Niedobór hepcydyny prowadzi do zwiększonej ab-sorpcji jelitowej żelaza i jego zwiększonego uwalniania z makrofagów. Obecność hepcydyny warunkuje zahamo-wanie transportu żelaza w enterocytach wierzchołkowych i zahamowanie uwalniania żelaza przez makrofagi układu siateczkowo-śródbłonkowego.
Hepcydyna jest zaliczana także do białek ostrej fazy uwalnianych w stanach zapalnych lub zakażeniach, głów-nie pod wpływem IL-6 wytwarzanej w komórkach Browi-cza i Kupffera [40]. Wydzielanie cytokin powoduje wzrost syntezy hepcydyny. Hepcydyna jako peptyd kationowy wykazuje zdolność łączenia z ujemnie naładowanymi fos-folipidami błon cytoplazmatycznych wielu drobnoustro-jów, co zaburza funkcję błony, umożliwiając hepcydynie wnikanie do wnętrza komórek drobnoustrojów, w wyniku czego dochodzi do zapoczątkowania odpowiedzi immuno-logicznej lub zniszczenia komórki gospodarza. Dodatkowo wykazano jej aktywność wobec bakterii Gram-ujemnych, Gram-dodatnich oraz drożdżaków [38].
Niedobór żelaza i niedokrwistość z niedoboru żelaza
Dzięki zachowaniu równowagi pomiędzy wchłanianiem a magazynowaniem żelaza utrzymana jest prawidłowa homeostaza żelaza. Główną funkcją tego pierwiastka jest jego uczestnictwo w transporcie tlenu przez hemoglobinę.
Dodatkowo żelazo poprzez oddziaływanie na recepto-ry dopaminergiczne, produkcję neuroprzekaźników oraz wpływ na mielinizację osłonek nerwowych bierze udział w regulacji czynności układu nerwowego. Poprzez gene-rowanie wolnych rodników tlenowych wzmacnia ochronę przeciwbakteryjną organizmu. Dodatkowo wspomaga ob-wodową proliferację limfocytów T, co jest niezbędne do prawidłowego funkcjonowania układu odpornościowego [20]. Niedobór żelaza może wynikać z zaburzenia jego wchłaniania, utraty znacznej ilości krwi bądź też może być wynikiem jego niedostatecznej podaży w diecie, co jest najczęstszą przyczyną niedoboru żelaza. Dzienne zapo-trzebowanie organizmu ludzkiego na żelazo wynosi około 1–2 mg, a w ciąży aż 6 mg. Najbardziej predysponującą do rozwoju niedoboru żelaza jest dieta bezmięsna. Na niedo-bory tego pierwiastka w diecie są narażeni również miesz-kańcy krajów rozwijających się [1]. Sposób odżywiania w czasach prehistorycznych – dieta bogata w mięso oraz spożywanie jedzenia z naczyń glinianych – skutecznie za-pobiegał rozwojowi niedoboru żelaza wynikającego z nie-prawidłowej diety. Obecny styl odżywiania – spożywanie żywności wysoko przetworzonej – znacznie obniża sto-pień wchłaniania żelaza w jelitach, co skutkuje niedoborem tego pierwiastka. Zapasy żelaza, z jakimi się rodzimy, wy-starczają do około 6. miesiąca życia, następnie jego ilość sukcesywnie spada, dlatego też istotne jest zapewnienie odpowiedniej jego ilości w diecie. Produkty reklamowane jako bogate w żelazo nie zawsze są jego dobrym źródłem ze względu na skomplikowany sposób wchłaniania tego pierwiastka w jelitach. Biodostępność żelaza zależy nie tylko od jego zawartości w zażywanym produkcie, ale tak-że m.in. od obecności czynników, które wzmagają bądź też hamują jego wchłanianie. Średnio człowiek jest w sta-nie przyswoić do 15% żelaza spożywanego z jedzesta-niem.
Na biodostępność żelaza wpływ ma także postać żelaza, jaką zażywamy. Z tego względu produkty żywnościowe podzielono na trzy klasy. Sposób żywienia z biodostępno-ścią żelaza na poziomie około 5%, który jest powszechny w krajach rozwijających się, uniemożliwia wytworzenie odpowiednich zapasów tego pierwiastka w organizmie.
