Vnitr Lek 2012, 58(Suppl 2):115-126

Metabolizmus železa a jeho regulace

D. Vyoral1,2,*, J. Petrák1,2
1 Ústav hematologie a krevní transfuze Praha, ředitel prof. MUDr. Marek Trněný, CSc.
2 Ústav patologické fyziologie 1. lékařské fakulty UK Praha, přednosta prof. MUDr. Emanuel Nečas, DrSc.

Železo je nezastupitelný biogenní prvek, jako katalytická součást mnoha metaloproteinů se uplatňuje téměř ve všech biochemických drahách, je však také schopno iniciovat tvorbu škodlivých volných radikálů. Tento přehledový článek shrnuje nové poznatky o mechanizmech, regulacích a poruchách absorpce a transportu železa.

Klíčová slova: železo; metabolizmus železa

Iron metabolism and its regulations

Iron is an indispensable element. As a catalytical center in many Fe metalloproteins it participates in almost all biochemical pathways. This element, however is able to initiate the generation of toxic free radicals. This review article summarizes the available knowledge on the mechanisms, regulations and disorders of iron absorption, transport and storage.

Keywords: iron; iron metabolism

Vloženo: 15. květen 2012; Zveřejněno: 1. duben 2012  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Vyoral D, Petrák J. Metabolizmus železa a jeho regulace. Vnitr Lek. 2012;58(Supplementum 2):115-126.
Sdílet...
Stáhnout citaci
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Zobrazit celý článek

