The peptide hormone hepcidin: the main regulator of iron metabolism
I. Artuković Nadinić, R. Barić Rafaj, Lj. Bedrica*, M. Pavlak, M. Lipar i V. Mrljak
Irena ARTUKOVIĆ NADINIĆ, dr. med., Poliklinika za prevenciju kardiovaskularnih bolesti i rehabilitaciju, Zagreb, Hrvatska; dr. sc. Renata BARIĆ RAFAJ, dipl. ing. med. biokem., redovita profesorica, dr. sc. Ljiljana BEDRICA*, dr. med. vet., (dopisni autor, e-mail: bedrica@vef.hr), redovita profesorica, dr. sc. Marina PAVLAK, dr. med. vet., redovita profesorica, dr. sc. Marija LIPAR, dr. med. vet., znanstvena savjetnica, dr. sc. Vladimir MRLJAK, dr. med. vet., redoviti profesor, Veterinarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Hrvatska
SažetakUvodStruktura hepcidina i njegovo određivanje u tjelesnim tekućinamaHepcidin i metabolizam željeza u organizmuInterakcija hepcidina i feroportinaRegulacija sinteze i izlučivanja hepcidinaHepcidin i anemije prouzročene kroničnim sistemskim bolestimaEritropoetska aktivnost i hipoksija suprimiraju ekspresiju hepcidinaHepcidin i regulacija željeza u beta-talasemijamaTerapijske mogućnosti liječenja anemije regulacijom hepcidinaKlinička ispitivanja povezanosti hepcidina i željezaLiteraturaAbstract
Sažetak
H epcidin je peptidni hormon i glavni je regulator metabolizma željeza. Otkriven je u humanom serumu i urinu 2000. godine i nazvan je LEAP-1 (engl. Liver Expressed Antimicrobial Protein). Nedugo nakon toga znanstvenici su pod vodstvom Tomasa Ganze u potrazi za antimikrobnim peptidima otkrili peptid povezan s upalom i nazvali ga “hepcidin”. Otkrili su da se sintetizira u jetri i da ima antimikrobna svojstva. Najveći broj istraživanja o djelovanju i regulaciji izlučivanja hepcidina učinjen je na mišjim modelima kada je ustanovljeno da se sinteza i izlučivanje hepcidina u miševa povećava u stanjima s povišenim količinama željeza u serumu i upalnim stanjima. Određivanje hepcidina u krvi i ostalim tjelesnim tekućinama određuje se imunološkim testovima s anti-hepcidinskim protutijelima – ELISA (prema engl. enzyme-linked immunosorbent assay) i masenom spektrometrijom. Koncentracije hepcidina u serumu određene masenom spektometrijom i koncentracije određene ELISA metodom dobro koreliraju. Imunološki testovi najtočnije mjere niske vrijednosti hepcidina, a masena spektrometrija točnije mjeri aktivnu formu hepcidina.
Poremećaji u ekspresiji hepcidina javljaju se kod mnogih bolesti kao što su: anemija prouzročena kroničnim sistemskim bolestima, sideropenične anemije, maligne bolesti, hereditarne hemokromatoze i stanja s neefektivnom eritropoezom. Stoga mjerenje koncentracije hepcidina ima veliko značenje u dijagnostici i liječenju stanja u kojima je narušena ravnoteža željeza u organizmu. Napredak u razumijevanju uloge hepcidina u kontroli homeostaze željeza dovodi do novih mogućnosti liječenja u stanjima sa sniženim ili povišenim razinama željeza u organizmu. Hepcidin je nedavno identificiran kao akutno fazni protein s antimikrobnom i regulatornom funkcijom željeza. Mnogi su istraživači pokazali interes za razvoj dijagnostičkog testa za mjerenje hepcidina u pasa. Ciljevi njihovog istraživanja bili su kloniranje i sekvenciranje gena psećeg hepcidina i prikupljanje preliminarnih podataka o pojavi hepcidina u pasa.
