Hereditary hemochromatosis associated with the development of liver cirrhosis / Hemocromatose hereditária associada ao desenvolvimento da cirrose hepática

ABSTRACT Hereditary hemochromatosis (HH) is an autosomal recessive disease, most often associated with mutations in the HFE gene, which result in continuous absorption of iron, causing its overload. Liver tissue is the main site of iron deposition; thus, high levels of iron, when interacting with oxygen, induce the formation of free radicals that will act on proteins, lipids, and deoxyribonucleic acid (DNA), which may trigger deleterious effects at cellular and tissue levels. In order to elucidate the development and progression of liver cirrhosis due to iron overload, the purpose of this study is to describe the pathophysiology of the hepatic system in patients diagnosed with HH. For this purpose, searches for scientific articles were carried out in the main academic databases. We found that patients diagnosed with HH are more likely to develop liver cirrhosis, since chronic iron deposition in liver tissue induces injury and consequent tissue regeneration, progressing to collagen fibers synthesis surrounding the hepatocytes, leading to loss of liver function and development of cirrhosis. Therefore, it is necessary to carry out tests such as iron, ferritin and transferrin measurements, to evaluate body's iron stores, aiming at an early diagnosis of iron overload, thus avoiding deleterious damage at cellular and tissue levels.

RESUMEN La hemocromatosis hereditária (HH) es uma enfermedad autosómica recesiva, asociada, la mayoría de las veces, a mutaciones del gen HFE, que producen absorción continua de hierro, con sobrecarga de esa sustancia. El tejido hepático es el principal sitio de almacenamiento de hierro; así, niveles elevados de hierro, al interactuar con oxígeno, inducen la formación de radicales libres que actuarán sobre proteínas, lípidos y ácido desoxirribonucléico (ADN), pudiendo acarrear efectos dañosos a nível celular y tisular. Para aclarar el mecanismo de desarrollo de la cirrosis hepática debido a sobrecarga de hierro, el objetivo de este estudio es describir la fisiopatologia del sistema hepático en pacientes diagnosticados con HH. Para eso, se efectuaron búsquedas por artículos científicos en los principales bancos de datos acadêmicos. Verificamos que pacientes diagnosticados con HH presentan mayor predisposición a desarrollar cirrosis hepática, porque el depósito crônico de hierro en el tejido hepático causa lesión y consecuente regeneración de tejido, progresando a la formación de fibras de colágeno que rodean los hepatocitos, llevando la pérdida de la función hepática y al desarrollo de la cirrosis. Ante esto, es necesario medir hierro, ferritina y transferrina para evaluación de las provisiones de hierro del cuerpo, buscando un diagnóstico temprano de la sobrecarga de hierro, para evitar efectos deletereos a nível celular y tisular.

RESUMO A hemocromatose hereditária (HH) é uma doença autossômica recessiva, associada, na maioria das vezes, a mutações do gene HFE, que resultam em absorção contínua de ferro, ocasionando a sobrecarga dessa substância. O tecido hepático é o principal sítio de depósito do ferro; dessa forma, níveis elevados de ferro, ao interagir com o oxigênio, induzem a formação de radicais livres que irão agir sobre proteínas, lipídios e ácido desoxirribonucleico (DNA), podendo desencadear efeitos deletérios a níveis celulares e teciduais. Visando elucidar o mecanismo de desenvolvimento da cirrose hepática decorrente da sobrecarga de ferro, o objetivo deste estudo é descrever a fisiopatologia do sistema hepático em pacientes diagnosticados com HH. Para isso, foram realizadas buscas por artigos científicos nos principais bancos de dados acadêmicos. Verificamos que pacientes diagnosticados com HH apresentam maior predisposição de desenvolver cirrose hepática, pois o depósito crônico de ferro no tecido hepático provoca lesão e consequente regeneração tecidual, progredindo para formação de fibras de colágeno que circundam os hepatócitos, levando à perda da função hepática e ao desenvolvimento da cirrose. Diante disso, faz-se necessária a realização de exames como dosagem de ferro, ferritina e transferrina para avaliação dos estoques de ferro do organismo, objetivando um diagnóstico precoce da sobrecarga de ferro, a fim de evitar danos deletérios a níveis celulares e teciduais.

Current status of iron metabolism: Clinical and therapeutic implications. / Estado actual del metabolismo del hierro: implicaciones clínicas y terapéuticas.

