Regulacja homeostazy żelaza

Transkrypt

1 Streszczenie Hepcydyna jest hormonem peptydowym regulującym homeostazę żelaza. Jest syntetyzowana głównie w wątrobie w postaci 84 aminokwasowego prepropeptydu w odpowiedzi na przeładowanie żelazem i stan zapalny. Jest kluczowym mediatorem w niedokrwistości chorób zapalnych, gdzie nadekspresja hepcydyny prowadzi do hipoferremii spowodowanej zmniejszeniem wchłaniania żelaza z dwunastnicy i jego zatrzymania w makrofagach układu siateczkowato-śródbłonkowego. Mechanizm działania hepcydyny polega na degradacji ferroportyny, jedynego transportera żelaza z komórek. Ostatnie badania dowodzą, że w regulację ekspresji hepcydyny zaangażowane są białka morfogenetyczne kości oraz hemojuwelina będąca ich koreceptorem. Biorac pod uwagę funkcję fizjologiczną hepcydyny oraz jej udział w patogenezie niedokrwistości i innych zaburzeń metabolizmu żelaza hepcydyna mogłaby się stać czułym parametrem w diagnostyce tych schorzeń. Słowa kluczowe: hepcydyna, białka morfogenetyczne kości, hemojuwelina, hemochromatoza Abstract Hepcidin is a principal peptide hormone regulates iron homeostasis. It s synthesized mainly in the liver as a 84-aminoacid prepropeptide in a response to iron overload and inflammation. It s a key mediator in anemia of chronic diseases, where hepcidin hiperexpression leads to hypoferemia due to decreasing of duodenal iron absorption and its sequestration in reticuloendothelial system macrophages. Action mechanism of hepcidin is based on degradation ferroportin, which is the only iron transporter from cells. The latest research demonstrate that, in regulation of hepcidin expression are involved bone morphogenic proteins and hemojuvelin which is their co-receptor. Concerning its physiological function, participating in anaemia pathogenesis and other iron metabolism disorder hepcidin might appeared as a sensitive parameter in diagnostics of these diseases. Key words: hepcidin, bone morphogenetic proteins, hemojuvelin, haemochromatosis Regulacja homeostazy żelaza Żelazo wchodzi w skład niezbędnych do życia dla większości organizmów hemoprotein, takich jak hemoglobina, mioglobina, cytochrom c, cytochrom P-450, katalaza, 2,3- dioksygenaza tryptofanowa. Jego stężenie w tkankach i płynach fizjologicznych musi być ściśle regulowane, ponieważ zarówno niedobór jak i nadmiar żelaza prowadzą do poważnych stanów patologicznych. Jony żelaza niezwiązane z wysokocząsteczkowymi ligandami powodują powstawanie reaktywnych rodników wodorotlenowych i ponadtlenkowych, które mogą wchodzić w reakcję z komórkowym DNA, białkami, lipidami oraz węglowodanami powodując ich uszkodzenie, upośledzenie syntezy białek, indukcję proteaz a nawet śmierć komórki [1,2]. W organizmie zdrowego dorosłego człowieka ilość żelaza to około mg/ kg m.c., z czego 60 70% jest związane z hemoglobiną erytrocytów krążących, 10% z mioglobiną, cytochromami oraz enzymami komórkowymi, 20 30% gromadzone jest w hepatocytach i makrofagach układu siateczkowo-śródbłonkowego jako ferrytyna lub hemosyderyna. Około 1% wewnątrzustrojowych zapasów żelaza pozostaje związane z transferyną, która transportuje żelazo wchłonięte z dwunastnicy bądź uwolnione podczas rozkładu erytrocytów do szpiku kostnego gdzie ferrochelataza wbudowuje je do protoporfiryny IX tworząc hem. Należy zaznaczyć, że tylko 1/3 transferyny jest wysycona żelazem [3-5]. Wchłanianie żelaza z początkowego odcinka dwunastnicy podlega ścisłej regulacji, ponieważ nie ma znaczącego mechanizmu wydalania nadmiaru żelaza z organizmu. Utrata tego pierwiastka może jedynie nastąpić wraz ze złuszczającymi się komórkami nabłonka