铁离子触及脑内许多根底生理进程，包含氧的运送、DNA组成、线粒体呼吸、髓磷脂组成以及神经递质的组成与代谢。而正常的铁代谢是坚持脑正常生理功用所有必要的，一旦铁代谢反常，将会发作羟基自在基，氧化脂质、蛋白质、碳水化合物以及DNA，终究导致细胞损害。
近来，柳叶刀杂志子刊上宣布了一篇最新总述，旨在论述正常脑变老进程中，铁的散布状况。别的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、原血浆铜蓝蛋白缺少症、神经铁蛋白变性病、亨廷顿症、不宁腿综合症）中，铁代谢的改动进行总结；而且评价了铁螯合剂作为上述疾病潜在医治计划的可行性；终究，讨论高磁场MRI在脑内铁散布研讨中的展开状况。详细内容如下：
细胞内铁的调理
一．外周铁吸收
一些细胞（巨噬细胞、肝细胞等）经过膜铁转运蛋白，以亚铁的办法开释铁；继而被血浆铜蓝蛋白（亚铁氧化酶的一种）氧化，而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效果。
表一：文中所触及相关术语的详细介绍
铜蓝蛋白/ Ceruloplasmin
亚铁氧化酶的一种办法，将亚铁离子(Fe2+)氧化为三价铁办法(Fe3+)。血浆或其它液体内，铜蓝蛋白以可溶办法或膜结合办法而存在。
二价金属离子转运体蛋白1/ Divalent metal ion transporter 1 (DMT1)
亚铁以及其他二价金属离子进入细胞的首要跨膜转运体（如肠细胞等）。
铁蛋白/Ferritin
首要的储铁蛋白，铁以可溶、无毒、生物可利用的办法存储。在哺乳动物内，铁蛋白由两种亚基组成，铁蛋白重链以及铁蛋白轻链；而重链与轻链的比率具有安排特异性。重链显现了亚铁氧化酶活性，而轻链没有亚铁氧化酶活性。
膜铁转运蛋白/ Ferroportin
首要将铁运出细胞的蛋白。铁以亚铁办法转出，因而需求催化亚铁氧化酶活性。相关的亚铁氧化酶将转出的二价铁变为三价铁，而且这一功用首要经过正膜铁转运辅助蛋白（肠内）或血浆铜蓝蛋白完结。
铁调素/ Hepcidin
首要由肝脏（其它细胞也或许参加，如胶质细胞）排泄的小分子多肽；排泄与否首要依赖于铁复合以及炎性状况；能够控制膜铁转运蛋白将铁转出细胞的量。当铁调素结合到膜铁转运蛋白后，能够导致复合物降解与内化。
正膜铁转运辅助蛋白/Hephaestin
膜结合的血浆铜蓝蛋白类似物，参加肠细胞内铁的转出。正膜铁转运辅助蛋白，也是亚铁氧化酶的一种，将肠细胞内的亚铁转运为三价铁后，后者能够快速结合到循环转铁蛋白或其它载铁蛋白上。
铁调理蛋白（IRPs）以及铁反响元件（IREs）
IRP1与IRP2是胞质蛋白，当铁浓度下降时，能够特异结合于mRNA内的IREs；而在高铁状况下，则失掉与IREs结合的才能。
神经黑色素/Neuromelanin
是人体中枢神经体系内的一种杂乱色素聚合体。神经黑色素或许是最有用的铁铲除体系。
运铁蛋白/Transferrin
一种高亲和性的铁结合蛋白，最首要的生理功用是结合、运送三价铁离子，然后控制自在铁的水平。
转铁蛋白受体/ Transferrin receptor（TFR）
TFR1，首要表达与大多细胞的膜上，是转铁蛋白的首要受体。而TFR2不同于TFR1，但没有彻底澄清，是调理铁调素表达的一种“铁感应分子”。
可变铁池/ Labile iron pool
参加螯合、氧化复原反响的铁，安稳程度低，
