Rescuing anxiety by targeting the neuronal-astrocytic iron signaling axis in male mice

前额叶皮质 神经科学 海西定 铁转运蛋白 机制(生物学) 焦虑 生物 边缘下皮质 信号转导 皮质(解剖学) 细胞生物学 平衡 谷氨酸受体 医学 慢性应激 社会失败 神经元 分泌物 心理学 化学 轴浆运输 扣带回前部 跨细胞
作者
Zhuo Wang,Sifan Yang,Shuangyi Tan,Tianrong Huang,Qiong Yang,Juan Fu,Zhen Liu,Baisheng Li,Zuqiang Wu,Junxia Min,Fudi Wang
出处
期刊:Signal Transduction and Targeted Therapy [Springer Nature]
卷期号:11 (1)
标识
DOI:10.1038/s41392-026-02921-z
摘要

Anxiety disorders affect more than one-quarter of the global population, but current first-line therapies suffer from slow onset and limited efficacy, highlighting the urgent need for novel pathogenic targets. Psychological stress disrupts iron homeostasis in the brain and alters neural circuit excitability; however, the mechanism underlying these two processes remains elusive. Here, we identify a cell type-specific iron signaling pathway between neurons and astrocytes that mediates stress-induced anxiety by regulating synaptic iron transport in the ventral hippocampal-medial prefrontal cortex circuit. In a chronic restraint stress model in male mice, stress induces activity-dependent HMGB1 expression and release from medial prefrontal cortex pyramidal neurons, which bind to astrocytic TLR4 to stimulate local hepcidin secretion. Hepcidin degrades ferroportin at ventral hippocampal-medial prefrontal cortex axonal terminals in a retrograde manner, blocking presynaptic iron efflux. The resultant iron accumulation in ventral hippocampal-medial prefrontal cortex projection neurons increases their intrinsic excitability via a ferroplasticity mechanism and anxiety-like behaviors. Notably, intranasal administration of HMGB1/TLR4 antagonists efficiently restored synaptic iron flux and alleviated anxiety in both stress-induced and innate high-anxiety models. Collectively, our findings define a retrograde ferrosynaptic neuroglial coupling mechanism through which stress induces anxiety independently of classical synaptic transmission. This work establishes the HMGB1-TLR4-hepcidin-FPN axis as a druggable therapeutic target and provides a conceptual framework for understanding how iron metabolism operates as a transcellular social coordination system in emotional regulation.
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