RESUMO metabolismo ferro

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RESUMO – METABOLISMO DO FERRO
O FERRO É UM ÍON VITAL PARA A HOMEOSTASE CELULAR
· Cofator de diversas enzimas, inclusive do ciclo do ácido cítrico, na cadeia transportadora de elétrons e na fixação no nitrogênio
· Formação do grupo heme da hemoglobina, permitindo transporte de oxigênio, da mioglobina nos músculos e dos citocromos no fígado 
· Síntese de DNA e proliferação celular: para que ocorra a síntese de DNA, é necessária a ação da enzima ribonucleotídeo redutase. Ela catalisa a transformação de ribonucleotídeo em desoxirribonucleotídeo e é estabilizada por um centro de ferro não-heme, e sem ele há perda de sua função. 
· Formação de peroxidases (protegem a célula do dano oxidativo do peróxido de hidrogênio)
O FERRO É OBTIDO POR DUAS FONTES PRINCIPAIS
· Dieta: em uma dieta normal tem-se a ingestão diária de 13 a 18 mg de ferro, dos quais apenas 1 a 2 mg serão absorvidos pelo epitélio duodenal na forma inorgânica ou heme
· A absorção é aumentada quando há uma maior acidez, uma maior quantidade de açucares ou aminoácidos (solubilizantes) e a presença de fortes agentes redutores como o ácido ascórbico (converte Fe3+ em Fe2+)
· A maior parte do ferro inorgânico está na forma de íon férrico (Fe3+) e é fornecida por vegetais e cereais. O ferro na forma heme corresponde a 1/3 do total e é advindo de hemoglobinas e mioglobinas da carne vermelha, sendo de mais fácil absorção.
· Quando maior a necessidade corporal de ferro (gravidez, puberdade, hemólise), maior vai ser a capacidade de absorção intestinal. Isso ocorre porque há uma maior expressão de proteínas, como a DMT-1 (proteína transportadora de metal bivalente) e FPT (ferroportina). 
· Metabolismo do ferro proveniente da dieta (intestino delgado -> sangue)
· DMT-1: além de ferro, transporta os íons manganês, cobalto, cobre e zinco. Para que essa proteína possa fazer a internalização do ferro inorgânico, ele precisa ser convertido de Fe3+ para Fe2+ (íon ferroso) e essa reação é catalisada pela enzima ferrorredutase. 
· HCP-1: o ferro, na forma de heme, ingerido na dieta é internalizado pela proteína transportadora de heme-1 (HCP-1). Ela está presente na borda em escova dos enterócitos e em outros locais, como fígado e rins. Seus níveis são controlados pelos níveis de ferro intracelular, então quando há baixa de ferro, ela sai do citoplasma e vai para a membrana, e quando há elevação do ferro, ela sai da membrana e vai para o citoplasma. A hipóxia induz a síntese dessas proteínas, permitindo a maior captação do grupo heme em situações de baixa oxigenação. Quando internalizado, o grupo heme sofre ação da heme oxigenase e há a liberação do íon ferroso. 
· O Fe2+ advindo das duas vias é então armazenado no enterócito (ou em outras células) na forma de ferritina ou liberado para a corrente sanguínea.
· FPT: a ferroportina é o principal exportador da célula para o plasma, estando presente em enterócitos duodenais, macrófagos e hepatócitos. Ela também é seletiva para o ferro na forma Fe2+ e apresenta-se aumentada na deficiência de ferro e na hipóxia (maior necessidade do sangue pelo íon, afim de formar grupos hemes na hemoglobina)
· Transferrina: quando chega na corrente sanguínea, o íon ferroso precisa ser convertido a íon férrico para que possa ser transportado pela transferrina. A oxidase responsável por essa reação é a hefaestina, mas a ceruloplasmina (transportadora de cobre) também pode fazer essa oxidação.
· Mutações que inativem a ferroportina ou a hefaestina causam acúmulo de ferro em enterócitos e macrófagos, prejudicando a absorção desse mineral. 
1) Íon férrico é convertido a ferroso pela ferrorredutase
2) Íon ferroso entra na célula através da DMT-1
3) Heme entra na célula através da HCP-1 e é liberado da protoporfirina pela heme oxigenase
4) Íon ferroso é armazenado na forma de ferritina ou liberado no sangue através da ferroportina
5) Já no sangue é convertido em íon férrico pela hefaestina para ser transportado pela transferrina. 
HFE = proteína da hemocromatose -> interage com o receptor de transferrina e detecta o seu grau de saturação, sinalizando para o enterócito se há maior ou menor necessidade de absorção do ferro. 
