Sérový hepcidin, regulátor železa: referenční meze a biochemické korelace v populaci. Hepcidin je považován za klíčový regulátor homeostázy železa v organismu. Dosud byla zkoumána jeho role na různých modelech nebo jen v malých souborech pacientů s poruchami metabolismu železa. Studie nizozemských autorů však nyní přináší nové informace o jeho sérových koncentracích v běžné populaci i vztahu k základním biochemickým parametrům. Klíčová slova: hepcidin, železo, anemie, ferroportin, referenční meze.
Hepcidin je peptid složený z 25 aminokyselin. Tvoří se v játrech, cirkuluje v krvi a je vylučován ledvinami. Je schopen se vázat na ferroportin, který zajišťuje export železa z buněk. Hepcidin indukuje internalizaci a degradaci membránového ferroportinu, tím pak snižuje vstřebávání železa z GIT (snižuje uvolňování Fe z enterocytů), stejně snižuje i uvolňování „recyklovaného“ železa ze zásob makrofágů či jeho transport placentou. Produkce hepcidinu je regulována řadou fyziologických i patologických okolností. Koncentrace hepcidinu je snížená v situaci, kdy je zvýšená potřeba cirkulujícího železa v organismu (např. u zvýšené erytropoézy hypoxie, sideropenie, poztrátové anemie) nebo v případě neefektivní erytropoézy (thalassemia major a intermedia, některé druhy myelodysplasií). Nízká koncentrace hepcidinu vede ke zvýšení absorpce železa a uvolnění železa ze zásob. Naopak při zánětu nebo infekci se produkce hepcidinu zvyšuje a vede ke snížení dostupnosti železa v organismu. Tento mechanismus má bránit proliferaci patogenů závislé na železe. U chronických zánětlivých stavů však současně vyústí ve snížení dostupnosti železa pro erytropoézu a tzv. anemii chronických onemocnění. Také v dalších situacích spojených s přetížením železem lze zachytit zvýšenou koncentraci hepcidinu (pokud není přetížení způsobeno mutací v regulačních mechanismech hepcidinu). Je-li současně přítomen zánět i těžká sideropenie, může být koncentrace hepcidinu nízká (vliv sideropenie převáží). Základní principy shrnuje obrázek 1.
1
Obrázek 1: Základní mechanismy regulace a funkce hepcidinu. Rostoucí hladina železa v séru a chronická zánětlivá reakce stimulují produkci hepcidinu v játrech, naopak hypoxie a anemie ji inhibují. Hepcidin v séru blokuje resorpci Fe ze střeva, uvolňování Fe z makrofágů i transport Fe placentou. V závorkách jsou uvedeny základní mediátory efektu. (TfR2 – transferinový receptor 2, HJV – hemojuvelin, LPS – lipopolysacharid, součást bakteriálních membrán indukující zánětlivou odpověď organismu, IL-6 – interleukin 6, základní mediátor zánětlivé reakce, EPO – erytropoetin, Fe – železo, MF – makrofág)
Vyšetření hepcidinu může být přínosné v diferenciální diagnostice poruch homeostázy železa. Mohl by být využit ke screeningu určitých forem hereditární hemochromatózy, u jiných forem pak jeho nízká koncentrace souvisí se závažností choroby. Lze uvažovat o jeho sledování při léčbě anemií spojených s přetížením železem či k diagnostice sideropenické anemie refrakterní k aplikaci železa, přispět může i k diagnostice anemie chronických onemocnění. Hepcidin by mohl být potenciálně přínosný i při sledování odpovědi na aplikaci erytropoetinu či intravenozního železa. Stanovení hepcidinu bude do budoucna důležité při užití nové terapie cílené na regulační mechanismy hepcidinu či poruchy ferroportinu. 2