Zapasy żelaza w organizmie na poziomie 120 mg są two-rzone dopiero dzięki stosowaniu diety z 15% biodostępno-ścią tego pierwiastka [7]. Taki styl żywienia charakteryzuje kraje rozwinięte. Przyswajalność żelaza może być także hamowana w wyniku działania wielu czynników. Znanych jest obecnie wiele substancji obniżających biodostępność tego pierwiastka. Należą do nich m.in.: błonnik, fityniany, szczawiany, wapń, cynk. Z kolei czynnikami ułatwiają-cymi wchłanianie żelaza są przede wszystkim witamina C oraz kwas mlekowy. Biodostępność żelaza może być
Rola żelaza w organizmie ludzkim
383
zmniejszona również na skutek zaburzeń jego wchłania-nia w jelicie cienkim. Wszystkie zmiany chorobowe, takie jak celiakia czy też choroba Leśniowskiego-Crohna, które obejmują jelito cienkie, mogą prowadzić do zmniejszonej przyswajalności żelaza, a w wyniku tego do jego niedobo-ru w organizmie [17]. Innym powodem niedoboniedobo-ru żelaza są gwałtowne utraty dużej ilości krwi lub też długotrwałe krwawienia. W wyniku krwawienia porodowego utrata żelaza wynosi aż 1 g, natomiast w wyniku krwawienia mie-siączkowego utrata żelaza wynosi około 10–30 mg/mie-siąc. Istotnym stanem jest stan tzw. czynnościowego nie-doboru żelaza, gdzie w odpowiedzi na przewlekłe stany chorobowe dochodzi do przemieszczenia się żelaza z puli transportowej do puli magazynowej. Skutkiem tego dzia-łania następuje zwiększenie efektywności mechanizmów bakteriobójczych i bakteriostatycznych ze względu na ob-niżoną dostępność żelaza dla drobnoustrojów. W takich przypadkach suplementacja żelaza nie jest zalecana [19].
Oświadczenia
Oświadczenie dotyczące konfliktu interesów Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Źródła finansowania
Autorzy deklarują brak źródeł finansowania.
Piśmiennictwo
Andrews NC. Iron metabolism: iron deficiency and iron overload.
1. Annu Rev Genomics Genet. 2000;01:75–98.
Weiss G. Iron and anemia of chronic disease. Kidney Int. (Suppl.).
2. 1999;69:S12–S17.
Andrews NC. Metal transporters and disease. Curr Opin Chem Biol.
6. 2002;6:181–186.
Gutteridge JM, Halliwell B. Freeradicals and antioxidants in the 7. year 2000. A historical look to the future. Ann NY Acad Sci.
2000;899:136–147.
Wąsowska-Królikowska K, Baranowski WJ. Znaczenie żelaza 8. w rozwoju i żywieniu niemowląt. I. Metabolizm żelaza. Med Wieku
Rozw. 2000;4:65–77.
Lipiński P, Starzyński RR. Rola białek IRP (iron regulatory proteins) 9. w regulacji ogólnoustrojowej homeostazy żelaza: lekcje płynące z badań na myszach z nokautem genów Irp1 i Irp2. Post Hig Med Dośw. 2006;60:322–330.
Tamarit J, Mulliez E, Meier C, Trautwein A, Fontecave M. The an-10. aerobic ribonucleotide reductase from Escherichia coli. The small protein is an activating enzyme containing a [4fe–4s]2+ center. J Biol Chem. 1999;274:31291–31296.
Beard JL. Iron biology in immune function, muscle metabolism and 11. neuronal functioning. J Nutr. 2001;131(Suppl.I):568S–579S.
Brown EN, Friemann R, Karlsson A, Parales JV, Couture MM, Eltis 12. LD, Ramaswamy S. Determining Rieske cluster reduction
poten-tials. J Biol Inorg Chem. 2008;13:1301–1313.
Sadrzadeh SM, Saffari Y. Iron and brain disorders. Am J Clin Pathol.
13. 2004;121(Suppl.):S64–S70.
Szczeklik A. Choroby wewnętrzne. Kraków: Medycyna Praktycz-14. na; 2005. 2.
Frewin R, Hensen A, Provan D. ABC of clinical haematology: iron 15. deficiency anaemia. Br Med J. 1997;314:360–363.
Harris ZL, Durley AP, Man TK, Gitlin JD. Targeted gene disruption 16. reveals an essential role for ceruloplasmin in cellular iron efflux.
Proc Natl Acad Sci. 1999;96:10812–10817.
Kimberly K, Bonkowsky HL. Hemeoxygenase: recent advances in 17. understanding its regulation and role. Proc Assoc Am Phys. 1999;
111:438–447.
Ponka P. Tissue-specific regulation of iron metabolism and heme-18. synthesis: distinct control mechanisms in erythroid cells. Blood.
1997;89:1–25.
Fleming MD, Trenor CC 3rd, Su MA, Foernzler D, Beier DR, 19. Dietrich WF, Andrews NC. Microcytic anaemia mice have a mu-tation in Nramp2, a candidate iron transporter gene. Nat Genet.
1997;16:383–386.
Bleackley MR, Wong AYK, Hudson DM et al. Blood Iron Homeo-20. stasis: Newly Discovered Proteins and Iron Imbalance. Transfus
Med Rev. 2009;23:103–123.
Macedo MF, de Sousa M. Transferrin and the transferrin receptor:
23. of magic bullets and other concerns. Inflamm Allergy Drug Targets.
2008;7:41–52.
Thorstensen K, Romslo I. The role of transferrin in the mechanism 24. of cellular iron uptake. Biochem J. 1990;271:1–9.
Aisen P. Transferrin receptor 1. Int J Biochem Cell Biol. 2004;36:2137–2143.
25. Lebrón JA, Bennett MJ, Vaughn DE, Chirino AJ, Snow PM, Mintier 26. GA, Feder JN, Bjorkman PJ. Crystal structure of the hemochroma-tosis protein HFE and characterization of its interaction with trans-ferrin receptor. Cell. 1998;93:111–123.
Kawabata H, Yang R, Hirama T, Vuong PT, Kawano S, Gom-27. bart AF, Koeffler HP. Molecular cloning of transferrin receptor 2.
A new member of the transferrin receptor-like family. J Biol Chem.
1999;274:20826–20832.
Kawabata H, Nakamaki T, Ikonomi P, Smith RD, Germain RS, Koef-28. fler HP. Expression of transferrin receptor 2 in normal and
neoplas-tic hematopoieneoplas-tic cells. Blood. 2001;98:2714–2719.
Graham RM, Reutens GM, Herbison CE, Delima RD, Chua AC, 29. Olynyk JK, Trinder D. Transferrin receptor 2 mediates uptake of transferrin-bound and non-transferrin-bound iron. J Hepatol.
2008;48:327–334.
Kohgo Y, Nishisato T, Kondo H, Tsushima N, Niitsu Y, Urushizaki 30. I. Circulating transferrin receptor in human serum. Br J Haematol.
1986;64:277–281.
Johnstone RM. Cleavage of the transferrin receptor by human 31. granulocytes: differential proteolysis of the exosome-bound TFR.
J Cell Physiol. 1996;168:333–345.
Mast AE, Blinder MA, Gronowski AM, Chumley C, Scott MG. Clini-32. cal utility of the soluble transferrin receptor and comparison with serum ferritin in several populations. Clin Chem. 1998;44:45–51.
Torti FM, Torti SV. Regulation of ferritin genes and protein. Blood.
33. 2002;99:3505–3516.
Liu X, Theil EC. Ferritins: dynamic management of biological iron 34. and oxygen chemistry. Acc Chem Res. 2005;38:167–175.
Nemeth E, Ganz T. The role of hepcidin in iron metabolism. Acta 35. Haematol. 2009;122:78–86.
Park Ch, Valore EV, Warning AJ, Gantz T. Hepcidni, a urinary antimi-36. crobial peptide synthesized in the liver. J Biol Chem. 2001;276:7806–
7810.
384
Lee P, Peng H, Gelbart T et al. Regulation of hepcidin transcrip-37. tion by interleukin -1 and interleukin -6. Proc Natl Acad Sci USA.
2005;102:1906–1910.
Nemeth E, Tuttle MS, Powelson J et al. Hepcidin regulates cellular 38. iron efflux by binding to ferroportin and inducing its
internaliza-tion. Science. 2004;306:2090–2093.
Donovan A, Brownlie A, Zhou Y et al. Positional cloning of ze-39. brafish ferroportin 1 identifies a conserved vertebrate iron exporter.
Nature. 2000;403:776–781.
Zhang DL, Hughes RM, Ollivierre-Wilson H et al. A ferroportin tran-40. script that lacks an iron – responsive element enables duodenal and erythroid precursor cells to evade translational repression. Cell Me-tab. 2009;9:461–473.
Zaakceptowano do edycji: 2017-10-09 Zaakceptowano do publikacji: 2017-10-30
Adres do korespondencji:
Edyta Rysiak
Zakład Chemii Leków, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Uniwersytet Medyczny w Białymstoku ul. Adam Mickiewicza 2D, 15-222 Białystok tel. kom.: 781 787 834
fax: 85 879 5866
e-mail: osinska.milena1@gmail.com