Filogenetska analiza pokazala je da je humani hepcidin bio sličniji hepcidinu pasa nego hepcidinu glodavaca. U pasa, kao i u ljudi, hepcidin se najviše sinetitiza u jetri, a nešto slabije u bubrezima i plućnom tkivu pasa. Rezultat ovog istraživanja uspostavio je osnovu za buduća istraživanja psećeg hepcidina. Autori navode da psi mogu biti dobar model za istraživanje uloge hepcidina u ljudi.
Ključne riječi: hepcidin, jetra, željezo, ELISA, spektrometrija
Uvod
Genetički modificirani miševi s povećanom razinom hepcidina zbog teškog nedostatka željeza umirali su vrlo brzo nakon rođenja, što ukazuje na važnu ulogu hepcidina u regulaciji metabolizma željeza. Prvi dokazi o povezanosti hepcidina s anemijama u upalnim stanjima otkriveni su u laboratoriju „Nancy Andrews“ u Bostonu. Analizirana su tkiva dva pacijenta s jetrenim tumorima i teškom mikrocitnom anemijom koja nisu reagirala na supstituciju željezom.
U tumorskom tkivu nađene su velike količine hepcidinske mRNK. Kirurškim odstranjenjem tumora anemija je izliječena (Weinstein i sur., 2002.).
Struktura hepcidina i njegovo određivanje u tjelesnim tekućinama
Slika 1. Struktura hepcidina – aktivna forma od 25 peptida (Intrinsic Lifesciences).
Određivanje hepcidina u krvi i ostalim tjelesnim tekućinama vrši se imunološkim testovima s antihepcidinskim protutijelima – ELISA (engl. enzyme-linked immunosorbent assay) (Ganz, 2006.) i masenom spektrometrijom koja detektira karakterističnu masu od 25 aktivnih aminokiselina hepcidina ili njegovih fragmenata (Kemna i sur., 2005., Murray i sur., 2007.). Koncentracije hepcidina u plazmi određene masenom spektometrijom i koncentracije određene ELISA metodom dobro koreliraju. ELISA točnije mjeri niske vrijednosti hepcidina, dok masena spektrometrija točnije mjeri aktivnu formu hepcidina (Kroot i sur., 2010.).
Koncentracije hepcidina u serumu i urinu dobro koreliraju. Određivanje hepcidina u urinu je manje invazivno od određivanja koncentracije u serumu ili plazmi, ali je potreban oprez u interpretaciji rezultata mjerenja jer vrijednosti ovise o glomerularnoj filtraciji i tubularnoj reapsorpciji. Glavno mjesto sinteze hepcidina je jetra, a male količine hepcidinske mRNK nađene su i u bubrezima i u masnom tkivu. Jutarnje vrijednosti hepcidina u serumu više su od poslijepodnevnih, a niže su u žena nego u muškaraca.
Hepcidin i metabolizam željeza u organizmu
Hepcidin inhibira otpuštanje željeza u plazmu pri čemu se veže za transporter željeza feroportin koji se nalazi u bazolateralnoj membrani enterocita, u duodenumu te plazmatskoj membrani stanica retikuloendotelnog sustava (slika 2).
Slika 2. Djelovanje hepcidina (Cui i sur., 2009.).
Interakcija hepcidina i feroportina
Feroportin je jedini poznati eksporter željeza u sisavaca. Otkriven je 2000. godine od tri nezavisne skupine istraživača (De Domenico i sur., 2011.). Vezanjem hepcidina za feroportin na membranama stanice dolazi do aktivacije citosolne Janus kinaze 2 (JAK 2), pri čemu dolazi do autofosforilacije JAK 2 i fosforilacije feroportina i posljedično internalizacije feroportinsko-hepcidinskog kompleksa endocitozom u stanicu. Feroportin ulazi u lumen endosoma gdje nastaju multivezikularna tjelešca koja se stapaju s lizosomima i dolazi do razgradnje feroportina (De Domenico i sur., 2007.).