jelitowego, podczas menstruacji, ciąży, laktacji. Żelazo potrzebne do erytropoezy (20 mg na dzień, u dorosłego człowieka) jest odzyskiwane po rozpadzie starych erytrocytów. Reutylizacją żelaza zajmują się makrofagi układu siateczkowo- śródbłonkowego wątroby, śledziony i szpiku. Zdrowi ludzie wchłaniają 1-4 mg żelaza dziennie. W procesie absorbcji uczestniczą: reduktaza żelazowa (cytochrom b dwunastnicy, duodenal cytochrome b, Dcytb), która redukuje żelazo pokarmowe z trzeciego na drugi stopień utlenienia, transporter żelaza dwuwartościowego białko DMT-1, które wiąże jony Fe 2+ i przenosi je do wnętrza en-

2 terocytów, znajdująca się na błonie podstawno bocznej enterocytów ferroportyna (Fpn) oraz ferrooksydaza (hefajstyna), która utlenia żelazo zanim zostanie ono związane przez osoczową transferynę. Transferyna może wiązać jeden lub dwa atomy żelaza (transferyna monoferrycza i diferryczna). Białko to przenosi żelazo do wszystkich komórek organizmu, m.in. wątroby, głównego magazynu żelaza. Aby pobrać kompleks transferyny związanej z żelazem (Tf-Fe) komórki mają na swojej powierzchni receptor dla transferyny. Na powierzchni komórek wątroby znajdują się receptory TfR2, na powierzchni pozostałych komórek ulega ekspresji receptor TfR1. Żelazo odłączone od transferyny jest przenoszone do cytoplazmy przez białko DMT-1. Prawidłowe pobieranie żelaza przez komórki warunkuje białko HFE, które w obecności β2- mikroglobuliny reaguje z TfR. HFE jest białkiem homologicznym z cząsteczkami klasy I głównego układu zgodności tkankowej i ulega ekspresji we wszystkich komórkach, z wyjątkiem mózgu [3,4]. Hepcydyna Za regulację gospodarki żelazem odpowiedzialna jest hepcydyna, mały bogaty w cysteinę, kationowy peptyd [6], który został odkryty przez dwie niezależne grupy badaczy. Naukowcy z Centrum UCLA Uniwersytetu Kalifornijskiego wyekstrahowali hepcydynę z ludzkiego moczu jako krążący peptyd wykazujący aktywność antybakteryjną, stąd nazwa uwzględniająca syntezę w wątrobie i właściwości przeciwbakteryjne. Naukowcy z Dolnosaksońskiego Instytutu Badań Peptydów wyizolowali hepcydynę z ultrafiltratu krwi jako LEAP-1 (liver-expressed antimicrobial peptide) [7,8]. Ludzka hepcydyna należy do rodziny β-defensyn. Ulega ekspresji głównie w wątrobie, niski poziom jej ekspresji wykazano w nerce, sercu, mięśniach szkieletowych i mózgu. Co więcej nerki są nie tylko zaangażowane w syntezę hepcydyny, ale także w jej eliminację z ustroju [9]. Ostatnie badania dowodzą, że do syntezy hepcydyny zdolne są także aktywowane antygenami bakteryjnymi makrofagi i neutrofile [10]. Mechanizm działania hepcydyny polega na wiązaniu się z ferroportyną 1, jedynym eksporterem żelaza z komórek [6]. Ferroportyna ulega ekspresji niemal we wszystkich komórkach organizmu, jednak w największych ilościach występuje na powierzchni enterocytów dwunastnicy, makrofagach i hepatocytach. Związanie się ferroportyny z hepcydyną indukuje internalizację i degradację tej pierwszej prowadząc do obniżenia uwalniania żelaza przez komórki. Hepcydyna hamując jelitową absorpcję żelaza, transport łożyskowy i jego uwalnianie z makrofagów zmniejsza ilość tego pierwiastka dostarczaną do dojrzewających w szpiku kostnym erytrocytów. Zatem wzrost produkcji hepcydyny obniża absorpcję żelaza z dwunastnicy i redukuje jego uwalnianie z makrofagów powodując zmniejszenie stężenia żelaza w surowicy [11,12]. Struktura hepcydyny Hepcydyna jest produktem genu HAMP (hepcidin antimicrobial peptide), leżącego na długim ramieniu 19 chromosomu. HAMP jest zbudowany z 2,5 kpz i zawiera 3 egzony i 2 introny. Ludzie i szczury mają jedną kopię genu