外周细胞吸取铁的进程，或许触及肠细胞内的转铁蛋白（TFR1）受体1复合物，然后铁经过二价金属离子转运体1（DMT1），从内在体进入细胞质内。铁进入细胞内可变铁池后，其间一部分结组成含铁蛋白（进行线粒体能量代谢）或以铁蛋白的办法存储；别的，铁还能够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。铁调素经过与膜铁转运蛋白的相互效果，可调理体系铁代谢。在铁含量丰厚时，导致膜铁转运蛋白内化与降解，然后阻挠铁从细胞运出；当循环铁浓度下降时，铁调素组成削减，铁继续经过膜铁转运蛋白转出细胞。
许多哺乳动物安排（如肝细胞、巨噬细胞），经过TFR1、DMT1、转铁蛋白以及膜铁转运蛋白mRNA翻译水平调理细胞铁代谢。而两种细胞内“铁感应分子”，铁调理蛋白（IRPs）IRP1与IRP2，转录后调理铁代谢。
二．脑内铁吸收
铁穿过血脑屏障上的血管内皮细胞后，首要经过转铁蛋白-TFR1体系结合到转铁蛋白上；TFR1高表达于血管内皮细胞管腔侧。一般以为，铁开释入细胞质铁池后，经过不明途径转出基底面，其间或许触及膜铁转运蛋白或其它转运体。
开释在细胞外的铁，或许以低分子量复合物（柠檬酸、ATP、抗坏血酸）或结合到转铁蛋白上的办法，继而被其它细胞（如星形胶质细胞或神经元）所吸收。然后，铁继续在神经元、小胶质细胞以及星形胶质细胞间移动，但尚不清楚，这些细胞怎么获取或开释铁。
转铁蛋白在脑内能够经过脉络丛与少突胶质细胞组成，但仅由脉络丛排泄。神经元首要经过转铁蛋白-TFR体系获取铁，而且或许经过膜铁转运蛋白而将铁转出；因为许多神经元一起表达TFR与膜铁转运蛋白。
铁经过神经元轴突向下运至突触，但详细机制尚不清楚。脑内能够表达IRPS以及IREs调理因子，但现在在脑内铁代谢中的效果不知道。小鼠基因敲除研讨提示，IRP2在细胞铁代谢进程中，尤为重要。
星形胶质细胞终足一起包绕着血管壁和神经突触，能够参加血脑屏障的构成，而且直接与神经元相连。因而，星形胶质细胞被以为在调理脑内铁吸收的进程中，具有重要效果。星形胶质细胞不表达TFR，但或许经过DMT1吸收铁。膜铁转运蛋白以及铜蓝蛋白构成星形胶质细胞首要流出途径。而短少铜蓝蛋白能够导致脑内铁堆积与神经退行性变。
少突胶质细胞内存在很多铁，为轴突髓鞘化所有必要。少突胶质细胞能够从相连血管中别离出铁或从铁蛋白受体中吸收铁。现在，很少知道小胶质细胞内铁代谢的状况；可是，现在以为，在小胶质细胞激活进程中，铁吸取添加而铁转出下调。铁大多以铁蛋白或转铁蛋白的办法见于少突胶质细胞内；而星形胶质细胞与小胶质细胞内铁的办法，没有被研讨。
在神经性炎症的进程中，胶质细胞激活，然后打乱铁的代谢。体外研讨显现，短期影响（肿瘤坏死因子/TNF-α、白细胞介素6/IL-6、脂多糖）18h，将添加神经元与小胶质细胞内铁的累积（经过原子吸收光谱检测），可是不添加星形胶质内铁的改动。
这种堆积与两种铁转运体的改动相关，DMT1以及膜铁转运蛋白；影响海马神经元能够显现DMT1大幅添加，而膜铁转运蛋白浓度下降；而小胶质细胞显现DMT1蛋白浓度添加，可是膜铁转运蛋白没有改动。虽然，在星形胶质细胞中，没有铁含量的改动；但研讨显现，影响后DMT1添加，不过只要脂多糖能够诱导膜铁转运蛋白小幅度的下降。这些成果提示，膜铁转运蛋白浓度的改动，不是细胞铁失衡的必要条件。
别的，运用炎性因子影响星形胶质细胞与小胶质细胞激活后，铁调素的浓度快速添加；虽然神经元中未检测到铁调素。但6h后，铁调素的排泄引起星形胶质细胞、小胶质细胞、神经元内的膜铁转运蛋白含量下降，而且引起小胶质细胞内DMT1的添加。总归，炎性影响以及铁调素仅导致神经元与小胶质细胞内铁的堆集。
变老脑内铁的改动
