Metabolismus železa a jeho poruchy
Fyziologické funkce železa
železo je
- součástí hernu
• hemoglobin, myoglobin
• cytochromy
• enzymy (např. oxidáza, kataláza, peroxidáza, ribonukleotidreduktáza, akonitáza, syntéza oxidu dusnaténo)
- nutné k přechodu buněk z Gl do S fáze buněčného cyklu
- tvorba ROS v makrofázích (imunita)
volné Fe velmi reaktivní - katalyzuje Fentonovu reakci
• Fe2+ + H202 -» Fe3+ + OH» + OH-
- kvůli minimalizaci negativních účinků je většina železa v komplexované
rme
- s anionty organických kyselin
- ve ferroproteinech
- ve skladové formě jako ferritin (případně hemosiderin)
protože neexistuje specifický mechanizmus vylučování železa z těla, je absorpce ve střevě za fyziologických okolností přísně regulována
Bilance Fe
u dospělého 35 - 45mg železa/kg tělesné váhy
— 60 - 70% je v erytrocytech jako součást Hb
— 10% v myoglobinu, cytochromu a v dalších enzymech obsahujících železo
— 20 - 30% tvoří zásobní železo (feritin a hemosiderin v hepatocytech a makrofázích)
množství železa v těle dospělého člověka zůstává během života konstantní, je udržováno rovnováhou mezi příjmem a ztrátami železa
— běžnou potravou přijímá člověk denně 10 -20mg
— do vnitřního prostředí se dostane pouze 5 -10%
— průměrné denní ztráty u mužů jsou 0.5-lmg a l-2mg u žen
příjem železa (anorganické a hemové)
— probíhá v duodenu a proximálním jejunu
Mo noc vte -macrophage system
RBC 1 destructions
I
20 mg daily
Absorption 1-2 mg
RBC producton
Bone marrow
20 mg daly
5 mg daly
\
* Loss 1-2 mg daty
\
Myoglobfi and respratory enzymes 300 mg
Distribuce železa v organismu
cirkulace železa a příjem železa buňkami
- transferin - v játrech vyráběný protein, 2 vazebná místa pro Fe3+
- za normálních podmínek (saturace kolem 30%) je poměr diferického a monoferického transferinu 1:2
- receptor pro transferin (TfRl a 2) na buněčné membráně umožňuje příjem železa do buňky regulovaný jeho momentální potřebou
• nejvíce se vyskytuje na membránách buněk tvořících hemoglobin (erytroblasty) nikoliv však na zralých erytrocytech
skladovania recyklace
• hlavním místem skladování železa jsou játra (hepatocyty) a retikuloendoteliální systém (RES)
- buněčný a sérový feritin (až 4000 atomů Fe)
- hemosiderin (degr. produkt)
vylučování
- neexistuje fyziologický mechanizmus exkrece železa
• deskvamací buněk sliznice GIT
• u žen menstruační krvácení
Absorpce Fe v enterocytu a jeho uvolňování do cirkulace
lumen střeva r-., • pgí*
Enterocyte Macrophage
Zmeny v prübehu maturace enterocytu
a Mature enterocyte
Small intestinal villus
Post-transkripční regulace genové exprese
železem
nadbytek železa
Fe —» vazba na IRP (iron-responsive proteins) —» nI/vazba IRP na IRE (iron-responsive elements) na 5'- nebo 3'- oblastech mRNA —» regulace jejich exprese (u některých stimulace u jiných naopak represe)
Nedostatek železa tak vede k aktivaci IRE
- 5' IRE - snížená translace
• např. gen pro feritin
- 3' IRE - inhibuje degradaci mRNA -> zvýšená translace
• např. gen pro DMT1 a TfR
Regulace metabolismu Fe
Hepcidin - blokuje transport Fe z enterocytu přes basolaterální membránu
Poruchy metabolismu železa
nedostatek železa (sideropenie) = nejčastější příčina anémie
- snížená absorpce
- zvýšené ztráty
- nI/ ferritin, ^ transferrin, ^ saturace transferrinu, ^ sTfR
relativní sideropenie (anémie chronických nemocí)
- množství železa v organismu je normální, ale místo toho aby bylo součástí hernu je skladováno v makrofázích
- ^ ferritin, ^ transferrin,       saturace transferrinu, ^ sTfR
Poruchy metabolismu železa 2
přetížení železem (hemochromatóza)
- zvýšený parenterální přívod
• opakované transfúze
• nadměrná suplementace železem
- zvýšený rozpad erytrocytu
• např. hemolytické anemie
- porucha regulace absorpce
• hereditární hemochromatóza
• autozomálně recesivní choroba (1:200 - 400 u severoevropské populace)
• mutace v HFE genu (6.chromozom - MHC-I) - induktor exprese hepcidinu
- nejč. C282Y a H63D
Klinický obraz
- ukládání železa v různých orgánech (játra, srdce, pankreas)
- 1^ ferritin, 4/ transferrin, ^ saturace transferrinu, 4/ sTfR, ^ železo nevázané na transferrin (reaktivní)
- kožní pigmentace („bronzový diabetes'')
- obvykle nespecifické symptomy (únava, hepatopatie, endokrinopatie, diabetes, artralgie...)
- léčba - venepunkce