Divalent metal transporter 1 (DMT1) in the brain: implications for a role in iron transport at the blood-brain barrier, and neuronal and glial pathology

DMT1型 转铁蛋白受体 内体 转铁蛋白 内吞作用 细胞生物学 血脑屏障 运输机 铁结合蛋白 化学 铁转运蛋白 铁蛋白 平衡 细胞内 受体 生物化学 生物 生物物理学 神经科学 新陈代谢 中枢神经系统 铁稳态 基因
作者
Tina Skjà ̧rringe,Annette Burkhart,Kasper Bendix Johnsen,Torben Moos
出处
期刊:Frontiers in Molecular Neuroscience [Frontiers Media SA]
卷期号:8 被引量:136
标识
DOI:10.3389/fnmol.2015.00019
摘要

Iron is required in a variety of essential processes in the body. In this review, we focus on iron transport in the brain and the role of the divalent metal transporter 1 (DMT1) vital for iron uptake in most cells. DMT1 locates to cellular membranes and endosomal membranes, where it is a key player in non-transferrin bound iron uptake and transferrin-bound iron uptake, respectively. Four isoforms of DMT1 exist, and their respective characteristics involve a complex cell-specific regulatory machinery all controlling iron transport across these membranes. This complexity reflects the fine balance required in iron homeostasis, as this metal is indispensable in many cell functions but highly toxic when appearing in excess. DMT1 expression in the brain is prominent in neurons. Of serious dispute is the expression of DMT1 in non-neuronal cells. Recent studies imply that DMT1 does exist in endosomes of brain capillary endothelial cells denoting the blood-brain barrier. This supports existing evidence that iron uptake at the BBB occurs by means of transferrin-receptor mediated endocytosis followed by detachment of iron from transferrin inside the acidic compartment of the endosome and DMT1-mediated pumping iron into the cytosol. The subsequent iron transport across the abluminal membrane into the brain likely occurs by ferroportin. The virtual absent expression of transferrin receptors and DMT1 in glial cells, i.e., astrocytes, microglia and oligodendrocytes, suggest that the steady state uptake of iron in glia is much lower than in neurons and/or other mechanisms for iron uptake in these cell types prevail.

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