The Ferroptosis–Mitochondrial Axis in Depression: Unraveling the Feedforward Loop of Oxidative Stress, Metabolic Homeostasis Dysregulation, and Neuroinflammation

神经炎症 细胞生物学 线粒体生物发生 粒体自噬 氧化应激 生物 线粒体 神经保护 神经科学 自噬 生物化学 免疫学 炎症 细胞凋亡
作者
Xu Liu,Qiang Luo,Yulong Zhao,Peng Ren,Jin Yu,Junjie Zhou
出处
期刊:Antioxidants [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:14 (5): 613-613 被引量:49
标识
DOI:10.3390/antiox14050613
摘要

Emerging evidence links ferroptosis-mitochondrial dysregulation to depression pathogenesis through an oxidative stress-energy deficit-neuroinflammation cycle driven by iron overload. This study demonstrates that iron accumulation initiates ferroptosis via Fenton reaction-mediated lipid peroxidation, compromising neuronal membrane integrity and disabling the GPx4 antioxidant system. Concurrent mitochondrial complex I/IV dysfunction impairs ATP synthesis, creating an AMPK/mTOR signaling imbalance and calcium dyshomeostasis that synergistically impair synaptic plasticity. Bidirectional crosstalk emerges: lipid peroxidation derivatives oxidize mitochondrial cardiolipin, while mitochondrial ROS overproduction activates ACSL4 to amplify ferroptotic susceptibility, forming a self-reinforcing neurodegenerative loop. Prefrontal-hippocampal metabolomics reveal paradoxical metabolic reprogramming with glycolytic compensation suppressing mitochondrial biogenesis (via PGC-1α/TFAM downregulation), trapping neurons in bioenergetic crisis. Clinical data further show that microglial M1 polarization through cGAS-STING activation sustains neuroinflammation via IL-6/TNF-α release. We propose a "ferroptosis-mitochondrial fragmentation-metabolic maladaptation" triad as mechanistic subtyping criteria for depression. Preclinical validation shows that combinatorial therapy (iron chelators + SIRT3 agonists) rescues neuronal viability by restoring mitochondrial integrity and energy flux. This work shifts therapeutic paradigms from monoaminergic targets toward multimodal strategies addressing iron homeostasis, organelle dynamics, and metabolic vulnerability-a framework with significant implications for developing neuroprotective antidepressants.
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