Mecanismos de absorção e transporte de ferro

Introdução 1. Posição na Tabela Periódica; 2. Propriedades gerais; Raios iônicos : Fe (II) – 0.75 Fe(III) – 0.64

Ferro como bioelemento essencial O corpo humano contém 5 – 6 g de ferro; 30% está em estoque para qualquer eventualidade; Recomendações para ingestão diária (DFA, USA): a. Meninos e meninas a. < 6 meses: 6 mg b. de 6 meses a 1 ano: 10 mg; c. de 1 a 10 anos: 10 mg. b. Homens a. de 11 a 18 anos: 12 mg; b. 19 anos acima: 10 mg. c. Mulheres a. de 11 a 50 anos: 15 mg; b. 51 acima: 30 mg; c. Grávidas: 30 mg d. Lactantes: 15 mg

Absorção Fontes alimentícias: a. hemo (carne dos animais); b. forma de íons livre (vegetais, frutas cereais). Alimentos com fácil absorção do ferro: a. Chouriço; b. Mexilhões; c. Carne vermelha; d. Fígado; e. Salmão; f. Ovos (especialmente a gema); g. Frutas cristalizadas; h. Aves de carne escura; i. Cereais ricos em ferro; j. Feijão.

Biodisponibilidade de Ferro Conceito: “Fração do ferro procedente dos alimentos que pode ser absorvida e utilizada para fins fisiológicos, tais como a formação de hemoglobina, mioglobina e outros.” O Ferro ingerido nos alimentos não é totalmente absorvido. A homeostase de Ferro é regulada a nível do intestino.

Absorção A absorção é favorecida 1. pelas substâncias redutoras e álcool; 2. pelos ácidos ascórbico, cítrico e láctico que complexam o ferro (III) e mantém seu estoque na forma de compostos solúveis; 3. HCl do estômago. A absorção é maior se existe patologia por parte do fígado e duodeno, possivelmente para compensar a uma menor fixação e mudanças de pH no duodeno.

Absorção A absorção é inibida: 1. pelos fitatos solúveis (hexafosfatos de inositol em cereais e nozes); 2. pelo íon fosfato; 3. pelo cálcio e outros metais divalentes. 4. pelo ácido tânico e soja.

Excreção Não existem mecanismos bioquímicos da excreção de ferro do corpo humano. O único caminho é a descamação dos enterócitos do duodeno e do trato urogenital (menstruação) que constitui 1-2 mg /dia.

Distribuição Ferro em processo de utilização a. A maior parte está incorporado em hemoglobina que se encontra nos precursores eritróides a. medula óssea; b. glóbulos vermelhos maduros. Cada eritrócito contem um bilhão de átomos de ferro. No metabolismo normal isto corresponde à incorporação de 2·1020 átomos por dia.

Distribuição Ferro em processo de utilização 2. Glóbulos vermelhos circulantes - 1.8 g Medula óssea - 0.3 g ; Mioglobina do músculo - 0.3 g; Transferrina circulante - 0.03 g Uma pequena parte está circulando livremente.

Distribuição Ferro em estoque: 1. Fígado – 1,0 g; a. Sistema RE – 0.6 g; b. Ferritina intestinal (estoque de curto prazo) 0.001- 0.002 g.

Mecanismos de absorção 1. Modelo Ferro Hemoglobina - Fe da hemoglobina e mioglobina absorção alta, 20%. Hem (metaloporfirina)  Enterócitos  Ferro absorbível + bilirubina + CO

Mecanismos de absorção 2. Modelo Ferro livre, absorção baixa, 2 -20%. Primeira etapa: 1. Ferro livre (inorgânico, Fe3+, Fe2+)  duodeno; 2. Ativatização dos sensores pelo sinal informando sobre o nível de Ferro; 3. Amadurecimento dos enterócitos  células competentes; (“escova intestinal”) 4. No epitélio viloso: Fe2+ não sofre transformações Fe3+ é tratado com “brush border ferrireductase” e torna-se Fe2+

