Je hladina železa v organizmu řízena hormonálně?

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.