5/11/2014

1

35-45 mg/kg željeza kod prosječnog odraslog muškarca

Ukupno u organizmu oko 4 g

-U eritrocitima kao hemoglobin -50%

-U mišićima kao mioglobin -7%

-Deponovano kao feritin -30%

-Koštana srž 7%

-Retikuloendotelne stanice 7%

-Jetra 25%

-Ostali hem proteini -5% (citohrom)

- U serumu - 0.1%

Željezo

• Željezo može oštetiti tkiva

• Katalizira konverziju hidrogen peroksida u jone slobodnih radikala

• Slobodni radikali djeluju na:

– Ćelijske membrane

– Proteine

– DNA

• Višak Fe – moguća veza sa razvojem CA, kardiotoksičnosti itd.

5/11/2014

2

Funkcije željeza u organizmu:

•Prenosi kisik u sklopu Hb

•Skladišti kisik u sklopu mioglobina

•Proizvodnja energije: citohromi, enzimi

Krebsovog ciklusa

•Detoksikacijske reakcije u jetri (citohrom p450)

a) transport O2 iz pluća u tkiva (oksihemoglobin),

b) potpomaže transport CO2 iz tkiva u pluća

(karbaminohemoglobin),

c) održavanje acido-bazne ravnoteže u sastavu staničnih

pufera (hemoglobin),

5/11/2014

3

• Koncentracija željeza u plazmi ovisi :

• o dobi i spolu

• Žene 12 do 25 μmol/L,

• muškarci od 14 do 27 μmol/L.

• koncentracije željeza u serumu,

• totalni (ukupni) kapacitet

vezanja željeza ili TIBC (total iron

binding capacity)

• nezasićeni kapacitet vezanja

željeza ili UIBC (unsaturated iron

binding capacity).

Željezo u serumu

• Serum sadrži oko 0.1% željeza u organizmu

• Preko 95% željeza u serumu je vezano za transferin

• Određivanje željeza rutinski test

• Mjeri svo željezo seruma (ne u eritrocitma)

• Najčešće se interpretira u kombinaciji sa transferinom i saturacijom transferina

5/11/2014

4

Željezo u serumu-određivanje

• Rutinski test

• Niske vrijednosti:

– Deficit Fe

– drugo: slučajna varijacija; akutna i hronična upala; pre-menstrualno.

• Visoke vrijednosti:

– Prekomjeran unos Fe

– drugo: slučajna varijacija; trudnoća, neposredan unos Fe.

• Protein 77,000

• Sinteza u jetri

• Svaka molekula veže dvije Fe3+ molekule

• sadrži 95% Fe u serumu.

• Obično je 30% zasićeno sa Fe.

• Sinteza opada sa povećanim unosom željeza.

• Sinteza povećana u stanju deficita željeza.

• Marker statusa željeza

Transferin

5/11/2014

5

Zasićenost transferina

• % transferin (TIBC) vezujućih mjesta za Fe koja su zasićena sa Fe

• Prekomjeran unos Fe:

– Visoko Fe + nizak transferin

– Visoko zasićenje (50 – 100%)

• Rutinski test za utvrđivanje statusa metabolizma Fe

• Poznat kao TIBC (total iron binding capacity)

• Visoke vrijednosti:

– Niske vrijednosti depoa Fe.

• Niske vrijednosti:

– Visoke vrijednosti depoa.

• drugo

– ↑: visok estrogen (trudnoća)

– ↓: malnutricija, hronične bolesti jetre, hronične bolesti (malignitet), gubitak proteina, kongenitalni deficit, neonatusi, akutna faza upale (negativni reaktant).

5/11/2014

6

Zasićenje transferina

Fe i transferin u referentnim granicama zasićenje 40%

Visoko Fe nizak transferin zasićenje 80%

Transferin željezo

PREKOMJERAN UNOS ŽELJEZA

NORMALNI STATUS ŽELJEZA

Transferinski receptori – odgovorni za unos transferina sa Fe u stanicu Rastvorljivi transferinski receptori – visok nivo u cirkulaciji kod deficita Fe Moguća uloga u diganosticiranju deficita Fe u okviru upale

5/11/2014

7

Feritin

• Oblik u kojem se Fe skladišti u jetri i drugim ćelijama.

• Molekulska masa 460,000.

• Vanjski sloj: apoferitin, sadrži 22 proteinske subjedinice

• Središte željezo-fosfat-hidroksid srednji dio.

• Mala frakcija u cirkulaciji (sadrži manje od 1% željeza u serumu).

• Skladišti željezo i otpušta ga.

• Rutinski test – reflektuje depoe Fe

• Nizak u serumu

– Deficit Fe

• Visok nivo u serumu

– Prekomjerno željezo

5/11/2014

8

Drugo - Feritin ↑: Otpuštanje iz tkiva (hepatitis, leukemia, limfom) Odgovor akutne faze (oštećenje tkiva, infekcija, karcinom)

Interpretacija Nizak feritin uvijek ukazuje na deficit Fe. Drugi faktori mogu maskirati deficit

Bolesnicima na terapiji željezom krv se uzima:

· mjesec dana nakon injekcije preparata željeza.

· 10 dana nakon prestanka uzimanja tableta, kapsula ili sirupa.

· 3 dana nakon intravenoznih infuzija preparata željeza.

Dva dana prije odlaska u laboratorij ne piti sokove obogaćene

vitaminima (borovnica, crni ribizl, kupine, cikla) te kupinovo vino.

5/11/2014

9

Snižena koncentracija željeza moze biti posljedica:

a)smanjenog unosa zbog loše prehrane (malnutricija) ili zapreka u

apsorpciji (hipoaciditet, anaciditet i ahilija),

b)povećanog gubitka (krvarenje, bolesti probavnog i urogenitalnog

sistema, infekcije i autoimune bolesti - npr. reumatoidni artritis).

Povećana koncentracija željeza može biti posljedica:

a) povećanog oslobađanja iz hemoglobina

(hemolitičke anemije),

b) smanjene eritropoeze i smanjenog odlaganja Fe u

spremišta (deficit piridoksala, B12 i folne kiseline)

c) pojačanog oslobađanja Fe iz depoa (ciroza jetre).

5/11/2014

10

Smanjeni TIBC (ukupni kapacitet vezanja željeza) može

biti posljedica:

a) smanjene sinteze apoferitina u toku ciroze jetre i

hemohromatoze,

b) povećanog gubitka transferina urinom (nefroza).

Povećani UIBC (nezasićeni kapacitet vezivanja željeza)

može biti posljedica:

a)smanjenog unosa željeza u organizam,

b)pojačane sinteze transferina (povećane potrebe za Fe -

prvi trimestar trudnoće, sideropenična anemija itd.),

c)prodora transferina iz jetre u plazmu (nekroza

hepatocita).

5/11/2014

11

Određivanje željeza:

a) kolorimetrijskim metodama koje se zasnivaju na odvajanju Fe3+

iz spoja s transferinom, na redukciji u Fe2+ i reakciji s jednim

od kromogena (batofenantrolin ili ferozin), pri cemu nastaje

obojeni kompleksni spoj čiji je intenzitet boje razmjeran

koncentraciji željeza u uzorku;

b) metodom atomske apsorpcione spektrofotometrije (AAS), uz

željeznu katodnu cijev.

Metoda s kvercitinom primijenjuje se za određivanje Fe(III (približno 0,2%)

u farmaceutskom produktu Fe(II). Granice detekcije su 0,06 i 0,38 µg/mL

Određivanje TIBC:

a) kolorimetrijskim metodama osniva se na potpunom zasićenju

transferina s dodanim željezom i uklanjanju suviška dodanog

željeza adsorpcijom na MgCO3. Nakon toga se u bistrom

supernatantu određuje željezo vezano za transferin potpuno istim

postupkom kao željezo u serumu

b) metodom AAS-u koja se zasniva na jednakoj obradi seruma prije

mjerenja koncentracije željeza kao za kolorimetrijsku metodu, a

zatim se u bistrom supernatantu odredi koncentracija željeza

Vrijednosti za TIBC izražavaju se u µmol/L.

5/11/2014

12

Određivanje UIBC:

Određivanje UIBC osniva se na postavci da je TIBC mjera za ukupnu

sposobnost (totalni kapacitet) transferina da prenosi željezo u plazmi.

Izmjerena koncentracija željeza odgovara stvarno zasićenom dijelu

transferina, pa se tako kapacitet nezasićenog dijela saznaje

matematički:

UIBC (µmol/L)= TIBC (µmol/L) - Fe (µmol/L)

Hepcidin

Hepcidin je peptidni hormon koji se stvara u jetri čovjeka. Otkriven je 2000. godine, te se čini da je glavni regulator homeostaze željeza (Fe) uz feroportin. Hepcidin djeluje tako da povećava pohranjivanje Fe u stanicama. HAMP je gen koji kodira hepcidin. Hormon hepcidin se stoji od 25 aminokiselina, Faktori koji reguliraju apsorpciju željeza u crijevima također reguliraju ekspresiju hepcidina: � Smanjene zalihe željeza � Povećana eritropoetska aktivnost � Anemia � Hipoksija

5/11/2014

13

Pepetid od 25 aminokiselina izlučuje se iz jetre, te inhibira prijenos Fe tako što se veže za feroportin, transmembranski protein enterocita i makrofaga. To dovodi do prestanka izlaženje Fe, te se tako u tim stanicama pohranjuje Fe. Hepcidin u enterocitima sprječava izlučivanje Fe, preuzetog iz probavne cijevi u portalni krvotok što gledano na razini cijelog tijela smanjuje apsorpciju Fe iz probavnog sustava. Aktivnost hepcidina dijelom je odgovorna za sekvestraciju (oslobađanje) željeza, što se susreće u anemijama kao posljedice hroničnih bolesti.

Nekoliko mutacija hepcidina ima za rezultat pojavu hemohromatoze u

osoba mlađe životne dobi (juvenilna hemohromatoza). Najveći broj ovih

slučajeva su zbog posljedica mutacija hemojuvelina, koji vrši regulaciju

proizvodnje hepcidina.

Hepcidin je pokazao prilično konzistentno antifungalno djelovanje.

Trenutni znanstveni dokazi sugeriraju da je hepcidin središnja regulatorni

hormoni, te da je njegova glavna akcija u regulaciji sistemske homeostaze

željeza.

5/11/2014

14

• Mikro- ili oligoelementi su važne supstance na koje otpada manje od 0,04% od ukupne tjelesne mase. Važni su za rast, razvoj i odvijanje metabolizma.

• Oligoelementi imaju svoju homeostatsku regulaciju.

• Bakar je esencijalni oligoelement.

• U organizmu ima oko 100 – 150 mg. Dnevno se unosi 2 – 5 mg

Bakar

Depo organi su jetra, mozak bubrezi i srce.

Koncentracija u serumu je 10 – 20 µmol/l. Resorbuje se u

tankom crijevu vezan u kompleksu sa aminokiselinama te nešto

i u želucu. Apsorpcija zavisi od koncentracija drugih jona

metala u crijevnom sadržaju; cink i željzo inhibiraju transport

bakra u krv. Apsorpciju povećavaju deficit bakra, trudnoća i

karcinom, dok je smanjuje niska konc. bakra te Menekeov

sindrom.

5/11/2014

15

• U mukoznim ćelijama crijeva 80% novo apsorbovanog bakra se

veže za metalotioneine. To su cisteinom bogati proteini koji vežu

jone “fizioloških” metala: Zn, Cu, Se i druge.

• Apsorbovan bakar u krvi se vezuje za albumine krvne plazme i u

manjim količinama za transkuprein i ceruloplazmin koji ga

prenose do različitih tkiva, a najviše u jetru.

U jetri se 6 do 8 atoma bakra ugrađuje u

apoceruloplazmin (α2 glikoprotein) i nastaje ceruloplazmin,

koji se iz hepatocita otpušta u cirkulaciju i transportuje do

mjesta potrošnje. Više od 90% bakra u cirkulaciji je vezano za

ceruloplazmin. Bakar se u jetri odlaže vezan za

hepatokuprein. Ceruloplazmin ima ulogu enzima; aktivnost

kao bakar-ovisna oksidaza, oksidira Fe2+ u Fe3+.

5/11/2014

16

Uloge bakra:

1. Održavanje normalne eritropoeze: uključen je u apsorpciju i metabolizam željeza tj. pomaže ugradnju Fe u hemoglobin te sazrijevanje eritrocita.

2. Enzimska aktivnost: ulazi u sastav mnogih enzima uključenih u produkciju energije (aktivacija MDH) i uklanjanja slobodnih radikala (superoksid dismutaza), u prenosu elektrona (citohrom C oksidaza), produkciju adrenalina (dopamin hidroksilaza), sinteza elastina i kolagena (lizil oksidaza); inhibira aktivnosti salivarne amilaze, pepsina, ureaze, lipaze, ATP-aze i drugih enzima.