Hepcidin is the main regulator of iron metabolism and a pathogenic factor in iron disorders. Hepcidin deficiency causes iron overload, whereas hepcidin excess causes or contributes to the development of iron-restricted anaemia in chronic inflammatory diseases. We know the mechanisms involved in the synthesis of hepcidin and, under physiological conditions, there is a balance between activating signals and inhibitory signals that regulate its synthesis. The former include those related to plasmatic iron level and also those related to chronic inflammatory diseases. The most important inhibitory signals are related to active erythropoiesis and to matriptase-2. Knowing how hepcidin is synthesised has helped design new pharmacological treatments whose main target is the hepcidin. In the near future, there will be effective treatments aimed at correcting the defect of many of these iron metabolism disorders.

Hepcidina y parámetros del hierro en donantes de sangre / Hepcidin and iron parameters on blood

Resumen Introducción: la hepcidina es la principal hormona peptídica reguladora de la absorción y distribución tisular del hierro. Estudios recientes han planteado la posibilidad de utilizarla como un biomarcador para evaluar el metabolismo del hierro y sus posibles alteraciones. Aunque, ante la esca­sa información sobre las propiedades diagnósticas de la hepcidina sérica, no han sido bien caracterizadas y no se cuenta con estudios suficientes en individuos sanos, e incluso en Colombia hasta el momento no se ha realizado ningún estudio referente al tema. Objetivo: estimar las concen­traciones de la hepcidina sérica, su rango de normalidad y su correlación con parámetros bioquímicos asociados al metabolismo del hierro en una población de donantes. Materiales y métodos: estudio descriptivo trans­versal que incluyó 85 donantes, a quienes se les realizó hemograma auto­matizado, se evaluó ferritina, transferrina y hierro total, mediante los mé­todos de electroquimioluminiscencia, inmunoturbidimetría y colorimetría. La determinación de hepcidina en suero se realizó por medio de una ELISA competitiva. Se utilizaron pruebas estadísticas, con un nivel de significan­cia de p< 0,05. Resultados: se observaron diferencias significativas en la concentración de hepcidina entre hombres y mujeres. La edad no fue un factor determinante de las concentraciones de hepcidina en los hombres Mediana (Me)=5,73 nM. Solo ferritina se correlacionó fuertemente con la hepcidina. El rango de normalidad de hepcidina encontrado en hombres estuvo entre 1,71 y 13,3 nM y entre 1,67 a 11,3 nM en mujeres. Conclusión: el nivel de hepcidina sérica es mayor en hombres y demuestra la fuerte asociación in vivo con los niveles de hepcidina sérica con el hierro de re­serva y circulante.

Abstract Introduction: The hepatic peptide hormone hepcidin is the principal regulator of iron absorption and tissue iron distribution. Recent studies have proposed hepcidin as a suitable biomarker to assess iron metabolism and its failures. Although the data were limited to information on the diagnostic properties of serum hepcidin, have not been well characterized and neither have enough studies in healthy individuals, and even in Colombia so far have not been any studies on the topic. Objective: quantify the concentrations of serum hepcidin, establish a normal range and determine the correlate with biochemical parameters associated with iron metabolism in a population of donors. Materials and methods: A cross-wise study was performed on total of 85 donors to whom an automatized blood panel was tested. Ferritin, iron and transferrin were measured through electrochimioluminiscence, inmmunoturbidimetry and colorimetry respectively. Seric hepcidin presence was evidenced by competitive ELISA. Data was statistically analized with a significance level of p< 0, 05. Results: Statistically significant differences were noticed in the hepcidin concentration when comparing women and men. Hepcidin concentrations in men were constant over age (median, 5.73nM). Only ferritin is strongly correlated with hepcidin. Normal values for women ranged between 1,67nM -11,3 nM while those for men did slightly higher 1,71 nM - 13,3 nM. Conclusions: Serum hepcidin levels are higher in men and demonstrates a strong in vivo correlation between seric hepcidin and iron either circulating or storage.