Mecanismos de absorção Segunda etapa: 5. Fe2+ se faz acessível ao DMT (Divalent Metal Transporter); competição entre os íons; 6. Ligação do Fe2+ e transporte através da membrana apical; 7. Fe2+ encontra-se no interior da célula. Duas opções ou suas combinações conforme programação): a. Ficar armazenado b. Atravessar a membrana basolateral na forma de ferritina e passar para o plasma   Estoque de curto tempo (ceruloplasmina intestinal, multicobre- ferroxidase)   Descamação (feedback) Fe2+  Fe3+  transferrina  plasma

Geração de radicais livres Ferro não ligado contribui na produção de radicais livres a. Reação de Fenton: Fe2+ + H2O2  Fe3+ + OH- + OH· b. Reação de Haber- Weiss: catalise por Fe O2- + H2O2  O2 + OH- + OH· Função da ceruloplasmina Fe 2+ + Cp(Cu2+)  Fe 3+ + Cp (Cu1+)

Transportadores de Ferro - Transferrina a. Apotransferrina (glicoproteína) é sintetizada no fígado e no sistema RE; b. 2 sítios para complexação de Ferro; c. A ligação : Apotransferrina + 1 ou 2 Fe3+ + HCO3-  mono(di)ferritransferina d. Afinidade para os sítios da transferrina: Fe > Cu > Mn > Zn > Ni e. Saturação média 30%; f. Meia-vida do complexo 7 –10 dias

Receptor do ferro na superfície da célula

Empacotamento de Ferro

Transporte intracelular de Ferro Fe3+ + oxiredutase  Fe2+ + moléculas “shuttle”  ______________________    mitocôndrias ferritina lisossomas Ferro do estoque    Hemosiderina A proteína reguladora de Ferro (IRP) atua como agente de ligação e sensor para a concentração citoplasmática do Ferro

Estoque intracelular de ferro Ferritinas de diferentes tecidos: a. fígado; b. sistema RE; c. intestino isoferritinas Estrutura: a. complexos heteropoliméricos; b. 24 sub-unidades H (heart) ou 24 sub-unidades L (liver); c. Mm: subnidade H - 21 kDa, subunidade L - 19 kDa; d. cavidade central há 45000 átomos de Fé e. 8 canais revestidos de aminoácidos; f. unidade H possui ferroxidase.

Estoques de ferro: Ferritina

Transportadores de Ferro Ferritina  perda de água, formação de oxo-hidróxidos ferritina desnaturada (hemosiderina) O conteúdo de Ferro na hemosiderina é de 25-30%, na maior parte está contida nos macrófagos

Estoques patológicos de Ferro 1.Traumatismo (manchas escuras após hemorragia); 2. Lichen aurens, pigmentação cutânea; 3. Dermatite purpúrea (doença de Schamberg); 4. Hemocromatose , deposição de Ferro no fígado, coração e hipófise, possivelmente aberração genética;

Mecanismos de regulação A absorção de ferro intestinal está controlada pelo menos por três mecanismos. a.Pela quantidade do ferro recentemente consumida nas refeições (regulador dietético), os sensores encontram-se nos enterócitos; b.Pela quantidade total do ferro no corpo (regulador de estoques), os sinais dos estoques ativam a programação de enterócitos imaturos; c.Pelas necessidades de ferro nos eritrócitos (sinal da eritripoese ineficiente); d.Pelos sinais informando sobre o nível (mecanismo desconhecido).

O ciclo do Ferro no corpo 1. Metabolismo interno do Ferro – conservação rigorosa e reutilização Absorção diária – 0.06 do conteúdo total; Tempo de vida dos glóbulos vermelhos  120 dias  degradação (macrófagos) Sistema RE a. fagocitose no baço, medula óssea , músculo; b. transformação no fígado (células de Kupfer) c. degradação do hemo e liberação de Ferro. medula  eritrócitos  transferrinamedula

Obrigado Dr. Petr Melnikov