HAMP, podczas gdy myszy mają dwie funkcjonalne kopie. Gen HAMP jest transkrybowany do 0,4 kpz mrna, które ulega translacji do 84 aminokwasowego prepropeptydu. Preprohormon zawierający na N-końcu 24 aminokwasową sekwencję sygnałową oraz 35 aminokwasowy proregion ulega rozpadowi do 25 aminowasowego aktywnego hormonu. Oprócz 25 aminokwasowej w moczu wykryto też formy 20 i 22 aminokwasowe pozbawione aminokwasów na N- końcu [9,10]. Aktywna 25-aminokwasowa forma hepcydyny tworzy strukturę spinki do włosów dzięki obecności 8 reszt cysteinowych tworzących 4 mostki disiarczkowe, w tym jeden charakterystyczny, utworzony przez dwie sąsiadujące ze sobą cysteiny. Hepcydyna jest u różnych gatunków bardzo konserwatywnym białkiem, głównie dzięki obecności motywów disiarczkowych [6]. Podobna struktura występuje również w wielu peptydach o działaniu przeciwbakteryjnym, które zresztą hepcydyna wywiera in vitro podobnie jak inne defensyny. Jednakże biorąc pod uwagę niskie stężenie hepcydny w surowicy, wynoszące średnio 3,6 ng/ml u zdrowych ochotników [14] nie wydaje się, aby ta aktywność miała znaczenie fizjologiczne. Jest to raczej pozostałość po jej ewolucyjnym pochodzeniu albo wynik strukturalnego ograniczenia narzuconego przez jej aktywność jako hormonu regulującego metabolizm żelaza [2,10]. Ze względu na fakt, że hepcydyna jest produkowana głównie w wątrobie, a nie w śródbłonku to w porównaniu z innymi defensynami ma pewne rozbieżności w budowie i nie wykazuje właściwości chemotaktycznych [9]. Ryc. 1. Sekwencja aminokwasów w prekursorze ludzkiej hepcydyny [13].

3 Regulacja ekspresji hepcydyny Ekspresja hepcydyny jest regulowana na poziomie transkrypcji. Jest pobudzana przez przeładowanie żelazem i stan zapalny oraz hamowana przez hipoksję i anemię [12,15]. Udowodniono, że myszy, u których wywołano niedokrwistość hemolizą bądź flebotomią wykazywały spadek ekspresji hepcydyny w wątrobie. Myszy z indukowaną niedokrwistością drogą flebotomii wykazywały 80% spadek ekspresji hepcydyny. Natomiast iniekcje z fenylohydrazyny (PHZ), powodującej anemię hemolityczną skutkowały trzykrotnym obniżeniem ekspresji HAMP. Przy czym efekt hamowania przez PHZ uzyskano także u myszy przeładowanych żelazem uprzednią iniekcją z dekstranu żelaza. To wskazuje na fakt, że niedokrwistość indukuje obniżenie ekspresji hepcydyny niezależnie od zapasów żelaza w organizmie. Znaczne obniżenie ekspresji hepcydyny zaobserwowano również w hodowlach tkankowych i myszy poddanych hipoksji (2% tlenu). Synteza hepcydyny jest stymulowana przez ostre przeładowanie żelazem. Myszy, którym dożylnie podawano dekstran żelaza wykazywały zwiększenie ekspresji hepcydyny [16]. Pacjenci poddani transfuzji krwi wykazują przeładowanie żelazem, co ma swoje odzwierciedlenie w wynikach laboratoryjnych: TIBC powyżej 50% i poziom ferrytyny przekraczający 300 ng/ml a także 100 krotne zwiększone wydalanie hepcydyny w moczu [10,17]. Również u zdrowych ochotników, którym podano doustnie 65 mg siarczanu żelaza obserwowano już po pięciu godzinach wzrost wydalania hepcydyny w moczu, który był poprzedzony zwiększeniem saturacji osoczowej transferyny. To także sugeruje, że synteza hepcydyny jest stymulowana przez ostre przeładowanie żelazem. Sygnałem dla hepatocytów zaangażowanych w syntezę hepcydyny jest najprawdopodobniej zwiększenie stopnia wysycenia transferyny. Do ciekawych wniosków doszli badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego, którzy poddawali hodowle komórkowe hepatoctów ludzkich działaniu transferyny o różnych stopniach wysycenia żelazem. Uzyskali oni wzrost ekspresji hepcydyny proporcionalny do wysycenia