· Degradação de hemácias senescentes: representa uma fonte importante de ferro (25 a 20mg/dia), pois a maior parte do ferro no corpo está associado à hemoglobina. 
· Macrófagos do baço, da medula óssea e do fígado reconhecem as modificações bioquímicas na superfície da hemácia envelhecida (por exemplo, a externalização de fosfatidilserina que é reconhecida pelo receptor CD36 do macrófago) e faz a sua fagocitose, degradando seus componentes. 
· O metabolismo do grupo heme depende de inúmeras enzimas, como a NADPH-citocromo c redutase (origina CO), a heme oxigenase (origina o Fe2+) e a biliverdina redutase (origina a bilirrubina)
· A parte globina terá seus aminoácidos reciclados e reaproveitados
· O ferro pode ser estocado no interior dos próprios macrófagos na forma de ferritina ou ser exportado pela ferroportina (FPT).
· Após a exportação, ele é convertido em Fe3+ pela ceruloplasmina (produzida no fígado) e, nessa forma, será transportado pela transferrina até os locais onde será reutilizado (predominantemente na medula óssea para formar novas moléculas de hemoglobina)
TRANSPORTE E CAPTAÇÃO DO FERRO PELAS CÉLULAS
· Transferrina: proteína produzida principalmente pelo fígado responsável pelo transporte de ferro na corrente sanguínea, pela diminuição da reatividade desse íon e pela facilitação da liberação dele para as células. 
· Apenas 30% da capacidade da transferrina de transportar ferro é usada: ela poderia transportar até 12mg, mas em geral só transporta 3mg. 
· Receptor de transferrina (TfR): está presente na maioria das células e permite a internalização da transferrina ligada ao ferro quando essa proteína se liga a esse receptor. A afinidade da transferrina ligada ao ferro bivalente é determinada pela HFE (que está presente na membrana plasmática dos Eritroblastos) e essa interação é facilitada pelo pH fisiológico de 7,4. Um receptor semelhante ao TfR é o TfR2, presente em hepatócitos, mas que apresenta uma afinidade muito menor pela transferrina diférrica que o TfR.
1) Nos eritroblastos, o complexo Tf-TfR-HFE é internalizado por endocitose 
2) Dentro do endossoma, a bomba de prótons reduz o pH, facilitando a dissociação do ferro da transferrina
3) O íon férrico é reduzido a íon ferroso pela steap 3 e é liberado pela DMT-1
4) A apotransferrina e seu receptor são reciclados de volta à superfície celular
5) Na mitocôndria, o ferro será ligado à protoporfirina para formar o grupo heme, que, em associação com as globinas, formará a hemoglobina 
6) O ferro pode, ainda, ser armazenado na forma de ferritina ou exportado da célula pela FPN1
TRANSPORTE DE FERRO MITOCONDRIAL
· A mitocôndria é essencial no metabolismo do ferro, pois é o único local onde ocorre a síntese de heme e dos centros ferro-enxofre (utilizados na cadeia transportadora de elétrons, previnem a formação de radicais livres e o estresse oxidativo)
· Ainda não se sabe o mecanismo exato de entrada do ferro da mitocôndria, mas tem-se duas hipóteses principais: liberação diretamente do endossoma para a mitocôndria, sem passar pelo citosol (kiss and run) ou a presença de um transportador, a mitoferrina.
· Frataxina: proteína presente na membrana interna e na matriz mitocondrial, responsável por regular o ferro ao destinar o Fe3+ para a síntese de heme ou dos clusters Fe-S. Quando a frataxina se complexa com o ferro, ela previne a formação de radicais livres na mitocôndria e a sua falta causa acúmulo de ferro nessa organela. 
· A cadeia transportadora de elétrons é importante para a conversão do íon férrico em ferroso, pois essa é a forma que a enzima ferroquelatase reconhece quando vai ligar o ferro à protoporfirina (última etapa da síntese de heme) 
· Transportadores de membrana (ABCB7) são importantes para exportar os centros de Fe-S e o grupo heme para o citosol 
· Porfirias: conjunto de doenças causadas por inibiçãoou baixa atividade de qualquer enzima participante da síntese do grupo heme
ESTOQUES DE FERRO
· O ferro fica estocado nas células reticuloendoteliais do baço, do fígado e da medula óssea nas formas de ferritina e hemossiderina.
· Ferritina: é a apoferritina contendo um núcleo férrico. É uma forma solúvel de armazenamento, impedindo que os íons de ferro formem agregados tóxicos. 
