artigo 4
por
LIANA SIGNORINI 1*
LUCIANA SIGNORINI 2*
Hepcidina
Um hormônio
essencial à
homeostase do ferro
Resumo
Objetivo: A hepcidina é um hormônio
essencial à regulação da homeostase do ferro, pois atua tanto no processo de absorção
intestinal, como na manutenção dos estoques
hepáticos e na liberação do ferro por macrófagos. Ela tem participação na fisiopatogênese da
Anemia de Doenças Crônicas e sua expressão
é regulada por quatro mecanismos principais.
Assim, tornou-se alvo de pesquisadores no
desenvolvimento de novas ferramentas para
diagnóstico, monitoramento terapêutico e
acompanhamento dos distúrbios do metabolismo do ferro.
Palavras-chave: Hepcidina. Ferro.
Ferroportina. Anemia de Doenças Crônicas.
Inflamação.
Summary
Title: Hepcidin – essential hormone to iron
homeostasis
Objective: Hepcidin is an essential hormone to iron homeostasis regulation, because
it acts in the intestinal absorption process, in
the maintenance of hepatic stores and in the
release of iron from macrophages. It participates
in anemia of chronic diseases pathogenesis and
their expression is regulated by four main mechanisms. Thus, it became a target to develop new
tools for diagnosis, therapeutic monitoring, and
follow iron metabolism disorders.
Keywords: Hepcidin. Iron. Ferroportin.
Anemia of Chronic Disease.
044
1 Farmacêutica-bioquímica, aluna do Curso de
Especialização em Hematologia Laboratorial da Pontifícia
Universidade Católica do Paraná - PUCPR, Curitiba - PR.
2 Cirurgiã-dentista; Especialista em Cirurgia e
Traumatologia Bucomaxilofacial - EAP/ABO - Ponta
Grossa; Doutora em Ciências da Saúde PUC-PR; PósDoutora em Cirurgia UFPR - Universidade do Porto Portugal.
Introdução
O ferro é um elemento fundamental ao metabolismo energético oxidativo de quase todos
os animais, plantas e microrganismos (1,2). Em
humanos, ele é essencial não só a moléculas que
possuem oxigênio (hemoglobina e mioglobina),
mas também à atividade de enzimas catalisadoras de reação redox (citocromos), à produção de
intermediários metabólicos, à proliferação celular,
ao reparo do DNA e à defesa do organismo (1,3,4).
O tecido que tem maior demanda por ferro é
a medula óssea, já que o utiliza no processo de
síntese de hemoglobina durante a eritropoiese
(4). Seu aporte é garantido pelo controle da absorção pelas células intestinais e por um sistema
eficiente de reciclagem, no qual macrófagos
presentes no baço (esplênicos), na medula óssea e no fígado (células de Küpffer) reconhecem
modificações bioquímicas na membrana das
hemácias senescentes (que sinalizam a necessidade de sua eliminação), fagocitam-nas,
degradam a hemoglobina e exportam o ferro à
circulação para que ele seja novamente utilizado
(2,3,4).
A quantidade não utilizada é armazenada
nas células retículoendoteliais do fígado, do
baço e da medula óssea, nas formas de ferritina
e hemossiderina (5). Porém, como a capacidade
desse armazenamento é limitada, não há um
mecanismo específico de eliminação do exces-
so de ferro (ele é eliminado do organismo por
secreções corpóreas, descamação de células
intestinais e epidérmicas e por sangramento
menstrual) e ele pode ser extremamente tóxico (devido à sua ação catalítica na produção
de radicais livres de oxigênio), os seres vivos
desenvolveram sistemas de regulação para garantir o equilíbrio (3,4,5,6). Um deles, intracelular, atua de acordo com a quantidade de ferro
disponível às células; o outro, sistêmico, conta
com a participação crucial de um hormônio: a
hepcidina (3,4,5). Como os locais de absorção,
reciclagem, armazenamento e utilização do
ferro estão distantes uns dos outros, era esperada a existência de hormônios reguladores que
explicassem as interações entre esses compartimentos (3).
A importância da
hepcidina na
homeostase do ferro
A hepcidina - proteína de 25 aminoácidos,
que contém 8 resíduos de cisteína envolvidos
em 4 pontes dissulfeto intramoleculares - foi
descrita por Krause et al. (2000) e por Park et
al. (2001) no sangue e na urina de humanos,
respectivamente (figura 1).
Inicialmente, ela foi chamada de LEAP-1
(Liver-Expressed Antimicrobial Peptide-1);
Revista NewsLab | Jun-Jul/15
liferação (4). O aumento excessivo de ferro pode
gerar efeitos profundos na função de células T,
com aumento de células TCD8+ às custas da
diminuição de células TCD4+, e uma redução na
resposta mitótica a antígenos (12).