transferyny. Co więcej, tego efektu nie udało się uzyskać za pomocą żelaza niezwiązanego z transferyną [18]. Rola białek morfogenetycznych kości w indukcji ekspresji hepcydyny Ostatnie badania dowiodły, że synteza hepcydyny jest indukowana przez białka morfogenetyczne kości (bone morphogenetic protein BMP). Należą one do cytokin z rodziny TGF- β [1]. Białka morfogenetyczne kości odgrywają ważną rolę na różnych etapach rozwoju kręgowców jak różnicowanie mezodermy, neurogeneza, chondrogeneza i osteogeneza. Są czynnikami transkrypcyjnymi indukującymi działanie zespołów genów. Odkrycie roli BMP w indukcji ekspresji hepcydyny rzuca zupełnie nowe światło na te białka, wiązane do tej pory głównie z osteogenezą. Udowodniano, na hodowlach tkankowych i pracach na zwierzętach laboratoryjnych, że BMP 2, BMP 4 i BMP 9 są induktorami ekspresji hepcydyny silniejszymi niż lipopolisacharyd (LPS). Podanie ludzkich rekombinowanych BMP 2, BMP 4 oraz BMP 9 do hodowli hepatocytów mysich spowodowało po 16 godzinach 10 krotny wzrost ekspresji mrna hepcydyny, natomiast podanie LPS skutkowało zaledwie 2 krotnym wzrostem jej ekspresji [19]. Podobnie in vivo myszy po pozaoczodołowej iniekcji z oczyszczonego BMP 2 wykazywały prawie dwukrotny wzrost ekspresji mrna hepcydyny w wątrobie i znaczące obniżenie stężenia żelaza w surowicy [20]. W hodowlach hepatocytów pochodzących od myszy pozbawionych genu kodującego IL-6 uzyskano podobne wyniki eksperymentu z BMP, natomiast nie odnotowano wzrostu ekspresji hepcydyny pod wpływem LPS, więc indukcja hepcydyny przez BMP jest niezależna od IL-6 [19]. Hemojuwelina Hemojuwelina (HJV) jest koreceptorem dla BMP 2 i BMP 4, który ułatwia sygnalizację BMP oraz stymuluje produkcję hepcydyny [18]. BMP 9, które jest także silnym induktorem jej syntezy nie wykazuje interakcji z hemojuweliną i nie bierze udziału w indukcji ekspresji hepcydyny przez holotransferynę tylko reguluje jej podstawową ekspresję [19]. Najwyższą ekspresję hemojuweliny wykazano w mięśniach szkieletowych, jednakże nie odgrywa ona w ich funkcjonowaniu prawdopodobnie znaczącej roli, co jest potwierdzone faktem, że chorzy na hemochromatozę młodzieńczą nie wykazują żadnych objawów w obrębie mięśni [5]. Hemojuwelina zwiększa indukcję hepcydyny w odpowiedzi na BMP 2 [20]. Komórki Hep3B poddane działaniu sirna hemojuweliny (small interfering RNA, dwuniciowa cząstka RNA wyciszająca ekspresję genów o homologicznej sekwencji) wykazują czterokrotne podwyższoną ekspresję hepcydyny w odpowiedzi na stymulację przez IL-6. To wskazuje na fakt, że hemojuwelina reguluje ekspresję mrna hepcydyny niezależnie od IL-6 [21]. W ludzkich surowicach wykrywana była również rozpuszczalna forma hemojuweliny, która w odróżnieniu od formy komórkowej jest supresorem ekspresji hepcydyny. Hemojuvelina komórkowa jest dodatnim regulatorem ekspresji hepcydyny, natomiast rozpuszczalna hamuje produkcję hepcydyny w zależności od dawki, jest, więc pozytywnym mediatorem w odpowiedzi na przeładowanie żelazem. Ilość rozpuszczalnej hemojuweliny w supernatancie hodowli tkankowej obniża się po podaniu żelaza lub holotransferyny [22]. W surowicach szczurów będących na diecie niskożelazowej zaobserwowano wzrost stężenia surowiczej hemojuweliny, bez znaczącego wzrostu ekspresji Hfe2 w mięśniach szkieletowych [5]. Rozpuszczalna i komórkowa HJV obustronnie regulują poziom żelaza w odpowiedzi na zmiany w jego pozakomórkowym stężeniu. Istnieje hipoteza, że rozpuszczalna HJV działa jako pułapka współzawodnicząca z HJV komórkową [22]. Odkrycie biologicznej roli hemojuweliny daje nadzieję na wykorzystanie w przyszłości rekombinowanej hemojuweliny w terapii chorób związanych z nadekspresją hepcydyny, takich jak niedokrwistości chorób przewlekłych [1]. Indukcja hepcydyny przez IL-6 Hepcydyna stanowi ważne ogniwo łączące metabolizm żelaza z obronnością organizmu i stanem zapalnym. Podczas zakażeń, procesów nowotworowych, uszkodzenia tkanek

