Steap3在铁代谢及免疫应答调节中的功能研究

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Steap3是2005年通过基因定位克隆技术(positional cloning)被发现的一个影响机体铁代谢的基因。序列分析显示它属于一个金属还原酶家族STEAP(six-transmembrane epithelial antigen of the prostate),该家族共有四个成员,Steap1,Steap2,Steap3和Steap4。其中Steap2,Steap3和Steap4都含有有具有还原活性的保守区域。  机体主要由肠道吸收铁离子,之后三价铁离子进入血液与Transferrin(Tf)结合形成Tf-Fe(transferrin bound iron),大部分Tf-Fe主要用于红细胞前体细胞造血。Tf-Fe与细胞表面的TfR(transferrin receptor)结合,通过内吞进入细胞形成内含体(endosome)。而内含体膜上的铁离子通道DMT1和TRPML1只能往细胞质中运送二价铁离子,所以在内含体中铁离子有一个从三价到二价的还原过程,研究表明Steap3就是在这个过程中发挥作用的金属还原酶。  我们发现Steap3在巨噬细胞中表达明显高于家族其它成员,而巨噬细胞是机体铁代谢不可缺少的重要细胞群,它通过吞噬红细胞来释放循环利用铁,同时巨噬细胞又是机体免疫中释放免疫应答分子的重要组成部分。我们推测Steap3可能在巨噬细胞铁代谢中发挥重要作用,同时还可能影响到巨噬细胞相关的免疫功能。  同时我们还发现在Steap3缺失的细胞中,铁离子有异常的分布及含量。在Steap3敲除巨噬细胞中,铁的还原活性明显降低,虽然和正常细胞相比含有相当量铁,但是其胞质内可利用的铁却明显少于正常细胞。Steap3敲除小鼠表现为小细胞贫血症状,脾脏肿大,血红蛋白和红细胞压积明显低于正常小鼠,但是血清铁含量却和正常小鼠相当,肝脏和脾脏铁甚至高于正常小鼠。这表明Steap3的缺失造成了细胞内及整个机体的异常铁分布和铁代谢。  为了进一步研究Steap3是否在巨噬细胞免疫应答中起作用,我们用LPS刺激原代巨噬细胞模型和小鼠模型。结果发现,和STEAP其它家族成员相反,Steap3可以被LPS显著下调。而且Steap3敲除小鼠在LPS刺激下,血清铁没有像正常小鼠一样下调,肝脏和脾脏都比正常小鼠累积更多的铁,显示出异常的炎症下铁代谢。同时Steap3敲除的巨噬细胞在LPS刺激后,我们发现其TLR4介导的非Myd88依赖的炎症通路明显减弱,这种减弱很有可能是细胞内可利用铁的减少引起的。  以上研究说明Steap3在铁代谢和炎症反应中都起着非常重要的调节作用,这为进一步研究铁代谢与免疫应答之间的相互调节的机制研究提供了丰富的实验依据。
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