Studie nizozemských autorů (Galesloot et al., 2011) se zaměřila na zjištění referenčních rozmezí sérového hepcidinu, vztažených na věk a pohlaví, v běžné populaci. Zařazeno do výzkumu bylo 2998 osob z dobře definované populační studie (Nijmegen Biomedical Study). Všichni účastníci vyplnili dotazníky zaměřené na životní styl, aktuální zdravotní stav a anamnézu. Známé byly biochemické parametry pro další srovnání a výběr souboru: sérové železo (Fe), celková vazebná kapacita pro železo (TIBC), feritin, alanin-aminotransferáza (ALT), sérový kreatinin (Kr) a C-reaktivním protein (CRP). Vypočtena byla dále saturace transferinu a glomerulární filtrace (estimated glomerular filtration rate - eGFR dle čtyřparametrické verze vzorce MDRD). Z výsledků byla u žen zřejmá nižší koncentrace feritinu (i nižší Fe, vyšší TIBC, nižší saturace transferinu a vyšší zastoupení anemických) oproti mužům. Ke stanovení referenčních rozmezí sérového hepcidinu byly použity vzorky od 1948 osob (1066 mužů, 882 žen), které nebyly vyloučeny z následujících důvodů:
nízká koncentrace hepcidinu asociovaná s vysokou potřebou Fe nebo sníženou syntézou (ALT nad 50U/l [2,94 µkat/l], těhotenství a anemie)
zvýšená koncentrace hepcidinu asociovaná s (low-grade) zánětem (CRP nad 10mg/l a BMI nad 30kg/m2), zvýšenou koncentrací Fe (užívání preparátů železa) nebo sníženou eliminací (eGFR pod 60ml/min/1,73m2).
Sérový hepcidin byl měřen metodou ELISA, koncentrace hepcidinu byla vyjádřena v nanomolech na litr (1 nmol/l odpovídá 2,79 µg/l). Získané výsledky byly zpracovány po skupinách podle pohlaví a věku (skupiny po 5 letech). Autoři uvádí pro jednotlivé skupiny mediány koncentrací s rozmezím výskytu 95% hodnot (mezi percentily 2,5-97,5). Souhrnné hodnoty z vybraného souboru pak uvádí tabulka 1.
Výsledky měření sérového hepcidinu v populaci
Medián (nmol/l)
Referenční rozmezí (nmol/l)
Muži
7,8
0,6 - 23,3
Ženy 18-24 let
2,6
0,7 - 10,5
Ženy 18-54 let
4,1
0,4 – 19,7
3
Ženy 55+ let
8,5
1,2 – 24,8
Ženy 80-84 let
11,9
1,6 – 19,2
Tabulka 1: Vybrané výsledky naměřených koncentrací sérového hepcidinu v souboru. Koncentrace sérového hepcidinu u mužů byla v různých věkových kategoriích relativně konstantní s mediánem 7,8 nmol/l (0,6-23,3 nmol/l). U žen byl naopak zaznamenán jasný trend k vzestupu koncentrace hepcidinu po menopauze – u žen mladších než 55 let byla koncentrace hepcidinu 4,1nmol/l (0,419,7nmol/l), u žen starších pak 8,5nmol/l (1,2-24,8nmol/l). Vůbec nejnižší medián koncentrace hepcidinu z celého souboru byl zachycen u žen ve skupině 18-24 let, naopak nejvyšší medián koncentrace ve skupině žen ve věku 80-84 let. Autoři upozorňují na velkou interindividuální variabilitu v koncentracích hepcidinu a přiklání se v klinické i vědecké praxi k použití stratifikovaných referenčních rozmezí pro úzké věkové skupiny a pohlaví, spíše než k možnosti zformulovat z dosažených výsledků jedno obecně platné referenční rozmezí pro celou populaci. K hledání referenčních mezí pro jednotlivé úzké věkové skupiny (á 5 let), které autoři doporučují pro užití v praxi, je nutné odkázat přímo na originální práci (Galesloot et al., 2011). Předpokladem pro užití v praxi je také volba stejné metodiky vyšetření či existence spolehlivých kalibrátorů pro srovnání různých metodik. U 4 mužů a 5 žen byly koncentrace hepcidinu pod detekčním limitem (0,18 nmol/l). Po dodatečném vyloučení osob s nízkým feritinem (pod 30 µg/l) došlo k lehké elevaci referenčních mezí hepcidinu, zvláště u premenopausálních žen. Při rozdělení výsledků podle doby odběru