变老进程中，铁浓度的添加或许触及许多要素，包含血脑屏障渗透性、炎症、脑内铁的从头散布以及铁代谢的改动。变老进程或许影响铁代谢体系，导致过多的铁无法被螯合。神经元内铁的堆集或许导致细胞凋亡。而胶质细胞内铁的堆集，或许经过添加前炎症因子的开释，而导致神经性炎症以及神经退行性变的自我推动循环。
在黑质，壳核，苍白球，尾状核内，铁的浓度随年纪添加而添加，但为何这种添加具有区域选择性尚不清楚。在健康成年人中，铁散布具有异质性，其间铁浓度最高的区域为基底核（壳核，苍白球和尾状核），低浓度区域包含皮层灰质、白质、中脑、小脑；而铁浓度最低的区域为脑桥、蓝斑、髓质。
脑内铁的区域异质性以及随年纪的改动状况，现现已过MRI技能得到承认。至于其它随年纪发作的改动，没有彻底澄清楚；如铁的分子办法（铁蛋白、神经黑色素、转铁蛋白、含铁血黄素以及其他）以及在神经元与星形胶质细胞内的散布状况。
人体研讨，讨论了黑质与蓝斑处铁、神经黑色素、铁蛋白堆积对年纪添加的影响。因为帕金森病神经退行性病变中，首要触及了黑质以及蓝斑内铁的改动。在健康个别有生之年；蓝斑内总铁浓度坚持安稳，而且低于黑质水平；而黑质内浓度，则随总铁浓度而线性添加。在黑质内；铁蛋白重链、轻链浓度随年纪添加而添加，可是这与蓝斑处状况截然相反，因而，铁反常代谢或许导致黑质区域神经退行性改动，而非蓝斑区域。
神经黑色素以神经黑色素-铁络合物的办法存在于神经元内，铁含量依据每个脑区内神经元而改动。神经黑色素-铁络合物的浓度，是儿茶酚胺能神经元内铁的首要办法，在黑质与蓝斑处随年纪添加而添加。
健康变老个别，黑质铁安排化学染色显现，胶质细胞内有许多活性三价铁堆积；而皮尔斯染色（Perls）显现神经元内有许多游离神经黑色素。在含神经黑色素的神经元内，皮尔斯染色没有发现活性三价铁；因为铁经过神经元黑色素螯组成安稳办法，正如电子顺磁共振以及穆斯堡尔谱所检测到的。在运动前皮层，壳核与小脑的神经元中，神经黑色素-铁络合物的含量随年纪添加而添加。
在晚年个别脑内，前炎症因子状况添加。在正常变老的脑内，胶质细胞数目添加而且星形胶质细胞与小胶质细胞标志物免疫活性添加。一起，血脑屏障渗透性随年纪而添加。这些年纪相关性的改动能够导致特异性脑区域内铁含量添加。
经过免疫组化显现，皮层、小脑、海马、基底节以及杏仁核的小胶质细胞以及星形胶质细胞内，铁堆积以及铁蛋白浓度一般跟着年纪而添加。少突胶质细胞内铁含量做多，首要以铁蛋白与转铁蛋白的办法存储；而且在年纪添加进程中，浓度坚持安稳。
在晚年个别脑内，有铁蛋白阳性小胶质细胞亚群，而且这些细胞大部分有反常营养不良性形状。铁蛋白阳性小胶质细胞亚群内的铁吞噬细胞，或许具有毒性，而且导致细胞退行性变。
营养不良与铁蛋白阳性的小胶质细胞，或许参加神经退行性病变进程，因为小胶质细胞功用现已发作改动。虽然血红素加氧酶1（HO-1）被以为具有细胞维护才能；但星形胶质细胞内HO-1的上调或许参加神经退行性病变进程：因为脑变老进程中，星形胶质细胞内HO-1效果延伸或许触及铁吸收、细胞内氧化压力以及线粒体妨碍。
铁参加神经退行性病变机制
脑细胞需求紧密调理铁的累积状况，然后避免中枢神经体系毒性。过多的铁能够经过发作活性氧（ROS），特别是羟基自在基，而导致氧化压力。ROS能够导致DNA、mtDNA的损坏、影响DNA表达，而且氧化蛋白质。ROS引起膜脂质多不饱满脂肪酸的过氧化，能够发作高活性醛；例如4-羟基壬烯醛；能够不行逆的改动蛋白质。
ROS能够导致线粒体呼吸链上铁硫簇蛋白以及其他储铁蛋白中铁的开释，并经过芬顿反响导致ROS进一步发作。铁代谢的损坏能够搅扰线粒体功用，而且添加神经退行性病变的展开。