3. Sinteza melanina

4. Ima anti-inflamatornu ulogu , smanjuje rizik CVB, osteoporoze

• Smanjenje koncentracije bakra se može naći kod proljeva, različitih

enteropatija i Wilsonove bolesti.

• Nedostatak bakra je povezan sa anemijom, leukopenijom i

osteoporozom, smanjenjem oksigenacije tkiva, otežanim

gutanjem, psihološkim smetnjama.

5/11/2014

17

Menek-ova bolest kao posljedica smanjene apsorpcije i

transporta bakra od mukoznih ćelija crijeva do krvi.

(depigmentacija kože i kose, abnormalne razvoj kostiju,

sklonost infekcijama i mentalna retardacija). Niske su

vrijednosti ceruloplazmina.

Češće se susreće povišen nivo bakra u organizmu.

Javlja se u bolestima jetre, reumatskoj groznici, šizofreniji,

postoperativnim stanjima itd. Manifestira se sa glavoboljom,

hipoglikemijom, mučninom, psihičkim simptomima.

Wilson-ova bolest je autosomno-recesivno nasljedni poremećaj metabolizma bakra. Genetsko oštećenje ima za posljedicu nedostatak ceruloplazmina. Uslijed nedostatka ceruloplazmina nemoguće je održavanje normalnog metabolizma bakra, koji se zbog nedostatka spomenute molekule-nosača, labavo veže za serumske proteine i istodobno se taloži u organima, naročito u jetri, mozgu i rožnjači. Višak bakra u tkivima ima za posljedicu stvaranje slobodnih radikala.

5/11/2014

18

Ceruloplazmin u bolesnika ne sadrži dovoljno Cu2+, pa je

koncentracija bakra u serumu niska. Kod ovih bolesnika je zato znatno

povišeno izlučivanje bakra u urinu. Ovi bolesnici nemaju znakova

abnormalnosti u pogledu resorpcije željeza iako ceruloplazmin bez bakra

ne može djelovati kao ferooksidaza. Davanje jedinjenja koja vezuju bakar

može smanjiti oštećenje organa.

Laboratorijskom obradom mogu se utvrditi: snižene vrijednosti

serumskog ceruloplazmina; normalne ili snižene vrijednosti ukupnoga

serumskog bakra; povišene vrijednosti tzv. slobodnog bakra u

serumu, a čija se vrijednost može izračunati tako da se od

koncentracije ukupnoga serumskog bakra oduzme frakcija bakra

vezana za ceruloplazmin (0,047 µmol Cu / 1 mg ceruloplazmina);

povišene vrijednosti bakra u 24-satnom urinu.

5/11/2014

19

Trovanje bakrom je rijetka pojava, ali se može javiti ukoliko se unosi

više od 200 mg bakra dnevno. Tada može doći do mučnine, povraćanja,

bolova u stomaku, dijareje, bolova u mišićima, nenormalnih mentalnih

stanja, glavobolje i smanjenog imunog odgovora. Letalna doza bakra je 3,5

g. Neizbalansiran odnos bakra i cinka može biti značajan faktor trovanja

bakrom.

Kod pacijenata sa ulceroznim kolitisom može doći do

gomilanja bakra u tkivima i višak bakra može pogoršati tok

bolesti. Visok nivo bakra može biti i uzročnik mnogih bolesti

srca. U simptome trovanja bakrom ubrajaju se i plavo zelene

dijareje, akutna hemoliza i abnormalnosti nekih funkcija

bubrega.

5/11/2014

20

• Bakar se u fiziološkim uslovima izlučuje (putem žuči) fecesom i u manjim količinama u urinom.

• Određivanje bakra u serumu:

a) kolorimetrijskom metodom koja se zasniva na

I Reakcija Cu jona u uzorku (nakon deproteinizacije) s oksalhidrazinom

II Podukt reakcije daje s acetaldehidom obojeni spoj čiji je intenzitet proporcionalan koncentraciji bakra u uzorku;

b) metodom na AAS-u uz bakrenu katodnu cijev dobiju se pouzdaniji rezultati u deproteiniziranom serumu nego u uzorku ispitanom bez deproteinizacije.

• Referentne vrijednosti Cu:

Ž=13,4 - 24,4µmol/L;

M=11,0 - 22,0 µmol/L