4 czy zaburzeń immunologicznych wątroba zwiększa syntezę wielu białek ostrej fazy stanowiących niespecyficzną odpowiedź na każde zaburzenie homeostazy organizmu prowadzących do jej przywrócenia. Synteza wielu z tych białek jest indukowana przez LPS, a także przez szereg cytokin produkowanych przez makrofagi i monocyty: interleukinę-6 (IL-6), IL-1β, TNF-α, TGF-β, interferon-γ, przy czym najsilniejszym induktorem jest IL-6 [9,24]. Podczas infekcji i stanów zapalnych zwiększa się również ekspresja hepcydyny. Udowodniono, że komórki hodowli hepatocytów ludzkich po stymulacji przez LPS syntetyzowały IL-6, co indukowało ekspresję mrna hepcydyny. Przeciwciała anty-il-6 odwracały ten efekt [12]. Także 16 godzin po podskórnej iniekcji oleju terpentynowego, wywołującego przewlekły stan zapalny wykazano w wątrobie myszy sześciokrotny wzrost mrna hepcydyny [16]. Podobnie ludzie poddani infuzji z IL-6 wykazują hipoferremię oraz przeszło 7 krotny wzrost wydalania hepcydyny w moczu [12]. Induktorami syntezy hepcydyny są, więc zarówno LPS, jak i IL-6, nie wykazano natomiast wpływu IL-1 i TNF-α [9]. W przebiegu infekcji, zapalenia i chorób nowotworowych podwyższony poziom hepcydyny prowadzi do zmniejszenia wchłanianie żelaza i jego zatrzymania w makrofagach układu siateczkowo-śródbłonkowego. Jest to mechanizm obronny mającym na celu ograniczenie dostępności tego pierwiastka dla komórek nowotworowych i mikroorganizmów, które potrzebują żelaza do produkcji dysmutazy ponadtlenkowej, enzymu chroniącego bakterie przed rodnikami tlenowymi wytwarzanymi przez organizm gospodarza. W tym celu organizm zwiększa produkcję transferyny, uwalnia laktoferynę z neutrofili oraz zwiększa syntezę hepcydyny. Długoterminowo może to doprowadzić do rozwoju niedokrwistości [9,15]. Niedokrwistość chorób przewlekłych Niedokrwistość z zapalenia jest konsekwencją chronicznych infekcji, nieinfekcyjnych stanów zapalnych, takich jak nowotwory, reumatoidalne zapalenie stawów czy choroby autoimmunologiczne. Może rozwinąć się także podczas sepsy. Anemię stwierdza się u 75% pacjentów z przewlekłymi chorobami wątroby. Także u pacjentów z przewlekłą niewydolnością nerek stwierdza się funkcjonalny niedobór żelaza i przewlekły stan zapalny, które są przyczyną niewrażliwości na egzogenną erytropoetynę. W niewydolności nerek poziom hepcydyny jest uporczywie wysoki prawdopodobnie nie tylko w wyniku zwiększonej produkcji spowodowaną przewlekłym stanem zapalnym, ale także spadkiem jej wydalania oraz indukcją ekspresji spowodowaną dializami [2,9,15,25]. Niedokrwistość chorób przewlekłych jest najczęściej normocytarna i normobarwliwa, jednakże może być także mikrocytarna i niedobarwliwa. Charakteryzuje się niskim poziomem żelaza, normalnym bądź obniżonym TIBC oraz podwyższonym poziomem ferrytyny w surowicy. Znaczące są także skrócony czas życia krwinek czerwonych oraz zmniejszona produkcja erytrocytów w odpowiedzi na erytropoetynę [25,26]. Chociaż przypomina niedokrwistość z niedoboru żelaza to jednak nie poddaje się terapii suplementacją żelazem. Co więcej suplementacja może okazać się niekorzystna, bo zwiększa ekspresję hepcydyny, która zatrzymuje żelazo w makrofagach. Jony Fe 2+ wyzwalają reakcję Fentona z wytworzeniem toksycznych rodników hydroksylowych. W przypadku reumatoidalnego zapalenia stawów