多巴胺等，或许被三价铁氧化为高活性或毒性醌类。有研讨显现，三价铁能够参加1-甲基-4 - 苯基- -1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP,能够导致帕金森病样症状的神经毒性）转化为有毒的代谢物1-甲基-4 -苯基吡啶离子。别的，神经退行性病变机制中，由1-甲基-4 -苯基吡啶离子导致细胞逝世的进程，被以为触及铁与铁代谢的改动。
体外研讨显现，蛋蛋白的堆集参加神经退行性病变进程。包容体内蛋白质的损害与堆集，或许导致内质网压力；这是一些神经退行性病变的常见特征。由铁毒性导致的神经退行性病变，能够引起凋亡与铁逝世，后者是一种铁-特异性的新式细胞逝世办法（非凋亡办法）。
神经退行性疾病中铁代谢状况
一．阿尔茨海默病（AD）
氧化复原活性金属铁与铜的代谢缺点，或许参加AD神经病理进程。AD典型特征：不行溶性淀粉样斑块以及神经纤维缠结中，锌、铜、铁浓度添加。部分锌、铁、铜的添加，或许来自于对脑安排其它区域内必要金属的掠夺，然后导致神经功用的反常。
研讨证明，锌、铁、铜等金属离子参加β淀粉样蛋白的过错折叠，tau蛋白的过度磷酸化进程；而且能够添加神经细胞氧化压力。神经纤维缠结中tau蛋白的累积与血红素加氧酶1（HO-1）相关，HO-1是一种潜在抗氧化物质，在损害线粒体开释的血红素代谢进程中，起到重要效果。
大多淀粉样蛋白前体（APP），经过非淀粉样途径裂解：即首要激活α排泄，随后是γ排泄。而发作β淀粉样蛋白（神经退行性病变）的淀粉样裂解途径则是首要激活β排泄，然后经过γ 排泄。因而，影响α排泄途径能够减轻β淀粉样蛋白的构成。
而α排泄、β排泄经过弗林蛋白酶（furin）调理，总铁含量过多时，弗林蛋白酶活性下降，然后有利于β排泄活性，加强淀粉样途径。相反的，当铁缺少时，弗林蛋白酶活性将添加，然后加强α排泄，而且影响非淀粉样途径。
现在揣度以为，APP具有亚铁氧化酶活性，可是并未被体外研讨所证明。微管相关tau蛋白（MAPT）缺点能够添加细胞内铁堆集，然后导致神经元多巴胺能变性，终究引起小鼠帕金森样及发呆症状。
在阿尔茨海默病患者开始病变区域，铁浓度添加伴跟着Aβ（β淀粉样蛋白）的堆集，而且供给了一个依据MRI进行确诊的时机。MRI扫描大脑尸检标本以及小鼠AD模型，成果显现海马区T2* MRI下降，这或许归因为淀粉样斑块中存在铁。
虽然MRI的分辨率，不足以检测个别化斑块，而淀粉样斑块堆集可导致的T2*反常。假如够从潜在混杂物（血红素铁）平分辨出淀粉样斑块，那么海马区MRI-T2*加权成像或许是一项有价值的检测，用于探求AD前期生物标志物展开进程中形状的改动。
动物脑内铁的添加，能够导致显着的认知缺点。在早衰或APP转基因小鼠AD模型中，铁堆积与Aβ斑块共存。HO-1过表达的小鼠能够导致脑内铁负荷以及tau蛋白堆集（AD的典型特征）。别的，AD或轻度认知妨碍患者海马区及颞叶皮层HO-1上调，进一步提示，AD病理机制中血红素降解酶的效果。
二．帕金森病（PD）
一些研讨显现，PD患者黑质区域的总铁浓度添加。运用光谱办法的神经病理学研讨，检测脑内特定区域的铁浓度；成果显现黑质细密区与网状部的铁浓度随疾病严峻程度而添加。印象学办法，例如MRI以及经颅超声，无法证明铁浓度与疾病严峻度间的联系，因为缺少不同脑区铁浓度的精断定量。
PD患者黑质区铁浓度添加的原因，尚不清楚，可是现在提出一些相关要素包含：血脑屏障的渗透性添加或妨碍；前炎性状况添加；神经元与微血管乳铁蛋白受体添加；多巴胺神经元DMT1表达添加，以及铁转运或结合相关基因的骤变。