A importância do ferro
na imunidade inata
A imunidade inata depende de uma série de
mecanismos efetores na defesa contra a invasão
de microrganismos (8). Em vertebrados, a participação do fígado na resposta de fase aguda
frente à infecção ou à inflamação se dá pelo aumento da síntese e secreção de proteínas, dentre
as quais estão peptídios catiônicos que possuem
pontes dissulfeto e atividade antimicrobiana de
amplo espectro - contra bactérias, fungos, protozoários e vírus (7,8).
Esses peptídios estão amplamente distribuídos na natureza, nos reinos animal e vegetal
(7,8). São expressos, predominantemente, nas
células epiteliais do sistema respiratório, digestivo e gênito-urinário, assim como nos grânulos
de fagócitos circulantes. Compartilham elementos estruturais comuns, são anfipáticos e
carreiam cargas positivas ao pH fisiológico que,
ao se ligarem aos fosfolipídeos carregados negativamente da membrana citoplasmática dos
micro-organismos, causam seu rompimento
(7,12). Esse mecanismo de ação inespecífico
demonstra a atividade de amplo espectro (7).
Visto que tanto o hospedeiro quanto os
microrganismos dependem de ferro para seu
metabolismo, numa infecção bacteriana a resistência do hospedeiro pode ser aumentada
pelo sequestro de ferro, restringindo sua disponibilidade aos organismos invasores (3) Para
isso, os mecanismos de diminuição da oferta de
ferro são ativados: ocorre aumento da produção
de proteínas ligantes de ferro, redução da absorção de ferro da dieta, aumento da produção
hepática de haptoglobina e hemopexina e aumento da liberação de apolactoferrina a partir
dos neutrófilos (para sequestrar ferro dos sítios
invadidos pelos micro-organismos) (12).
A transferrina está intimamente relacionada
à lactoferrina (proteína ligante de ferro). A existência dessas proteínas homólogas demonstra
a correlação entre o metabolismo do ferro e a
imunidade inata (3).
Ao induzirem o sequestro de ferro por macrófagos e a diminuição da sua absorção pelas
células intestinais, as infecções e as doenças
inflamatórias levam à Anemia da Inflamação,
também chamada de Anemia de Doenças
Crônicas, caracterizada pela diminuição da
concentração plasmática de ferro (assim como
ocorre na Anemia Ferropriva), porém com a presença de ferro nos macrófagos da medula óssea
e com a ferritina sérica elevada, indicando um
estoque adequado de ferro (1,3) (figura 4).
O metabolismo do ferro
O íon férrico (Fe3+) proveniente da dieta,
após sofrer processo de redução a íon ferroso
(Fe2+) pela enzima ferroredutase DcytB (Duodenal cytochrome B), é captado pela superfície
apical dos enterócitos através do transportador
DMT1 (Divalent Metal Transporter 1), também
chamado de Nramp2 (Natural-resistance-associated macrophage protein 2). No citoplasma
dos enterócitos, o ferro pode ser armazenado na
forma de ferritina ou ser movido para a superfície basolateral das células, de onde será exportado para o plasma pela ferroportina (FPT ou
Ireg1 - Iron regulated transporter 1) (3). Assim
como o DMT1, a FPT também é seletiva para o
Fe2+ (5) (figura 5).
Já o ferro proveniente do grupamento heme
é internalizado nas células do duodeno, fígado
e rins pela HCP1 (proteína transportadora do
heme 1) (5). A regulação dessa absorção é feita
de acordo com o nível de ferro intracelular:
havendo deficiência, a HCP1 se redistribui do
citoplasma para a membrana plasmática das
células duodenais; por outro lado, em condições
de excesso, a redistribuição se dá inversamente
(a partir da borda em escova da célula para o
seu citoplasma). No interior da célula, o ferro é
liberado da protoporfirina pela hemeoxigenase
e armazenado na forma de ferritina ou liberado
do enterócito para o sangue (5) (figura 5).
Nos macrófagos, a absorção do ferro é mais
complexa, visto que eles possuem vários transportadores: Nramp1, Nramp2 (DMT1) e Ireg1 (2,3).
Para ser captado pela transferrina (Tf) e
045
artigo 4
porém, devido aos arranjos simétricos dos pares
de cisteína ao redor de um segmento catiônico e
das pontes dissulfeto serem semelhantes à estrutura molecular de peptídios antimicrobianos
conhecidos, os pesquisadores denominaram-na
hepcidina: hep devido ao seu local de síntese
(fígado) e cidin devido às suas propriedades
antimicrobianas (8). Há relatos também de sua
produção por neutrófilos, monócitos, linfócitos,
adipócitos, células renais e β-pancreáticas (4).
Em humanos, o gene da hepcidina (HAMP
- Hepcidin Anti-Microbial Peptide) está localizado no cromossomo 19q13.1. Ele codifica
uma proteína precursora de 84 aminoácidos
(a pré-pró-hepcidina), que é processada na
extremidade amino-terminal por clivagem
enzimática, resultando na pró-hepcidina (com
64 aminoácidos). Esta, por sua vez, é levada ao
lúmen do retículo endoplasmático onde, em
seguida, sofre uma remoção pós-transcricional
de 39 aminoácidos, resultando na hepcidina
bioativa (3,8,10).
Após ser sintetizada pelos hepatócitos e processada em sua forma ativa, ela atua controlando
a concentração de um receptor transmembrana
responsável pela exportação celular de ferro - a
ferroportina - induzindo-o à sua internalização
e degradação, limitando assim a saída de ferro
dos tecidos para o plasma. Esse mecanismo
ocorre, principalmente, nos enterócitos (que absorvem o ferro da dieta), nos macrófagos (que
o reciclam a partir dos eritrócitos senescentes)
e nos hepatócitos (que constituem o principal
reservatório de ferro do organismo) (4,11). Dessa
forma, a hepcidina inibe a absorção intestinal de
ferro da dieta, o efluxo dele após ser reciclado
por macrófagos (esplênicos e hepáticos) e a sua
liberação dos estoques hepáticos, levando à diminuição da distribuição de ferro aos tecidos (2).
Portanto, ela atua como um regulador central
do metabolismo do ferro no organismo (4,11,12)
(figuras 2 e 3).
Ao mediar a retenção de ferro nos macrófagos, a hepcidina pode ser responsável por
favorecer o crescimento de microrganismos que
utilizam este metal em seu metabolismo (4).
Por outro lado, linfócitos acumulam ferro em
seu interior como controle de sua própria pro-
49° Congresso Brasileiro de
Patologia Clínica
Medicina Laboratorial
e
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49
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Laboratorial
Apoio: Sociedade Brasileira de Informática em Saúde - SBIS
artigo 4
por
LIANA SIGNORINI 1*
LUCIANA SIGNORINI 2*
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distribuído aos tecidos, é preciso que o Fe2+
(externalizado pela ferroportina) seja reoxidado
à Fe3+ (forma pela qual a transferrina sérica
tem grande afinidade) (3,5). A hefaestina, oxidase semelhante à ceruloplasmina sérica, é
responsável por essa conversão (5) (figura 5).
A transferrina não só solubiliza como também atenua a reatividade e facilita a liberação
do ferro para as células. Quando a capacidade
de ligação da Tf está totalmente saturada, o ferro pode circular livremente pelo soro na forma
não-ligada à Tf, que é facilmente internalizada
pela célula, contribuindo para o dano celular
nos casos de sobrecarga de ferro. Quando complexado à Tf, a internalização do ferro é iniciada
pela ligação desse complexo a um receptor específico (TfR) presente na superfície da maioria
das células (5).
A afinidade do TfR à Tf diférrica parece ser
determinada pela HFE (proteína da Hemocromatose), também presente na membrana
plasmática dos eritroblastos, uma vez que, no
citosol, a HFE forma um complexo com o TfR,
reduzindo o número desses receptores na membrana celular (5) (figura 5).
A interação Tf-TfR é facilitada pelo pH extracelular (7,4) e, a partir dessa ligação, inicia-se
o mecanismo de captação de ferro pelas células: o complexo Tf-TfR-HFE é internalizado por
endocitose; dentro do endossoma, a bomba
de prótons dependente de ATP encarrega-se
de reduzir o pH, facilitando a liberação do ferro
da Tf, que permanece ligada ao seu receptor;
o complexo apoTf-TfR-HFE é reciclado à superfície celular e a apo-Tf é liberada do TfR; o
ferro do endossoma (Fe3+) é reduzido pela
ferroredutase Steap 3 (Six-transmembrane epithelial antigen of the prostate 3) a Fe2+, que
atravessa a membrana da vesícula por meio do
DMT1 e alcança o citoplasma. A incorporação do
ferro ao anel de protoporfirina irá então gerar o
grupamento heme que, em combinação com as
cadeias globina, formará a molécula de hemoglobina (5,13).
Um produto da clivagem do TfR tecidual
(sTfR) circula no plasma na forma solúvel (5)
Oitenta por cento (80%) da massa de TfR celular está nas células da linhagem eritrocítica da
medula óssea; assim, existe uma correlação direta
entre a quantidade de sTfR circulante e a de TfR
celular. Portanto, a concentração de sTfR circulante é determinada primariamente pela atividade medular eritroide. Situações caracterizadas
por hipoplasia da série vermelha, como anemia
aplásica ou insuficiência renal crônica, apresentam níveis reduzidos de sTfR, enquanto condições
de hiperplasia eritroide (como Anemia Falciforme
ou outras anemias hemolíticas crônicas) estão
associadas a níveis elevados de sTfR.
Outro fator que regula a expressão do TfR
e, consequentemente, altera as concentrações
circulantes do sTfR, é o estado do ferro intracelular, mediado pelos elementos responsivos ao
ferro (IRE) e pelas proteínas reguladoras do ferro
(IRP). A privação de ferro favorece a formação do
complexo IRE-IRP no mRNA do TfR, aumentando sua síntese. É o que pode ser observado em
pacientes com Anemia Ferropriva, que apresentam concentrações séricas elevadas de sTfR (5).