Regulación del metabolismo del hierro: dos sistemas, un mismo objetivo / Iron metabolism regulation: two systems, one goal

La existencia humana está indisolublemente unida al hierro, que es parte de una amplia variedad de enzimas claves como catalasas, aconitasas, ribonucleótido reductasa, peroxidasas y citocromos, que explotan la flexibilidad de su química redox para ejecutar un elevado número de reacciones esenciales para la vida. El cuerpo humano ha evolucionado para conservar el hierro en diferentes formas, incluido su reciclaje después de la ruptura de los eritrocitos y la retención en ausencia de un mecanismo de excreción. El metabolismo del hierro está balanceado por dos sistemas regulatorios: uno sistémico basado en la hormona hepcidina y la proteína exportadora ferroportina, y el otro que controla el metabolismo celular través de las proteínas reguladoras de hierro (IRP) que se unen a los elementos de respuesta al hierro (IRE) de los ARNm regulados. Estos sistemas funcionan de modo coordinado lo que evita, tanto la deficiencia como el exceso del mineral(AU)

Human existence is indissolubly linked to iron, which is part of a wide variety of key enzymes such as catalase, aconitases, ribonucleotide reductase, peroxidases and cytochromes, exploiting the flexibility of its redox chemistry to run a large number of reactions essential for life. Human body has evolved to keep iron in different forms, including recycling after rupture of erythrocytes and the retention without excretion mechanism. Iron metabolism is balanced by two regulatory systems: one based on systemic hormone hepcidin protein export and ferroportin, and the other, which controls cell metabolism through the iron regulatory protein (IRP) binding to the mRNAs regulated iron regulatory elements (IRE). These systems work in a coordinated manner avoiding both deficiency and excess(AU)

Regulación del metabolismo del hierro: dos sistemas, un mismo objetivo / Iron metabolism regulation: two systems, one goal

La existencia humana está indisolublemente unida al hierro, que es parte de una amplia variedad de enzimas claves como catalasas, aconitasas, ribonucleótido reductasa, peroxidasas y citocromos, que explotan la flexibilidad de su química redox para ejecutar un elevado número de reacciones esenciales para la vida. El cuerpo humano ha evolucionado para conservar el hierro en diferentes formas, incluido su reciclaje después de la ruptura de los eritrocitos y la retención en ausencia de un mecanismo de excreción. El metabolismo del hierro está balanceado por dos sistemas regulatorios: uno sistémico basado en la hormona hepcidina y la proteína exportadora ferroportina, y el otro que controla el metabolismo celular través de las proteínas reguladoras de hierro (IRP) que se unen a los elementos de respuesta al hierro (IRE) de los ARNm regulados. Estos sistemas funcionan de modo coordinado lo que evita, tanto la deficiencia como el exceso del mineral(AU)

Human existence is indissolubly linked to iron, which is part of a wide variety of key enzymes such as catalase, aconitases, ribonucleotide reductase, peroxidases and cytochromes, exploiting the flexibility of its redox chemistry to run a large number of reactions essential for life. Human body has evolved to keep iron in different forms, including recycling after rupture of erythrocytes and the retention without excretion mechanism. Iron metabolism is balanced by two regulatory systems: one based on systemic hormone hepcidin protein export and ferroportin, and the other, which controls cell metabolism through the iron regulatory protein (IRP) binding to the mRNAs regulated iron regulatory elements (IRE). These systems work in a coordinated manner avoiding both deficiency and excess(AU)

Hepcidina: su interacción con la hemojuvelina y su aporte en el diagnóstico de las enfermedades relacionadas con el metabolismo del hierro / Hepcidin: Interaction with Hemojuvelin and its Contribution in the Diagnosis of Diseases Related to Iron Metabolism

La hepcidina es una hormona peptídica, producida en el hígado y considerada unregulador del metabolismo del hierro. Su regulación está dirigida a la absorciónintestinal del hierro y a la función de la ferroportina dentro de la célula, a fin demantener un balance entre el consumo y las reservas de hierro. Esta hormona, a suvez, está regulada por procesos inflamatorios, estados de anemia ferropénica, actividadhematopoyética y algunas vías de señalización como SMAD, STAT y JAK. En estasvías interviene una proteína de membrana llamada hemojuvelina, la cual actúa comoun correceptor de la proteína morfogenética ósea, cuya función es inducir el gende transcripción de la hepcidina mediante la vía SMAD1/5/8-SMAD4. Debido a laasociación de la hemojuvelina con la expresión de la hepcidina y la relación de estaúltima con procesos inflamatorios y regulación del metabolismo del hierro, se hanpropuesto algunas técnicas para la determinación de ambas proteínas como Elisa,Dotblot, inmunoensayos y SELDI-TOF MS...