在PD患者中，半定量组化办法显现铁堆积存在于黑质、壳核和苍白球的神经元以及胶质细胞内。在体外，亚铁离子能够催化α-突触核蛋白过错折叠，这种过错折叠常见于路易体中。
有研讨显现，氧化复原活性铁添加与 PD患者黑质神经元内神经黑色素相关，或许是铁蛋白组成下降的成果之一。神经元严峻丢失的患者，氧化复原活性铁添加的更多。
PD患者黑质区域检测到高浓度的铁，或许超越络合物（如神经黑色素、铁蛋白）的铁-缓冲才能，然后导致神经毒性。神经元外神经黑色素包绕有小胶质细胞，这现已在PD患者黑质区域被证明。
体内与体外研讨承认，神经黑色素具有激活小胶质细胞，以及诱导多巴胺神经元逝世的才能。MRI成像显现的铁含量添加，报导于PD以及运动妨碍患者的红核。经过电感耦合等离子体质谱法，检测到PD患者颞叶皮层以及苍白球区域，总铁浓度下降。
正如PD动物模型以及患者的研讨显现，DMT1活性添加或铜蓝蛋白、亚铁氧化酶活性下降，将添加总胞内铁含量，这也是PD患者铁含量继续性添加的原因之一。铜蓝蛋白紊乱或许与PD相关。PD患者铜蓝蛋白的亚铁氧化酶活性下降，联合脑脊液内铜浓度添加，或许导致PD患者的活性铁活动以及氧化压力。而报导于一些PD病例内的，编码铜蓝蛋白基因的错义骤变，或许影响活性铁活动，。
虽然，上述要素添加PD患者脑内总铁以及活性铁含量，而血清总铁浓度的添加，能够下降PD病况展开的危险，因而显现外周铁具有一种潜在维护效果。研讨显现，体系内铁浓度的下降，与PD疾病危险的添加相关。或许因为神经递质组成需求满足的铁供给，如多巴胺，因为铁是酪氨酸羟化酶的辅因子（多巴胺组成的要害酶）。
PD个别黑质内铁累积状况，能够经过MRI检测（如图所示）。而且发现与残疾相关，因而能够运用MRI技能监测疾病展开。
图一：MRI检测帕金森病患者脑内的铁
早发型PD患者中脑T2*-加权MRI 成像。黑质（substantia nigra）以及红核（red nucleus）区域，铁添加；因为T2*的下降而看起来色彩更深。在PD患者黑质内，进一步呈现铁堆集以及形状改动；两者均与残疾相关。
别的，中脑及脑干的形状学与铁浓度改动的研讨，有助于差异PD疾病以及其它具有类似症状的疾病，例如多体系萎缩以及进行性核上性麻木。开始研讨着重，经过MRI判定的神经黑色素（而非铁），关于PD患者或许可行。蓝斑与黑质处的神经黑色素丢失，随同相关螯合铁才能的丢失，或许是PD的标志性信号。
在PD、弗里德共济失调、亨廷顿症、不宁腿综合症确诊中，经颅超声或许是一项有用的技能；有助于差异原发性帕金森病与非典型帕金森综合征。96%的PD患者，能够发现黑质区域回声增强。
在PD患者黑质区，会呈现神经黑色素的丢失以及铁浓度的添加。针对健康个别大脑尸检的超声研讨显现，黑质回声区与铁浓度以及铁蛋白的重链、轻链间具有阳性相关性，而回声区与黑质内神经黑色素呈阴性相关。因而，超声供给了一种PD患者确诊与医治研讨的办法。可是，回声遭到其他要素影响，例如低空间分辨率、炎性状况发作的非特异超声。
对6-羟基多巴胺和1-甲基-4苯基-1,2,3,6-四氢吡啶诱导的帕金森病动物模型进行脑内剖析，能够发现铁含量添加，这与所报导的PD患者黑质内DMT1亚型（+IRE）表达添加相关。DMT1过表达以及铁反常累积，可见于1-甲基-4苯基-1,2,3,6-四氢吡啶诱导PD动物模型的中脑。而且，在6-羟基多巴胺诱导的帕金森病模型中，黑质纹状体多巴胺能神经元变性与铁反常堆集相关。
三．多发性硬化症（MS）
