Bibliotecă NCBI. Un serviciu al Bibliotecii Naționale de Medicină, Institutele Naționale de Sănătate.

statpearls

StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2020 ianuarie-.

StatPearls [Internet].

Thomas Ems; Kayla St Lucia; Martin R. Huecker .

Autori

Afilieri

Ultima actualizare: 30 aprilie 2020 .

Introducere

Fierul este un element esențial al diferitelor procese metabolice la om, inclusiv sinteza ADN-ului, transportul electronilor și transportul oxigenului. Spre deosebire de alte minerale, nivelurile de fier din corpul uman sunt controlate doar prin absorbție. Mecanismul de excreție a fierului este un proces nereglementat care s-a produs prin pierderea transpirației, menstruația, vărsarea celulelor părului și a pielii și prin schimbarea rapidă și excreția enterocitelor. În corpul uman, fierul există în principal în eritrocite ca hemoglobină compusă hem (aproximativ 2 g de fier la bărbați și 1,5 g la femei), într-o măsură mai mică în compuși de stocare (feritină și hemosiderină) și în celulele musculare ca mioglobină. Fierul se găsește, de asemenea, legat de proteine ​​(hemoproteine) și de enzimele non-hem implicate în reacțiile de reducere a oxidării și transferul de electroni (citocromi și catalază). [1] [2] [3]

În plus, aproximativ 2,2% din totalul fierului din corp se găsește în așa-numitul bazin labil, un bazin de fier slab definit și reactiv care formează specii reactive de oxigen prin reacția Fenton care formează complexe cu o clasă de medicamente cunoscută sub numele de chelatori. Chelatorii de fier tratează supraîncărcarea cu fier, o afecțiune adesea cauzată de terapiile de transfuzie care sunt utilizate pentru a trata talasemiile și alte anemii. [4] [5]

Fundamente

Există două tipuri de fier alimentar absorbabil: fier hem și fier non-hem.

În ciuda abundenței sale relative în mediu și a necesităților zilnice relativ scăzute de fier (10 mg ingerate/1 mg absorbite) ale oamenilor, fierul este adesea un nutrient care limitează creșterea în dieta umană. Aportul scăzut de fier reprezintă cea mai mare parte a anemiei din țările dezvoltate și este responsabil pentru aproape jumătate din anemiile din țările neindustrializate. Un motiv pentru lipsa unei absorbții adecvate a fierului este că, la expunerea la oxigen, fierul formează oxizi foarte insolubili, care nu sunt disponibili pentru absorbție în tractul gastrointestinal uman. Enterocitele umane conțin enzime apicale legate de membrană a căror activitate poate fi reglată și care funcționează pentru a reduce ionii ferici insolubili (Fe3 +) la ioni ferosi absorbibili (Fe2 +).

Deși deficiența de fier este o problemă relativ comună, nu trebuie evitată singura extremă a spectrului de echilibru al fierului. Supraîncărcarea cu fier poate fi deosebit de dăunătoare pentru inimă, ficat și organele endocrine. Excesul de fier feros formează radicali hidroxil liberi prin reacția Fenton care provoacă leziuni ale țesuturilor prin reacții oxidative cu lipide, proteine ​​și acizi nucleici. Astfel, absorbția fierului din dietă și factorii care afectează biodisponibilitatea în organism sunt strict reglementate acolo unde este posibil.

Celular

Absorbția majorității fierului din dietă are loc în duoden și jejun proximal și depinde în mare măsură de starea fizică a atomului de fier. La pH fiziologic, fierul există în starea oxidată, ferică (Fe3 +). Pentru a fi absorbit, fierul trebuie să fie în stare feroasă (Fe2 +) sau legat de o proteină precum hemul. PH-ul scăzut al acidului gastric în duodenul proximal permite o feruct reductaza enzimă, citocrom duodenal B (Dcytb), pe marginea periei enterocitelor pentru a converti ionii ferici insolubili (Fe3 +) în ioni ferosi absorbibili (Fe2 +). Producția de acid gastric joacă un rol cheie în homeostazia fierului plasmatic. Când se utilizează medicamente care inhibă pompa de protoni, cum ar fi omeprazolul, absorbția fierului este mult redusă. Odată ce fierul feric este redus la fierul feros în lumenul intestinal, o proteină de pe membrana apicală a enterocitelor numită transportor cationic metalic bivalent 1 (DMT1) transportă fierul prin membrana apicală și în celulă. Nivelurile de DMT1 și Dcytb sunt reglate în sus în mediul hipoxic al mucoasei intestinale prin factorul 2 inducibil de hipoxie (HIF-2α).