Transkripcija feroportina kodirana je genom FPN1 (SLC40A1 – Solute Carrier Family 40 member 1) (Donovan i sur., 2000.). Na transkripciju feroportina zbog nedostatka željeza utječu hipksija i upalna stanja. Glavni fiziološki uzrok pojačane apsorpcije željeza je hipoksija, odnosno anemija. Povećana eritropoeza dovodi do povećane apsorpcije željeza i povećanja razina feroportinske mRNK. Tijekom hipoksije dolazi do stabilizacije članova HIF (engl. hypoxia inducible factor) obitelji transkripcijskih faktora. HIF 1-alfa i HIF 2-alfa su citosolni proteini koji se u normalnim stanjima razgrađuju hidroksilacijom pod utjecajem željeza, oksoglutarata i kisikom ovisnim reakcijama. U slučaju hipoksije i manjka željeza HIF 1-alfa i HIF 2-alfa se ne razgrađuju i nakupljaju se u jezgri i s Arnt (engl. Ary1 hydrocarbon receptor nuclear translocator – HIF 1-beta) formiraju reaktivni transkripcijski factor (Mastrogiannaki i sur., 2009., Shah i sur., 2009.). Na transkripciju feroportina uz željezo utječu i mangan, cink, bakar i hem (Troadec i sur., 2010.).
Upalna stanja negativno utječu na transkripciju feroportina. Ustanovljeno je da injekcija bakterijskog lipopolisaharida u miševa dovodi do snižene transkripcije feroportina. Učinak na transkripciju je neovisan o izlučivanju upalnih citokina, jer se pokazalo da miševi s delecijom gena za IL-6, TNF-alfa i IL-1 na primjenu lipopolisaharida reagiraju sa sniženjem razine željeza i smanjenim razinama feroportinske mRNK (Liu i sur., 2005., Viatt e i sur., 2005., Harada i sur., 2011.).
Ekspresija feroportina posttranslacijski je regulirana hepcidinom. Kod sniženih razina hepcidina u serumu raste ekspresija FPN1 (engl. ferroportin-1) na membranama stanica i povećava se izlazak željeza u plazmu; i obrnuto, kod povišenih razina hepcidina u serumu smanjuje se ekspresija FPN1 i željezo se zadržava u stanicama (Weinstein i sur., 2002., Chung i sur., 2009.).
Regulacija sinteze i izlučivanja hepcidina
Osim upalom, aktivacija signalnog sustava ovisi o razinama željeza u plazmi. Sinteza hepcidina u jetri i njegovo izlučivanje u plazmu regulirani su djelovanjem osam različitih proteina: hemojuvelinom (HJV), proteinom hereditarne hemokromatoze (HFE), transferinskim receptorom 2 (TfR2), koštanim morfogenetskim proteinom 6 (BMP 6), matriptazom 2 (MT2), neogeninom, receptorima koštanog morfogenetskog proteina (BMP receptor) i transferinom (Zhao i sur., 2013.).
Hepcidin i anemije prouzročene kroničnim sistemskim bolestima
Kod kroničnih, ali i akutnih upalnih stanja, dolazi do pojačane ekspresije hepcidina pod utjecajem IL-6, aktivina B, IL-1-alfa, IL-1-beta te lipopolisahardaza. Najveći utjecaj na ekspresiju hepcidina u upalnim stanjima ima IL-6. To je dokazano na pokusima s miševima – miševi s delecijom gena za IL-6 u izazvanim upalnim stanjima nisu pokazivali pojačanu ekspresiju hepcidina (Nemeth, 2004.).