    Reference

    1. Sheftel AD, Mason AB, Ponka P. The long history of iron in the Universe and in health and disease. Biochim Biophys Acta 2012; 1820: 161-187. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    2. Wächtershäuser G. On the chemistry and evolution of the pioneer organism. Chem Biodivers 2007; 4: 584-602. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    3. Prentice AM. Hepcidin and iron-mediated resistance to malaria. EMBO Mol Med 2011; 3: 620-622. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    4. McCord JM. Iron, free radicals, and oxidative injury. Semin Hematol 1998; 35: 5-12.
    5. Britton RS, Ramm GA, Olynyk J et al. Pathophysiology of iron toxicity. Adv Exp Med Biol 1994; 356: 239-253. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    6. Ponka P. Tissue-specific regulation of iron metabolism and heme synthesis: distinct control mechanisms in erythroid cells. Blood 1997; 89: 1-25. Přejít k původnímu zdroji...
    7. Babusiak M, Man P, Sutak R et al. Identification of heme binding protein complexes in murine erythroleukemic cells: study by a novel two-dimensional native separation - liquid chromatography and electrophoresis. Proteomics 2005; 5: 340-350. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    8. Rouault TA. Biogenesis of iron-sulfur clusters in mammalian cells: new insights and relevance to human disease. Dis Model Mech 2012; 5: 155-164. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    9. Friedman A, Arosio P, Finazzi D et al. Ferritin as an important player in neurodegeneration. Parkinsonism Relat Disord 2011; 17: 423-430. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    10. Singh A, Mohan ML, Isaac AO et al. Prion protein modulates cellular iron uptake: a novel function with implications for prion disease pathogenesis. PLoS One 2009; 4: e4468. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    11. Størmer FC, Wielgolaski FE. Are magnetite and ferritin involved in plant memory? Rev Environ Sci Biotechnolo 2010; 9: 105-107. Přejít k původnímu zdroji...
    12. Størmer FC, Mysterud I, Slaqsvold T et al. Evolution and possible storage of information in a magnetite system of significance for brain development. Med Hypotheses 2011; 76: 901-904. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    13. Tejada JA. Does macroscopic quantum coherence occur in ferritin? Science 1996; 272: 424-426. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    14. Choi SH, Kim JW, Chu SH et al. Ferritin-Templated Quantum-Dots for Quantum Logic Gates. 12th SPIE International Symposium on Smart Structures and Smart Materials San Diego. California 2005: 3.6-3.10. Přejít k původnímu zdroji...
    15. Hasan MR, Koikawa S, Kotani S et al. Ferritin forms dynamic oligomers to associate with microtubules in vivo: implication for the role of microtubules in iron metabolism. Exp Cell Res 2006; 312: 1950-1960. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    16. Hagan S, Hameroff SR, Tuszyński JA. Quantum computation in brain microtubules: decoherence and biological feasibility. Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys 2002; 65: 061901. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    17. Harrison PM, Arosio P. The ferritins: molecular properties, iron storage function and cellular regulation. Biochim Biophys Acta 1996; 1275: 161-203. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    18. Chasteen ND. Ferritin. Uptake, storage, and release of iron. Metal Ions Biol Syst 1998; 35: 479-514.
    19. Levi S, Corsi B, Bosisio M et al. A human mitochondrial ferritin encoded by an intronless gene. J Biol Chem 2001; 276: 24437-24440. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    20. Alkhateeb AA, Connor JR. Nuclear ferritin: a new role for ferritin in cell biology. Biochim Biophys Acta 2010; 1800: 793-797. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    21. Richardson DR, Ponka P et al. The molecular mechanisms of the metabolism and transport of iron in normal and neoplastic cells. Biochim Biophys Acta 1997; 1331: 1-40. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    22. Young SP, Bomford A, Williams R et al. The effect of the iron saturation of transferrin on its binding and uptake by rabbit reticulocytes. Biochem J 1984; 219: 505-510. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    23. Kawabata H, Yang R, Hirama T et al. Molecular cloning of transferrin receptor 2. A new member of the transferrin receptor-like family. J Biol Chem 1999; 274: 20826-20832. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    24. Camaschella C, Roetto A, Calì A et al. The gene TFR2 is mutated in a new type of haemochromatosis mapping to 7q22. Nat Genet 2000; 25: 14-15. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    25. Feder JN, Gnirke A, Thomas W et al. A novel MHC class I-like gene is mutated in patients with hereditary haemochromatosis. Nat Genet 1996; 13: 399-408. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    26. Feder JN, Tsuchihashi Z, Irrinki A et al. The hemochromatosis founder mutation in HLA-H disrupts beta2-microglobulin interaction and cell surface expression. J Biol Chem 1997; 272: 14025-14028. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    27. Gunshin H, Mackenzie B, Berger UV et al. Cloning and characterization of a mammalian proton-coupled metal-ion transporter. Nature 1997; 388: 482-488. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    28. Cannone-Hergaux F, Gruenheid S, Ponka P et al. Cellular and subcellular localization of the Nramp2 iron transporter in the intestinal brush border and regulation by dietary iron. Blood 1999; 12: 4406-4417. Přejít k původnímu zdroji...