Procesul duodenal de absorbție a fierului dependent de pH este inhibat sau îmbunătățit de anumiți compuși dietetici.

Molecular

Odată ajuns în enterocit, fierul poate fi stocat ca feritină sau transportat prin membrana basolaterală și în circulație legat de feroportin. (Ferritina care nu este legată de fier se numește apoferritin, care are o activitate catalitică intrinsecă care oxidează fierul feros în fier feric, astfel încât să poată fi legat și stocat ca feritină.)

Ferritin este o proteină goală, sferică, formată din 24 de subunități care potențează stocarea și reglarea nivelurilor de fier în corp. Fierul este stocat în starea Fe3 + din interiorul sferei feritinei prin încorporare într-un mineral solid cristalin numit ferrihidrit [FeO (OH)] 8 [FeO (H2PO4)].

Monomerii din feritină moleculă au feroxidaza activitate (Fe3 + ↔ Fe2 +) care permite mobilizarea ionilor Fe2 + din structura rețelei ferrihidrite minerale, permițând efluirea ulterioară a acestuia din enterocit prin feroportin, și în circulație prin membrana basolaterală a enterocitului. Feroportina proteică transmembranară este singura cale de eflux a fierului celular și este reglementată aproape exclusiv de hepcidin niveluri. Nivelurile ridicate de fier, citokinele inflamatorii și oxigenul duc la creșterea nivelului de hormon peptidic hepcidin. Hepcidin leagă feroportina, rezultând în interiorizarea și degradarea sa și transferând în mod eficient fierul celular în depozitele de feritină și împiedicând absorbția acestuia în sânge. Astfel, hepcidina potențează și excreția fierului prin prăbușirea enterocitelor (și a depozitelor lor de feritină) în fecale și în afara corpului.

Dacă nivelurile de hepcidină sunt scăzute și feroportina nu este reglată în jos, fierul feros (Fe2 +) poate fi eliberat din enterocit, unde este oxidat din nou în fier feric (Fe3 +) pentru a se lega de transferină, este proteina purtătoare care este prezentă în plasmă. Două enzime care conțin cupru, ceruloplasmină în plasmă și hephaestin pe membrana bazolaterală a enterocitului catalizează oxidarea și legarea ulterioară a fierului feros de transferină în plasmă. Rolul principal al transferină este de a chela fierul astfel încât să poată fi solubilizat, să prevină formarea speciilor reactive de oxigen și să faciliteze transportul acestuia în celule.

Semnificația clinică

Nivelurile enterocitelor DMT1 și Dcytb sunt suprareglate în cazurile de anemie feriprivă, iar mutațiile DMT1 s-au dovedit a da naștere la anemii microcitice și la supraîncărcarea fierului în ficat. [6] [7]

Condițiile care degradează mucoasa duodenului vor reduce absorbția fierului și includ:

Anemia bolilor cronice este o anemie normocromă, normocitară, care prezintă depozite de feritină crescute în mod caracteristic, dar fierul corporal total mai scăzut. Stările inflamatorii cresc eliberarea citokinelor (IL-6) care stimulează expresia hepcidinei în ficat. Hepcidina determină o absorbție scăzută a fierului prin degradarea feroportinei și scade eliberarea de fier din macrofage. Fierul care se acumulează în celule în anemia bolilor cronice este stocat sub formă de feritină.

Anemia cu deficit de fier este o anemie hipocromă, microcitară, cauzată de hemoragie (cel mai frecvent prin traume sau leziuni gastro-intestinale), scăderea fierului din dietă sau absorbția scăzută a fierului. Femeile cu menstruație în vârstă de reproducere necesită dublul cantității de fier față de bărbații cu vârste similare. Sarcina și alăptarea cresc, de asemenea, semnificativ necesarul de fier al femeilor, contribuind la transformarea deficitului de fier în cel mai frecvent deficit alimentar din lume. [8] [9]