Interleukin-6 djeluje kao proupalni citokin i kao protuupalni miokin. U upalnim stanjima izlučuju ga T-stanice i makrofagi i na taj način stimuliraju upalni odgovor, a potiče sintezu PGE2 (prostanglandinE2) u hipotalamusu i povisuje tjelesnu temperaturu. U mišićima i masnom tkivu stimulira stvaranje energije. Izlučuju ga i osteoblasti te stimuliraju formaciju osteoklasta, i glatki mišići krvnih žila. Interleukin-6 stimulira upalne procese mnogih bolesti – šećerna bolest (Kristiansen i Madrup-Poulsen, 2005.), ateroskleroza (Dubinski i Zdrojewicz, 2007.), depresija (Dowlati, 2010.), Alzheimerova bolest, sistemski lupus (Tackey i sur., 2004.), multipli mijelom (Gado i sur., 2000.), karcinom prostate, Bechetova bolest (Hirohata i Kikuchi, 2012.), i reumatoidni artritis (Nishimoto, 2006.). Interleukon-6 se veže za površinski citokinski receptorski kompleks tipa 1 koji se sastoji od IL 6R alfa lanca (CD126) i gp130 signalne komponente (CD130). Vežući se za kompleks IL-6 aktivira transdukcijsku kaskadu JAK/STAT (engl. Janus kinase/signal transducer and activator of transcription proteins) (Heinrich i sur., 1998.). Na humanom je modelu dokazano da i primjena rekombinantnog IL-6 dovodi do snižene razine željeza i povećane koncentracije hepcidina u urinu.
Eritropoetska aktivnost i hipoksija suprimiraju ekspresiju hepcidina
Većina željeza potječe iz razgrađenih eritrocita iz retikuloendotelnog sustava.
Pojačana eritropoeza je fiziološki odgovor na hipoksiju. Glavni regulator pojačane eritropoeze je eritropoetin (EPO).
Snižena koncentracija kisika u tkivima uglavnom se registrira u bubrezima, koji kao odgovor na hipoksiju i anemiju pojačano izlučuju EPO. Eritropoietin se veže za receptore na površini prekursora eritrocita i time sprječava apoptozu i inducira proliferaciju i diferencijaciju u eritrocite (Youssoufian i sur., 1993.).
Regulator supresije ekspresije hepcidina kao odgovora na pojačano izlučivanje EPO u organizmu još nije identificiran (Park i sur., 2006.).
Glavni čimbenici pojačane eritropoeze u stanjima hipoksije su HIF proteini (engl. Hypoxia-inducible transcription Factors). Hypoxia-inducible transcription 1-alfa veže se za pojačivač EPO gena i aktivira njegovu ekspresiju, a suprimira i ekspresiju hepcidina vežući se za promotor hepcidina (Peyssonnaux i sur., 2007.).
Hepcidin i regulacija željeza u beta-talasemijama
Anemija je mikrocitna. Nastaje zbog hemolize, povećane destrukcije eritrocita i skraćenog života eritrocita. Međutim, glavni uzrok mortaliteta i morbiditeta je opterećenje organizma željezom. U osoba s beta-talasemijom primjena transfuzije krvi, pojačana eritropoeza i smanjenje razina hepcidina pojačavaju apsorpciju željeza (Gardenhi, 2007.).
Terapijske mogućnosti liječenja anemije regulacijom hepcidina
U hereditarnoj hemokromatozi povećane razine željeza posljedica su jako niskih vrijednosti hepcidina.
Kratki polipeptidni lipofilni peptidi – minihepcidini, oponašaju ulogu hepcidina i primjenjuju se peroralno.
Antagonisti hepcidina mogli bi biti korisni u liječenju leukemija s povišenim razinama hepcidina (Fung i sur., 2013.).
Hepcidinska protutijela blokiraju vezanje hepcidina za FPN1 i povećavaju klirens hepcidina u majmuna (Xiao i sur., 2010.).
U beta-talasemijama kod miševa primjena injekcija transferina dovodi do povećanja ekspresije hepcidina i smanjenja razine EPO, čime dolazi do smanjenja anemija (Li i sur., 2010.).
