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近年来，随着人口老龄化的进展，神经退行性疾病越来越受到人们的关注。阿尔茨海默病(Alzheimers disease，AD)是一种中枢神经系统原发性退行性疾病，是老年痴呆中最常见的类型，其主要的病理特征是:(1)在神经元外，β-淀粉样多肽（β-amyloid peptides，Aβ）沉积形成老年斑（senile plaque，SP）;(2)在神经元内，tau蛋白异常磷酸化形成神经原纤维缠结(neurofibrillary tangles，NFT);(3)病变区域神经元丢失。AD发病机制非常复杂，至今尚未完全清楚。
许多研究证实，脑内金属离子代谢异常参与AD的病理过程。在AD患者脑内经常可以观察到大量的铁离子在SP和NFT内聚集，以及铁离子诱导的氧化应激。人们已经普遍接受铁的异常增加在AD的病理生理过程中的作用:首先，铁的聚集直接导致金属催化蛋白质氧化分子的破坏和有丝分裂信号的异常;其次，铁的聚集促进Aβ的产生、沉积和级联反应，同时也促进了磷酸化tau蛋白聚集。由于铁和多种代谢过程都有着密切联系，所以脑铁代谢失调对神经功能产生不利的影响。
哺乳动物细胞转运铁有两条途径:一条是通过转铁蛋白(transferrin,Tf)-转铁蛋白受体（transferrin recptor, TfR）途径;另一条是非转铁蛋白结合铁(non-transferrin-bound iron，NTBI)途径。非转铁蛋白结合铁(NTBI)主要是通过二价金属转运体1(divalent metal transporter1，DMT1)进入细胞，DMT1对二价金属离子Fe2+, Zn2+，Mn2+，Co2+, Cd2+, Cu2+, Ni2+和pb2+的运输都具有活性。DMT1是一种金属离子转运蛋白，在神经元均有表达。DMT1有12个跨膜结构域，能够转运外环境和/或循环内涵体的二价金属离子。发生在mk小鼠和Belgrade大鼠DMT1基因的G185R位点自发突变，引起铁离子吸收障碍，造成小细胞低色素性贫血。DMT1这种突变导致的铁运输障碍，能对1-甲基-4苯基-1，2，3，6-四氢吡啶(MPTP)诱导的多巴胺能神经元死亡产生保护作用。近年来，我们已经报道了， DMT1在APP/PS1转基因鼠脑内表达上调，并且，在体外实验中，DMT1基因沉默能减少铁的内流，抑制Aβ的分泌和Aβ淀粉样过程形成，这些研究结果提示，DMT1可能成为治疗AD的潜在靶点。
Ferristatin(NSC306711，分子量938.867)是一种包含两个铜中心的多磺酸盐类染料，近年来的研究表明ferristatin具有神经保护作用，目前还处于临床前期研究阶段。由于最新文献报道ferristatin是DMT1运输铁的抑制剂。因此，我们推测ferristatin可能通过抑制DMT1运输铁的作用，成为潜在的抑制Aβ在脑内聚集的药物。在本研究中，我们以人类神经母细胞瘤(human neuroblastoma) SH-SY5Y细胞作为体外研究对象，给予ferristatin处理，探讨ferristatin对Aβ生成的影响及其机制。
实验材料和方法
一、实验材料
培养SH-SY5Yneo和SH-SY5YAPPsw细胞，分组处理:
1、Control组——未加处理因素，换无血清DMEM培养液;
2、FeSO4组—-FeSO4100μM24h处理;
3、FeSO4+Ferristatin组—-Ferristatin10μM4h预处理后，FeSO4100μM24h处理;
4、Ferristatin组—-Ferristatin10μM4h处理。
二、实验方法
1、细胞种植在96孔板，用MTT法对ferristatin和FeSO4细胞活力进行检测。
2、用荧光Calcein AM染料检测ferristatin处理SH-SY5Y细胞内二价铁离子内流变化。
3、用Western blot检测APP分泌酶及其代谢片段以及DMT1-IRE/nonIRE表达水平。
实验结果
1、药物作用浓度的选择
用MTT法对APPsw细胞进行细胞活力分析，从中选择FeSO4和ferristatin最佳的处理浓度。根据MTT方法筛选，我们选择FeSO4作用浓度和时间分别是100μM和24h，ferristatin作用浓度和时间分别是10μM和4h（图1）。
2、Ferristatin对Fe2+转运的影响
为了验证ferristatin对APP代谢变化的影响是否是由于其对DMT1的抑制作用所引起的，我们用Western blot以及荧光染料的钙黄绿素来衡量在SH-SY5YAPPsw细胞亚铁离子的流入情况。实验结果表明，ferristatin并不影响DMT1(DMT1-IRE、DMT1-nonIRE)蛋白各种亚型的表达水平（图2.A）。Ferristatin预处理的细胞荧光强度强于对照组细胞，表明ferristatin处理导致在细胞中的亚铁离子吸收减少（图2.B）。然而，FeSO4对钙黄绿素的荧光淬灭具有时间依赖性(图2.C，D)。值得注意的是，ferristatin处理的细胞对Fe2+的吸收可以被BIP逆转(图2.C，D)。
3、Ferristatin对APPsw细胞内APP水解酶的影响
Aβ沉积是AD发病的始发因素，所形成的老年斑是AD脑内最基本的病理改变。 Aβ是由APP经不同分泌酶剪切后形成的产物。为了进一步研究ferristatin是否影响APP裂解酶(包括ADAM10，BACE1和PS1)的表达从而导致Aβ水平的变化，本研究采用Western blot方法检测各蛋白的表达水平。统计学分析表明，与正常对照组相比，FeSO4组处理的SH-SY5Y APPsw细胞和SH-SY5Yneo细胞APP裂解酶BACE1和PS1表达明显增多(图3C)， ADAM10表达也有较明显的变化（图3B，D），而ferristatin处理的细胞，BACE1和PS1表达水平明显降低(图3C)，ADAM10表达水平也有明显的升高（图3B，D）。
4、Ferristatin对PPsw和neo细胞内APP代谢的影响
为了进一步研究ferristatin是否可以影响APP裂解产物的变化从而导致Aβ产生增多，本实验采用Western blot方法检测各APP蛋白及其水解片段的表达(图A)。统计分析表明，与正常对照组相比，FeSO4组处理的SH-SY5Y APPsw细胞和SH-SY5Yneo细胞APP全长、sAPPβ和C99的含量明显增多（图4B，E，F），sAPPα和C83表达也有较明显的变化（图4C，D），而ferristatin处理的细胞，sAPPα和C83表达明显减少（图4C，D），APP全长、sAPPβ和C99表达也有较明显的升高（图3B，D，F）。
结论：
1、Ferristatin能抑制DMT1对二价铁离子的转运，减少二价铁离子的内流。
2、Ferristatin通过减少二价铁离子的内流，促进APP向非淀粉样途径代谢逆转，抑制Aβ的产生。