sytuacja ta zwiększa zdolność makrofagów do niszczenia chrząstki i kości [27]. Anemia w przebiegu chorób przewlekłych jest dużym problemem klinicznym. Pogarsza jakość życia pacjenta i prowadzi do zaburzeń w funkcjonowaniu tkanek poprzez ich słabsze utlenowanie. Wykazano, że nawet łagodna niedokrwistość prowadzi do powstania zmian narządowych [28]. Udział hepcydyny we wrodzonej hemochromatozie Wrodzona hemochromatoza to dziedziczone autosomalnie, recesywnie zaburzenie charakteryzujące się akumulacją żelaza w organizmie. Wrodzona hemochromatoza jest najczęściej uwarunkowana mutacją w obrębie genu kodującego białko HFE. Jest to typ I hemochromatozy. Zamiana C282Y powoduje utratę zdolności przez białko HFE wiązania beta 2-mikroglobuliny, koniecznej do prezentacji HFE na powierzchni komórek krypt jelitowych,co w konsekwencji uniemożliwia tworzenie się kompleksu z receptorem transferynowym (TfR1) i upośledza transport żelaza z krwi do wnętrza enterocytów krypt dwunastniczych. To z kolei jest przyczyną nadekspresji DMT1 i ferroportyny w enterocytach, w których występuje deficyt żelaza [3]. Rzadziej występująca tzw. młodzieńcza postać hemochromatozy jest spowodowana mutacją w obrębie genu HJV kodującego hemojuwelinę lub genu HAMP kodującego hepcydynę (odpowiednio typy IIA i IIB) [8]. Charakteryzuje się znacznie cięższym przebiegiem, w którym zniszczenie organów a nawet śmierć pacjenta mogą nastąpić jeszcze przed ukończeniem 30 roku życia [10]. Za typ III odpowiedzialna jest mutacja w obrębie receptora transferynowego II [4]. Mutacja w genie kodującym ferroportynę jest przyczyną IV typu hemochromatozy, w której zaburzone jest uwalnianie żelaza z makrofagów [3]. Choroba manifestuje się silniej u mężczyzn niż kobiet, u których występuje naturalna utrata żelaza z ustroju. Żelazo odkłada się przede wszystkim w wątrobie, ale także w innych tkankach jak trzustka, stawy, skóra, serce oraz wydzielające gonadotroiny komórki przedniego płata przysadki, to w konsekwencji powoduje zwłóknienie wątroby, cukrzycę, artropatię, kardiomiopatię, pigmentację skóry oraz hipogonadyzm. Żelazo wywiera mitogenny efekt na wątrobę poprzez przewlekłą stymulację proliferacji hepatocytów. Pomimo tego, że wiadomo, które mutacje są odpowiedzialne za wystąpienie choroby to typowa diagnostyka hemochromatozy ma najczęściej miejsce, dopiero wtedy gdy manifestują się już objawy choroby. Ponadto najwcześniejsze symptomy hemochromatozy (zmęczenie i bóle stawowe) nie są charakterystyczne tylko dla tego schorzenia. Marskość wątroby i następcze wysokie ryzyko rozwoju nowotworu wątroby są najczęstszymi przyczynami śmierci chorych na wrodzoną hemochromatozę. Leczeniem z wyboru pozostaje flebotomia, która rozpoczęta wcześnie zapewnia normalne funkcjonowanie i odwraca włóknienie wątroby, ale nie

5 marskość. Jednakże nowotwory wątroby rozwijają się także u pacjentów, u których nie stwierdzono marskości i których poddawano flebotomii. Dlatego perspektywa zastosowania hepcydyny w terapii wrodzonej hemochromatozy wydaje się być interesująca [3,4,29,30]. Hepcydyna jako parametr diagnostyczny Z uwagi na swoją funkcję fizjologiczną hepcydyna mogłaby stać się użytecznym parametrem w diagnostyce zaburzeń metabolizmu żelaza, takich jak niedokrwistości, ale również w diagnostyce wrodzonej hemochromatozy, ponieważ nie zawsze istnieje możliwość wykonania badań molekularnych w rutynowej diagnostyce laboratoryjnej [30]. U pacjentów poddawanych hemodializom stężenie hepcydyny w surowicy koreluje ze stężeniem ferrytyny a także IL-6, która jest markerem stanu zapalnego [31]. Co więcej, poziom hepcydyny podlega częstszym