Importanta fierului in organism

Fierul este un oligoelement esential pentru toate formele de viata, fiind implicat intr-un spectru larg de reactii si procese biochimice. Este parte componenta a proteinelor implicate in transportul si stocarea gazelor respiratorii (hemoglobina si mioglobina), a proteinelor implicate in transportul electronilor (citocromii), a diferitelor enzime (peroxidaza, catalaza, ribonucleotid reductaza).Fierul, alaturi de vitamina B12 si acidul folic, reprezinta elemente indispensabile unei eritropoieze normale. In deficitul de fier, hematiile sunt mici (microcite) si palide, cu hemoglobina putina (hipocrome), dand nastere anemiei hipocrome microcitare sau feriprive.Un organism adult clinic sanatos contine 4-5 g de fier, din care aproximativ 68% se gaseste in hemoglobina, 4% in mioglobina, 15-27% este cuprins in depozite sub forma de feritina si hemosiderina, 0.1% legat de transferina si restul de 0.9% in citocromi si alte enzime cu fier.

Absorbtia fierului

Aportul zilnic de fier alimentar este intre 8-20 mg, din care se absorb mai putin de 10% la individul normal, dar cantitatea acopera necesarul zilnic de fier, care se situeaza intre 1-1.5 mg. In alimentele de origine vegetala, fierul, predominant in forma ferica (Fe 3+) este complexat cu liganzi organici (fitati), care ii reduc semnificativ biodisponibilitatea. In alimentele de origine animala, fierul se gaseste preponderent sub forma de hem, mult mai usor absorbit, nefiind necesara degradarea lui.Absorbtia fierului are loc la nivelul regiunii proximale a intestinului subtire (duoden si jejun proximal). Pentru a putea fi absorbit, fierul neheminic trebuie eliberat din complexele in care se gaseste. Acest lucru este realizat de acidul clorhidric din sucul gastric.Absorbtia la nivel intestinal presupune traversarea enterocitelor, proces realizat cu ajutorul unor proteine transportor existente la polul apical si in regiunea bazolaterala a enterocitelor.La polul luminal al enterocitelor se gaseste si o ferireductaza, dependenta de vitamina C, care reduce Fe feric (Fe3+) din alimente la Fe feros (Fe 2+). Acesta va patrunde in enterocite cu ajutorul unui transportor pentru cationi divalenti. Absorbtia hemului este realizata cu ajutorul unui transportor specializat. In enterocit, sub actiunea hemoxigenazei, hemul este degradat cu formare de biliverdina si apoi bilirubina. Se elibereaza si Fe 3+ care se va alatura fondului eritrocitar de fier.La polul contraluminal al enterocitului exista o proteina, feroportina, responsabila pentru efluxarea fierului din celula in spatiul extracelular. Feroportina este deosebit de importanta in transferul fierului intre circulatia materna si organismul fatului, la nivelul unitatii fetoplacentare. Feroportina transfera Fe2+, in timp ce in plasma fierul este transportat de transferina in forma Fe3+. Oxidarea este realizata probabil de ceruloplasmina serica, o proteina ce transporta cupru, sintetizata in ficat.

Transportul si depozitarea fierului Depozitarea fierului se face cu ajutorul feritinei, in timp ce transportul intre diferitele compartimente ale organismului este asigurat de catre transferina.Feritina este o proteina inalt conservata in evolutie. La mamifere este formata din 24 de subunitati de tip H (heavy) si L(light) organizate sub forma unei structuri sferice. In cavitatea centrala se depoziteaza fierul sub forma Fe3+. Oxidarea Fe2+ la Fe3+ este asigurata de lanturile H. In conditii fiziologice, o molecula de feritina stocheaza aproximativ 2000-2500 de ioni de Fe3+. Sub actiunea agentilor denaturanti, apoferitina, partea proteica a feritinei, poate suferi unele modificari, rezultand hemosiderina.Transportul plasmatic al fierului este asigurat de o glicoproteina (beta-globulina) sintetizata in ficat si numita transferina. O molecula de transferina poate lega 2 ioni de Fe3+ la doua situsuri distincte. Legarea necesita si prezenta ionului bicarbonat. In conditii fiziologice, doar 20-45 % din capacitatea de legare a fierului este folosita. Acest fapt constituie un mecanism prin care organismul preintampina efectele negative ale unei eventuale cresteri a concentratiei serice de fier. Procentul de saturare al transferinei cu fier este usor crescut la nivelul venei porte datorita fierului absorbit din intestin. In sangele care paraseste compartimentul eritroformator procentul de saturare al transferinei cu fier este usor scazut datorita preluarii fierului de catre precursorii eritrocitari.Celulele organismului exprima receptori membranari pentru transferina. Cea mai mare densitate de receptori exista la nivelul precursorilor eritrocitari din maduva hematopoietica. Legarea transferinei la receptorul sau este urmata de internalizarea acestui complex. In endozomul format, ca urmare a scaderii pH-ului, transferina sufera o modificare conformationala eliberand fierul. Apoi, complexul apotransferina-receptor pentru transferina este reciclat la nivel membranar. Apotransferina este eliberata in circulatie, unde se va reincarca cu fier, iar receptorul isi va relua functia la nivel membranar.Cantitatea de feritina din celula, precum si densitatea receptorilor membranari pentru transferina este controlata in functie de concentratia intracelulara de fier. O concentratie mare de fier va stimula sinteza feritinei si va bloca sinteza de noi molecule de receptor pentru transferina.