MS患者脑内特定区域的铁浓度添加，其间以深部灰质结构最常见，而且一般为双侧性。在白质部位，铁堆积常定坐落与血管相关的炎性位点。在多发性硬化症展开进程中，许多深部灰质结构的铁浓度将会添加。现在，尚不清楚MS中铁反常累积的原因；但或许因为炎症进程改动了血脑屏障渗透性，使得富含铁的巨噬细胞进入脑内，然后搅扰轴突铁代谢，并导致谷氨酸受体、钠离子通道、钙离子电压门控性通道的反常表达，终究引起轴骤变性。
与MS相关的炎性环境，包含小胶质细胞的活化，以及前炎症因子与ROS的开释。这些炎性环境或许导致少突胶质细胞过度损坏相关的脱髓鞘，开释额定的氧化复原活性亚铁进入脑内，而且进一步添加氧化压力。在缓慢白质病变边际能够见到：小胶质细胞与巨噬细胞吸收开释的亚铁，并上调铁蛋白浓度的现象。MS的脊髓星形胶质细胞内HO-1过表达，能够诱导人体MS斑块中线粒体内铁堆积的添加。
体外的大鼠星形胶质细胞培养显现，前炎症因子（搅扰素/INF-1β、TNF-α）诱导6天，能够添加HO-1的表达。而HO-1表达的添加，能够促进螯合的非-转铁蛋白性铁进入星形胶质细胞线粒体内。
四．弗里德赖希共济失调/ Friedreich’s ataxia（FRDA）：
一些神经退行性疾病，或许是直接影响铁代谢蛋白骤变的成果。弗里德赖希共济失调，是最常见的遗传性共济失调。均匀每50000个白人中，会有1例弗里德赖希共济失调患者。在FRDA中，线粒体蛋白frataxin表达下降；而且FRDA严峻程度取决于核苷酸的重复数。内含子1上的(GAA)n结构重复单元的扩增，发作在96%的弗里德共济失调患者中。在心脏、脊髓以及背根神经节区域的frataxin蛋白浓度最高。
在线粒体铁代谢中，frataxin的效果没有悉数澄清，但或许调理线粒体处理铁，然后避免铁发作氧化压力。frataxin或许作为铁分子伴侣，参加铁硫簇与血红素的生物组成。frataxin缺点能够导致，线粒体蛋白（包含铁硫簇）生物组成妨碍、呼吸链电子转运体复合物I–III缺点；线粒体铁超载，氧化压力以及自在基累积；终究引起细胞铁代谢改动。安排学研讨以及MRI成像提示，FRDA患者脑内，铁反常累积最多的区域为小脑齿状核。
五．原血浆铜蓝蛋白缺少症（Aceruloplasminaemia）与神经铁蛋白变性病（neuroferritonopathy）
这类疾病首要为神经退行性变伴脑内铁堆集。原血浆铜蓝蛋白缺少症以及神经铁蛋白变性病，是因为铁代谢蛋白的骤变导致。本组其它稀有遗传性疾病，包含：泛酸激酶相关的神经变性、磷脂酶A2G6相关的神经变性；以及Kufor-Rakeb病；骤变搅扰了不同细胞铁代谢才能，但没有清晰详细导致脑内铁超载的机制。
泛酸激酶相关的神经变性，以铁过量为特征（尤其是苍白球），因为PANK2基因骤变引起；PANK2基因编码线粒体泛酸激酶，后者参加辅酶A的生物组成，对许多代谢途径反常重要（脂质组成、三羧酸循环）。
磷脂酶A2G6相关的神经退行性病变，以PLA2G6基因骤变为特征，PLA2G6对正常膜磷脂代谢反常重要。磷脂酶A2G6相关神经退行性病变中，典型的铁反常堆集常发作于苍白球，而且或许影响黑质。
脂肪酸羟化酶相关的神经退行性病变，能够导致苍白球铁反常累积，黑质很少受影响。病变由FA2H骤变导致，它编码脂肪酸-2-羟化酶；在鞘脂生物组成途径中，该酶催化游离脂肪酸羟基化。
Kufor-Rakeb是一种与 ATP13A2基因骤变相关的疾病，该基因编码溶酶体P5型ATP水解酶，生理效果仍待说明。Kufor-Rakeb疾病中，MRI铁成像具有争议；在某些状况下壳尾与尾状核能够呈现铁的反常堆积，而其别人或许没有显着铁堆积。
β-螺旋桨结构蛋白相关性神经退行性病变，是X连锁遗传疾病，与WDR45基因骤变相关，该基因能够编码触及自噬的蛋白。β-螺旋桨结构蛋白相关性神经退行性病变患者，MRI脑成像显现黑质与苍白球区域，呈现铁的反常累积。
