免细胞受到毒性影响。
铁转运蛋白基因的活动受到许多因素的调控,其中最重要的两个因素是体内的铁募集因子(iron mobilization factor)和外源的维生素C(vitamin C)。
铁募集因子可以通过调节细胞内部铁含量来调控铁转运蛋白的活性,这些因子包括细胞外的血红蛋白、细胞内的调节性转录因子IFN-γ和NF-κB等。
此外,维生素C也能够促进铁转运蛋白的活性,因为它可以增加细胞内铁离子的溶解度,从而提高铁转运蛋白的活性。
铁摄取调控基因的活性受到多种因素的调控,其中最重要的因素是两种核糖核酸(RNA)——转录因子HIF-1α和miR-210。
转录因子HIF-1α可以调节铁摄取基因的表达,从而促进细胞对外界铁摄取的开发,并将其转化为有效铁。
此外,miR-210也能够调节细胞对外界铁摄取的开发,它可以通过影响某些参与铁摄取的蛋白的表达来调整铁摄取的速度。
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E DITORIALS&P ERSPECTIVESI ron homeostasis, like other physiological processes,relies on precise and timely interactions between key proteins involved in either its uptake or release. At the core of this is hepcidin, a small acute phase antimi-crobial peptide that now also appears to synchronously orchestrate the response of iron transporter and regula-tory genes to ensure proper balance between how much dietary iron is absorbed by the small intestine or released into the circulation by macrophages.1Several studies suggest that there are strong genetic compo-nents that underlie hepcidin regulation beyond the usual suspects(i.e. infection, inflammation, erythropoiesis, hypoxia and iron), in a manner that could impinge on phenotypic differences in susceptibility to iron-over-load or anemia. Based on variation in hepcidin expres-sion phenotypes, new emerging data suggest that there are heritable regulatory polymorphisms within the pro-moter that are linked to diseases of iron metabolism. Here we provide a perspective of what factors could determine such variability, giving some insight into how gene-gene, gene-environment, gene-nutrient inter-actions and even circadian rhythms may contribute to hepcidin ex pression variation and diseases associated with such variation.Role of human genetics in hepcidin expression variationSusceptibility to diseases of iron metabolism is often due to inappropriate levels of hepcidin expression or fer-roportin resistance to its effects.2Evidence suggests that these diseases cannot be fully explained by mutations in susceptibility genes alone i.e. those intimately linked to iron metabolism since most of these genes may have no mutations at all. This is particularly true for hepcidin because only a few mutations have been identified in the human hepcidin gene yet there are large variations in iron and hepcidin levels between individuals.3-5In other words, there are heritable differences in hepcidin expression that may determine phenotypic variation in iron metabolism between individuals. This is because like most other genes, hepcidin does not express at the same levels or in the same temporal order in every indi-vidual, a phenomenon known as the genomics of gene expression or expression level polymorphisms.6Hepcidin regulation: the story so farFor a whole host of reasons, gene expression is invari-ably stochastic. Thus, a random population-sampling would reveal wide variations in gene expression profiles and in hepcidin levels. Variation in hepcidin expression may be sex ually dimorphic or it may depend on age, iron levels, and infection/inflammation or simply on time of day.For example, estradiol has been shown to repress hepcidin transcription in fish7suggesting that dif-ferences in the complement of sex hormones could induce some variation in hepcidin expression within and between the sexes; this may underlie variation in hep-cidin ex pression and liver iron loading between males and females.3-5, 7-9Regulatory variation in hepcidin ex pression may be determined by polymorphic cis-acting, non-coding regions of the gene. Thus these regions are just as crucial to quantitative differences in its ex pression as point mutations within its open-reading frame (ORF) because some of these regions contain transcription factor-bind-ing sites. Trans-acting factors also determine hepcidin expression variation; these include transcription factors and iron regulatory or modifier proteins.2Structural vari-ation in the hepcidin gene i.e. gene dosage or copy num-ber polymorphism, inversions and insertions,10may also determine variability in its ex pression. We conjecture that where certain individuals inherit different copy numbers or structural variants of the hepcidin gene, there may be consequential variation in hepcidin expres-sion and iron absorption. Although conceptually possi-ble, this type of variation has not yet been identified. Cis-acting regulatory polymorphisms in hepcidin expression level variationA CCAAT-enhancer-binding protein (C/EBP) recogni-tion site within the hepcidin promoter provided the first evidence for cis-acting regulation of its ex pression by C/EBPα.11Subsequently, we showed that hepcidin expression was also regulated by Upstream