Eliminarea fierului din organism

Controlul metabolismului fierului este realizat la nivelul etapei de absorbtie intestinala. Recent s-a descoperit un peptid secretat de catre ficat, denumit hepcidina, care detine un rol important in reglarea homeostaziei fierului. Cresterea cantitatii de fier din organism induce secretia de hepcidina. Aceasta va actiona asupra moleculelor de feroportina exprimate de catre enterocite stimuland degradarea lor. Drept rezultat, fierul din enterocite, sechestrat sub forma feritinei, va fi eliminat prin descuamarea celulelor intestinale. Cantitati extrem de scazute de fier se elimina prin bila si urina.Un alt factor important ce influenteaza balanta fierului in organism este intensitatea eritropoiezei. Orice factor ce stimuleaza eritropieza (hipoxia) va determina exprimarea pe membrana precusorilor eritrocitari a unui numar mai mare de receptori pentru transferina. Concomitent, sinteza hepatica de hepcidina este inhibata, iar efluxarea fierului din enterocite in spatiul extracelular va fi permisa.

Mecanismele ce controleaza homeostazia fierului sunt atat de eficiente incat cantitatea de fier preluata zilnic din alimente este aproximativ egala cu cea eliminata din organism (1-2 mg/zi). Acest fapt se explica prin „reciclarea firului” din macrofage in vederea satisfacerii necesitatilor compartimentului eritroformator. Fierul eliberat prin degradarea hemoglobinei din eritrocitele senescente fagocitate de macrofage va fi efluxat din aceste celule si trasportat de catre transferina la compartimentul eritroformator.

Fig. Circuitul fierului in organism (dupa V.Atanasiu et al, Biochimie medicala – ghid pentru lucrari practice )

Investigarea metabolismului fierului – valori normale si modificari patologice

- sideremia (70-120 µg/dl)- concentratia transferinei serice (200-400 mg/dl)- capacitatea totala de legare a fierului la trasferina (CTLFe) (250-410 µg/dl)- saturatia transferinei = sideremie/CTLFex100 (20-45%)- feritina serica (20-300 ng/ml)

Sideremia scade in malabsorbtie, pierderi de fier fiziologice (menstruatie, sarcina) si patologice (sangerari oculte pe tractul gastrointestinal, ulcer peptic, gastrite, adenocarcinom de colon, etc). Sideremia mai scade si la pacientii cu procese inflamatorii cronice, ca urmare a scaderii absorbtiei intestinale a fierului si a blocarii fierului in celulele sistemului reticulendotelial.

Concentratia transferinei, proteina de faza acuta negativa, scade in boli cronice, inflamatii, malnutritie si creste in timpul sarcinii si consecutiv consumului de anticonceptionale.Capacitatea totala de legare a fierului scade in bolile cronice si creste in deficienta de fier, situatia a doua constituind un raspuns adaptativ al organismului in incercarea de a prelua o cantitate mai mare de fier.Concentratia de feritina serica este in echilibru cu cea din celulele sistemului reticuloendotelial si prin urmare reflecta cantitatea de fier existent in depozitele organismului.

In deficienta de fier, parametrii mentionati anterior se modifica treptat si ilustreaza incercarea organismului de a mentine homeostazia fierului. Astfel, intr-o prima etapa, pentru a satisface nevoile compartimentului eritroformator, este consumat fierul din depozitele organismului, ceea ce duce la scaderea concentratiei serice a feritinei. Ulterior se va constata o crestere a CTLFe, dar o scadere a saturatiei acesteia. De asemenea, pe masura ce deficienta de fier se mentine si progreseaza, se constata o crestere a concentratiei serice a transferinei.Starile patologice caracterizate prin supraincarcarea organismului cu fier sunt cunoscute sub denumirea de hemocromatoze sau hemosideroze, afectiuni determinate de depunerea in piele si organele interne de fier sub forma de hemosiderina. In hemocromatoza, cauza este genetica si consta in absorbtia crescuta de fier, iar in hemosideroza cauza este administrarea excesiva de fier parenteral, de obicei prin transfuzii repetate. Responsabila de coloratia tegumentara este in principal depunerea de hemosiderina (de culoare bruna), dar intervine si stimularea melanogenezei, consecutiv depunerii sale cutanate. Tegumentele sunt brune, uneori cu nuanta metalica cenusie, aspre, uscate, modificarile fiind mai evidente pe fata si fetele de extensie ale membrelor. Depunerea de hemosiderina in organe produce deficite functionale ale acestora (insuficenta cardiaca, insuficienta gonadica, insuficienta pancreatica - diabet) si modificari structurale (ciroza hepatica), triada diagnostica clasica fiind hiperigmentare, diabet si ciroza. Din acest motiv, boala era cunoscuta si sub denumirile de diabet bronzat sau ciroza pigmentara.