Regulação da expressão
hepcidina
As consequências do desequilíbrio no metabolismo do ferro caracterizam-se de um
lado pela Anemia por Deficiência de Ferro e de
outro pelas doenças de sobrecarga, tais como a
Hemocromatose, em que a hiperferremia pode
levar à lesão tecidual em vários órgãos, gerando cirrose hepática, diabetes, hipogonadismo,
artrite ou cardiopatia (4).
Dessa maneira, para assegurar o aporte de
ferro necessário para a eritropoiese e proteger
o organismo tanto de sua deficiência quanto de
seu excesso, a expressão da hepcidina é regulada, basicamente, por quatro tipos de sinais (4)
(figura 6).
1) Aumento da atividade
eritropoiética, hipóxia e anemia
O aumento da atividade eritropoiética suprime a síntese de hepcidina, permitindo a
liberação do ferro armazenado (em macrófagos
e hepatócitos) e o aumento da sua absorção, de
modo a garantir sua mobilização para a medula óssea, visando a síntese de hemoglobina
(2,4,12) (figura 6)
Outro mediador associado com a eritropoiese
na regulação negativa da hepcidina é o GDF15
(Growth Differentiation Factor 15), um membro
da família de fatores de crescimento TGFβ, que é
estimulado em condições de depleção celular de
ferro (4) (figura 6).
Nos mamíferos, a homeostase do oxigênio
é mantida, em parte, pelo fator de transcrição
HIF (Hypoxia Inducible Factor). Ele contém
uma subunidade β, que é expressa constitutivamente, e uma subunidade α, que é regulada
(14). Em condições normais de tensão de oxigênio, a subunidade α do HIF é hidroxilada e degradada através da via ubiquitina-proteossoma,
numa interação com um gene supressor de tumor VHL (Von Hippel-Lindau), impedindo assim
a formação do heterodímero ativo HIF (4,14).
Já em situações de hipóxia e anemia, ocorre
estabilização da subunidade α, devido à inibição
da sua hidroxilação, permitindo assim sua interação com a subunidade β e, consequentemente,
induzindo a ativação de genes que respondem
a HIF, tais como o gene da eritropoietina (4,14).
Uma vez produzida pelo rim, a eritropoietina atua, através da interação com seu receptor
(EPOR), como o principal agente anti-apoptótico
nos eritroblastos e inibe a síntese de hepcidina
pelos hepatócitos através da inibição do fator de
transcrição C/EBPα (CCAAT/Enhancer Binding
Protein α) (4). Assim, ocorre maior absorção de
ferro pelos enterócitos e sua maior exportação
pelo sistema retículoendotelial, deixando-o
disponível para compensar a eritropoiese (3,5).
Como consequência, ocorre hiperabsorção de
ferro, levando a uma sobrecarga sistêmica, que
Revista NewsLab | Jun-Jul/15
2) Concentração de ferro
circulante
O aumento tanto da concentração plasmática
de ferro quanto do seu estoque estimula a produção de hepcidina que, por sua vez, bloqueia a
absorção dele a partir da dieta, até que os níveis
plasmáticos se normalizem, evitando assim a
sobrecarga, que pode ser tóxica (4,12). Por outro
lado, a produção de hepcidina é suprimida na
deficiência de ferro, permitindo assim maior absorção da dieta e reposição dos estoques. Esse
mecanismo de retroalimentação (feedback)
garante um controle rígido da concentração de
ferro plasmática (2,12) (figura 7).
Para evitar excesso de ferro livre ou falta dele
dentro da célula, as proteínas reguladoras IRP1
e IRP2 controlam a expressão pós-transcricional de genes responsáveis pela modulação da
síntese de proteínas envolvidas na captação e
estoque do ferro, tais como TfR1 e ferritina (1,5).
Em condições de baixa quantidade de ferro
intracelular, as IRPs 1 e 2 ligam-se às regiões
IRE do mRNA, codificando assim as proteínas
reguladas (1,5). Por outro lado, em condições de
excesso de ferro intracelular, as IRPs ficam inativas (5). A DMT1 e a ferroportina apresentam
estruturas “IRE like”; logo, na deficiência de ferro
em modelos experimentais, há aumento dos
níveis de mRNA da DMT1 (5).
Assim, em condições de hipoferremia, as
concentrações intracelulares de ferritina diminuem e as de TfR1 aumentam, levando à
correção da deficiência de ferro e deixando-o
disponível para o metabolismo (1).
A expressão da hepcidina é regulada pela
HFE, pelo receptor TfR2, pela BMP (Bone Mor-
phogenic Protein), pela HJV (hemojuvelina) e
por serina-proteases TMPRSS6 (TransMembrane PRoteaSe Serine 6) (12,15,16).
A proteína HFE interage com os receptores
da transferrina, TfR1 e TfR2 (4,17). À medida
que a saturação de transferrina aumenta, a HFE
perde sua ligação com o TfR1, ficando disponível
para se ligar ao TfR2, ativando assim a via de
sinalização MAPK/ERK (Extracelular Regulated
MAP Kinase). Isso contribui para o aumento da
BMP6, com consequente elevação da expressão
de hepcidina através da via de sinalização das
SMADS (Son of Mothers Against Decapentaplegic) (4) (figuras 6 e 8).
