铁(Fe)是生命体生理代谢的一种必需微量元素，并以含铁蛋白的形式参与到氧化磷酸化中的电子传递、DNA的复制与修复、血红蛋白的合成和自由基的产生等。当机体的铁稳态紊乱时，即导致了各种疾病的发生发展，如贫血（缺铁性贫血和炎症性贫血）、发育障碍和铁负载疾病（血色素沉着病和β-地中海贫血）。　　对于细胞铁代谢的研究主要集中在肝细胞、巨噬细胞和红细胞。铁对胚胎发育具有同样重要的意义，但目前仍缺乏胚胎发育中铁代谢的研究。因此本研究首先在胚胎干细胞中探讨铁的功能作用，及铁代谢异常的可能的分子机制。对于系统性铁代谢异常疾病，如铁负荷疾病，目前临床治疗方式包括包括去铁治疗，放血，脾切除等，尚缺乏有效的药物来改善肝脏铁负荷的症状。因此，本研究拟以噻唑烷酮化合物为研究对象，不同的细胞系和铁负荷疾病小鼠模型为研究载体，研究噻唑烷酮化合物治疗铁负荷疾病的潜在可能性。铁负荷不仅导致肝脏的损伤，过量铁在大脑中富集将导致神经退行性疾病等，因此，本研究进一步探讨了化学全合成化合物Petrosiol E促神经细胞分化的机制和抗氧化可能性。通过对上述3个部分的研究，得到如下结论:　　一、以胚胎干细胞为研究模型，本研究分别从转录和蛋白水平评价参与到胚胎干细胞分化过程的铁相关基因，并通过敲低Steap3简要探讨铁代谢紊乱可能会导致线粒体分裂和融合异常。　　二、通过对210个噻唑烷酮化合物的筛选，本研究最终明确了3个化合物（93、156和165）能有效地上调hepcidin，从而间接的缓解铁过载疾病模型小鼠中铁负荷的症状。在本部分的研究中，我们首先应用hepcidin荧光素酶报告基因质粒高通量的从210个化合物中筛选到了30个能显著上调hepcidin报告基因荧光素酶活力的化合物。其次，通过内源性定量PCR的方式从30个化合物中筛选到10个能上调hepcidin mRNA的化合物。再次通过动物实验从10个化合物中筛选到3个化合物能持续有效的刺激hepcidin的表达，并调动机体内铁的迁移。最后通过Hfe-/-和Hbbth3/+小鼠模型证明了3个化合物（93、156和165）能有效缓解肝脏铁负荷的现象，并进一步改善红系造血。与此同时，在机制的研究方面，本研究通过Hamp-/-小鼠模型证明了噻唑烷酮化合物的作用靶点是hepcidin，进一步对Smad1/5/8信号通路的研究揭示噻唑烷酮化合物可能是通过负调节P-Erk1/2和Tmprss6激活了对hepcidin的调节作用。　　三、以PC12细胞系为研究模型，我们揭示了Petrosiol E可通过P-Erk-Nrf2和P-Akt-Nrf2信号通路促进细胞的分化。以胚胎干细胞为研究模型，我们揭示了Petrosiol E可协同RA促进胚胎干细胞中神经外胚层的分化。以砷为研究对象，我们揭示了Petrosiol E能有效通过抗氧化作用拮抗砷诱导氧化应激导致的毒性作用。　　综上，本研究对胚胎干细胞铁代谢的研究揭示了参与铁代谢的相关基因，并对Steap3敲除导致的结果提供了新的机制。对噻唑烷酮化合物的研究，筛选出的3个有效化合物为铁负载相关疾病的治疗提供了新的可能。对Petrosiol E的研究为该类化合物的分子机制填补了空白，并提供了一种具有促分化和抗氧化双重功能的化合物。