Explorarea matabolismului fierului

Deoarece fierul este insolubil şi potenţial toxic, au apărut în cursul evoluţiei molecule specializate pentru aportul, transportul şi depozitarea fierului într-o formă solubilă, netoxică, care poate satisface nevoile organismului.

În mod fiziologic, majoritatea celulelor organismului primesc fierul prin intermediul unei glicoproteine plasmatice, transferina. Preluarea fierului de pe transferină este un mecanism elucidat în prezent, care presupune legarea transferinei de un receptor specific, internalizarea complexului astfel format printr-un proces de endocitoza mediată de receptor şi eliberarea fierului în vezicula endozomală consecutiv scăderii ph în interiorul acesteia.

Receptorul şi transferina sunt reciclabile. Fierul eliberat de pe transferină în endozomi trece prin membrana endozomală în aşa - numitul pool de fier labil intracelular. Majoritatea fierului transportat de transferină este folosit pentru sinteza hemoglobinei în precursorii hematiilor. Studii cu dublu marcaj Fe 55 şi Fe 59 au aratat că fierul exogen este utilizat preferenţial înaintea fierului de depozit.

Fierul din pool-ul labil care depăşeste necesarul pentru sinteza hemului şi a celorlalte proteine ce conţin fier este stocat sub formă de feritină şi hemosiderină. Fierul rezultat din descompunerea hemoglobinei în urma internalizării hematiilor îmbătrânite de către macrofage, daca nu este imediat utilizat pentru sinteză , este de asemenea depozitat. Se pare că macrofagele eliberează o parte din fierul heminic către transferina plasmatică, şi anume într-o cantitate corespunzătoare cantităţii de fier transportate de transferină pentru eritropoieză. Fierul este eliberat din macrofage prin "canalul" de feroportină. Expresia şi activitatea feroportinei sunt reglate prin intermediul hepcidinei, o proteină sintetizată de ficat.

 

Formele de stocare a fierului

 

• molecule libere de feritină în citoplasmă

• agregate de feritină în lizozomi

• hemosiderina în siderozomi

Aceste forme de stocare ale fierului se găsesc în special în sistemul reticulo-endotelial din ficat, splină şi măduva osoasă, unde fierul a fost eliberat prin degradarea hemoglobinei, dar şi în celulele parenchimatoase. Astfel, celulele parenchimatoase din ficat pot conţine în mod fiziologic fier de depozit.

De asemenea, muşchii conţin fier de depozit, atât în fibrele musculare, cât şi în celulele sistemului reticulo-endotelial dintre fibrele musculare. Aceste forme de depozit reprezintă o rezervă de fier care poate fi mobilizată atunci când necesarul, inclusiv în alte regiuni ale organismului, o cere.

Reglarea preluării fierului de către celule şi a depozitării lui se face printr-un mecanism de feed-back la nivel post-transcriptional, prin intermediul unor proteine citoplasmatice, iron-regulatory factor 1 şi 2 (IRF). Aceste proteine suferă procese de oxido-reducere dependente de nivelulu Fe2+ din pool-ul labil citoplasmatic, ceea ce modifică afinitatea lor pentru o secvenţă non-codantă de pe mARN numită iron responsive element (IRE), aflată la capătul 5 al secvenţei de mARN ce codează sinteza feritinei şi a delta-aminolevulinic sintetazei şi la capătul 3 al secvenţei pentru receptorii pentru transferină.

Scăderea fierului din pool-ul labil creşte afinitatea IRF pentru IRE şi această legare inhibă translaţia mARN-ului feritinei şi delta-ALA sintetazei şi stabilizează mARN-ul receptorilor pentru transferină.

În consecinţă va scădea producţia de apoferitină şi delta-ALA-sintetază, prima enzima din lanţul de sinteză a hemului, şi va creşte producţia şi exprimarea la suprafaţă membranei a receptorilor pentru transferină. Situaţia inversă se produce atunci când fierul din pool-ul labil este în exces. Astfel, acest mecanism previne creşterea intracelulară a fierului catalitic activ, menţine concentraţia optimă de fier pentru necesităţile metabolice şi stocheaza excesul în depozite.

