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Anemia revista | 69
RESUMENLa hepcidina, una hormona peptídica recién descubierta,
es el regulador clave de la homestasis del hierro sistémico. La hepcidina es producida en el hígado, circula en el plas-ma y es excretada en la orina. Se sintetiza en forma de una pro-hepcidina, experimentando luego un clivaje furínico para generar la hepcidina madura. La forma bioactiva es un péptido de 25 aminoácidos estabilizado por cuatro puentes disulfuro y se conserva notablemente a través de las diversas especies vertebradas.
La hepcidina actúa bloqueando el flujo de hierro celular hacia el plasma a partir de los macrófagos que reciclan el hierro, desde los depósitos hepáticos y de los enterocitos de absorción. La hepcidina es producida en respuesta a la inges-ta de hierro en la dieta: ingestión de una única dosis de 65 mg de hierro aumenta la hepcidina urinaria en voluntarios humanos en pocas horas. La producción de hepcidina es suprimida por la anemia y la hipoxia. El secuestro de hierro en el curso de las infecciones constituye una importante estrategia de defensa del huésped con el fin de limitar el crecimiento de los microbios. Sin embargo, esta respuesta es capaz de limitar también la disponibilidad de hierro para la producción de los eritrocitos nacientes en la médula ósea.
Se podría emitir la hipótesis que así como el corazón contribuye, a través de diversos péptidos hormonales a la re-gulación de la presión arterial participando activamente en la misma, también pudiera controlar, a través de la hepcidina, el metabolismo del hierro y la eritropoyesis siendo así actor y no sólo víctima de la anemia. El aumento de la hepcidina, contribuye a la patogénesis de la anemia de la inflamación mientras que la deficiencia de hepcidina constituye una característica común de muchas formas de hemocromato-sis hereditaria. Las mediciones de las concentraciones de hepcidina en plasma u orina pueden así ser de utilidad en
el diagnóstico diferencial de la anemia de la inflamación y la anemia por deficiencia de hierro o en el diagnóstico de las hemocromatosis.
ABSTRACTHepcidin, a recently discovered peptide hormone, is the key
regulator of systemic iron homeostasis. Hepcidin is produced in the liver, circulates in plasma and is excreted in the urine. It is synthesized as a pro-hepcidin, experiencing then a furin cleavage to generate mature hepcidin. The bioactive form is a peptide of 25 amino acids stabilized by four disulfide bonds and strikingly it retaints its structure across different vertebrate species.
Hepcidin acts by blocking the flow of cellular iron into the plasma from macrophages that recycle iron from liver stores and absorptive enterocytes. Hepcidin is produced in response to the intake of dietary iron: swallowing a single dose of 65 mg of iron increases urinary hepcidin in human volunteers in a few hours. Hepcidin production is suppressed by anemia and hypoxia. Iron sequestration during infections is an important defense strategy of the host in order to limit the growth of microbes. However, this response can also limit the availability of iron for the production of nascent erythrocytes in bone marrow.
It has been hypothesized that as heart contributes through various peptide hormone to regulate blood pressure actively participating in it, also could control, through the hepcidin, the iron metabolism and erythropoiesis, so being an actor not just a victim of anemia. Increased hepcidin contributes to the pathogenesis of anemia of inflammation while hepcidin deficiency is a common feature of many forms of hereditary hemochromatosis. Measurements of plasma or urine hepcidin levels may thus be useful in the differential diagnosis of anemia of inflammation and iron deficiency anemia or in the diagnosis of hemochromatosis.
Dr. Patrick Wagner GrauMédico internista – Nefrólogo. Lima-PerúE-mail: [email protected]
Patrick Wagner Grau
Médico Internista – Nefrólogo. Doctor en Medicina. Past-President del AWGLA. Past-President AWG-Perú. Past DecanoNacional del Colegio Médico del Perú. Profesor Universidad Nacional Mayor de San Marcos – Lima. Presidente SociedadPeruana de Hipertensión Arterial. Lima - Perú.
HEPCIDINA: ¿CUÁNTO SABEMOS ACTUALMENTE?
Artículo de revisión
Hepcidina: ¿cuánto sabemos actualmente?
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por deficiencia de hierro o ferropénica mientras que las alteraciones genéticas que aumentan la absorción de hierro producen desórdenes por sobrecarga de hierro.
Al contrario de lo que ocurre con la absorción de hierro, la excreción del mismo no es regulada y tiene lugar a través de la descamación de las mucosas y de la piel, además del sangrado (especialmente, el menstrual).
Los requerimientos diarios de hierro (alrededor de 20 mg, la mayor parte de ellos para la producción de hemog-lobina para los nuevos eritrocitos), sobrepasan con mucho los aportes alimenticios y derivan del proceso de reciclaje del hierro a partir de los eritrocitos senescentes.
