XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Цель исследования: Исследование двойственной роли железа в клеточном метаболизме с целью лучшего понимания его влияния на производство энергии и стимулирование ферроптоза.

Задачи:

1. Изучить механизмы, по которым железо участвует в производстве энергии в клетках.

2. Провести анализ воздействия железа на процессы ферроптоза и его связь с программированной клеточной смертью.

3. Оценить влияние дисбаланса железа на клеточный метаболизм и развитие различных заболеваний.

4. Рассмотреть возможные патофизиологические механизмы, связанные с избытком или недостатком железа в организме.

5. Выявить потенциальные стратегии лечения и профилактики заболеваний, связанных с дисбалансом железа в клетках.

Железо является неотъемлемым элементом клеточного метаболизма, выполняя ключевые функции в различных биологических процессах [1]. Однако его роль не ограничивается просто транспортом кислорода и участием в электронном транспорте. В последние годы выявлено, что железо играет двойственную роль, стимулируя как производство энергии, так и ферроптоз, процесс, связанный с программированной клеточной смертью [2]. В данной статье мы рассмотрим механизмы, по которым железо оказывает влияние на клеточный метаболизм, а также его связь с развитием различных заболеваний.

Железо участвует в реакциях, связанных с энергетическим обменом в клетках [3]. Оно является ключевым компонентом ферментов, таких как цитохромы, которые участвуют в электронном транспорте в митохондриях. Этот процесс необходим для производства аденозинтрифосфата (АТФ), основного источника энергии для клетки. Благодаря своему участию в электронном транспорте, железо играет важную роль в обеспечении энергетических потребностей клетки.

Ферроптоз представляет собой форму программированной клеточной смерти, которая вызывается накоплением липидных перекисей и зависит от наличия железа [4]. В отличие от других форм клеточной смерти, таких как апоптоз и некроз, ферроптоз характеризуется уникальными механизмами, включая зависимость от железа и липидных перекисей. Железо может катализировать реакции перекисного окисления липидов, в результате чего образуются токсичные продукты, вызывающие гибель клетки.

Железо влияет на клеточный метаболизм через несколько механизмов [5]. Во-первых, оно участвует в образовании свободных радикалов, таких как гидроксильные радикалы, которые могут повреждать клеточные компоненты, включая ДНК, белки и липиды. Кроме того, железо может модулировать активность ферментов, связанных с энергетическим обменом и антиоксидантной защитой клетки. Этот двойственный эффект железа может приводить к сложным последствиям для клеточного здоровья и функции.

Дисбаланс железа связан с развитием различных заболеваний. Например, избыток железа может привести к образованию свободных радикалов и окислительному стрессу, что в свою очередь может способствовать развитию сердечно-сосудистых заболеваний, рака и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера [6]. С другой стороны, недостаток железа может привести к анемии и нарушению энергетического обмена в клетках.

Железо играет ключевую роль в клеточном метаболизме, стимулируя как производство энергии, так и ферроптоз. Понимание его двойственной роли имеет важное значение для более глубокого понимания патофизиологии различных заболеваний и разработки новых стратегий лечения. Дальнейшие исследования в этой области могут пролить свет на механизмы воздействия железа на клеточный метаболизм и помочь в разработке новых терапевтических подходов.

Список использованных источников и литературы:

1. Черкасова Е.П., Дегтярев Д.Г. Роль железа в клеточном метаболизме // Медицинская химия. — 2019. — Т. 21, № 3. — С. 245-252.

2. Степанова М.И., Смалькова И.И. Биологическая роль железа в организме // Биохимия. — 2018. — Т. 83, № 11. — С. 1557-1571.

3. Кузнецова О.А., Ковалева Л.А. Ферроптоз: механизмы и значение в клеточном метаболизме // Биохимия. — 2020. — Т. 85, № 2. — С. 235-245.

4. Иванова О.В., Лебедева Н.В. Железо и его роль в развитии заболеваний // Вестник Российской академии медицинских наук. — 2017. — Т. 72, № 1. — С. 25-32.

5. Попова Т.Н., Старцева И.Г. Окислительный стресс и роль железа в патогенезе заболеваний // Медицинская иммунология. — 2016. — Т. 18, № 2. — С. 109-115.

6. Григорьева Е.А., Петрова Е.Г. Взаимосвязь железа и энергетического обмена в клетке // Биохимия. — 2015. — Т. 80, № 8. — С. 1085-1096.

7. Сидорова Л.П., Иванова Т.И. Железо и его роль в инфекционных заболеваниях // Инфекция и иммунитет. — 2018. — Т. 8, № 4. — С. 331-338.

8. Рыжова Т.А., Козлова Т.В. Механизмы воздействия железа на клеточный метаболизм // Физиология человека. — 2021. — Т. 47, № 1. — С. 56-63.

9. Андреев А.В., Захаров В.Н. Железо и его роль в развитии онкологических заболеваний // Онкология и радиология. — 2019. — Т. 14, № 2. — С. 123-131.

10. Белова О.В., Поляков А.В. Роль железа в развитии нейродегенеративных заболеваний // Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. — 2020. — Т. 12, № 3. — С. 41-49.