byla zjištěna cirkadiální závislost v koncentraci hepcidinu - koncentrace hepcidinu byly nejnižší u osob odebraných ráno, později během dne se zvyšovaly. Při hledání souvislostí s biochemickými parametry byla zachycena silná, statisticky významná, pozitivní asociace mezi koncentrací feritinu a sérového hepcidinu. Změna feritinu o 1 µg/l je spojena se změnou sérové koncentrace hepcidinu o 0,8 nmol/l. Mezi méně významné asociace u obou pohlaví patřily rostoucí koncentrace hepcidinu s Fe, saturací transferinu, CRP, negativní asociace s TIBC. U žen pak byla pozorována i negativní asociace koncentrace hepcidinu s ALT a eGFR. Studie přináší referenční meze pro sérové koncentrace hepcidinu, vyšetřené metodou ELISA, stratifikované podle věku a pohlaví z velké populační studie, selektované dle výše uvedených vylučovacích kriterií. Koncentrace hepcidinu v séru nejsilněji souvisí s feritinem. Růst koncentrace hepcidinu po menopauze je také 4
zřejmě v úzké souvislosti se známým nárustem feritinu u postmenopauzálních žen. Již dlouho je znám „hlad po železe“ s elevací TIBC u sideropenických, který je v souladu se záchytem nízkých koncentrací hepcidinu, umožňujících resorpci Fe. Potvrzeny byly cirkadiální změny v koncentraci hepcidinu i souvislost koncentrací hepcidinu s pohlavím, věkem (u žen) a dalšími biochemickými parametry. Do budoucna vidí autoři jako významné realizovat další výzkum objasňující kauzální vztahy mezi hepcidinem a biochemickými parametry. Doufejme, že s rostoucími poznatky, spolehlivostí a interpretovatelností použitých metodik, se brzy dočkáme širšího využití vyšetření sérového hepcidinu i v indikovaných případech naší praxe.
Literatura: Tessel E. Galesloot, Sita H. Vermeulen, Anneke J. Geurts-Moespot, Siem M. Klaver, Joyce J. Kroot, Dorlene van Tienoven, Jack F. M. Wetzels, Lambertus A. L. M. Kiemeney, Fred C. Sweep, Martin den Heijer, Dorine W. Swinkels. Serum hepcidin: reference ranges and biochemical correlates in the general population Blood 2011 117:e218-e225. Alessia Pagani, Antonella Nai, Gianfranca Corna, Lidia Bosurgi, Patrizia RovereQuerini, Clara Camaschella, Laura Silvestri. Low hepcidin accounts for the proinflammatory status associated with iron deficienty Blood 2011 118:736-746. Tomas Ganz. Hepcidin, a key regulator of iron metabolism and mediator of anemia of inflammation Blood 2003 102:783-788. Santini V, Girelli D, Sanna A, Martinelli N, Duca L, et al. (2011) Hepcidin Levels and Their Determinants in Different Types of Myelodysplastic Syndromes. PLoS ONE 6(8): e23109. doi:10.1371/journal.pone.0023109 Raffaella Origa, Renzo Galanello, Tomas Ganz, Nicolina Giagu, Liliana Maccioni, Gavino Faa, Elizabeta Nemeth. Liver iron concentrations and urinary hepcidin in ßthalassemia Haematologica 2007 92: 583-588. Horváthová M., Pospisilova D.: Nové poznatky o homeostáze železa a jejich důsledky pro klinickou praxi. Postgraduální medicína. 6/2010. http://www.zdn.cz/clanek/postgradualni-medicina/nove-poznatky-o-homeostazezeleza-a-jejich-dusledky-pro-klinickou-praxi-452356 Horák J. et al.: Hemochromatóza. Grada Publishing. 2010.
5
Jak citovat toto dílo? (údaje kurzívou doplňte sami) MUDr. Jan Kamelander: Sérový hepcidin, regulátor železa: referenční meze a biochemické korelace v populaci. CEVA [online] 27. 9. 2011, poslední aktualizace 27. 9. 2011 [cit. aktuální datum]. Dostupný z WWW: http://www.cevaedu.cz/mod/forum/discuss.php?d=496. ISSN 1803-8999
6