El reciclaje del hierro tiene lugar en los macrófagos es-plénicos y en otras células reticuloendoteliales, que fagocitan células rojas envejecidas y dañadas, recobrando el hierro del grupo hem y extruyéndolo hacia el plasma.
Aproximadamente la cuarta parte del hierro total de organismo es almacenado en los hepatocitos y en los macró-fagos del bazo, hígado y médula ósea. Los depósitos pueden ser movilizados durante los períodos de balance negativo de hierro como son aquéllos de baja ingesta de hierro o de pérdida excesiva de sangre. Sin embargo, si los depósitos están repletados debido a déficit de hierro, la eritropoyesis se vuelve restringida en hierro.
Se han desarrollado complejos mecanismos homeostáti-cos y de transporte para mantener el balance dinámico entre la utilización de hierro (principalmente por la médula ósea) y la provisión de hierro (absorción, reciclaje y movilización de los depósitos) y este balance se refleja en los rangos re-lativamente estrechos de la concentración extracelular de hierro, que es de 10 -30 µM, en los seres humanos).
2. MECANISMOS MOLECULARES DE TRANSPORTE DEL HIERRO
Desde su adquisición hasta su utilización, el hierro es transportado en y fuera de los múltiples tipos de células con la ayuda de proteínas especializadas.
Se han descrito diversas vías para el ingreso del hierro a la célula. A nivel del duodeno, el hierro de la dieta no – hem se reduce de Fe3+ a Fe²+ por acción de una ferroreductasa y el transportador – 1 de metal divalente (DMT1):
El hierro hem es también absorbido y un transportador candidato ha sido recientemente descrito (la heme carrier protein 1, HCP1). En el interior de la célula, el grupo heme es clivado por una heme –oxigenasa y el hierro libre es extraído fuera de la célula junto con el hierro no-hem.
Diversas células, incluyendo los precursores eritroides, hacen ingresar hierro del plasma y del líquido extracelular,
La hepcidina, proteína descubierta en 1998, es llamada “La Gran Dama del Hierro” por su importantísimo papel en el metabolismo de este elemento.
La hepcidina es la hormona, largamente esperada, res-ponsable de la regulación del hierro reciclado y del balance de hierro del organismo.
La hepcidina actúa bloqueando el flujo de hierro hacia el plasma. Ello es llevado a cabo por la hormona uniéndose e induciendo la degradación del extrusor celular del hierro, la ferroportina, que se encuentra en los sitios de mayor flujo de hierro: enterocitos duodenales implicados en la absorción del hierro, macrófagos que reciclan hierro a partir de los eritrocitos senescentes y hepatocitos que almacenan hierro.1
La síntesis de hepcidina se halla controlada por la con-centración de hierro, la hipoxia, la anemia y las citoquinas proinflamatorias.
La desregulación de la hepcidina está implicada en la patogénesis de un amplio espectro de desórdenes del hierro. En efecto, la deficiencia de hepcidina es la causa principal de las hemocromatosis hereditarias y la producción excesiva de hepcidina estimulada por citoquinas provoca hipoferremia y contribuye a la anemia de la inflamación.4 El desarrollo de agonistas y antagonistas farmacológicos de la hepcidina han de ser de suma utilidad en el tratamiento de estas condiciones.
1. HOMEOSTASIS SISTÉMICA DEL HIERRO
El hierro es un elemento esencial que funciona como un componente de las proteínas y enzimas comprendidas en el transporte y el almacenamiento del oxígeno (hemoglobina, mioglobina) el transporte de electrones y el metabolismo energético (citocromos; NADH-deshidrogenasa, síntesis de ADN (ribonucleótido-reductasa) y protección contra radicales de oxígeno (catalasa y peroxidasas). Sin embargo, el exceso de hierro libre promueve la generación de radi-cales de oxígeno altamente reactivos capaces de dañar las membranas lipídicas, las proteínas y los ácidos nucleicos lo que provoca disfunción orgánica múltiple.
La homeostasis normal de hierro asegura que sus re-querimientos celulares sean satisfechos sin una excesiva acumulación del metal.
Es bien sabido que un organismo adulto normal contie-ne aproximadamente 3 - 4 g de hierro, de los que más de las dos terceras partes se hallan incorporados en la hemoglobina eritrocitaria y en los precursores eritroides. La cantidad de hierro que entra y sale del organismo cada día es comparati-vamente pequeña, sólo 1 - 2 mg. No obstante, la absorción de hierro, que tiene lugar en el duodeno, está estrictamente controlada y es relevante a largo plazo. La ingestión inade-cuada de hierro en la dieta lleva eventualmente a una anemia
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donde el hierro circula ligado a la transferrina (Tƒ). El hierro unido a la transferrina es internalizado por medio del receptor 1 de transferrina (TƒR1) y transportado sub-secuentemente a través de la membrana endosómica hacia el citoplasma por el DMT1.