原血浆铜蓝蛋白缺少症，将阻止细胞内铁的转出，并导致在大多本质安排内铁的累积，包含脑安排（基底神经节最显着）。
神经铁蛋白变性病，是一种稀有成人发病性疾病，表现为一系列椎体外系运动妨碍；首要由铁蛋白轻链骤变，而引起苍白球、壳核与小脑齿状核内，铁的反常堆集与功用丢失。神经铁蛋白变性病的小鼠模型显现有铁超载、神经退行性变以及DNA损害。神经铁蛋白变性病的MRI成像显现，在基底神经节与齿状核处，铁反常堆集最多；而丘脑与红核或许也受影响。
六．亨廷顿病（HD）
亨廷顿病是一种以进行性运动、认知及精力症状恶化为特征的神经退行性疾病。HD是最常见的多聚谷氨酰胺性疾病，发病率为1/ 10000。HTT基因是HD的致病基因，详细表现为HTT内含子1内CAG三核苷酸的反常扩增。
在胚胎干细胞内，亨廷顿蛋白能够调理铁以及铁代谢。HD患者脑内MRI成像显现，纹状体与基底神经节处（尾状核、壳核、苍白球）铁代谢反常，一起随同铁的反常累积。
七．不宁腿综合症（RLS）
不宁腿综合症以铁功用下降为特征。尸检以及MRI研讨显现， RLS患者黑质内铁浓度下降，而且和疾病严峻程度相关。
铁失调，参加不宁腿综合症的病理进程；在黑质多巴胺能神经元处，TFR、IRP1、DMT1、膜铁转运蛋白以及铁蛋白重链浓度下降。别的，铁缺少能够引起症状恶化，而铁代替医治能够改进症状。
高场强MRI技能
高场强MRI（≥7T）技能，广泛用于脑内铁的研讨。一起高场强MRI对低空间分辨率下，铁细微差异的研讨具有潜在效果。
其它生物化学信息以及MRI结构安排参数的联合，有助于咱们澄清神经体系紊乱性疾病相关的病理生理进程；例如MRI对安排髓磷脂的含量与完好度灵敏，这有助于咱们断定 MS 病变进程中，铁堆集与脱髓鞘的时刻联系。
潜在医治计划—螯合铁
一．概述：
运用铁螯合剂作为潜在医治办法，经过移除特定脑区域内过多的铁，而遭到广泛重视。为了发挥效果，铁螯合剂需求能够透过细胞膜以及血脑屏障，靶向进入铁累积区域，而不被血浆内转铁蛋白结合铁消耗掉；而且能够移除反常累积部位的螯合铁，或是将它转化成其它生物蛋白（如循环转铁蛋白）。大多神经退行性病变患者全身铁环境正常，因而需求运用低剂量的螯合剂，使副效果最小化。MRI是一种具有远景的医治评价性手法。
二．帕金森病(PD)
运用动物模型研讨铁鳌合剂医治PD的效果。成果显现，铁螯合剂能够使活性铁下降，然后维护小鼠免受1-甲基-4苯基-1,2,3,6-四氢吡啶毒性影响。
一名中度PD患者，具有包含构音妨碍与颜面部肌张力妨碍在内的一系列症状，经过T2*-加权MRI显现，在脑内苍白球、齿状核、黑质、红核中有铁的反常累积。口服去铁酮30mg/kg·天，继续32个月。成果显现，6个月后，许多症状发作改进；1年后，一致帕金森病评定量表得分改进。T2*-加权MRI显现在双侧齿状核铁的反常累积敏捷下降；而且黑质区随后有轻度下降；但红核没有显着改动。
依据，这一开始发现，继而展开了两项双盲、安慰剂对照性临床研讨，旨在查询去铁酮的安全性以及效果。运用T2*-加权MRI，一致帕金森病评定量表运动得分，以及血内铁蛋白等评价手法。
其间一项研讨的开始数据提示，去铁酮30mg/kg·天，医治6个月后，能够轻度改进运动症状，下降运动妨碍展开，而且1年后T2*-加权MRI显现，黑质铁含量下降。在第一项研讨中，40名的受试者中有3名展开为中性粒细胞削减与粒细胞缺少症；但停用药物后敏捷好转。在第二项研讨中，PD患者承受6个月的去铁酮，剂量别离为20 mg/kg·天 或30 mg/kg·天。患者对两个剂量均杰出耐受，且毒性效果最低；别的运用T2*-加权MRI能够发现特异性脑区内铁下降。