    29. Gruenheid S, Canonne-Hergaux F, Gauthier S et al. The iron transport protein NRAMP2 is an integral membrane glycoprotein that colocalizes with transferrin in recycling endosomes. J Exp Med 1999; 189: 831-841. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    30. Fleming MD, Romano MA, Su MA et al. Nramp2 is mutated in the anemic Belgrade (b) rat: evidence of a role for Nramp2 in endosomal iron transport. Proc Natl Acad Sci USA 1998; 95: 1148-1153. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    31. Fleming MD, Trenor CC 3rd, Su MA et al. Microcytic anaemia mice have a mutation in Nramp2, a candidate iron transporter gene. Nat Genet 1997; 16: 383-386. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    32. Mims MP, Guan Y, Pospisilova D et al. Identification of a human mutation of DMT1 in a patient with microcytic anemia and iron overload. Blood 2005; 105: 1337-1342. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    33. Mukhopadhyay CK, Attieh ZK, Fox PL et al. Role of ceruloplasmin in cellular iron uptake. Science 1998; 279: 714-717. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    34. Harris ZL, Durley AP, Man TK et al. Targeted gene disruption reveals an essential role for ceruloplasmin in cellular iron efflux. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 10812-10817. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    35. Vulpe CD, Kuo YM, Murphy TL et al. Hephaestin, a ceruloplasmin homologue implicated in intestinal iron transport, is defective in the sla mouse. Nat Genet 1999; 21: 195-199. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    36. Donovan A, Brownlie A, Zhou Y et al. Positional cloning of zebrafish ferroportin1 identifies a conserved vertebrate iron exporter. Nature 2000; 403: 776-781. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    37. McKie AT, Marciani P, Rolfs A et al. A novel duodenal iron-regulated transporter, IREG1, implicated in the basolateral transfer of iron to the circulation. Mol Cell 2000; 5: 299-309. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    38. Njajou OT, Vaessen N, Joosse M et al. A mutation in SLC11A3 is associated with autosomal dominant hemochromatosis. Nat Genet 2001; 28: 213-214. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    39. Patel PI, Isaya G. Friedreich ataxia: from GAA triplet-repeat expansion to frataxin deficiency. Am J Hum Genet 2001; 69: 15-24. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    40. Sutak R, Xu X, Whitnall M et al. Proteomic analysis of hearts from frataxin knockout mice: marked rearrangement of energy metabolism, a response to cellular stress and altered expression of proteins involved in cell structure, motility and metabolism. Proteomics 2008; 8: 1731-1741. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    41. Lim JE, Jin O, Bennett C et al. A mutation in Sec15l1 causes anemia in hemoglobin deficit (hbd) mice. Nat Genet 2005; 37: 1270-1273. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    42. Cmejla R, Ptackova P, Petrak J et al. Human MRCKalpha is regulated by cellular iron levels and interferes with transferrin iron uptake. Biochem Biophys Res Commun 2010; 395: 163-167. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    43. Cmejla R, Petrak J, Cmejlova J. A novel iron responsive element in the 3'UTR of human MRCKalpha. Biochem Biophys Res Commun 2006; 341: 158-166. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    44. Heikkila T, Wheatley E, Crighton D et al. Co-crystal structures of inhibitors with MRCKβ, a key regulator of tumor cell invasion. PLoS One 2011; 6: e24825. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    45. Aisen P. Transferrin, the transferrin receptor, and the uptake of iron by cells. Metal Ions Biol Syst 1998; 35: 585-631.
    46. Knutson MD. Steap proteins: implications for iron and copper metabolism. Nutr Rev 2007; 65: 335-340. Přejít k původnímu zdroji...
    47. Vyoral D, Hradilek A, Neuwirt J. Transferrin and iron distribution in subcellular fractions of K562 cells in the early stages of transferrin endocytosis. Biochim Biophys Acta 1992; 137: 148-154. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    48. Richardson DR, Ponka P, Vyoral D. Distribution of iron in reticulocytes after inhibition of heme synthesis with succinylacetone: examination of the intermediates involved in iron metabolism. Blood 1996; 87: 3477-3488. Přejít k původnímu zdroji...
    49. Vyoral D, Petrák J. Iron transport in K562 cells: a kinetic study using native gel electrophoresis and 59Fe autoradiography. Biochim Biophys Acta 1998; 1403: 179-188. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    50. Petrák JV, Vyoral D. Detection of iron-containing proteins contributing to the cellular labile iron pool by the native electrophoresis metal blotting technique. J Inorg Biochem 2001; 86: 669-675. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    51. O'Halloran TV, Culotta VC. Metallochaperones, an intracellular shuttle service for metal ions. J Biol Chem 2000; 275: 25057-25060. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    52. Sheftel AD, Zhang AS, Brown C et al. Direct interorganellar transfer of iron from endosome to mitochondrion. Blood 2007; 110: 125-132. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    53. Theil CE. The iron responsive element (IRE) family of mRNA regulators. Regulation of iron transport and uptake compared in animals, plants, and microorganisms. Met Ions Biol Syst 1998; 35: 403-434. Přejít na PubMed...
    54. Ponka P, Beaumont C, Richardson DR. Function and regulation of transferrin and ferritin. Semin Hematol 1998; 35: 35-54.
    55. Uzel C, Conrad ME. Absorption of heme iron. Semin Hematol 1998; 35: 27-34.
    56. Worthington MT, Cohn SM, Miller SK et al. Characterization of a human plasma membrane heme transporter in intestinal and hepatocyte cell lines. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2001; 280: G1172-G1177. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    57. Fleming RE, Sly WS. Hepcidin: a putative iron-regulatory hormone relevant to hereditary hemochromatosis and the anemia of chronic disease. Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: 8160-8162. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    58. Hershko C, Peto TE. Non-transferrin plasma iron. Br J Haematol 1987; 66: 149-151. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    59. Hershko C, Graham G, Bates GW et al. Non-specific serum iron in thalassaemia: an abnormal serum iron fraction of potential toxicity. Br J Haematol 1978; 40: 255-263. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    60. Bradley SJ, Gosriwitana I, Srichairatanakool S et al. Non-transferrin-bound iron induced by myeloablative chemotherapy. Br J Haematol 1997; 99: 337-343. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    61. Grootveld M, Bell JD, Halliwell B et al. Non-transferrin-bound iron in plasma or serum from patients with idiopathic hemochromatosis. Characterization by high performance liquid chromatography and nuclear magnetic resonance spectroscopy. J Biol Chem 1989; 264: 4417-4422. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    62. Richardson D, Baker E. The uptake of inorganic iron complexes by human melanoma cells. Biochim Biophys Acta 1991; 1093: 20-28. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    63. Kaplan J, Jordan I, Sturrock A et al. Regulation of the transferrin-independent iron transport system in cultured cells. J Biol Chem 1991; 266: 2997-3004. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    64. Sturrock A, Alexander J, Lamb J et al. Characterization of a transferrin-independent uptake system for iron in HeLa cells. J Biol Chem 1990; 265: 3139-3145. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    65. Basset P, Quesneau Y, Zwiller J. Iron-induced L1210 cell growth: evidence of a transferrin-independent iron transport. Cancer Res 1986; 46: 1644-1647.
    66. Krause A, Neitz S, Mägert HJ et al. LEAP-1, a novel highly disulfide-bonded human peptide, exhibits antimicrobial activity. FEBS Lett 2000; 480: 147-150. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    67. Park CH, Valore EV, Waring AJ et al. Hepcidin, a urinary antimicrobial peptide synthesized in the liver. J Biol Chem 2001; 276: 7806-7810. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    68. Nicolas G, Bennoun M, Devaux I et al. Lack of hepcidin gene expression and severe tissue iron overload in upstream stimulatory factor 2 (USF2) knockout mice. Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: 8780-8785. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    69. Nicolas G, Bennoun M, Porteu A et al. Severe iron deficiency anemia in transgenic mice expressing liver hepcidin. Proc Natl Acad Sci USA 2002; 99: 4596-4601. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    70. Roetto A, Papanikolaou G, Politou M et al. Mutant antimicrobial peptide hepcidin is associated with severe juvenile hemochromatosis. Nat Genet 2003; 33: 21-22. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    71. Schwarz P, Kübler JA, Strnad P et al. Hepcidin is localised in gastric parietal cells, regulates acid secretion and is induced by Helicobacter pylori infection. Gut 2012; 61: 193-201. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    72. Strnad P, Schwarz P, Rasenack MC et al. Hepcidin is an antibacterial, stress-inducible peptide of the biliary system. PLoS One 2011; 6: e16454. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    73. Kulaksiz H, Fein E, Redecker P et al. Pancreatic beta-cells express hepcidin, an iron-uptake regulatory peptide. J Endocrinol 2008; 197: 241-249. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    74. Li JJ, Meng X, Si HP et al. Hepcidin destabilizes atherosclerotic plaque via overactivating macrophages after erythrophagocytosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2012; 32: 1158-1166. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    75. Simonis G, Mueller K, Schwarz P et al. The iron-regulatory peptide hepcidin is upregulated in the ischemic and in the remote myocardium after myocardial infarction. Peptides 2010; 31: 1786-1790. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    76. Oliveira SJ, de Sousa M, Pinto JP. ER Stress and Iron Homeostasis: A New Frontier for the UPR. Biochem Res Int 2011: 896474. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    77. De Domenico I, Zhang TY, Koening CL et al. Hepcidin mediates transcriptional changes that modulate acute cytokine-induced inflammatory responses in mice. J Clin Invest 2010; 120: 2395-2405. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    78. Duru S, Bilgin E, Ardiç S. Hepcidin: A useful marker in chronic obstructive pulmonary disease. Ann Thorac Med 2012; 7: 31-35. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    79. Patent WO2009139822.
    80. Kroot JJ, Tjalsma H, Fleming RE et al. Hepcidin in human iron disorders: diagnostic implications. Clin Chem 2011; 57: 1650-1669. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    81. Goodnough LT, Nemeth E, Ganz T. Detection, evaluation, and management of iron-restricted erythropoiesis. Blood 2010; 116: 4754-4761. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    82. Sasu BJ, Cooke KS, Arvedson TL et al. Antihepcidin antibody treatment modulates iron metabolism and is effective in a mouse model of inflammation-induced anemia. Blood 2010; 115: 3616-3624. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    83. Bartnikas TB, Fleming MD. A tincture of hepcidin cures all: the potential for hepcidin therapeutics. J Clin Invest 2010; 120: 4187-4190. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    84. Li H, Rose MJ, Tran L et al. Development of a method for the sensitive and quantitative determination of hepcidin in human serum using LC-MS/MS. J Pharmacol Toxicol Methods 2009; 59: 171-180. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    85. Peslova G, Petrak J, Kuzelova K et al. Hepcidin the hormone of iron metabolism is bound to alpha-2-macroglobulin in blood. Blood 2009; 113: 6225-6236. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    86. Richardson DR, Kalinowski DS, Lau S et al. Cancer cell iron metabolism and the development of potent iron chelators as anti-tumour agents. Biochim Biophys Acta 2009; 1790: 702-717. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    87. Torti SV, Torti FM. Ironing out cancer. Cancer Res 2011; 71: 1511-1514. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    88. Pinnix ZK, Miller LD, Wang W et al. Ferroportin and iron regulation in breast cancer progression and prognosis. Sci Transl Med 2010; 2: 43-56. Přejít k původnímu zdroji...
    89. Merlot AM, Kalinowski DS, Richardson DR. Novel Chelators for Cancer Treatment: Where are we Now? Antioxid Redox Signal 2012. Epub ahead of print. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    90. Pietrangelo A. Hepcidin in human iron disorders: therapeutic implications. J Hepatol 2011; 54: 173-181. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...