Algunos tipos de células son capaces también de intro-ducir hierro en forma de complejos de hierro no unido a transferrina, ferritina, hemoglobina/haptoglobina y hem/hemopexina, pero estos mecanismos son de mayor impor-tancia en condiciones patológicas.
Finalmente, los macrófagos reticuloendoteliales introdu-cen indirectamente hierro mediante fagocitosis de eritrocitos envejecidos los que son lisados y el hierro es extraído del hem por una hem – oxigenasa.
En contraste con las múltiples vías de ingreso, un único mecanismo de extrusión de hierro, dependiente de una proteína de membrana, ferroportina, es utilizado por todos los tipos de células que extruyen hierro hacia el plasma. La ferroportina está expresada en los enterocitos duodenales que absorben hierro, los macrófagos que reciclan hierro y los hepatocitos que almacenan hierro. La ferroportina está, asimismo, expresada en la placenta, donde participa en la transferencia del hierro de la madre al feto y la deficiencia total de ferroportina en ratas produce muerte embrionaria. Cuando la expresión de la ferroportina está preservada en la placenta para permitir el desarrollo prenatal, pero está inactivada en todos los demás tejidos, las ratas se vuelven severamente deficientes en hierro después del nacimiento debido al atrapamiento en los enterocitos, hepatocitos y macrófagos, confirmando la función no redundante de la ferroportina en la extrusión del hierro celular.
Además de la ferroportina, la extrusión del hierro al plasma y su subsecuente ligazón a la transferrina requiere, asimismo, la presencia de oxidasas multicobre que convierten al Fe²+ en Fe3+. La ceruloplasmina es la ferroxidasa comprendida en la extrusión del hierro de los hepatocitos y los macrófagos y su homóloga, la hefaestina, posee un rol similar en las células intestinales.
3. LA HEPCIDINA ES EL PRINCIPAL REGULADOR DE LA CONCENTRACIÓN DE HIERRO EXTRACELULAR
La hepcidina, una hormona peptídica recién descubierta, es el regulador clave de la homestasis del hierro sistémico.3 La hepcidina es producida en el hígado, circula en el plas-ma y es excretada en la orina. Se sintetiza en forma de una pro-hepcidina, experimentando luego un clivaje furínico para generar la hepcidina madura. La forma bioactiva es un péptido de 25 aminoácidos estabilizado por cuatro puentes disulfuro y se conserva notablemente a través de las diversas especies vertebradas (Figura 1).
Los estudios en modelos de ratas y en seres humanos indican que la hepcidina es el regulador negativo de la ab-sorción de hierro, del reciclaje y de la liberación del mismo desde los depósitos. La primera clave provino de ratas con una deficiencia incidental de hepcidina debida a la disrup-ción de un gen vecino. Las ratas deficientes en hepcidina desarrollaron una sobrecarga de hierro similar a la que se observa en la hemocromatosis hereditaria humana. Por el contrario, la sobre expresión de hepcidina en ratas transgé-nicas dio lugar a una anemia ferropénica severa. En los seres humanos, la disrupción homozigota del gen de la hepcidina produce la forma más severa de sobrecarga de hierro, la hemocromatosis juvenil, mientras que la sobreproducción de hepcidina por tumores hepáticos en pacientes con el tipo 1a de la enfermedad por depósito de glicógeno, produce una anemia refractaria que se soluciona sólo después de la resección del tumor o después del trasplante hepático.
4. MECANISMO DE ACCIÓN DE LA HEPCIDINA
La hepcidina actúa bloqueando el flujo de hierro celular hacia el plasma a partir de los macrófagos que reciclan el hierro, desde los depósitos hepáticos y de los enterocitos de absorción. Los precursores de los eritrocitos utilizan el hierro que, al ser limitado, lleva rápidamente a la hipoferremia. A nivel molecular, la extrusión de hierro desde la célula, es inhibida por la hepcidina, que se liga al exportador de hierro ferroportina, provocando su internalización y su degradación en los lisosomas (Figura 2a). La inyección de una sola dosis de hepcidina sintética a ratas lleva a una caída dramática del hierro sérico en el lapso de una 1 hora y un efecto similar fue observado con la inducción aguda de la expresión de hepcidina en ratas transgénicas tetracelina – inducibles.
Secuencia aminoacídica de la hepcidina humana (h), del cobayo (p), de la rata (r), ratón (m), perro (d) y del
pez cebra (z).
h HEP DTHFPICIFCCGCCHRSKCGMCCKT
p HEP DTHEPICIFCCGCCRKAICGMCCKT
r HEP DTNFPICLFCCKCCKNSSCGLCCIT
m HEP DTNFPICIFCCKCCNNSQCGICCKT
d HEP DTHPICIFCCGCCKTPKKCGLCCKT
z HEP QSHLSLCRFCCKCCRNKGCGYCCKF
Figura 1.