 

Explorarea metabolismului fierului dispune la ora actuală de următoarele posibilităţi:

 

-de rutină

• sideremia

• capacitatea totală de saturare a transferinei

• feritina circulantă

-de ultimă oră, care nu au intrat încă în uzul clinic în mod curent

• feritina circulantă glicozilată

• feritina intraeritrocitară

• receptorii solubili ai transferinei

-cu indicaţii speciale

• sideruria pe 24 de ore după injectarea unui chelator

• hemosiderina urinară

• fierul fecal

• protoporfirinele libere eritrocitare

• cinetica incorporării fierului radioactiv

• studii de imagistică (tomodensitometrie şi RMI pe ficat)

• puncţia biopsie a ficatului

• puncţia biopsie a măduvei osoase

Aceste metode permit studierea tuturor compartimentelor metabolismului fierului din organism: fierul eritrocitar, fierul circulant, fierul de depozit, cât şi un bilant aproximativ al aportului, absorbţiei, utilizării şi pierderilor.

Toate metodele de dozări biochimice din sânge pentru aprecierea rezervelor de fier permit diagnosticul depleţiei de fier doar după instalarea anemiei şi sunt sensibile pentru gradul deficitului doar în anemiile feriprive simple care nu au asociate boli inflamatorii, infecţii sau afectiuni hepatice.

Deficitul de fier este cea mai frecventă afecţiune hematologică întâlnită în practică.

Metodele de screening pe care le avem la dispoziţie în prezent: hemoglobina, hematocrit, indici eritrocitari, la care se adaugă eventual sideremia, saturarea transferinei şi feritina se dovedesc suficiente cel mult pentru explorarea deficitului de fier simplu la pacienţi cu hemoragii evidente la care se cunosc valorile anterioare ale acestor parametrii.

În alte situaţii clinice (deficitul de fier al copilului mic, deficitul de fier la pacienţii dializaţi aflaţi sub tratament cu eritropoitina, deficitul de fier latent la grupele de risc: fete la pubertate, gravide, copii în perioda de creştere, deficitul de fier asociat cu anemia din bolile cronice) parametrii enumeraţi nu reflectă statusul şi modificările în timp real ale fierului din organism.

Scopul acestei rezumat este prezentarea metodelor moderne de explorare a deficitului de fier. Dezvoltarea acestor metode a fost posibilă în urma cunoaşterii mai aprofundate a metabolismului fierului, iar aplicarea lor în practică se bazează pe centralizarea datelor unor grupe mari de studiu care au inclus donatori de sânge, pacienţi cu IRC, anemie hemolitică cronică, grupele de risc pentru deficitul de fier etc.
Aceste metode de diagnostic includ markeri biochimici şi indici hematologici. Ele nu exclud explorarea "clasică" a fierului în organism ci permit o reinterpretare în context clinic diferenţiat şi în timp real.

Investigarea compartimentului de depozit al fierului oferă date privind debutul unei carenţe sau supraîncărcări cu fier şi date privind modul de depozitare şi de utilizare pentru eritropoieză (date cantitative şi calitative).
Estimarea cantitativă a rezervelor de fier din organism a fost făcută pe parcursul timpului prin administrarea de Fe59, puncţie-biopsie hepatică, flebotomie cantitativă.

Ulterior s-a observat că feritina prezentă în sângele periferic ar fi proporţională cu rezervele tisulare de fier şi, deci aprecierea cantitativă a depozitelor de fier ar fi posibilă printr-o simplă probă de sânge. Deşi principiul metodei pare elementar, complexitatea moleculelor de feritină (o familie de agregate în proporţii variabile a două lanţuri polipeptidice H şi L), face ca rezultatele să trebuiască sa fie interpretate în mod critic, chiar şi după aproape trei decenii de eforturi de perfecţionare a metodei analitice.

În literatuă persistă încă o noţiune de echivalenţă, conform căreia la 1 mcg/l de feritină ar corespunde 8-12 g de fier de depozit, dar această noţiune ar trebui dată uitării deoarece s-a constat că pe intervalul valorilor normale ale feritinei, care este de altfel foarte larg, relaţia cu depozitele de fier este liniară doar pe un interval foarte mic. Deci, feritinemia furnizează o estimare indirectă a rezervelor de fier, dar în nici un caz o masură cantitativă directă

Eforturile făcute pentru stabilirea unor valori limită ale feritinei sub care aceasta să fie indicator al deficitului de fier în depozite au dus la următoarele observaţii:

• feritina creşte în hipotiroidism, infecţii, inflamaţii, boli hepatice, boli maligne, consum de alcool, contraceptive

• experimental la subiecţi sănătoşi la care eritropoieza a fost stimulată prin administrarea de eritropoietina, feritina a scăzut rapid după administrarea de fier intravenous, ceea ce sugerează că ea reflectă mai degrabă un pool labil de fier aflat în echilibru cu fierul din compartimentul eritropoietic şi cel de depozit.

Din aceste motive standardul pentru determinarea depozitelor de fier din organism rămâne puncţia medulară cu evidenţierea hemosiderinei prin coloraţia Perls.