Aparentemente, a Tf diférrica tem um papel
fundamental nessa regulação (5). Na superfície
celular do hepatócito, a Tf diférrica competiria
com a HFE pela ligação à TfR1. Em condições de
altas concentrações de Tf diférrica, haveria uma
maior ligação da Tf ao seu receptor e a HFE livre
sinalizaria para o núcleo sintetizar mais hepcidina. Numa situação inversa, com baixa saturação
de Tf, a competição para a ligação ao TfR seria
vantajosa para a HFE; assim, uma diminuição
nos níveis de HFE livre levaria à redução na expressão da hepcidina (5).
Como a expressão da hepcidina é regulada
também pelas proteínas HJV e TfR2, mutações
nessas moléculas e na β2-microglobulina, que
interagem com a HFE na superfície celular, levam ao fenótipo de Hemocromatose, em que a
expressão da hepcidina está diminuída ou não
responsiva ao excesso de ferro absorvido da
dieta (5).
A proteína HJV é a principal responsável pelas
formas mais severas de Hemocromatose Juvenil e
é um co-receptor de BMP. As BMPs são membros
da família TGFβ (Transforming Growth Factor-β)
e induzem a transcrição do gene da hepcidina
através da via das SMADs (4,18). A ligação das
BMPs aos seus receptores (BMP1 e BMP2), ativa
a fosforilação das SMADs 1, 5 e 8 (R-SMAD), as
quais interagem com a SMAD-4 (19). Este complexo migra para o núcleo e, ligando-se à região
promotora do gene da hepcidina, regula sua transcrição (19) (figuras 6 e 8).
A HJV pode ser clivada pela furina (mesma
convertase responsável pela maturação da hep-
cidina) e libertada numa forma solúvel que, ao
contrário da HJV de membrana, é capaz de inibir
a produção de hepcidina, possivelmente por
um mecanismo de competição com as BMPs.
Embora várias BMPs sejam capazes de induzir a
expressão de hepcidina, a BMP6 é o mediador
essencial à resposta da hepcidina ao ferro no
fígado (4,18) (figura 6).
A serina-protease TMPRSS6, também conhecida como matriptase-2, é responsável pela
proteólise da HJV. Como está envolvida na via de
ativação HJV/BMP, é um inibidor da hepcidina.
Recentemente, foi demonstrado que esta protease é também regulada por fatores induzidos
pela hipóxia, evidenciando-se a inter-relação
entre os mecanismos reguladores da hepcidina.
A deficiência de TMPRSS6 é responsável pela
Anemia de Deficiência de Ferro Refratária ao
Ferro (IRIDA - Iron-Refractory Iron Deficiency
Anemia) (4,18) (figura 6).
3) Resposta inflamatória
A descoberta da regulação das concentrações
de hepcidina por mecanismos inflamatórios
ajudou a explicar o surgimento das Anemias
de Doenças Crônicas (ADC) - também chamadas de Anemias da Inflamação - em pacientes
com doenças inflamatórias crônicas, tais como
infecções, doenças malignas ou autoimunes
(12). Existem 3 mecanismos que, dirigidos pelo
sistema imune, contribuem para seu desenvolvimento (20).
O primeiro deles diz respeito à retenção
de ferro nos macrófagos (sistema fagocítico
mononuclear) e à inibição de sua absorção por
enterócitos, mediada pela hepcidina, que leva à
hipoferremia. Consequentemente, a limitação
da disponibilidade de ferro para a eritropoiese gera anemia (2,5,20). Achados clínicos de
hipoferremia logo após o início de um quadro
inflamatório comprovam esta teoria (12).
Ademais, ocorre diminuição da saturação da
transferrina e aumento do estoque de ferro na
medula óssea e na ferritina (12).
A concentração de hepcidina está relacionada com os níveis de ferritina sérica, sendo esta
considerada um marcador de inflamação (3).
Concentração urinária elevada de hepcidina
em pacientes com Anemia da Inflamação já
049
artigo 4
resulta em dano ao organismo (1,5) (figura 6).
Durante a hipóxia, existe também um aumento da concentração de radicais livres de
oxigênio (ROS - Reactive Oxygen Species), os
quais podem ser responsáveis pela diminuição
da expressão de hepcidina através da alteração
da atividade de C/EBPα e de STAT-3 (Signal
Transducer and Activator of Transcription 3) (4)
Ocorre indução da síntese da HCP1, facilitando
a captação de heme quando há maior necessidade do organismo, e aumento da expressão de
ferroportina (5).
artigo 4
por
LIANA SIGNORINI 1*
LUCIANA SIGNORINI 2*
050
foi citada por Ganz (16), e o decréscimo de sua
excreção foi detectado por Nemeth et al. (21) ao
longo do tratamento de pacientes com quadro
inflamatório ou infeccioso.
Ocorre também diminuição na contagem
de reticulócitos, indicando uma baixa produção
de eritrócitos. A concentração de transferrina é
normal ou levemente diminuída, e os níveis de
receptor de transferrina sérico (TfR) ficam ligeiramente aumentados (12). Portanto, laboratorialmente, a ADC é caracterizada por hipoferremia
na presença de estoque de ferro (5), ou seja,
ocorre uma preservação inadequada de ferro
num ambiente de anemia (12).
O segundo resulta da saturação anormal de
transferrina, que também limita a disponibilidade
de ferro para as células progenitoras eritroides,
gerando uma deficiência de ferro funcional (20).
Por fim, citocinas inflamatórias, tais como
TNF-α (Fator de Necrose Tumoral-α), IFN-Ɣ
(Interferon-Ɣ), IL-1 (Interleucina-1), IL-6 (Interleucina-6) e IL-10 (Interleucina-10), afetam a
eritropoiese devido a um impacto negativo na
proliferação e diferenciação dos progenitores
eritroides e à indução de apoptose, comprometendo a resposta à eritropoietina (16,20)
(figura 9). Dentre elas, a IL-6 tem um papel
fundamental, já que é a principal estimuladora
da produção de hepcidina pelos hepatócitos (5).
Durante as infecções, lipopolissacarídeos
(macromoléculas específicas de patógenos)
atuam nos macrófagos, induzindo-os a produzir IL-6 e outras citocinas inflamatórias que, ao
ativarem STAT3, levam à ligação deste a um
elemento regulatório no promotor do gene
HAMP, induzindo sua transcrição (3,5) (figura
6). Estudos de Nemeth et al. (21) demonstraram
a indução da produção de hepcidina por IL-6,
indicando assim uma resposta de fase aguda
do tipo II, por meio da via de sinalização JAK/
STAT3 (4,15). A ligação de IL-6 ao seu receptor
ativa o gene JAK (Janus Kinase) e a fosforilação
de STAT3, que se liga ao promotor do gene da
hepcidina (10) (figura 6). A região reguladora
deste gene contém sítios de ligação a fatores
de transcrição, como C/EBP, que também são
recrutados na presença de lipopolissacarídeos
bacterianos e inflamação (12).
Ao induzir o sequestro de ferro por macrófagos, a hepcidina diminui a disponibilidade dele
aos micro-organismos, que o requerem para a
produção de superóxido dismutase, responsável
pela proteção contra radicais livres (12). Ademais, as vias que utilizam IFN-Ɣ tornam-se ineficazes na destruição de patógenos intracelulares em macrófagos sobrecarregados de ferro
(12). Isso acontece porque o excesso de ferro
inibe as vias mediadas por TNF-Ɣ nos macrófagos, tais como a formação de óxido nítrico (por
inibição da óxido nítrico-sintase), a formação
do complexo principal de histocompatibilidade
de classe II e a expressão de ICAM-1 (12). Deste
modo, a resposta Th1 (resposta imune celular)
pode ficar diminuída (12).
As proteínas de fase aguda tipo I, tais como
α1-glicoproteína ácida, requerem a ação sinérgica
de IL-6 e IL-1β para serem sintetizadas (10). Por
outro lado, as do tipo II (haptoglobina, α2-macroglobulina e hepcidina) requerem apenas IL-6 (10).
A deficiência funcional de ferro em pacientes
com Anemia de Doenças Crônicas pode se complicar por perda crônica de sangue (que causa
hipoferremia). Assim, a diferenciação entre
ADC e ADC/IDA (Anemia de Doenças Crônicas/
Anemia por Deficiência de Ferro) é clinicamente
importante, porque a suplementação de ferro
pode ter efeitos danosos em pacientes com ADC
por infecções ou câncer, devido à ação desse
metal como promotor de crescimento para
células tumorais e micro-organismos, além de
seu efeito negativo na função imune inata. Em
contraste, ela pode ser benéfica para pacientes
com ADC/IDA, já que eles requerem ferro para
suas funções metabólicas básicas e para a eritropoiese (20).
Na prática clínica, a diferença entre elas é
difícil, já que ambas apresentam diminuição
da concentração de ferro sérico e da saturação
de transferrina. Além disso, é complicado interpretar os resultados da dosagem de ferritina
durante um quadro inflamatório, porque sua
expressão é induzida tanto pela sobrecarga de
ferro quanto por citocinas inflamatórias (20).
Logo, novos marcadores, que indiquem com
acuracidade a necessidade de ferro para eritropoiese, são necessários (20).
Os níveis de hepcidina são claramente diferentes entre pacientes com ADC e ADC/IDA; por
isto, a determinação deste peptídeo no soro
poderá ter valor diagnóstico na distinção entre
as duas patologias, no monitoramento da terapia de suplementação de ferro (mesmo antes da
observação do aumento dos níveis de hemoglobina) e na estimativa da necessidade de ferro
para a eritropoiese (em pacientes anêmicos
que fazem diálise) (20).