三．阿尔茨海默病（AD）
McLachlan博士及其搭档研讨显现，48名AD患者承受去铁胺医治（125mg 肌内打针 2次/d;5次/w，共24个月），比较于安慰剂组患者，前者日常日子技能退化率下降；虽然研讨具有阳性成果；但没有其它相关临床研讨的报导。
现在，只要一种金属结合剂PBT2，用于AD与亨廷顿疾病的医治研讨。PBT2能够结合脑内过多的铜、锌、铁，然后下降淀粉样斑块构成数量。在一项归入78名AD患者的临床研讨中，29名患者承受PBT2 250mg/d，20名患者承受低剂量PBT2 50mg/d， 29名患者给予安慰剂对照。成果显现，承受250mg/d的患者脑脊液（CSF）内Aβ浓度下降，而且伴有一些认知功用改进的现象。
四．弗里德赖希共济失调
Boddaert博士及其搭档初次研讨了去铁酮，在弗里德赖希共济失调患者中的效果。 详细为， 9名4-23岁间弗里德赖希共济失调患者，别离承受20mg/kg·d 或30 mg/kg·d药物医治6个月，成果显现齿状核内铁含量下降。
这种下降与神经体系症状的改进相关，包含控制灵敏度与言语流畅性增强，以及神经变性与共济失调步态的下降，相关性在最年青的患者中更为显着。经过螯合剂医治后，运用T2*-加权MRI检测其它脑区（苍白球、丘脑、小脑白质区），未发现铁累积的改动。
别的有研讨者打针去铁酮（20mg/kg·d）与抗氧化的艾地苯长达20个月，医治20名8-25岁之间的FRDA患者；成果显现，受试者齿状核有显着的铁含量下降，并伴有运动功用显着康复，但步态与姿态得分恶化。
五．原铜蓝蛋白缺少症与神经蛋白变性病
有报导称，一名原铜蓝蛋白缺少症患者皮下打针去铁胺有用。一名63岁的原铜蓝蛋白缺少症的患者，经过10个月去铁胺的医治后，MRI显现脑内铁含量下降，而且与神经体系症状的轻度改进相关。
一名59岁男性，口服螯合剂地拉罗斯医治左边舞蹈手足徐动症以及步态不稳，显现有用。在一名铜蓝蛋白缺少症患者中，比较去铁酮及去铁胺的效果，成果显现去铁胺（20mg/d；5d/w；皮下打针继续8个月的），能够添加尿铁，下降血清铁蛋白浓度，而且下降含铁血黄素铁以及血清铁。相反去铁胺75mg/d继续6周，没有取得效果。
许多报导提示，铁螯合剂医治能够改进症状，尤其在其它神经退行性病变伴铁累积的疾病中；但2名神经铁蛋白变性病的患者，螯合剂医治没有改进。
定论与未来方向
脑变老进程中，不同铁络合物的累积与运动及认知功用妨碍相关。在一些神经退行性病变，如帕金森病（PD）、阿尔茨海默病（AD）中，铁代谢反常将导致细胞内铁散布与堆集的改动。MRI常常用于判定这些改动，然后供给潜在的神经退行性病变确诊标志物。铁离子螯合剂，能够穿过血脑屏障，进入细胞，然后下降铁离子过度堆集，终究或许起到神经维护效果。
但现在尚不清楚，正常状况下，不同脑区怎么坚持铁浓度；以及在年纪展开或炎症损害后所发作的改动。未来研讨首要是清晰触及脑内铁改动疾病的发病机制。
咱们等待MRI技能，经过定量或半定量的办法而发挥重要效果。高场强MRI的展开，或许有利于映射铁的定量散布状况，然后进一步了解神经体系性疾病的发病机制。惋惜的是，现在很难将安排内铁浓度与特异的细胞类型联系起来；咱们对这方面知之甚少。虽然铁散布中MRI成像分辨率添加，但MRI无法检测特异性铁分子在特定细胞中的浓度。
最终，因为现在关于铁代谢的成果与认知，首要依赖于年青健康的大鼠，而它们的铁代谢与晚年人脑内有重要差异。因而进行人类诱导多能干细胞、灵长类动物以及离体人脑安排的研讨，或许会取得更有价值的信息。