Stimulatory Factor (USF) and c-Myc/Max through several E-box es with the consensus sequence CAnnTG (n is any other nucleotide); these are binding sites for the basic helix-loophelix leucine zipper family of transcription factors.12 Genes that are regulated through E-boxes including the Clock genes period,timeless and clock tend to be under cir-cadian rhythmic transcriptional control,13suggesting that hepcidin may also be transcribed in pulses. This may account for the wide diurnal variations in hepcidin expression5which may cause cyclical changes in iron levels. We also showed that single nucleotide polymor-phisms (SNPs) within the cognate promoters of the genes in different mouse strains could contribute to vari-ability in mouse hepcidin gene ex pression as some of these SNPs constituted USF binding sites.14Similarly hepcidin ex pression by STAT3 (Signal Transducer and Activator of Transcription 3) is thought to be mediated by the STAT response element (also referred to as inter-feron-γactivation sequence, GAS), TTCTTGGAA.15In support of the contribution of regulatory SNPs in hep-cidin expression variation and iron metabolism, Island et al.found a C>T polymorphism (underlined) in one ofGenetic variation in hepcidin expression and its implications for phenotypic differences in iron metabolismHenry K. Bayele, and Surjit Kaila S. SraiDepartment of Structural and Molecular Biology, Division of Biosciences, University College London, London, UK. E-mail: kaila@. doi:10.3324/haematol.2009.010793two bone morphogenetic protein response elements,BMP-RE, (GGCGCC →GGTGCC) in the promoter thatimpaired transcription of the gene, its IL-6-responsive-ness and binding by Smads.16Similarly, Marco et al.found association between a -582A>G polymorphism inthe hepcidin promoter and iron overload in thalassemiamajor.17Porto et al.previously reported a SNP (a G to Asubstitution) in the 5’UTR of the human hepcidin genewhich correlated with severe hemochromatosis. ThisSNP generated a short ORF upstream of the gene, caus-ing a marked reduction in hepcidin ex pression.18Suchshort ORFs abound in the human genome; they arehighly polymorphic and some have been linked to avariety of human diseases because they cause significantreductions in the ex pression of prox imal downstreamgenes.19Trans-acting regulatory variation in hepcidin expression Transcriptional regulators that may cause variation in hepcidin expression levels between individuals are pri-marily involved in the inflammation arm of hepcidin regulation i.e. the JAK/STAT (IL-6/STAT3), and BMP/Smad signaling pathways.20However, the signals that culminate in iron-dependent hepcidin transcription or the cognate proteins that mediate this pathway remain obscure. Although we showed that USF regu-lates hepcidin expression,12the underlying signal trans-duction pathway remains unclear. The increasing num-ber of transcription factors for hepcidin ex pression (STAT3, Smads, USF1/2, c-Myc/Max, C/EBP α,and HIF-1) has major implications because quantitative or quali-tative differences in their expression (i.e. due to regula-tory polymorphisms or structural variation, respective-Figure 1.Regulatory pathways in hepcidin expression. In the BMP/Smad pathway,the binding of BMPs to the BMP receptor induces recep-tor regulated Smads (R-Smads); following phosphorylation,R-Smads heterodimerize with Smad 4 (common Smad) and co-migrate to the nucleus where they bind to the BMP response elements (BMP-RE) in the hepcidin promoter.R-Smads can be inhibited by inhibitory Smads (I-Smads). An iron sensor complex which may include HFE,TfR2,HJV and TMPRSS6,is regulated by transferrin-bound iron (Tf-Fe). This (hypothetical) complex transmits iron signals via ERK1/2 for activation of a putative iron-responsive transcription factor which binds to the hepcidin promoter or modulates Smad phosphorylation and influences levels of hepcidin expression. Homo- and/or heterodimers of USF1/USF2 compete with HIF-1 for binding to the E-boxes; the signals for this may be generated by the iron sensor complex. The inflam-matory (JAK-STAT) pathway engages IL-6 and its receptor,causing phosphorylation of the Janus kinase; this phosphorylates STAT3 which subsequently forms homodimers and translocates to the nucleus where they bind to the interferon γ-activation sequence (GAS) on the hepcidin promoter to drive transcription. The C/EBPs may also be regulated by this pathway (shown with a stippled arrow). The JAK-STAT pathway can b e inhib ited by the suppressors of cytokine signaling (SOCS),phosphotyrosine phosphatases (SHPS) and PIAS (Protein Inhibitor of Activated STAT). Both the SOCS and SHPs are induced byIL-6 but inhibit