4) Estresse retículo
endoplasmático
A exposição de células a agentes tóxicos,
patológicos ou a alterações nutricionais causa estresse celular (4,22). Nessas situações,
o processo de desdobramento de proteínas
é bastante afetado; portanto, o retículo endoplasmático - compartimento celular responsável
por esta função - desenvolveu mecanismos que
permitem a detecção e correção de proteínas
desenoveladas para garantir a manutenção da
homeostase celular (23).
Esse mecanismo consiste na ativação de
uma via de sinalização intracelular denominada
UPR (Unfolded Protein Response), que permite à célula não só identificar o aumento de
proteínas mal dobradas no lúmen do retículo
endoplasmático, mas também incrementar a
capacidade de redobrá-las de maneira correta
ou induzi-las à degradação (23).
A presença de proteínas desenoveladas também ativa sensores presentes no retículo endoplasmático, tais como o CREBH (cAMP-Responsive
Element-Binding Protein H) e o C/EBPα, que induzem a expressão de hepcidina (4,22) (figura 6)
Revista NewsLab | Jun-Jul/15
artigo 4
A hepcidina como alvo para o diagnóstico e o tratamento de desordens do
metabolismo do ferro
Os mecanismos de regulação da hepcidina
ajudaram na compreensão de muitas doenças
do metabolismo do ferro (4). Mutações nos
genes HFE, TfR2 (receptor semelhante ao TfR),
HJV e HAMP têm um mecanismo patogênico
comum, que consiste na produção inapropriada ou ausência de produção de hepcidina em
resposta ao excesso de ferro. Assim, ocorre
acúmulo de ferro no organismo devido a sua
contínua absorção pelo intestino (1,5) levando
à Hemocromatose Humana (2,4).
Em doenças hepáticas crônicas - hepatites
B, C e doença alcoólica - ocorre sobrecarga de
ferro, favorecendo o desenvolvimento de lesões
hepáticas e, consequentemente, deficiência da
produção de hepcidina (4,16,25).
Por outro lado, a produção elevada desse
hormônio causa Anemia Ferropriva, devido à
incapacidade de absorção do ferro, mesmo com
uma dieta normal (2). Seu aumento mediado
por inflamação crônica ou estresse oxidativo
favorece a depleção de ferro do sangue e a sua
retenção nas células do sistema retículo-endotelial, principalmente nas células de Küpffer, podendo estimular ainda mais a resposta imune.
Sendo assim, pode ser considerada como um
fator de agravamento da própria doença (4).
Destaca-se, portanto, a importância do
conhecimento das vias de transdução de sinal
da hepcidina no desenvolvimento de alvos farmacológicos: agonistas da hepcidina ou estim-
uladores de sua produção poderão ser utilizados
no tratamento e prevenção de desordens de sobrecarga de ferro em quadros de deficiência de
hepcidina (como acontece na Hemocromatose)
(3,16). Por outro lado, antagonistas e inibidores
de sua produção terão utilidade no tratamento
de Anemias por Deficiência de Ferro (16).
Pouco se sabe sobre a relação estrutura-atividade da interação entre a hepcidina e seu respectivo receptor – a ferroportina. Porém, Clark
et al. (9) demonstraram que existem resíduos na
região N-terminal da hepcidina que influenciam
nessa interação e que podem ser utilizados no
desenvolvimento de análogos para o tratamento de patologias associadas à sobrecarga
hereditária de ferro.
Quanto ao doseamento da hepcidina, os primeiros estudos foram realizados na urina de humanos por cromatografia de troca iônica; porém,
tratava-se de um teste muito laborioso (4).
Mais tarde, foram desenvolvidas técnicas por
espectroscopia de massa, que permitiram seu
doseamento não só na urina, mas também no
soro. Elas apresentaram boa reprodutibilidade,
mas dependiam de equipamentos caros e não
disponíveis facilmente (4).
Um método imunoenzimático para detecção
de pró-hepcidina por meio de ELISA, que é
barato e de fácil execução, foi descrito (26). No
entanto, ele nunca foi validado clinicamente,
pois seus resultados não se relacionavam com
as concentrações esperadas de hepcidina-25,
nem com outros parâmetros do metabolismo
do ferro (4).
Recentemente, um teste de ELISA competitivo, que é capaz de detectar alterações
fisiológicas e patológicas nos níveis de hepcidina-25 (no soro e na urina) com precisão e
reprodutibilidade, também foi relatado; todavia,
sua comercialização tem sido difícil, provavelmente pela dificuldade de se garantir estoques
de anticorpo - devido ao tamanho da molécula
alvo (apenas 25 aminoácidos), à sua estrutura
compacta e complexa e à grande conservação
genética entre espécies - o que torna difícil a
indução de uma resposta imune nos modelos
hospedeiros (4,26).
O doseamento da hepcidina no soro, sem
dúvida, será usado no futuro como uma ferramenta importante no diagnóstico, classificação,
acompanhamento de pacientes com patologias
relacionadas ao ferro e avaliação da eficácia do
tratamento com ferro em pacientes com Anemias de Doenças Crônicas. No entanto, ainda
não há um teste de referência, comercialmente
disponível e a um preço acessível, que torne o
doseamento deste hormônio um teste de rotina
na prática clínica (4,26). Assim, mais estudos
são necessários até que se consiga validar uma
metodologia padrão, a um custo adequado,
para padronizar esse exame no diagnóstico laboratorial de doenças.