· Hemossiderina: corresponde à forma degradada da ferritina, permitindo que o ferro forme agregados. Pode ser visualizada no MO após coloração de azul da Prússia ou pela reação de Perl.
HOMEOSTASE DO FERRO
· Mecanismo intracelular: depende da concentração de ferro nas células
· IRP1 e IRP2: proteínas reguladoras da captação e do estoque do ferro (controle pós-transcricional de alguns genes). 
· A IRP1 é citosólica e bifuncional: na presença de ferro, ela age como uma aconitase (converte citrato em isocitrato e vice versa) e na ausência de ferro, ela apresenta alta afinidade pelas IREs
· A IRP2 é inativada por um mecanismo independente de ferro, e na alta de ferrro, ela tem baixa afinidade pelas IREs
· IREs: sequências de RNA mensageiro, em forma de alça, que podem estar localizadas nas regiões não codificantes 5’ ou 3’
· Baixa de ferro: as IRPs se ligam as IREs. Caso a ligação ocorra na região 3’, a IRP protege a IRE da degradação, permitindo a síntese proteica. Caso a ligação ocorra na região 5’, a tradução do mRNA em proteína é inibida.
· Alta de ferro: Não há ligação das IRPs com as IREs e as traduções e degradações ocorrem normalmente
1) Na ferritina, quando há pouco ferro, a IRP liga-se a IRE na região 5’ e inibe a formação dessa proteína, diminuindo o estoque de ferro intracelular. Quando há alta de ferro, a IRE não é inibida e a formação de transferrina ocorre, aumentando a estocagem.
2) Na transferrina, quando há pouco ferro, as IRPs se ligam à IRE na região 3’, permitindo a formação dessa proteína para que haja uma maior captação de ferro para dentro da célula. Quando há muito ferro, a IRE não é estimulada e não há muita formação de transferrina, pois a célula não precisa captar o ferro. 
· Mecanismo sistêmico:
· Em condições normais, o ferro é eliminado por descamações de células intestinais e epidermais, nas secreções corpóreas e na menstruação. Porém, o organismo não tem um mecanismo específico para eliminar o excesso de ferro absorvido ou acumulado. Assim, são necessários um equilíbrio e uma comunicação entre os locais de absorção, de utilização e de estoque. Esse papel é realizado pela hepcidina (HPN)
· HPN: é um hormônio peptídeo sintetizado pelo fígado e que regula negativamente o metabolismo do ferro. 
· FPN: é o receptor de hepcidina. A ligação HPN-FPN controla os níveis de ferro em enterócitos, hepatócitos e macrófagos. Quando a hepcidina se liga a ferroportina, elas são internalizadas na célula e sofrem degradação. Isso impede que o ferro seja transportado para o exterior da célula e se acumule na forma de ferritina. Além disso, no enterócito, a absorção do ferro da dieta é inibida. Em macrófagos e hepatócitos, não há inibição da DMT-1, então muito ferro se acumula no interior dessas células. Isso resulta em baixa saturação da transferrina e menos ferro é liberado para o desenvolvimento do eritroblasto.
· Aumento da expressão de HPN: excesso de ferro sérico, infecção/inflamação (IL-6)
· Queda da expressão de HPN: hipóxia e anemia (precisa de ferro circulante)
DETERMINAÇÃO DO FERRO SÉRICO
· Usado para a avaliação de anemias hipocrômicas e microcíticas (associadas à deficiência de ferro)
· Método colorimétrico: em meio ácido, o ferro ligado à transferrina se dissocia em íon férrico, que é reduzido à íon ferroso pela hidroxilamina. Adiciona-se ferrozina e há a formação de um complexo de cor magenta. 
· Tem valor diagnóstico limitado, pois seus níveis variam muito:
· Variação diurna: valores mais altos pela manhã
· Ciclo menstrual: valores reduzidos antes e durante o ciclo
· Uso de contraceptivos orais: aumentam a concentração de ferro sérico
· Gravidez: gera flutuações na concentração sérica do ferro, mas geralmente a concentração é baixa
· Mudanças patológicas nos níveis de ferro no sangue ocorrem tardiamente, quando os estoques já estão muito sobrecarregados ou até esgotados. 
