肝脏铁代谢的计算模型

铁因其氧化还原特性对所有已知生命至关重要，然而这些相同的特性也可能通过产生活性氧导致其在过量时产生毒性。需要 robust 的系统和细胞控制来维持安全的铁水平，而肝脏似乎是这种调节的主要所在。铁调节失常与许多疾病有关，随着我们对铁代谢理解的加深，铁相关疾病的列表也在增长。近期的进展带来了关于体内铁去向的更多知识，并绘制了其代谢的详细图谱，然而，在系统层面上定量理解其组分如何相互作用以产生紧密调节仍然难以实现。基于已知的调节机制及其动力学特性（取自多篇文献），构建了一个包含核心调节组分的人体肝脏铁代谢机理计算模型。通过将模型结果与先前发表的生理数据进行比较，对模型进行了定量验证，该模型能够重现多项实验发现。将口服铁剂量后的时间过程模拟与临床时间过程研究进行了比较，发现该模拟重现了系统对铁挑战响应的动力学和时间尺度。通过改变单个反应参数来模拟人类血色病基因（HFE）突变，构建了血色病的疾病模拟。该模拟提供了对该疾病中出现的肝脏铁过载的定量理解。该模型支持并补充了对肝脏作为铁传感器作用的理解，并为进一步建模提供了框架，包括用于识别有价值药物靶点的模拟以及旨在增进我们对该系统知识的实验设计。