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La interacción hepcidina – ferroportina mantiene las concentraciones extracelulares de hierro en niveles normales y, a la vez, la producción de hepcidina se incrementa ho-meostáticamente con la sobrecarga de hierro y disminuye con la anemia y la hipoxia. Como ilustración, cuando se in-crementa la concentración de hepcidina en el plasma como resultado de un aumento de hierro en la dieta, la hormona provoca una internalización incrementada de ferroportina a partir de la membrana celular y su consiguiente degra-dación, lo que produce como resultado una inhibición del flujo de hierro desde los tejidos ricos en ferroportina hacia el plasma (Figura 2b).
Con la disminución del aporte de hierro al plasma, pero con utilización continuada del mismo – principalmente para la eritropoyesis – las concentraciones de hierro plasmático vuelven a lo normal al caer la producción de hepcidina.
Contrariamente, en la deficiencia de hierro, la produ-cción de hepcidina disminuye lo que da como resultado
mayores concentraciones de moléculas de ferroportina en las membranas celulares y un incremento de la extrusión del hierro hacia el plasma.
5. REGULACIÓN DE LA HEPCIDINA POR EL HIERRO Y PATOGÉNESIS DE LA HEMOCROMATOSIS HEREDITARIA
La hepcidina es producida en respuesta a la ingesta de hierro en la dieta, la ingestión de una única dosis de 65 mg de hierro aumenta la hepcidina urinaria en voluntarios humanos en pocas horas. La sobrecarga de hierro tanto dietética como parenteral induce asimismo al ARNm en ratas. El mecanismo de regulación de la hepci-dina por el hierro es todavía desconocido. Los hepatocitos aislados no son capaces de aumentar la producción de la hepcidina en respuesta al hierro, lo que sugiere que el
Hepcidina ( Fe, 02, no inflamación) Hepcidina
Hepcidina
Fe (inflamación)
Células extrusoras de Fe
(enterocitos duodenales, macrófagos, hepatocitos)
Fe Fe
Ferritina Ferritina
Fpn Fpn
PLASMA
Mecanismo de acción de la hepcidina: la hepcidina provoca la internalización de la ferroportina en las células del intestino. Esta interna-lización, inducida por la hepcidina y la consecuente degradación de la ferroportina, provoca una disminución del flujo celular de hierro.
Hígado(Deficiencia de hepcidina)
PlasmaFe - Tf
Duodeno
Bazo
Medula
Glógulo Rojo
La hepcidina como factor patogenético en las anomalías del metabolismo del hierro. En la hemocromatosis hereditaria debida a mutaciones en los genes de HFE, TFR2, hemojuvelina y de la misma hepcidina. Una hepcidina inapropiadamente baja produce una absorción excesiva de hierro, con concentraciones de hierro sérico elevadas, aumento de la saturación de la transferrina y exceso de depósito de hierro en órganos vitales. Los macrófagos se defienden de la sobrecarga de hierro a causa de la importante extrusión de hierro por la ferroportina.
Figura 2a.
Figura 2b.
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sensor al hierro podría estar situada a distancia del hígado o sino, que el complejo sensor/señal de hierro se altera con el aislamiento de los hepatocitos.
Algunas claves acerca de las moléculas implicadas en la vía de la regularización de la hepcidina por el hierro pro-vienen de las mutaciones que causan hemocromatosis here-ditaria tanto en seres humanos como en modelos animales.
La hemocromatosis hereditaria debida a la disrupción homozigótica de HFE, el receptor 2 de transferrina (T f R2) y de la hemojuvelina (HHV), se caracteriza por una deficiencia de hepcidina a pesar de existir una sobrecarga masiva, indicando que estas moléculas actúan en calidad de reguladores directos o indirectos de la síntesis de hep-cidina. De las tres, la HJV parece ser el regulador clave de la hepcidina, puesto que la disrupción de la hemojuvelina produce hemocromatosis juvenil, la que es fenotípicamente indistinguible de la enfermedad causada por la disrupción homozigótica del gen de hepcidina mismo. Por ello, los pacientes con hemocromatosis HJV tienen niveles inde-tectables de hepcidina urinaria.
Los seres humanos y las ratas con HFE homozigocia o disrupción de TFR2 tienen formas moderadas de hemo-cromatosis y su hepcidina urinaria o sus niveles de ARNm, aunque inapropiadamente bajos para el grado de sobrecarga de hierro, no están tan severamente deprimidos como en el caso de las mutaciones HJV. La severidad del fenotipo de hemocromatosis aparece, por tanto, en correlación con el grado de eficiencia de hepcidina, correspondiendo la pér-dida de respuesta a la hepcidina a la sobrecarga de hierro. Los bajos niveles de hepcidina provocan un aumento de la absorción intestinal y llevan eventualmente al depósito de hierro en diversos órganos con la consiguiente disfunción de los mismos (ver Figura 2b).