· A concentração sérica do ferro também se altera em condições não associadas a suas reservas:
· Infecções agudas ou trauma levam a uma queda rápida nos níveis de ferro
· Distúrbios inflamatórios crônicos (artrite reumatoide) e doenças malignas também causam a sua diminuição
· Importância clínica: 
· Casos suspeitos de intoxicação aguda: elevação dos níveis séricos 
· Avaliação de indivíduos com maior risco de hemocromatose: analisar aumentos 
· Avaliação de anemia microcítica e hipocrômica: diminuição de ferro no sangue 
FERRITINA SÉRICA
· Relacionada aos estoques corporais de ferro
· Proteína de fase aguda positiva 
· Aumento: inflamação (mesmo com anemia), malignidade, doença hepática
· Diminuição: reservas de ferro baixas (anemia ferropriva)
TRANSFERRINA
· Proteína transportadora do íon ferroso, responsável por quase toda a ligação do ferro sérico
· Apenas cerca de 33% dos seus sítios disponíveis para se ligar ao ferro estão ocupados por ele
· Apresenta meia vida longa (7 dias) e apresenta menos flutuações que a concentração de ferro sérico
· Detecção direta (quimiluminescência) ou indireta (colorimétrico – CTLF) 
· CTLF (TIBC): capacidade total de ligação ao ferro -> é a quantidade de sítios total na transferrina disponível para se ligar ao ferro
· CLLF: capacidade latente de ligação ao ferro -> é a quantidade de sítios na transferrina que não estão sendo ocupados pelo ferro
· Concentração de ferro sérico -> quantidade de sítios ocupados pelo ferro na transferrina 
· Método colorimétrico: os íons férricos presentes no tampão (ph = 8,4) e em uma amostra de soro irão saturar os sítios disponíveis na transferrina para a ligação com o ferro. O excesso de ferro após essa saturação irá formar, com o Ferrozine, um complexo de cor magenta. A diferença entre a quantidade de ferro em excesso e a quantidade do tampão é a CLLF. Assim, medindo-se a concentração de ferro sérico e somando à CLLF, tem-se a CTLF.
· Faz-se a leitura do branco porque ele contém uma quantidade de ferro livre e não contém transferrrina 
· A correção do A1 precisa ser feita porque o volume inicial dos tubos não é igual ao final, então a absorbância não pode ser comparada. O volume inicial é de 850 microlitros e o final é de 1050 microlitros, então faz-se uma regra de 3 para achar o fator de correção:
1050 μL - 100%
850 μL Fc
Fc = 0.809
· Aumento: deficiência de ferro (anemias, má absorção)
· Diminuição: sobrecarga de ferro, má nutrição proteica, resposta de fase aguda, neoplasias, doença hepática crônica
ANEMIA POR DEFICIÊNCIA DE FERRO
· Manifestações clínicas:
· Palidez
· Cansaço constante, indisposição
· Taquicardia
· Perda de apetite
· Sopro sistólico
· Insuficiência cardíaca
· Causas: 
· Sangramento agudo
· Hemólise
· Produção deficiente de hemácias (hipoplasia de medula, invasão de medula por células neoplásicas, ausência de substrato para a formação das células ou da Hb)
· Anemia x estoque de ferro: tripla queda
· Queda nos estoques de ferro (ferritina)
· Queda no transporte de ferro (transferrina), diminuindo a disponibilidade para eritropoiese
· Queda na hemoglobina, com manifestação da anemia
· Alterações nas hemácias dependem da fase de carência 
OUTRAS ALTERAÇÕES NO METABOLISMO
· Citocinas inflamatórias (IL-1 e IL-6): queda quadrupla 
· Queda na eritropoiese
· Queda na mobilização do ferro nos macrófagos
· Queda na absorção de ferro
· Queda no tempo de vida dos eritrócitos
· Diagnóstico diferencial entre anemia ferropriva e doença crônica:
HEMOCROMATOSE
· Disfunção no gene da proteína da hemocromatose humana (HFE): doença autossômica recessiva. Quando não está relacionada a HFE, está associada a defeitos genéticos nos genes da hepcidina, DMT-1, TfRs eFPN1.
· Consequências: aumento na absorção intestinal de ferro e nos estoques de ferro nos tecidos (fígado, pâncreas, coração, pele, articulações, gônadas)
· Pode ser mascarada por outras doenças como cirrose hepática, diabetes mellitus, dores articulares, cardiomiopatia e hipogonadismo
· Sintomas:
· Fraqueza, fadiga
· Dor abdominal
· Perda de peso
· Amenorreia
· Dores articulares
· Insuficiência hepática, carcinoma hepatocelular
· DM
· Insuficiência e arritmias cardíacas
· Impotência sexual 
· Escurecimento da pele
· Diagnóstico: 
· Ferritina sérica > 1000 microgramas/L
· IST > 50%
BIOMEDICINA - UFPE – MARÍLLIA CABRAL