The hepcidin is a peptide hormone produced by theliver with anti-bacterial activity, is involved in regulationiron metabolism, making it possible to useit as another parameter to assess some entities relatedto disorders associated with iron metabolism.Hepcidin regulates intestinal absorption of ironlevel and the role of ferroportin in the cell, preventingeither iron overload or iron consumptionreserve, this is turn regulating for inflammatorystimuli, iron store, erythropoietic activity andsignaling patway SMAD,STAT and JAK; in thissignaling patway involved a membrane proteincalled hemojuvelin. The hemojuvelin acts as abone morphogenetic protein co-receptor, theyinduce hepcidin gene transcription through theSMAD1/5/8-SMAD4. Because of the associationsof hemojuveline with hepcidin expression andthe relationship of the latter with inflammatoryprocesses and regulations of iron metabolismhave been proposed some techniques for the determinationof both proteins as Elisa, Dotblot,Immunoassays and SELDI-TOF MS...

Relación entre la anemia ferropénica y la infección por Helicobacter pylori / Relationship between iron-deficiency anemia and Helicobacter pylori infection

La deficiencia de hierro es la carencia nutricional más frecuente en todo el mundo. El Helicobacter pylori es una bacteria gramnegativa, agente etiológico de la infección crónica más frecuente en los humanos. Al parecer este germen tiene una notable influencia sobre el metabolismo del hierro y en la actualidad existen muchas evidencias de su relación directa con la anemia ferropénica. En este artículo se investigan los aspectos más sobresalientes de este interesante e importante tema.

Iron-deficiency is the most frequent nutritional lack in the world. Helicobacter pylori is a gram-negative bacterium, an etiological agent of the most common chronic infection among humans. It seems that this germ has a remarkable influence on iron metabolism and, nowadays, there are many evidences of its direct relation to iron-deficiency anemia. The most significant aspects of this interesting and important topic are investigated in this paper.

Hiperpigmentación cutánea y homeostasis del hierro: rol de la hepcidina / Cutaneous hyperpigmentation and homeostasis of iron: role of the hepcidin

La hiperpigmentación cutánea por melanina en zonas expuestas al sol puede estar asociada a un desequilibrio en la homeostasis del hierro. La hepcidina es un péptido responsable de la regulación negativa de la absorción del hierro en el intestino delgado y de su liberación por los macrófagos. Posee capacidad antimicrobiana. Es sintetizada en el hígado, secretada al torrente circulatorio y excretada por la orina. La sobreexpresión causa anemia y su déficit, sobrecarga de hierro (acumulación en diferentes órganos y hemocromatosis hereditaria). Los antagonistas de la hepcidina podrían utilizarse en el tratamiento de la anemia resistente a eritropoyetina, asociada a procesos crónicos. Por su parte, los agonistas o sustancias que estimulen la producción de hepcidina, podrían constituir un tratamiento en enfermedades con sobrecarga de hierro (siderosis) y por consiguiente, corregir la hiperpigmentación asociada.

The cutaneous hyperpigmentation by melanin in zones of the skin exposed to the sun can be associated to an imbalance in the homeostasis of the iron. The hepcidin is a peptide responsible for the negative regulation of the absorption of the iron in the small intestine and of its liberation by the macrophages. It has, in addition, antimicrobial capacity. It is synthesized in the liver, secreted to the circulatory torrent and excreted by the urine. Its overexpression causes anemia and its deficit iron overload (accumulation in different organs and hereditary hemochromatosis), The antagonists of the hepcidin, could be used in the treatment of anemia resistant to erythropoyetin associated to chronic processes. On the other hand, the agonists or substances that stimulate the hepcidin production, could constitute a treatment in diseases with overload of iron (siderosis) and therefore, to correct the associate.hyperpigmentation.

Metabolismo del hierro / Iron metabolism

Se hace una revisión sobre el metabolismo del hierro en la que se abordan su absorción y los factores que la afectan, su transporte, captación celular, almacenamiento y excreción. Se tratan los mecanismos que intervienen en la homeostasis intracelular de este mineral y se exponen los requerimientos nutricionales de los principales grupos de riesgo que desarrollan una deficiencia de este micronutriente.

A review is made on iron metabolism in which iron absorption, factors affecting this process, iron transportation, cell uptake, storage and excretion are dealt with. The mechanisms acting in the intracellular homeostasis of this mineral and the nutritional requirements of the main risk groups that develop an iron deficiency are set forth.