No se conoce de qué modo HFE y TFR2 están impli-cados en la regulación de la hepcidina por el hierro. Como la disrupción HFE produce un fenotipo mucho menos penetrante, HFE parece ser un modulador de la señal del sensor de hierro, pero no es esencial para la función de esta vía. La disrupción TFR2 de lugar a un fenotipo algo más severo, haciendo de esta proteína un fuerte candidato a ser un sensor del hierro, puesto que se expresa predominante-mente en el hígado y sus niveles se hallan regulados por la saturación de transferrina.
La función exacta de la hemojuvelina es aún desconoci-da. Pertenece a la familia de moléculas repulsivas de guías (RGM = repulsive guidance molecules), que están implica-das en la diferenciación neuromal, migración y apoptosis. A diferencia de otras RGM, HJV se expresa predominante-mente en la musculatura esquelética, el hígado y el corazón. HJV es una proteína ligada a GPI (GPI – linked), pero es clivada para dar lugar a una forma soluble; esta etapa se halla inhibida por la concentraciones crecientes de hierro, lo que sugiere que HJV pudiera ser parte de un complejo
hierro – sensor. Las dos formas de hemojuvelina poseen efectos opuestos sobre la expresión del ARNm de la hepci-dina in vitro: la adición de hemojuvelina soluble suprime la expresión del ARNm de la hepcidina, pero la forma ligada a la membrana la incrementa.
Considerando que otras moléculas de la familia RGM funcionan como ligandos a receptores, es probable que los mecanismos de acción de la hemojuvelina impliquen competencia de las formas unidas a membrana (membrane – bound) y soluble para ligarse a un receptor transmem-branal, donde sólo la interacción de la forma GPI – linke con el receptor inicia la cascada que regula la expresión de hepcidina.
6. REGULACIÓN DE LA HEPCIDINA POR LA ANEMIA Y LA HIPOXIA; IMPLICACIONES PARA LAS ANEMIAS CON SOBRECARGA DE HIERRO
La producción de hepcidina es suprimida por la anemia y la hipoxia. En ratas, el sangrado o la hemólisis inducida por PHz provoca una disminución de los niveles de ARNm de la hepcidina así como también la exposición a una at-mósfera hipóxica en ratas y ratones. Si bien los mecanismos moleculares permanecen desconocidos, la anemia pudiera estar regulando la hepcidina a través de la hipoxia tisular (posiblemente mediante la estimulación del hipoxia – in-ducible factor, HiF) o indirectamente, por la disminución de la saturación de transferrina con estimulación de la eritropoyesis y demanda incrementada de hierro.
Resulta también posible que el grado de anemia (y los requerimientos de hierro para la eritropoyesis) sea comuni-cado a los hepatocitos productores de hepcidina a través de un factor humoral circulante liberado por la médula ósea.
Los pacientes portadores de anemias crónicas con diseri-tropoyesis, tales como los síndromes talasémicos, las anemias congénitas diseritropoyéticas y las anemias sideroblásticas, presentan también una sobrecarga de hierro con toxicidad asociada.
Las determinaciones de hepcidina urinaria en estos pacientes indican que los niveles de la misma están severa-mente disminuidos a pesar de que la sobrecarga sistémica se refleja en estos pacientes por niveles elevados de ferritina. La relación de hepcidina urinaria / hepcidina sérica puede ser empleada como índice de respuesta apropiada de la hepcidina frente a la sobrecarga de hierro. Esta relación en sujetos normales es cercana a 1 y se halla importantemente disminuida en pacientes con anemias con sobrecarga de hierro. Aún en pacientes con talasemia que han sido trans-fundidos con frecuencia, en los que la hepcidina urinaria se halla incrementada en comparación con la de los pacientes
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no transfundidos, los niveles son aún inapropiadamente bajos al administrarse a los pacientes una sobrecarga de hie-rro. Estos hallazgos sugieren que la anemia, especialmente si está asociada con una eritropoyesis aumentada e inefectiva, posee un efecto fuerte y dominante sobre el hierro en la producción de la hepcidina.
Los consiguientes bajos niveles de hepcidina en las anemias hereditarias pueden ser responsables de la mayor absorción de hierro contribuyendo así a la sobrecarga sisté-mica de hierro con el daño orgánico múltiple consiguiente.