wahaniom w czasie [32], przez co mogłaby być ona czulszym parametrem w monitorowaniu niedokrwistości. Mogłaby stać się użytecznym parametrem służącym do lepszej identyfikacji pacjentów z niedokrwistością chorób przewlekłych, niedokrwistością z niedoboru żelaza oraz pacjentów z przewlekłą niewydolnością nerek. Ze względu na niewielkie stężenia hepcydyny w surowicy rzędu ng/ml metoda jej oznaczania musi być czuła. W ostatnich latach opracowywano metody oparte na nowych technologiach takich jak SELDI-TOF MS (surface-enhanced laser desorption/ionization time-of-flight mass spektrometry) oraz HPLC/ MS-MS (tandemowy spektrometr mas sprzężony z chromatografem cieczowym). Wykorzystanie wewnętrznego standardu (peptyd odpowiadający genowi kalcytoniny) umożliwia ilościowe oznaczenie hepcydyny w moczu i surowicy. Wymagają one jednak drogiego sprzętu, który nie zawsze jest dostępny w rutynowej diagnostyce laboratoryjnej [14,32]. Szerzej dostępne metody immunoenzymatyczne (test ELISA) nie dają możliwości oznaczenia aktywnego 25-aminokwasowego peptydu, a jedynie prohormon. Jest to spowodowane trudnościami w wytworzeniu przeciwciał dla dojrzałej hepcydyny, co jest związane z jej mniejszą immunogennością [11]. Badanie przeprowadzone na zdrowych kobietach obciążonych doustnie żelazem wykazało, że stężenie prohepcydyny w surowicy nie tylko nie koreluje z poziomem prohepcydyny w moczu, ale także nie udało się wykazać istotnego statystycznie związku pomiędzy stężeniem prohepcydyny w surowicy, a ilością wchłoniętego żelaza i innymi markerami homeostazy żelaza. Przyczyną tego może być krótki czas półtrwania prohepcydyny we krwi. Ponadto lokalna ekspresja hepcydyny w nerce powoduje, że stężenie prohepcydyny moczu koreluje bardziej z jej lokalną produkcją w nerce niż ze stężeniem we krwi [33]. Istotny jest też fakt, że wydalanie hepcydyny w moczu jest zależne od przesączania kłębuszkowego i reabsorbcji kanalikowej [34]. Również badanie przeprowadzone w grupie 4 12 miesięcznych niemowląt nie wykazało istotnego statystycznie związku pomiędzy poziomem prohepcydyny i ferrytyny w surowicy krwi [23]. W ostatnim czasie zespół Tomasa Ganza opracował i zwalidował pierwszą metodę immunoenzymatyczną (C-ELISA) do oznaczania hepcydyny, która mogłaby być bez trudu wykorzystywana w praktyce. Stężenie hepcydyny w surowicy u osób zdrowych po obciążeniu żelazem uzyskane tą metodą koreluje ze stężeniem ferrytyny i innymi markerami poziomu żelaza. W grupie osób zdrowych ze znormalizowanym poziomem hepcydyny w moczu uzyskano także dobrą korelację z poziomem hepcydyny w surowicy. Określono także poziom hepcydyny w surowicy osób zdrowych. Średnie stężenie u mężczyzn wyniosło 112 ng/ ml, u kobiet ze względu na mniejsze zapasy żelaza 65ng/ml. W niektórych zaburzeniach metabolizmu żelaza, jak niedokrwistość z niedoboru żelaza, z bardzo niskim poziomem ferrytyny (poniżej 10 ng/ml) stężenie hepcyyny było poniżej granicy wykrywalności (poniżej 5,5 ng/ml) [34]. Piśmiennictwo 1. De Domenico I, Ward D, Kaplan J. Hepcidin regulation: ironing out of details. J Clin Invest 2007; 117: Ganz T. Hepcidin and its role in regulating systemic iron metabolism. Hematology 2006: Hartelb M i wsp. Wrodzona hemochromatoza. Prz Gastroenterol 2007; 2: Romanowski T, Sikorska K, Bielawski K. Molekularne podstawy dziedzicznej hemochromatozy. Post Hig 2006; 60: Zhang A, Anderson S, Meyerss K. Evidence that inhibition of hemojuvelin shedding in response to iron is mediated through neogenin. J Biol Chem 2007; 282: Deicher R, Horl W. Hepcidin: a molecular link between inflammation and anaemia. Nephrol Dial Transplant 2004; 