    Zpět na obsah


    Vnitřní lékařství

    Vážená paní, pane,
    upozorňujeme Vás, že webové stránky, na které hodláte vstoupit, nejsou určeny široké veřejnosti, neboť obsahují odborné informace o léčivých přípravcích, včetně reklamních sdělení, vztahující se k léčivým přípravkům. Tyto informace a sdělení jsou určena výhradně odborníkům dle §2a zákona č.40/1995 Sb., tedy osobám oprávněným léčivé přípravky předepisovat nebo vydávat (dále jen odborník).
    Vezměte v potaz, že nejste-li odborník, vystavujete se riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob, pokud byste získané informace nesprávně pochopil(a) či interpretoval(a), a to zejména reklamní sdělení, která mohou být součástí těchto stránek, či je využil(a) pro stanovení vlastní diagnózy nebo léčebného postupu, ať už ve vztahu k sobě osobně nebo ve vztahu k dalším osobám.

    Prohlašuji:

    1. že jsem se s výše uvedeným poučením seznámil(a),
    2. že jsem odborníkem ve smyslu zákona č.40/1995 Sb. o regulaci reklamy v platném znění a jsem si vědom(a) rizik, kterým by se jiná osoba než odborník vstupem na tyto stránky vystavovala.

    Ne
    Ano

    Pokud vaše prohlášení není pravdivé, upozorňujeme Vás,
    že se vystavujete riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob.