Rola ferrytyny w magazynowaniu żelaza - dlaszpitali.pl dlaszpitali.plRola ferrytyny w magazynowaniu żelaza - dlaszpitali.pl

Rola ferrytyny w magazynowaniu żelaza

Artykuł opracowały: mgr Jolanta Chęcińska, mgr Emilia Stacherczak, mgr Luiza Sikorska

Zakład Diagnostyki Laboratoryjnej, Szpital Wojewódzki im. Jana Pawła II w Bełchatowie, ul. Czapliniecka 123, 97-400 Bełchatów

opm-dlaszpitali-rola-ferrytyny
fot. iStock

Żelazo należy do metali przejściowych, co oznacza, że na zewnętrznych powłokach elektronowych posiada niesparowany elektron. Dzięki temu posiada zdolność zmiany stopnia utlenienia i tak w płynach ustrojowych oraz w komórkach można spotkać go w dwóch postaciach: jako jon żelazawy Fe2+ lub jon żelazowy Fe3+ (1).

Żelazo jako niezbędny biometal

W organizmie dorosłego mężczyzny jest go około 4g, czyli mniej niż 0,01% całkowitej masy ciała. Bierze udział w wielu kluczowych procesach fizjologicznych i biochemicznych w organizmie człowieka między innymi trzeba wymienić tutaj syntezę DNA, transport tlenu czy elektronów (2). Dużą pulę żelaza ustrojowego bo aż 75% stanowi żelazo hemowe, używane do budowy hemoglobiny i mioglobiny. Natomiast niewielka ilość tego biometalu krąży we krwi pod postacią transferryny, która odpowiedzialna jest za jego transport do każdego narządu i tkanki (1). Drugą pulę żelaza tworzy żelazo niehemowe, będące magazynem tego pierwiastka w postaci ferrytyny, który znajduje się w hepatocytach, makrofagach oraz syderoblastach szpiku kostnego. Pula ta stanowi około 10-20% całkowitej zawartości żelaza w organizmie człowieka (1).

Metabolizm żelaza

Utrzymanie ustrojowej homeostazy dotyczącej gospodarki żelazowej możliwe jest dzięki współpracy czterech ważnych procesów, wśród których należy wyszczególnić: absorpcję żelaza w dwunastnicy oraz w jelicie czczym, odzysk z makrofagów, zapasy żelaza w wątrobie, a także erytropoeza (3,4). W organizmie człowieka nie ma mechanizmu odpowiedzialnego za usuwanie żelaza w przypadku jego nadmiaru. Stanowi to duże zagrożenie dla pacjentów, u których występuje zaburzenie metabolizmu tego metalu. Dlatego też ważne jest zachowanie równowagi pomiędzy procesami wchłaniania żelaza w jelitach, a jego magazynowaniem w komórkach układu siateczkowo śródbłonkowego oraz komórkach wątroby (5). Absorpcja żelaza ma miejsce w enterocytach dwunastnicy oraz w górnej części jelita, gdzie znajdują się spolaryzowane komórki chłonne. Z pożywieniem żelazo dostaje się do dwunastnicy w postaci jonów Fe3+, gdzie w obrębie rąbka szczoteczkowatego są konwertowane do Fe2+ dzięki ferroreduktazie (6). Pierwiastek ten jest następnie transportowany przez DMT1, czyli układ transportujący dwuwartościowe jony metali. Druga forma żelaza, która może być wchłonięta to postać hemowa zajmuje się nią HPC-1, czyli białko transportujące hem 1 (5). W komórkach nabłonka jelit żelazo jest magazynowane pod postacią ferrytyny lub transportowane do krwi przy użyciu ferroproteiny FPN1. Na powierzchni błony jest hefajstyna, czyli białko odpowiedzialne za utlenienie jonów żelaza do formy Fe3+, które z kolei są wiązane z transferyną w surowicy krwi. Nadmiar żelaza, które dostało się do enterocyta zostaje zmagazynowane w ferrytynie, gdzie jony wbudowane są do rdzenia podjednostki H. Sama ferrytyna pełni bardzo ważną rolę wykazując właściwości ferrooksydazowe przekształca Fe2+ do Fe3+, następnie przechowuje je w biodostępnej oraz bezpiecznej formie, czyli w postaci jonów Fe3+ (1,2,5).

Ferrytyna właściwości oraz biosynteza

Ferrytyna jest białkiem powszechnie występującym w organizmie człowieka, można ją spotkać w każdej ludzkiej komórce. Bierze udział w magazynowaniu żelaza, jak również w ochronie molekuł budujących różne struktury komórkowe przed ich uszkodzeniem. Należy do białek globularnych, przybiera kulisty kształt, we wnętrzu którego znajduje się lekkie wydążenie w którym zmagazynowane jest żelazo, to właśnie ono tworzy mineralny rdzeń ferrytyny. Jedna cząsteczka ferrytyny potrafi związać nawet od 2000 do 4500 atomów żelaza. Część białkowa zbudowana jest z 24 podjednostek tzw. polipeptydów, wśród których wyodrębniamy podjednostki ciężkie H oraz lekkie L, które potrafią utworzyć nawet około 20 izoform (1,7). Każda z nich kodowana jest przez odrębny gen a w związku z tym jest również odpowiedzialna za inną aktywność biochemiczną (8). Podjednostki H, które dominują w sercu, mózgu, nerkach i mięśniach przejawiają aktywność ferrooksydazy, wobec czego szybko utleniają jony żelazowe z Fe2+ do Fe3+. Ferrytyny zdominowane w budowie przez podjednostki H charakteryzują się niską zawartością żelaza, zdecydowanie szybciej akumulują oraz uwalniają żelazo w przeciwieństwie do ferrytyny zbudowanej w większości z podjednostek L. W przypadku ferrytyny zbudowanej w przewadze z lekkich podjednostek obserwujemy zdolność do magazynowania nieaktywnego jonu żelaza Fe3+, ma to miejsce szczególnie w śledzionie i wątrobie, dzięki czemu zmniejszona zostaje pula reaktywnego jonu żelaza Fe2+, a jednocześnie zapobiega to stresowi oksydacyjnemu. Ferrytyna zbudowana w przewadze przez podjednostkę L posiada znacznie większą zawartość żelaza. Przypuszcza się, iż odgrywa szczególnie ważną rolę w długoterminowym magazynowaniu żelaza (1,7). Żelazo komórkowe zmagazynowane wewnątrz ferrytyny, nie może być bezpośrednio wykorzystane przez komórki, dzieje się to dopiero po uwolnieniu go z niej, w wyniku degradacji samej ferrytyny w lizosomach komórkowych (9,10). Wyróżnia się ferrytynę mitochondrialną (MtF), która ulega ekspresji na niskim poziomie i dotyczy to większości tkanek z wyłączeniem jąder. Obserwuje się wzrost MtF w erytroblastach u pacjentów z nieprawidłowym procesem powstawania hemu. U pacjentów tych dochodzi do zwiększonego wchłaniania żelaza z jelita oraz nadmiernego gromadzenia go w erytrocytach, w efekcie czego powstają syderoblasty, czyli tzw. ziarniste depozyty (7).

Ferrytyna obecna w surowicy posiada małą zawartość żelaza. W przypadku kobiet wartość referencyjna ferrytyny w surowicy to 20-120 µg/l natomiast u mężczyzn jest to 30-300 µg/l. U osób zdrowych, poziom ferrytyny odzwierciedla poziom żelaza w organizmie (7).

Produkcja ferrytyny

Kontrolę nad procesem wytwarzania ferrytyny pełnią dwa białka regulatorowe, są to IRP1 oraz IRP2 i obejmuje ona dwa etapy: transkrypcję oraz translację. Na aktywność IRP wpływa stężenie żelaza, nadtlenek wodoru, tlenek azotu, fosforylacja oraz niedotlenienie (7). W przypadku podjednostki H ferrytyny, transkrypcja genów pobudzana jest przez cytokiny, a wśród nich: IL-1a, IL-6, TNF-α, kachektynę, onkogeny i hormony. Na indukcję syntezy obu jednostek wpływają hormony tarczycy oraz insulina. W odpowiedzi na wymienione czynniki dochodzi do proliferacyjnej zmiany syntezy podjednostki oraz ich proporcji w ferrytynie, co może być adaptacyjną odpowiedzią na zmienione warunki otocznia, między innymi będzie to zmiana stężenia żelaza w surowicy krwi. Potrzeba powiększenia magazynów żelaza generuje wzrost ilości podjednostek L w ferrytynie, natomiast w sytuacji większego zapotrzebowania na żelazo do metabolizmu komórkowego zwiększa się liczba podjednostek H. Zmiana w składzie podjednostek ferrytyny kreuje pulę wolnego żelaza oraz pojemność wiązania go (1,7).

W stanach patologicznych organizmu, stężenie ferrytyny w surowicy krwi absolutnie nie odzwierciedla ilości żelaza zawartego w ustroju. Do stanów wpływających na podwyższenie poziomu ferrytyny zaliczamy między innymi stany zapalne, choroby nerek, choroby wątroby, nowotwory oraz różnego rodzaju infekcje. Ustalono, iż u osób z pozoru zdrowych, u których wykluczono choroby wątroby i wszelkie inne stany zapalne, stężenie ferrytyny przekraczające u kobiet 200 µg/l oraz u mężczyzn 300 µg/l sugeruje nadmierne gromadzenie żelaza (7).

Czytaj też: Jak optymalnie zarządzać medycznym laboratorium diagnostycznym w kontekście aktualnie obowiązujących przepisów

Komentarze

Sklep

OPM – Ogólnopolski Przegląd Medyczny nr 3/2024

OPM – Ogólnopolski Przegląd Medyczny nr 3/2024

46,00 zł

zawiera 8% VAT, bez kosztów dostawy

Kup teraz
Szpital XXI wieku – rozwiązania projektowe i infrastrukturalne

Szpital XXI wieku – rozwiązania projektowe i infrastrukturalne

150,00 zł

zawiera 5% VAT, bez kosztów dostawy

Kup teraz
Szpital XXI wieku – aparatura medyczna i wyposażenie

Szpital XXI wieku – aparatura medyczna i wyposażenie

126,00 zł

zawiera 5% VAT, bez kosztów dostawy

Kup teraz
OPM KATALOG ROCZNY 2024 – Poradnik Inżyniera Klinicznego

OPM KATALOG ROCZNY 2024 – Poradnik Inżyniera Klinicznego

52,00 zł

zawiera 8% VAT, bez kosztów dostawy

Kup teraz
Poznaj nasze serwisy

Nasze strony wykorzystują pliki cookies. Korzystanie z naszych stron internetowych bez zmiany ustawień przeglądarki dotyczących plików cookies oznacza, że zgadzacie się Państwo na umieszczenie ich w Państwa urządzeniu końcowym. Więcej szczegółów w Polityce prywatności.