7. REGULACIÓN DE LA HEPCIDINA POR LA INFLAMACIÓN; ANEMIA E INFLAMACIÓN
El secuestro de hierro en el curso de las infecciones constituye una importante estrategia de defensa del hués-ped con el fin de limitar el crecimiento de los microbios. Sin embargo, esta respuesta es capaz de limitar también la disponibilidad de hierro para la producción de los eritroci-tos nacientes en la médula ósea. El disbalance que resulta de la disminución de la síntesis de nueva hemoglobina y el continuo turnover de eritrocitos lleva eventualmente a la anemia. La anemia de la inflamación se observa también en desórdenes inflamatorios no infecciosos generalizados como son las enfermedades reumatológicas, la enfermedad inflamatoria intestinal, el mieloma múltiple y otras pato-logías malignas. La anemia de la inflamación se caracteriza por una disminución del hierro sérico, pero también por la presencia de hierro en los macrófagos de la médula ósea y
un incremento de ferritina lo que indica una alteración en la movilización a partir de los depósitos de hierro.
La base molecular de las anomalías producidas por la inflamación en la homeostasis del hiero ha sido sólo recien-temente dilucidada y se centra en la inducción de hepcidina por la inflamación.
La inyección de turpentina, lipopolisacárido o adyuvante de Freund en ratas ratones aumenta la expresión hepática de ARNm de hepcidina y la infusión de lipopolisacárido en voluntarios sanos provoca un rápido incremento de la hepcidina urinaria. Además, los pacientes con infección o inflamación presentan una excreción urinaria de hepcidina elevada en comparación con los sujetos controles sanos. Experimentalmente, los niveles incrementados de hepcidina dan también lugar al desarrollo de los hechos claves de la anemia de la inflamación. Las ratas a las que se les inyectó una sola dosis de hepcidina sintética desarrollan hipofe-rremia en pocas horas mientras que las ratas crónicamente manipuladas con tumores para sobreexpresar hepcidina, desarrollan anemia más severa e hipoferrermia a pesar de tener depósito de hierro hepático más elevados en compa-ración con las ratas con tumores controles.
Al contrario de lo sucedido con la regulación de hepci-dina por el hierro y la hipoxia, los mecanismos moleculares de la regulación de hepcidina por la inflamación, resultan ser mejor comprendidos e implican primeramente la cito-quina inflamatoria interleukina (IL)-6. La exposición de los hepatocitos primarios con IL-6 in vitro, la inyección de IL-6
La anemia inflamatoria o de la inflamación: las citoquinas inflamatorias inducen la producción de hepcidina. La hepcidina elevada inhibe el flujo de hierro hacia el plasma a partir de los macrófagos, los hepatocitos y el duodeno. Como el hierro permanece atrapado en esas células pero el hierro plasmático continúa siendo consumido para la síntesis de hemoglobina, la consecuencia será un estado de hipoferremia. La prolongada hipoferremia producirá una eritropoyesis reducida y la consiguiente anemia de la inflamación.
Inflamación
Hígado
Hepcidina
Hepcidina
Duodeno
Bazo
PlasmaFe – Tf GR
Médula
Hepcidina
Figura 3.
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en ratas o infusiones de IL-6 en seres humanos, aumentan la producción de hepcidina en pocas horas. Además de la IL-6 la, IL-1 y, posiblemente, otras citoquinas son también capaces de regular la producción de hepcidina directamente.
La cascada propuesta, que lleva a la anemia por inflama-ción, se inicia con un incremento mediado por citoquina (s) de hepcidina a la hipoferremia primero y a la anemia de la inflamación finalmente.
El aumento de hepcidina en plasma, en el curso de la inflamación, induce la internalización y la degradación de la ferroportina en los macrófagos, los hepatocitos y los enterocitos duodenales, atrapando al hierro en el interior de estas células y evitando la salida del hierro hacia el plasma ver Figura 3).
Como los eritrócitos de la medula ósea continúan utilizando hierro en su proceso de maduración, el hierro plasmático se depleta en pocas horas, produciéndose hipo-ferremia. Si ésta persiste, como sucede en la inflamación crónica, la eritropoyesis se vuelve restringida en hierro. Como ya se dijo, la hepcidina es regulada por los niveles de hierro: la hipoferremia y la anemia van a inhibir por tanto la producción de la hepcidina y eventualmente, se alcanzará un nuevo balance a una concentración menor de hierro sérico y de hemoglobina hemática.
La anemia de la inflamación se caracteriza, asimismo, por una respuesta bloqueada a la eritropoyetina así como un promedio reducido de vida de los eritrocitos.
No ha sido aún investigado hasta qué punto, si es que existe, contribuye la hepcidina a estos fenómenos.
8. ÚLTIMOS APORTES
Estudios recientes con hepcidina:
De acuerdo con recientes estudios, la hormona es sin-tetizada por las células mieloides, en respuesta a la acción de patógenos bacterianos y por los esplenocitos activados. Probablemente, sea sinterizada por las células miocárdicas en situaciones especiales.