Pokazalo se da heparin primijenjen in vitro i in vivo smanjuje razine hepcidina vežući se za BMP6 (Poli, 2011.). Inhibicija ekspresije hepcidina može se postići i djelovanjem na STAT3 signalni put.
Inhibitor STAT3 fosforilacije smanjuje ekspresiju hepcidina u miševa (Zhang i sur., 2011.). Antagonist IL-6 receptora snižava i visoke razine hepcidina (Kawabata i sur., 2007., Fatih, 2010.).
Klinička ispitivanja povezanosti hepcidina i željeza
Genetska neravnoteža željeza je i željezo-refraktorna anemija, u kojoj se serumska koncentracija hepcidina povećava, onemogujući protok ekstra- i intra-celularnog željeza.
Tijekom patogeneze određene bolesti, stres koji rezultira oksidacijom, kao i povećanje upalnih citokina, utječu na transkripciju HAMP gena da generira sekundarnu anemiju zbog povećanja serumske koncentracije hepcidina. Još ne postoji lijek koji bi inhibirao ili pojačao transkripciju hepcidina uglavnom zbog citotoksičnosti opisane u in vitro modelima. Predloženi terapeutski ciljevi su još uvijek u ranim fazama kliničkih ispitivanja. Reichert i sur. (2017.) opisuju glavni put sistemske i genetske regulacije hepcidina, kao i njegov utjecaj na poremećaje vezane uz metabolizam željeza.
Hepcidin kao glavni regulator metabolizma željeza ima glavnu ulogu u transportu željeza kroz epitel duodenuma, što ovisi o kisikom reguliranom faktoru transkripcije, hipoksija- induciranom faktoru 2a (> HIF-2a). Lee (2010.) potaknut prijašnjim istraživanjima koja pokazuju da je duofenski HIF-2a reguliran hepcidinom, što ukazuje da taj transkripcijski faktor nije reguliran samo kisikom već i željezom, u svom istraživanju je dokazao da hepcidin i crijevni HIF-2a imaju važnu ulogu tijekom preopterećenja željezom, kod sistemskog nedostatka željeza i anemije (Lee, 2019.). Hepcidin postupno postaje ključan u kliničkoj praksi za dijagnozu i praćenje velikog broja bolesti. Njegove biokemijske i strukturne značajke zakomplicirale su i odgodile stjecanje standardiziranog kvantitativnog testa (Wolff i sur., 2018.) te otežavaju razvoj metoda za njegovo određivanje.
Genetski defekti u signalizaciji željeza prema hepcidinu dovode do “hepcidinopatija” od nasljedne hemokromatoze do refraktorne anemije. Ti su poremećaji prouzročeni nedostatkom ili suviškom hepcidina.
Disregulacija hepcidina je patogeni kofaktor u anemijama s neučinkovitom eritropoezom i anemijama prouzročenim upalama. Eksperimenti na predkliničkim životinjskim modelima dokazuju da se za liječenje ovih stanja može upotrijebiti odgovarajuća doza hepcidina. To je potaknulo istraživanja na području terapije anemija. Do sada je identificirano nekoliko hepcidin agonista i antagonista hepcidina, kao i induktori i inhibitori njegove ekspresije. Neki od njih se i dalje razvijaju i trenutno se ocjenjuju u kliničkim ispitivanjima (Katsarou i Pantopoulos, 2018.).
Anemije kod kroničnih bolesti (ACD) i anemije zbog deficita željeza (IDA) su dva najraširenija oblika anemije koji su međusobno povezani. Hepcidin, novo uvedeni biomarker za procjenu statusa željeza, je homeostatski regulator metabolizma željeza. Cheng i sur. (2011.) su istraživali pojavu hepcidina kod anemija kroničnih sistemskih bolesti.
