Abstract Astrocytes are thought to play a crucial role in brain iron homeostasis. How they accomplish this regulation in vivo remains unclear. In a recent transcriptomic analysis, we showed that polysomal Ftl1 and Fth1 mRNAs, encoding the ferritin light (Ftl) and heavy (Fth) chains that assemble into ferritin, a critical complex for iron storage and reduction, are enriched in perisynaptic astrocytic processes as compared to astrocytic soma. These data suggested that ferritin translation plays a specific role at the perisynaptic astrocytic interface and is tighly regulated by local translation. Here, we used our recently described AstroDot 3D in situ methodology to study the density and localization of ferritin mRNAs in astrocytes in the hippocampus in three different contexts in which local or systemic iron overload has been documented: ageing, the hepcidin knock-out mouse model of hemochromatosis and the APP/PS1dE9 mouse model of Alzheimer’s disease (AD). Our results showed that in wild type mice, Fth1 mRNA density was higher than Ftl1 and that both mRNAs were mostly distributed in astrocyte fine processes. Ageing and absence of hepcidin caused an increased Fth1/Ftl1 ratio in astrocytes and in the case of ageing, led to a redistribution of Fth1 mRNAs in astrocytic fine processes. In contrast, in AD mice, we observed a lower Fth1/Ftl1 ratio and Fth1 mRNAs became more somatic. Hence, we propose that regulation of ferritin mRNA density and distribution in astrocytes regulates iron homeostasis in physiology and pathophysiology.

ABSTRACT Increased body iron stores and inflammation in adipose tissue have been implicated in the pathogenesis of insulin resistance (IR) and type 2 diabetes mellitus. However, the underlying basis of these associations are unclear. In order to assess this, we studied how IR and associated inflammation in adipose tissue developed in the presence of increased body iron stores. Male hepcidin knock-out ( Hamp1 -/- ) mice, which have increased body iron stores, and wild-type (WT) mice were fed a high-fat diet (HFD) for 12 and 24 weeks. Development of IR and metabolic parameters linked to this, insulin signaling in tissue, and inflammation and iron-related parameters in visceral adipose tissue were studied in these animals. HFD-feeding resulted in impaired glucose tolerance in both genotypes of mice. In response to the HFD for 24 weeks, Hamp1-/- mice gained less body weight and developed less IR than corresponding WT mice. This was associated with less lipid accumulation in the liver and decreased inflammation and lipolysis in the adipose tissue in the knock-out mice, than in the WT animals. Fewer macrophages infiltrated the adipose tissue in the knockout mice than in wild-type mice, with these macrophages exhibiting a predominantly anti-inflammatory (M2-like) phenotype. These observations suggest a novel role of hepcidin (central regulator of systemic iron homeostasis) in the development of inflammation in adipose tissue and insulin resistance, in response to a high-fat diet. CLINICAL PERSPECTIVES Elevated body iron stores and inflammation in adipose tissue have been implicated in the pathogenesis of insulin resistance (IR) and type 2 diabetes mellitus. However, the underlying molecular mechanisms linking them are unclear. In response to high-fat diet (HFD)-feeding (to induce IR), mice that lacked hepcidin ( Hamp1 -/- ) (and hence had elevated body iron stores) gained less body weight and developed less insulin resistance than wild-type (WT) mice. Inflammation and infiltration of macrophages into adipose tissue of HFD-fed Hamp1 -/- mice were less than in WT mice, with the macrophages exhibiting an anti-inflammatory M2-like phenotype. These findings suggest a novel role of iron and hepcidin in HFD-induced inflammation in adipose tissue and development of insulin resistance. They raise the possibility that modulation of body iron may represent a potential way to inhibit these processes.