Se podría emitir la hipótesis que así como el corazón contribuye, a través de diversos péptidos hormonales a la regulación de la presión arterial participando activamente en la misma, también pudiera controlar, a través de la hep-cidina, el metabolismo del hierro y la eritropoyesis siendo así actor y no sólo víctima de la anemia.
El gen de la hepcidina es pequeño: comprende 3 exones que codifican un pre – propéptido de 84 aminoácidos, in-cluyendo un “signal peptide” N – terminal, una proregión y un péptido maduro C – terminal de 25 aminoácidos, purificado en sangre y en orina.
Se han identificado, por otro lado, fuentes extrahepá-ticas de hepcidina en las células intersticiales del riñón, los cardiomiocitos (como anotamos más arriba) y en el encéfalo donde podría actuar como neurotransmisor en ciertas áreas cerebrales (neuropéptido).
Las determinaciones de hepcidina incluyen, actualmente una expresión de la misma por cuantificación de los niveles de ARNm hepático en modelos animales o por ensayos de concentración de la hepcidina urinaria.
Un grupo, recientemente, ha logrado desarrollar anti-cuerpos anti – hepcidina y determinar la concentración de hepcidina en orina.
Se ha descrito también, últimamente, un ensayo de espectrometría SELDI – Tof para la hormona en cuestión.
La dificultad para obtener anticuerpos anti – hepcidina se debe, básicamente, a la complejidad de su estructura tridimensional ya que se trata de una proteína que contiene 8 residuos de cisteína sobre 25, conectados por 4 puentes disulfuro.
Existe una correlación directa entre la síntesis hepática de hepcidina y la concentración de hepcidina urinaria, determinada por la prueba de ELISA.
Existe, asimismo, una prueba de ELISA comercial para pro – hepcidina sérica, pero tanto el significado fisiológico del ensayo como su uso para estudios clínicos no han sido validados.
Se conoce hoy que la hepcidina inhibe la síntesis de ferroportina exclusivamente en el macrófago mientras que el hierro estimula la síntesis de esta proteína extrusora de hierro. La acción de la hepcidina es, por tanto, diferente a nivel del enterocito y del macrófago: en el primero, la hor-mona internaliza y degrada a la ferroportina en el espacio intracelular.
Por otro lado, existen por lo menos dos factores que intervienen fisiológicamente en la síntesis de hepcidina: GDF-15 (“growht differentiation factor”) inhibe la síntesis de la hepcidina. La actividad eritropoyética, en cambio, incrementa la producción de GDF- 15, la MTF (mitoferrina) es un factor soluble que, probablemente, incrementa la absorción de hierro por las células de la cripta duodenal. Podría haber una posible acción conjunta de la GDF – 15 y de la MTF, cuyo resultado sería una inhibición de la hepcidina.
La hepcidina se halla asociada a otras proteínas cuyas alteraciones generan sendos cuadros clínicos: Se trata de tres proteínas: HFE, TFR2 y HJV, cuya disfunción lleva a la hemocromatosis, capaces, individualmente, o en asociación, de contribuir a la síntesis de hepcidina por el Fe.
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Los desórdenes de sobrecarga de Fe incluyen: la hemo-cromatosis hereditaria (HH), en ella hay hiperexpresión del gen HFE, pero pueden contribuir, asimismo, la HJV, el TFR2, HAMP y SLC 40 A1. De este modo, HH resulta ser una patología heterogénea. La expresión del gen de hepcidina es inapropiada frente a la sobrecarga de Fe: la enfermedad se manifiesta por niveles residuales disminuidos de hepcidina.
En la hemocromatosis juvenil (HJ), producida por mu-taciones de los genes HJV o HAMP, el ARMm de hepcidina y los niveles de ésta en la orina, se hallan suprimidos o muy disminuidos.
En la hemocromatosis por HFE y TFR2, los niveles de hepcidina no están deprimidos, pero no se incrementan a pesar de la sobrecarga de Fe.
La hemojuvelina y la proteína HFE son objeto hoy en día de numerosas investigaciones: la HJV pertenece a la fa-milia de las RGM (Repulsive Guidance Molecules): se trata de isoformas que se expresan en el SNC y en otros tejidos como el músculo esquelético y el hígado. Estas proteínas están unidas a las membranas por anclaje GPI, pero existen, asimismo, en forma soluble dentro de la célula. Se piensa que la HJV regularía la síntesis de hepcidina por interacción con un receptor celular. La forma soluble competiría con la forma de membrana por el receptor, induciendo represión de la síntesis de hepcidina.
La HJV interactúa también con la proteína de mem-brana neogenina y con un correceptor morfofénico del hueso, regulando la expresión de hepcidina vía una señal intracelular de Smad.
La proteína HFE es una molécula HLA de clase I, no clásica, capaz de interactuar con TFR2.