Ustanovili su da su razine serumskog hepcidina u skupinama bolesnika bile statistički različite, od visoke do niske razine. Mahajan i sur. (2017.) istraživali su koncentracije hepcidina i drugih uvriježenih parametara željeza da se procijeni količina željeza u djece s ACD i IDA, a identificirali su i djecu s ACD koja su razvila deficit željeza (ID).
Činjenica da ljudi moraju uravnotežiti svoju potrebu za željezom zbog moguće štete poznata je već nekoliko stoljeća, ali su molekularni mehanizmi regulacije željeza poznati u posljednja dva desetljeća, pri čemu je najvažnijebi o otkriće glavnog regulatornog hormona hepcidina iz jetre. Prebacivanjem feroportina u enterocite i makrofage, hepcidin pokazuje preciznu kontrolu nad apsorpcijom i raspodjelom željeza između tkiva. Ekspresija hepcidina regulirana je niskim statusom željeza i aktivnom eritropoezom te povećanom koncentracijom željeza kod infekcije i/ili upale. Ovaj mehanizam objašnjava etiologiju anemije kod kronične infekcije. Farmaceutske kompanije aktivno razvijaju agoniste i antagoniste hepcidina u borbi protiv preopterećenja željezom i anemija. U globalnom zdravstvenom kontekstu otkriće hepcidina daje novo svjetlo na svjetski najrašireniji problem mikronutrijenata, deficit željeza i posljedično anemiju (Prentice, 2017.).
Funkcionalni nedostatak željeza posljedica je anemije prouzročene upalom (AI). Nedostatak željeza, bez obzira na anemiju, ima štetan utjecaj na kvalitetu života tako da je liječenje opravdano.
Terapeutske strategije uključuju liječenje osnovne bolesti, suplementaciju željeza i strategiju preraspodjele željeza. Podrobniji uvid u patofiziologiju AI doveo je do razvoja novih lijekova koji djeluju na upalne citokine i uvođenje novih formulacija željeza. Otkriće da hormon hepcidin ima ključnu regulatornu ulogu u AI stimulira razvoj nekoliko terapeutskih pristupa prema funkciji ovog peptida, čija povećana koncentracija u upali uzrokuje zadržavanje željeza u stanicama i tkivima. Osim patofizioloških koncepata i dijagnostičkih pristupa za AI, u svom su radu Petzer i sur. (2018.) razmatrali aktualne smjernice za nadomjesne terapije željezom s posebnim naglaskom na prednosti, ograničenja i neriješena pitanja koja se odnose na oralno i parenteralno suplementiranje željeza u kroničnim upalnim bolestima. Nadalje, istraživali su kako terapije koje imaju za cilj liječenje bolesti koje su dovele do AI mogu utjecati na anemiju i raspravljali su o pojavljivanju antagonizirajućih hepcidina, za koje se trenutačno vode pretklinička ili klinička ispitivanja.
Hepcidin je nedavno identificiran kao akutno fazni protein s antimikrobnom i regulatornom funkcijom u metabolizmu željeza. Fry i sur. (2004.) su pokazali interes za razvoj dijagnostičkog testa za mjerenje hepcidina u pasa. Ciljevi njihovog istraživanja bili su kloniranje i sekvenciranje gena psećeg hepcidina i prikupljanje preliminarnih podataka o ulozi hepcidina u pasa. Filogenetska analiza pokazala je da je humani hepcidin bio sličniji hepcidinu pasa nego hepcidinu glodavaca. U pasa, kao i u ljudi, hepcidin se najviše sintetizira u jetri, a otkriveno je da se manje količine hepcidina sintetiziraju i u bubrezima i plućnom tkivu pasa. Rezultat ovog istraživanja uspostavio je osnovu za buduća istraživanja psećeg hepcidina.
Autori navode da psi mogu biti dobar model za istraživanje uloge hepcidina u ljudi.
