Aktuální číslo:

2019/6

Téma měsíce:

Výboj

Je hladina železa v organizmu řízena hormonálně?

 |  5. 5. 2002
 |  Vesmír 81, 253, 2002/5

Železo je pro buňku životně důležitý prvek. Je totiž katalyzátorem klíčových enzymatických reakcí a také je nezbytné pro vazbu vzdušného kyslíku na hemoglobin v červených krvinkách (tedy pro dýchání). Nedostatek železa vede k anemiím, přebytek železa k nadměrné tvorbě volných radikálů, které mohou poškodit takové orgány, jako jsou játra, srdce či slinivka. Jednou z nemocí, která je působena nadbytkem železa, je dědičná hemochromatóza, což je v 80 % případů porucha způsobená mutací genu Hfe­1. Není vzácná, v západních zemích postihuje jednoho člověka z 300. Nadbytečného železa se tělo nedovede zbavit, a tak je jediným efektivním léčebným postupem „pouštění žilou“ – v těžších případech až jedenkrát týdně. Není tedy divu, že nejen pacienti, ale i lékaři netrpělivě očekávají každý významný krok, který se týká pochopení regulace metabolizmu železa. Red.

V polovině minulého roku publikovala skupina vědců z francouzského INSERM pozorování, že myši, u nichž byl vyřazen z funkce jeden z transkripčních faktorů (USF-2), nadměrně hromadí ve svém těle železo. Tyto knockoutované myši (tj. myši s nefunkčním genem pro USF-2) byly vytvořeny pro studium vlivu glukózy a jejích metabolitů na genovou expresi. K velkému překvapení výzkumníků však hromadily ve svých tkáních železo tak prudce, že ve třech měsících měly játra a slinivku silně zbarvené do hněda. Nadměrné množství železa však nebylo nalezeno ve slezině (ta naopak obsahovala méně železa než u kontrolních zvířat).

Takový typ přetížení organizmu železem je typický pro dědičné onemocnění zvané hemochromatóza. Jelikož geny mutované u nemocných hemochromatózou jsou již známy (HFE, TFR2), pokusili se vědci zjistit úrověň jejich exprese ve tkáních knockoutovaných myší. Míra exprese těchto genů však byla stejná jako u kontrolních zvířat. Proto výzkumníci zjišťovali, které proteiny jsou přítomny (resp. které geny jsou exprimovány) v játrech normálních myší na rozdíl od myší knockoutovaných. Metodou subtrakční hybridizace odhalili, že takovým proteinem je hepcidin (objeven r. 2000). Jde o peptid o 20–25 aminokyselinách, který je produkován téměř výhradně v játrech a vykazuje antimikrobiální aktivitu (odtud název). Jeho jaterní produkce je zvýšena při zánětu (patří tedy mezi tzv. proteiny akutní fáze) a při nadměrném přívodu železa. Badatelé z INSERM považovali za nutné ověřit, zda je defekt opravdu na úrovni genu pro USF-2 (tedy že jeho nepřítomnost skutečně ovlivňuje expresi hepcidinu) a zda je to opravdu hepcidin, který ovlivňuje hladinu železa v organizmu.

K ověření první skutečnosti použili jinak vytvořený knockout USF-2, který žádnou poruchu metabolizmu železa nevykazoval. Vysvětlení je nasnadě: gen pro USF-2 je v myším genomu v těsné blízkosti genu pro hepcidin. Konstrukce knockoutu pro USF-2 tak v prvním případě vedla k poškození genu pro hepcidin a jeho nulové expresi, 1) v druhém případě se tento vedlejší účinek neprojevil.

K ověření druhé skutečnosti (že změněná hladina hepcidinu ovlivňuje množství železa v organizmu) vytvořili vědci transgenní myš, která naopak produkuje víc hepcidinu než normální zvířata. U těchto myší se očekávaly nízké hladiny železa v krvi i tkáních, tudíž nedostatek červených krvinek, resp. hemoglobinu. Předpoklad se vyplnil, navíc se však zjistilo, že mláďata nadměrně produkující hepcidin záhy po porodu umírají.

Zmíněná pozorování nám s jistou pravděpodobností dovolují předpokládat, že hepcidin jakožto nevelký peptid vylučovaný játry bude jakýmsi hormonem, který reguluje příjem a transport železa přinejmenším ve vyvíjejícím se organizmu.

Poznámky

1) Exprese genu = doslova vyjádření genu (vlohy); v molekulární genetice je to proces či míra přepisu genu z DNA do mRNA a jejího překladu do proteinové molekuly, která je vlastní „funkční“ formou genu.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyziologie
RUBRIKA: Glosy

O autorovi

Jan Trnka

MUDr. Jan Trnka, Ph.D., MPhil., (*1978) vystudoval lékařství na 3. lékařské fakultě Univerzity Karlovy a dále biochemii a historii a filosofii vědy na University of Cambridge. V současné době se zabývá výzkumem biochemických příčin obezity a diabetu, mitochondriální biologií a bioenergetikou.

Doporučujeme

Když se rodí nová země: příběh ostrova Surtsey

Když se rodí nová země: příběh ostrova Surtsey

Petr Brož  |  14. 6. 2019
Když jednoho listopadového rána 1963 spatřila posádka rybářské lodě nedaleko Islandu stoupat nad horizontem černý kouř, domnívala se, že má co...
Jak vosy dobývají svět

Jak vosy dobývají svět uzamčeno

Pavel Pipek  |  3. 6. 2019
Vosy jsou pro lidi jedním z nejnenáviděnějších organismů. Zatímco v původním areálu výskytu je jejich špatná pověst nezasloužená, protože v něm...
Hledá se blesk

Hledá se blesk uzamčeno

V chápání elektrických jevů jsme za uplynulých 250 let udělali obrovský pokrok. Úplnému porozumění ale stále vzdoruje záhadné chování obyčejných...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné