PCBP1-mediated regulation of iron homeostasis suppresses ferroptosis against cadmium-induced neurotoxicity in mouse neuroblastoma cells

JIE Sheng; TIAN Rui; QU Yuchen; TIAN Li; XIE Jia; CHEN Mengyan; HE Mindi; YU Zhengping; PI Huifeng; DENG Ping

doi:10.16016/j.2097-0927.202505051

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PCBP1-mediated regulation of iron homeostasis suppresses ferroptosis against cadmium-induced neurotoxicity in mouse neuroblastoma cells

Neuroscience | 更新时间：2025-10-13

- PCBP1-mediated regulation of iron homeostasis suppresses ferroptosis against cadmium-induced neurotoxicity in mouse neuroblastoma cells
- Journal of Army Medical University Vol. 47, Issue 19, Pages: 2315-2326(2025)
- 作者机构：
  
  陆军军医大学（第三军医大学）军队劳动卫生学教研室，电磁辐射医学防护教育部重点实验室，重庆
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the General Program of National Natural Science Foundation of China(82173473;82273604);the General Project of Natural Science Foundation of Chongqing(CSTB2022NSCQ-MSX1087)
- DOI：10.16016/j.2097-0927.202505051
  CLC： R966;R977.6;R995
- Received：22 May 2025，
  
  Revised：2025-09-05，
  
  Accepted：08 September 2025，
  
  Published：15 October 2025
- 稿件说明：
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揭晟，田蕊，曲育辰，等.PCBP1调控铁稳态抑制铁死亡对抗镉神经毒性的作用研究［J］.陆军军医大学学报，2025，47（19）：2315-2326.DOI：10.16016/j.2097-0927.202505051.

JIE S，TIAN R，QU Y C，et al.PCBP1-mediated regulation of iron homeostasis suppresses ferroptosis against cadmium-induced neurotoxicity in mouse neuroblastoma cells［J］.J Army Med Univ，2025，47（19）：2315-2326.DOI：10.16016/j.2097-0927.202505051.
揭晟，田蕊，曲育辰，等.PCBP1调控铁稳态抑制铁死亡对抗镉神经毒性的作用研究［J］.陆军军医大学学报，2025，47（19）：2315-2326.DOI：10.16016/j.2097-0927.202505051. DOI：

JIE S，TIAN R，QU Y C，et al.PCBP1-mediated regulation of iron homeostasis suppresses ferroptosis against cadmium-induced neurotoxicity in mouse neuroblastoma cells［J］.J Army Med Univ，2025，47（19）：2315-2326.DOI：10.16016/j.2097-0927.202505051. DOI：

摘要

目的

探讨聚（rC）结合蛋白1 ［Poly（rC）-binding protein 1，PCBP1］在镉（Cadmium，Cd）诱导小鼠神经细胞Neuro-2a（N2A）铁死亡中的作用。

方法

以N2A细胞构建浓度梯度（0、1、2、4 μmol/L）CdCl₂体外暴露模型（72 h）。通过台盼蓝染色检测细胞存活率，Western blot分析铁死亡相关蛋白（GPX4、HMOX1、ACSL4）及PCBP1表达。以FerroOrange和BODIPY

581/591

C11 探针检测胞内Fe²⁺和脂质过氧化水平。应用铁死亡抑制剂Fer-1明确铁死亡在镉暴露抑制N2A细胞存活率中的重要作用。以分子对接技术解析PCBP1与铁蛋白的互作模式及与Cd²⁺的结合位点。进一步构建PCBP1过表达质粒验证其重要作用及功能。

结果

镉暴露以剂量依赖性方式抑制细胞存活率（

0.01），显著下调GPX4表达水平（

0.05），上调HMOX1表达水平（

0.01），诱导Fe²⁺过量蓄积及脂质过氧化水平显著增加（

0.01）。分子对接揭示，Cd²⁺可直接结合PCBP1的KH2结构域，并且可共同结合于铁蛋白重链外侧。过表达PCBP1可明显逆转镉暴露诱导的Fe²⁺蓄积、GPX4表达下调、过氧化脂质增加及细胞存活率下降。

结论

镉暴露通过抑制PCBP1表达及以金属离子竞争扰乱PCBP1介导的铁稳态网络，协同驱动Fe²⁺超载触发铁死亡级联反应，最终导致神经毒性。靶向PCBP1介导的铁稳态可有效抑制铁死亡，为干预镉神经毒性提供新策略。

Abstract

Objective

To investigate the role of poly(rC)-binding protein 1 (PCBP1) in cadmium (Cd)-induced ferroptosis in mouse neuroblastoma Neuro-2a (N2A) cells.

Methods

N2A cells were exposed to a concentration gradient of CdCl₂ (0

4 μmol/L) for 72 h. Cell viability was assessed by trypan blue staining. Western blotting was employed to detect the expression of ferroptosis-related proteins (GPX4

HMOX1

ACSL4) and PCBP1. Intracellular Fe²⁺ level and lipid peroxidation were detected using FerroOrange and BODIPY

581/591

C11 probes

respectively. Ferrostatin-1 (Fer-1)

a ferroptosis inhibitor

was applied to confirm the critical role of ferroptosis in Cd-induced cytotoxicity. Molecular docking was performed to elucidate the interaction between PCBP1 and ferritin

as well as the binding sites of Cd²⁺. PCBP1 overexpression plasmid was further constructed for functional validation.

Results

Cd exposure suppressed cell

viability in N2A cells in a dose-dependent manner (

0.01)

significantly down-regulated GPX4 expression (

0.05)

up-regulated HMOX1 expression (

0.01)

and induced Fe²⁺ overload and lipid peroxidation (

0.01). Molecular docking revealed that Cd²⁺ directly bound to the KH2 domain of PCBP1 and then co-localized on the outer surface of ferritin heavy chain. Overexpression of PCBP1 markedly reversed Cd-induced Fe²⁺ accumulation

GPX4 down-regulation

lipid peroxidation

and cell death.

Conclusion

Cd exposure disrupts PCBP1-mediated iron homeostasis

via

transcriptional suppression and competitive displacement of metal ions

and then synergistically drives Fe²⁺ overload-triggered ferroptosis cascades

ultimately leading to neurotoxicity. Targeting PCBP1-mediated iron homeostasis can effectively mitigate Cd-induced neurotoxicity

and may serve as a novel therapeutic strategy.

关键词

Keywords

references

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