Fry i sur. (2004.) istraživali su hepcidin kao protein akutne faze s antimikrobnim i regulatornim funkcijama u metabolizmu željeza. Smatraju da hepcidin može biti ključni posrednik u anemiji kroničnih bolesti. Bili su zainteresirani za razvoj dijagnostičkog testa za mjerenje hepcidina u pasa. Filogenetska analiza pokazala je da je humani hepcidin homologniji onom u pasa nego u glodavaca. U pasa, kao i u ljudi, hepcidin se najviše nalazi u jetri. Western blot je pokazao bistru traku od približno 9 kDa, u skladu s pro-hepcidinom. Slabije pojavljivanje hepcidina je otkriveno u psećim bubrezima i plućima.
Fry i sur. (2009.) ispitivali su ekspresiju gena u jetri pasa s eksperimentalno induciranim nedostatkom željeza (ID).
Pretpostavili su da bi ID rezultirao smanjenjem ekspresije hepcidina gena, a možda i promijenjenom ekspresijom drugih gena povezanih s metabolizmom željeza. Učinili su biopsiju jetre u tri psa prije indukcije ID-a, u točki maksimalnog ID-a, i nakon ID-a. Identificirali su gene koji su imali najmanje dvostruku promjenu kao odgovor na ID. Četiri gena su odabrana za daljnju analizu reverznom transkriptazom PCR (RT-PCR).
Psi s ID-om izrazito su smanjili ekspresiju gena za hepcidin (prosječno smanjenje za 40 puta za jednu sondu i > 100 puta za drugu sondu) i povećanu ekspresiju gena receptora transferina (srednje povećanje od 7 puta). Blago je smanjena i ekspresija gena “sličnog kalretikulinu” i gena nepoznate funkcije.
Rezultati RT-PCR analize bili su u skladu s nalazima mikromreže. Promjene u ekspresiji gena hepcidina i receptora transferina bile su u skladu s nalazima.
Smanjenje ekspresije gena identificiranog kao “slično kalretikulinu”, iako nije statistički značajno, bilo je u skladu s nalazima drugih istraživača koji smatraju da željezo ima ulogu u ekspresiji kalretikulina.
U veterinarskoj medicini, hiperferitinemija je često promatrana u pasa kod različitih bolesti (npr. histiocitarni sarkom i autoimunosna hemolitička anemija) bez dokaza o preopterećenju željezom.
Mehanizam nastanka hiperferitemije još uvijek nije u potpunosti poznat. Anemija prouzročena upalom naziva se anemija kronične bolesti (ACD), a eksperimentalno izazvana ACD je poznata kao uzrok blage hiperferitinemije. Gotovo sva ova ispitivanja bila su zasnovana na kratkotrajnim akutnim upalama. Smatra se da je hepcidin, protein koji se uglavnom proizvodi u hepatocitima, ključni regulator otpuštanja željeza iz retikuloendotelnih stanica (RECs), a njegovo pojavljivanje je povezano s ACD.
Chikazawa i sur. (2013.) su pretpostavili da u slučaju dugotrajne ACD, hepcidin povećava nakupljanje željeza u RES uzrokujući povećanje količine feritina u serumu u različito vrijeme. U istraživanju, autori su koristili pseći model s ponavljanjem supkutanog davanja terpetinskog ulja svaka tri dana u razdoblju od 42 dana (15 injekcija) i na taj su način inducirali uvjete dugotrajne upale. Redovito su praćene promjene koncentracije feritina u serumu. Hipoproliferativna anemija, nakupljanje željeza u koštanoj srži i hipoferemija, koje su karakterizirane s ACD, primijećeni su kod davanja terpentinskog ulja injekcijama. Sadržaj željeza u jetri, hepcidina i koncentracija feritina u serumu se povećavaju odmah nakon aplikacije terpentina, ali se kasnije vraćaju u normalne vrijednosti. Ovi rezultati pokazuju da eksperimentalno izazvana dugotrajna ACD može prouzročiti hipoproliferativnu anemiju bez neprekidnog povećavanja hepcidina bez sistemskog preopterećenja željezom.
Iz toga se zaključilo da kronična upala ne može znatno doprinijeti povećanju hiperferitinemije.
Mikrocitna anemija je uobičajena u pasa s kongenitalnim portosistemskim šantom (cPSS) i obično se povlači nakon kirurške intervencije. Međutim, patofiziologija mikrocitne anemije ostaje slabo shvaćena. Hepcidin je imao ključnu ulogu u kontroli transporta željeza u ljudi i životinja te u posredovanju u anemiji upalnih bolesti u ljudi. Uloga hepcidina u razvoju mikrocitne anemije u pasa s cPSS nije ispitana.
Da bi se ustvrdilo smanjuje li se razina hepcidina, dok broj crvenih krvnih stanica (RBC) i prosječni volumen eritrocita (MCV) raste u pasa nakon kirurškog zahvata Fr owde i sur. (2014.) su 18 pasa s potvrđenim cPSS podvrgnuli operativnom zahvatu.
Izvršena su mjerenja RBC-a, MCV-a i razine hepcidina prije i poslije operacije.
Došlo je do značajnog povećanja RBC i MCV, dok je količina hepcidina ostala nepromijenjena, stoga ovo istraživanje nije dokazalo da je neregulirana proizvodnja hepcidina povezana s anemijom u pasa s cPSS.
Literatura [… prikaži]
Th e peptide hormone hepcidin: the main regulator of iron metabolism
Irena ARTUKOVIĆ NADINIĆ, DM, Polyclinic for Prevention of Cardiovascular Diseases and Rehabilitation, Zagreb, Croatia; Renata BARIĆ RAFAJ, mag. med. biochem., Full Professor, Ljiljana BEDRICA, DVM, PhD, Full Professor, Marina PAVLAK, DVM, PhD, Full Professor, Marija LIPAR, DVM, PhD, Scientific Advisor, Vladimir MRLJAK, DVM, PhD, Full Professor, Faculty of Veterinary Medicine University of Zagreb, Croatia
H epcidin is a peptide hormone and the main regulator of iron metabolism in the body. It was discovered in human serum and urine in 2000 and named liver expressed antimicrobial protein-1 (LEAP-1). Research of antimicrobial peptides in relation to inflammatory response was conducted by Tomas Ganz. He named the protein hepcidin as it is produced by the liver and also has antimicrobial properties. The mouse model has been used in numerous studies on the role of hepcidin and its excretion regulation. It has also been shown that the synthesis of hepcidin is greatly stimulated by inflammation or iron overload. Hepcidin detection in serum and other body fluids is performed by the ELISA assay and mass spectrometry. The hepcidin concentrations in plasma measured by ELISA and by mass spectrometry are in correlation.
ELISA assay is the most favourable method for the detection and measurement of hepcidin in low concentrations in fluids, whereas mass spectrometry is a more suitable measurement method for the active form of hepcidin. Chronic anaemia, sideropenic anaemia, malignant diseases, hereditary hemochromatosis, and ineffective erythropoiesis can all disrupt hepcidin secretion. Therefore, hepcidin concentrations may have significant relevance in the diagnosis and treatment of iron imbalance. Improving the knowledge of the role of hepcidin in iron haemostasis can lead to new treatment possibilities in cases of increased or decreased iron concentrations. Hepcidin has recently been identified as an acute phase protein with antimicrobial and iron regulatory roles.
Many researchers have contributed to the development of diagnostic testing to assess canine hepcidin concentrations, with research focusing on cloning and sequencing the genes that regulate canine hepcidin production.
Phylogenetic studies have revealed that human hepcidin is more similar to canine than murine hepcidin. In dogs, as in humans, hepcidin is predominantly produced in the liver. In dogs, it has been detected in kidneys and in the lungs. Based on this review article, a new foundation has been laid for novel research of canine hepcidin. The dog could serve as a suitable model to elucidate the role of human hepcidin.
Key words: hepcidin; liver; iron; ELISA; spectrometry