Estas dos proteínas – HJV y HFE – están expresadas en el lado basolateral de las células indiferenciadas de la cripta, en la base de las vellosidades intestinales. La interacción facilita la endocitosis del complejo Fe – transferrina y la consiguiente entrada del hierro.
Una última mutación, recientemente reconocida, la mutación Cys 282 Tyr HFE, propia también de la HH, produce una patología específica: evita que la proteína se fije sobre la membrana, produciendo una rápida degradación de la misma.
En la hemocromatosis ligada a HFE, la ausencia de HFE funcional reduce la cantidad de Fe recibida por la cripta duodenal, la que es percibida como una deficiencia de Fe con un alto nivel de expresión de proteínas de transporte en el enterocito maduro a pesar de existir depósitos de Fe tisulares elevados. La acción molecular de la hemojuvelina podría sintetizarse de esta manera:
Acción de la hemojuvelina:
• HJV: proteína ligada a GPI membrana (GPI – linked).
• HJV sHJV: etapa inhibida por hierro clivaje
• HJV – GPI ARNm de hepcidina
• sHJV ARNm de hepcidina
• Receptor transmembranal se uniría preferentemente a forma GPI – linked
9. USOS CLÍNICOS DE LA HEPCIDINA
El aumento de la hepcidina, como lo hemos venido ano-tando, contribuye a la patogénesis de la anemia de la inflama-ción mientras que la deficiencia de hepcidina constituye una característica común de muchas formas de hemocromatosis hereditaria. Las mediciones de las concentraciones de hepcidina en plasma u orina pueden así ser de utilidad en el diagnóstico diferencial de la anemia de la inflamación y la anemia por deficiencia de hierro o en el diagnóstico de las hemocromatosis.
Los ensayos de hepcidina en plasma u orina no están co-rrientemente disponibles y es altamente deseable que haya muy pronto un desarrollo permanente y una validación clínica de estos ensayos. Adicionalmente, la introducción de agonistas y antagonistas farmacológicos de la hepcidina pudieran mejorar las terapias corrientes de los desórdenes del hierro.
Los agonistas pueden ser de suma utilidad en el manejo de la hemocromatosis hereditaria o en las anemias hereditarias en las que la hiperabsoción de hierro contribuye a la sobrecarga de este metal. Los antagonistas de la hepcidina pueden ser beneficiosos en el tratamiento de la anemia de la inflamación cuando la enfermedad primaria es refractaria a la terapia.
En una breve síntesis, podemos expresar los principales puntos concernientes a la hepcidina:
• El mecanismo de acción de la Hepcidina provoca la inter-nalización de la ferroportina “ GFP – tagged” en células HEK-293, que expresan en forma estable la proteína de fusión ferroportina – GFP.
• La internalización y degradación de la ferroportina, indu-cida por la hepcidina, produce como resultado un flujo de hierro desde la célula reducido.
• La hepcidina es un factor patogénico en las alteraciones del metabolismo del hierro.
En la hemocromatosis hereditaria debida a las mutacio-nes de los genes HFE, TFR2, hemojuvelina y de la misma hepcidina, la característica es la deficiencia de hepcidina. Esta falta de hepcidina permite la excesiva absorción de hierro, con concentraciones de hierro sérico incrementadas, saturación de transferrina elevada (TSAT) y depósito de un exceso de hierro en órganos vitales.
Anemia revista | 77
Hepcidina: ¿cuánto sabemos actualmente?
Los macrófagos están exentos de sobrecarga de hierro debido a una irrefrenable actividad de la ferroportina con una importante salida de hierro.
Anemia de la inflamación. Las citoquinas inflamatorias (IL1 - IL6 - TGFβ) inducen la producción de hepcidina. La elevación de ésta inhibe el flujo de hierro hacia el plasma a partir de los macrófagos, los hepatocitos y el duodeno.10
Como el hierro permanece atrapado en esas células y el hierro plasmático continúa siendo consumido para la síntesis de hemoglobina, el resultado es una hipoferremia.11 La pro-longada hipoferremia produce eventualmente una eritropoyesis disminuida (debido a la falta de hierro) y la instalación de una anemia secundaria a inflamación.
Las aplicaciones clínicas de la hepcidina constituyen un importante desafío para la terapia de ciertos tipos de anemia caracterizados por el aumento de la producción de la hormona.
CONCLUSIONES
• Hay muchos puntos aún oscuros en la regulación y la expresión genética de la hepcidina.
• La comprensión cabal y total del rol de la hepcidina en el metabolismo del Fe se halla aún en sus etapas iniciales.
• En los próximos años, el papel de la hepcidina y las im-plicaciones de su disregulación tendrán, con seguridad, un gran impacto en la comprensión y la terapéutica de diversas patologías relacionadas con el hierro.
• Se están investigando inhibidor (es) de la hepcidina y/o de sus metabolitos activos
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