JAK-STAT signaling in a negative feed-back loop.ly), could determine phenotypic variation in hepcidin expression between individuals. For example, Huang et al.21found an association between biliary atresia and a polymorphism in USF2 that decreased hepcidin expres-sion by this transcription factor.Mouse genetics suggests that there may be epistatic interactions between the hepcidin gene and TMPRSS6, HFE,TfR2and HJV.TMPRSS6mutations that increase systemic hepcidin levels in humans have been found to cause iron-deficiency anemia2,22,23while mutations or deletions of TfR2,HJV and HFE invariably reduce hep-cidin levels and cause iron-overload.2It is therefore probable that polymorphisms or mutations at any of these loci or their upstream regulators could cause sig-nificant variability in hepcidin expression and differen-tial iron-loading. Thus the potential for hepcidin expres-sion variation increases exponentially with every identi-fiable regulator along the pathways depicted in Figure 1. Epigenetic regulation of hepcidin expressionThe most important epigenetic modifiers of hepcidin expression are the environment and diet because of their potential to influence chromatin structure e.g. through DNA methylation.24For ex ample, individuals that are ex posed to infectious diseases may ex press more hep-cidin than those in relatively sterile environments. Similarly, diets that are rich in iron may increase hep-cidin synthesis. On the other hand, individuals living in chronically hypox ic environments (e.g. high altitude) may express reduced levels of hepcidin compared with those at sea-level. Unfortunately these assumptions are based on our working knowledge of hepcidin ex pres-sion dynamics as no epidemiological data are available to support them. Nevertheless, it is highly likely that gene-environment and gene-nutrient interactions may critically modify hepcidin ex pression levels between individuals or populations, and their predisposition to iron-overload or anemia.Concluding remarksThe exquisite sensitivity of hepcidin to fluctuations in systemic iron levels would make it a good reporter of iron metabolism but this is confounded by its equal sen-sitivity to inflammatory mediators and environmental vagaries. In this perspective, we have described how hepcidin regulation is multi-pronged and that hepcidin-dependent susceptibility to disorders of iron metabolism may be highly complex. A number of suggestions could be made to untangle this complexity.1. For hepcidin to be a veritable diagnostic biomarker and a faithful reporter of disease, we must be able to dis-tinguish between spurious or normal inconsequential biological processes that result in transient changes in its expression, from those that inform us of incipient dis-ease.2. Reference values are also urgently required to enable early disease diagnosis and staging, patient strat-ification and response to treatment.3. Re-sequencing efforts should be made to identify polymorphisms in hepcidin genes particularly in popula-tion clusters with idiopathic iron-overload or deficiency.4. The increasing complex ity of iron metabolism requires a bottom-up,systems biology approach that begins with a computational assemblage of all the infor-mation available on hepcidin regulation. This would pro-vide a unified, plug-and-play even if imperfect executable model to test new hypotheses and to validate ex isting pathways for its regulation. Such an approach will enable our understanding of how hepcidin integrates and/or controls iron metabolism in health and disease.Dr. Henry K Bayele is a Senior Research Fellow in the Research Department of Structural and Molecular Biology, Division of Biosciences, University College London, UK. Dr. Surjit Kaila Singh Srai is a Professor of Biochemistry and Molecular Biology, post-graduate tutor, Intercalated B.Sc. tutor in Molecular Medicine in the Research Department of Structural and Molecular Biology, Division of Biosciences, University College London, UK. This work was funded by a grant from the Biotechnology and Biological Sciences Research Council.References1.Chung B, Chaston T, Marks J, Srai SK, Sharp PA. Hepcidindecreases iron transporter expression in vivo in mouse duo-denum and spleen and in vitro in THP-1 macrophages and intestinal Caco-2 cells. J Nutr. 2009 Jun 23. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 19549758.2.Lee PL, Beutler E. 