Dacă puncţia medulară nu este recomandată şi nu avem la dispoziţie alte metode, se admit pentru diagnosticul deficitului de fier următoarele valori ale feritinei serice:

• 40 microgr/l pentru pacienţii fară sindrom inflamator şi boli hepatice

• 50 microgr/l pentru pacienţii cu boli hepatice

• 70 microgr/l pentru pacienţi cu sindrom inflamator

Feritina eritrocitară şi zinc-protoporfirina

Unele studii au adjudecat rolul feritinei eritrocitare mai degrabă decât al feritinei serice în detectarea eritropoiezei deficitare în fier. Acest test este însă sensibil numai după ce o mare proporţie din hematiile circulante sunt produse în aceste condiţii.

Zn-PP este un produs al sintezei anormale de hem. În prezent se poate detrmina raportul Zn-PP/hem din sângele capilar printr-o metodă simplă folosind hematofluorimetru. Limitele metodei constau în faptul că nu detectează deficitul latent de fier şi interferă cu componente plasmatice şi medicamente.

Receptorii solubili pentru transferină

Forma solubilă a receptorilor tisulari pentru tranferină a fost descoperită de Kohgo şi colaboratorii în 1986. Utilitatea lor practică a fost revizuită recent, după ce metodele de dozare au devenit disponibile, deşi acestea nu beneficiază încă de un standard internaţional. Se admite că singurii determinanţi ai valorii sTfR sunt masa totală a precursorilor seriei roşii şi nivelul fierului tisular.

Numeroase studii au demonstrat utilitatea TfR în diferenţierea anemiei feriprive (sTfR crescut) de anemia din bolile cronice (sTfR normal). Receptorii solubili pentru transferină care se pot doza prin metoda ELISA. Numărul de receptori de pe suprafaţa unei celule reflectă necesarul de fier, depleţia rezervelor de fier inducând sinteza promptă de receptori pentru transferină.

Pe trialuri clinice largi s-a demonstrat că dozarea TfR are specificitate şi sensibilitate ridicată pentru diagnosticul anemiei feriprive. Limitele acestei metode sunt cele menţionate până acum: depinde de un eventual status inflamator al organismului şi de funcţia ficatului.

Recent s-a descris o metodă de apreciere cantitativă a fierului din organism folosind raportul sTfR/ log (feritina) care permite evidenţierea deficitului latent şi diagnosticul diferenţial între anemia feriprivă simplă, anemia din bolile cronice şi anemia din bolile cronice cu depozite reduse de fier.

Indici eritrocitari

Unele aparate de hematologie de dată recentă sunt dotate cu capacităţi de măsurare a procentului de hematii hipocrome. Valoarea normală se consideră sub 2,5%, iar valori peste 10% indică relativ timpuriu instalarea eritropoiezei deficitare în fier. Limitele metodei sunt date de creşterea procentului la pacienţii cu eritropoieza accelerată (reticulocite şi hematii tinere).

Indici reticulocitari

Reticulocitele sunt eliberate din măduva cu 18-36 de ore înainte de a deveni hematii şi deci aprecierea în citometrie de flux a indicilor reticulocitari (volum reticulocitar mediu, hemoglobina reticulocitară medie, concentraţia medie de hemoglobină reticulocitară, hemoglobina reticulocitară totală) ne oferă a imagine aproape în timp real al aspectului functional al eritropoiezei. Un studiu recent demonstrează că HRM este cel mai bun factor predictiv pentru deficitul de fier la copii şi il consideră o bună alternativă la explorările standard.

Un alt parametru oferit de noile analizoare automate este fraţia de eritrocite imature, care reflecta însă amploarea eritropoiezei.

Utilizarea şi interpretarea judicioasă a acestor parametrii oferă perspective noi diagnosticului şi monitorizării terapiei deficitului de fier în cele mai variate situaţii clinice. Raportul receptori serici pentru transferină/feritină serică este un bun mijloc de estimare a rezervelor de fier ale organismului.

Determinarea hemoglobinei reticulocitare permite aprecierea funcţională a eritropoiezei. Posibilităţile de explorare nu sunt încă epuizate. În anemia din bolile cronice determinarea citokinelor plasmatice şi a unor regulatori ai metabolismului fierului ca hepcidina pot fi de ajutor în caracterizarea fiziopatologica a anemiei. Determinarea nivelului de eritropoietina corelat cu nivelul hemoglobinei permite un nou mod de clasificare a anemiilor.

 

Dr. Cristina Selicean
Medic medicină de laborator
MEDCENTER Cluj