19: Krause A i wsp. LEAP-1, a novel highly disulfide-bonded human peptide, exhibits antimicrobial activity. FEBS Lett 2000; 480: Park C i wsp. Hepcidin, a urinary antimicrobial peptide synthesized in the liver. J Biol Chem 2001; 276: Małyszko J, Myśliwiec M. Hepcidin in anemia and inflamation in chronic kidney disease. Kidney Blood Press Res 2007; 30: Ganz T. Hepcidin, a key regulator of iron metabolism and mediator of anemia of inflammation. Blood 2003; 102: Frazer D, Anderson G. Hepcidin compared with prohepcidin: an absorbing story. Am J Clin Nutr 2009; 89: Nemeth E i wsp. IL-6 mediates hypoferremia of inflamation by inducing the synthesis of the iron regulatory hormone hepcidin. J Clin Invest 2004; 9: Kulakisiz H i wsp. Pro-hepcidin: expression and cell specyfic localization in the liver and its regulation in hereditary haemochromatosis, chronic renal insufficiency and renal anaemia. Gut 2004; 53: Murphy A, Witcher D, Luan P. Quantitation of hepcidin from human and mouse serum using liquid chromatography tandem mass spectrometry. Blood 2007; 110: Andrews N. Anemia of inflamation: the cytokine-hepcidin link. J Clin Invest 2004; 113: Nicolas G i wsp. The gene encoding the iron regulatory peptide hepcidin is regulated by anemia hypoxia, and inflammation. J Clin Invest 2002; 110:

6 17. Nemeth E i wsp. Hepcidin a putative mediator of anemia of inflammation, is type II acute-phase protein. Blood 2003; 101: Lin L i wsp. Iron transferrin regulates hepcidin synthesis in primary hepatocyte culture through hemojuvelin and BMP 2/4. Blood 2007; 110: Truksa J i wsp. Bone mrphogenetic proteins 2, 4, and 9 stimulate murine hepcidin 1 expression independently of Hfe, transferinn receptor 2 and Il-6. Proc Natl Acad Sci USA 2006; 103: Babitt J i wsp. Modulation of bone morphogenetic protein signaling in vivo regulates systemic iron balance. J Clin Invest 2007; 117: Flanagan J i wsp. In vivo imaging of hepcidin promoter stimulation by iron and inflammation. Blood Cells Mol Dis 2007; 38: Lin L i wsp. Competitive regulation of hepcidin mrna by soluble and cell-associated hemojuvelin. Blood 2005; 106: Ulukol B i wsp. Serum pro-hepcidin levels and relationship with ferritin in healthy non anaemic infants. Acta Haematol 2007; 118: Urbanowicz W. Rola wątroby w odpowiedzi ostrej fazy. Post Nauk Med 2000; 1: Malinowska I i wsp. Niedokrwistość w chorobach wątroby ze szczególnym uwzględnieniem roli hepcydyny. Hepatologia 2007; 7: McGrath H. Jr, Rigby P.G. Hepcidin: inflamation s iron curtain Reumatology 2004; 43: Kelly J. Hepcidin mediates anaemia of chronic disease and is reason iron supplements won t help Podolak-Dawidziak M, Dwilewicz-Trojaczek J. Kliniczne znaczenie niedokrwistości towarzyszące chorobie nowotworowej. Onkol Prakt Klin 2005; 1: Griffiths W.J.H. The Genetic Basis of Haemochromatosis. Aliment Pharmacol Ther 2007; 26: Sikorska K i wsp. Hemochromatoza dziedziczna najczęstsza choroba genetyczna człowieka. Post Hig 2006; 60: Swinkles D, Wetzels J. Hepcidin: a New tool In managment anemia In patients with chronic kidney disease? Nephrol Dial Transplant 2008; 23: Brugnara C. An immunoassay for human serum hepcidin at last: Ganz klar? Blood 2008; 112: Hadley K, Johnson L, Hunt J. Iron absorption by healthy women is not associated with either serum or urinary prohepcidin. Am J Clin Nutr 2006; 84: Ganz T, Olbina G, Girelli D. Immunoassay for serum hepcidin. Blood 2008; 112: Adres do korespondencji: mgr Aleksandra Mianowska Katedra i Zakład Biochemii i Chemii Klinicznej Wydział Farmaceutyczny Warszawski Uniwersytet Medyczny ul. Banacha 1, Warszawa tel amianowska@o2.pl