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Regulatory variation in hepcidinH ypereosinophilic syndromes (HES) are a group ofdisorders characterized by persistent and markedhypereosinophilia (>1500 per microliter) not dueto an underlying disease known to cause eosinophilexpansion (such as an allergic drug reaction or parasiticinfection), and which is directly implicated in damage ordysfunction of at least one target organ or tissue.1,2Although rare, HES have recently nurtured much inter-est, as fascinating pathogenic mechanisms have been dis-covered in patient subgroups, and novel targeted thera-peutic approaches have recently been proven efficacious.Efforts are now being directed towards improving diag-nostic criteria and classification of disease forms,2inorder to better reflect these advances, and more impor-tantly to provide physicians with a practical diagnosticapproach to patients in whom chronic damage-inducinghypereosinophilia can not be resolved by treating an eas-ily recognized underlying cause. However, this is chal-lenging, as pathogenesis remains unknown in the major-ity of patients, and there are currently no valid biomark-ers which reflect underlying mechanisms leading tohypereosinophilia. Agreement on definitions is also para-mount to design prospective observational studies onlarge multi-center patient cohorts, aiming to better definenatural disease course and to identify markers of diseaseactivity and prognosis. The ultimate goal of theseendeavors is the optimization of treatment recommenda-tions, targeting underlying molecular mechanisms whenpossible, and, for the majority of remaining patients, tak-ing into account the heterogeneity of clinical profiles anddisease severity so that therapeutic and disease aggres-siveness are best matched.Well-characterized pathogenic mechanisms leading tohypereosinophilia described so far in patients fulfilling classical HES diagnostic criteria involve: (i) stem cell mutations leading to expression of PDGFRA-containing fusion genes with constitutive tyrosine kinase (TK)activity (mainly the FIP1L1-PDGFRA fusion gene), and (ii) sustained overproduction of IL-5 by activated T-cell subsets with unusual phenotypes and/or clonal TCR gene rearrangement patterns (Table 1).Discovery of the cryptic interstitial deletion on chro-mosome 4q12, leading to the fusion of FIP1L1 and PDGFRA genes, has represented a major breakthrough in that patients harboring this mutation respond extremely well to treatment with low doses of the TK inhibitor, imatinib mesylate (Glivec).3This discovery was made following the empirical observation that 4 out of 5 patients with HES responded well to Glivec.4Use of agents known to be effective in chronic myeloid leukemia for treatment of HES has been a classical strat-egy since initial description of this syndrome, given the widely held notion that HES could be a chronic myelo-proliferative disorder, at least in some patients with fea-tures including hepato- and/or spleno-megaly, increased vitamin B12, anemia, thrombocytopenia, and circulating myeloid precursors. The dramatic reponse to Glivec in these 4 patients suggested that eosinophil ex pansion was driven by deregulated activity of one of the ima-tinib-responsive TK, a hypothesis that was proven cor-rect shortly thereafter by Cools et al.3and Griffin et al.5in patients with HES, and in the Eol-1 cell line derived from a patient with HES, respectively. Although patients with this mutation are more adequately classified as chronic eosinophilic leukemia (CEL) given the clonal nature of eosinophil ex pansion, the cells are morphologically Hypereosinophilic syndrome variants: diagnostic and therapeutic considerations Florence RoufosseDepartment of Internal Medicine, Hôpital Erasme, Université Libre de Bruxelles, Brussels, Belgium, and Institute for Medical Immunology, Université Libre de Bruxelles, Gosselies, Belgium. E-mail: froufoss@ulb.ac.be. doi:10.3324/haematol.2009.010421ex pression as a heritable quantitative trait. Biochem Biophys Res Commun 2009;384:22-7.15.Wrighting DM, Andrews NC. 2006. Interleukin-6 induces hepcidin expression through STAT3. Blood 108:3204-9.16.Island ML, Jouanolle AM, Mosser A, Deugnier Y, David V,Brissot P , et al. A new mutation in the hepcidin promoter impairs its BMP response and contributes to a severe phe-notype in HFE related hemochromatosis. Haematologica 2009;94:720-4.17.Andreani M, Radio FR, Testi M, De Bernardo C, Troiano M, Majore S, et al. Association of hepcidin promoter C.-582 α>γvariant and iron overload in thalassemia major.Haematologica 2009;94:1293-6.18.Porto G, Roetto A, Daraio F , Pinto JP , Almeida S, Bacelar C,et al. A Portuguese patient homozygous for the -25G>A mutation of the HAMP promoter shows evidence of steady-state transcription but fails to up-regulate hepcidin levels by iron. Blood 2005;106: 2922-3.19.Calvo SE, Pagliarini DJ, Mootha VK. 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