Figura 1 – Estrutura tridimensional da hepcidina, mostrando as pontes dissulfeto
e os resíduos de cisteína. Fonte: CLARK et al., 2011.
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LUCIANA SIGNORINI 2*
Figura 2 - Ação da hepcidina no metabolismo do ferro. A hepcidina faz com
que haja internalização e degradação da ferroportina. Assim, nos enterócitos, ocorre inibição tanto da absorção de ferro quanto da sua liberação para
o plasma (figura à esquerda). Nos macrófagos, a exportação de ferro também é inibida, gerando seu acúmulo dentro das células e diminuição de sua
disponibilidade para a eritropoiese (figura à direita). Fonte: GROTTO, 2008.
Figura 3 - Regulação da exportação
celular de ferro para o plasma pela
hepcidina. Quando as concentrações
de hepcidina são baixas, a ferroportina (Fpn) é expressa na membrana
plasmática e exporta o ferro. Quando
aumentam as concentrações de hepcidina, esta se liga à ferroportina e induz
sua internalização e degradação; assim,
a liberação de ferro é progressivamente
diminuída. Fonte: GANZ, 2007.
052
Figura 4 – Síntese da hepcidina no fígado e seus efeitos no metabolismo do ferro. A exposição de hepatócitos (H) e macrófagos hepáticos
(células de Kupffer - K) a micro-organismos ou transferrina saturada
por ferro (Fe/Tf) causa a liberação de IL-6 e de outras moléculas sinalizadoras (setas vermelhas), que induzem a síntese e secreção de hepcidina (setas amarelas). A hepcidina plasmática (setas amarelas largas)
inibe a recaptação de ferro pelo duodeno e a liberação de ferro por
macrófagos. Fonte: GANZ, 2003.
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Figura 5 - O enterócito e as
proteínas envolvidas na absorção
do ferro. DcytB: ferroredutase;
DMT1: transportador de metal divalente 1; HCP1: proteína transportadora do heme 1; Nu: núcleo; HFE:
proteína da hemocromatose; TfR:
receptor da transferrina. Fonte:
GROTTO, 2008.
Figura 6 - Representação esquemática dos mecanismos
moleculares envolvidos na
regulação e ação da hepcidina: nível de ferro circulante,
eritropoiese, anemia, hipóxia, inflamação e estresse do
retículo endoplasmático.
Legenda: Fpn (ferroportina);
RE (retículo endoplasmático). Fonte: PORTO et al., 2012.
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Figura 8 – Modelo hipotético da regulação da hepcidina pelo holotransferrina. Esta sinalização consiste no receptor
da BMP (BMPR), seu ligante BMP2/4 e no
co-receptor hemojuvelina (HJV), formando um complexo receptor que é estimulado pela ligação da holotransferrina (holoTf) aos seus receptores (TfR1 e TfR2). A
ligação da holoTf ao TfR1 libera HFE; já a
ligação de holoTf ao TfR2 estabiliza TfR2
e, tanto a HFE quanto o TfR2 associam-se
com o complexo receptor, que então
fosforila R-Smad. Esta se liga a Smad-4
e ambas deslocam-se até o núcleo e formam um complexo de transcrição que
aumenta a síntese do mRNA da hepcidina. A serina-protease TMPRSS6 e a sHJV
diminuem a síntese de hepcidina. Fonte:
GANZ, 2008.
055
artigo 4
Figura 7 – Homeostase do ferro. A hepcidina controla a entrada de ferro no
plasma, regulando a ferroportina. Os
maiores fluxos de ferro regulados pela
interação hepcidina-ferroportina são:
liberação de ferro por macrófagos, reciclagem de ferro no baço e outros órgãos,
absorção de ferro da dieta no duodeno e
liberação de ferro dos estoques hepáticos. A retroalimentação do sistema pela
saturação plasmática e estoque de ferro
garante que sua concentração extracelular e os estoques fiquem dentro de limites normais. A síntese de hepcidina é
diminuída pela atividade eritropoiética,
permitindo um aporte de ferro suficiente
para a medula óssea quando a demanda
pela síntese de eritrócitos é aumentada.
Durante a inflamação, a produção de
hepcidina é estimulada e a entrada de
ferro no plasma é inibida, causando hipoferremia e Anemia da Inflamação. Fonte:
GANZ, 2007.
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Figura 9 - Alterações do metabolismo do ferro na Anemia de Doenças Crônicas. Papel dos mediadores inflamatórios e do sistema imune nos distúrbios
do ferro, levando à sua retenção nos macrófagos e à limitação da sua disponibilidade para as células eritroides. Fonte: GROTTO, 2008.
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7:205-214.
Correspondência para:
Liana Signorini
E-mail: [email protected]
Este trabalho deve ser atribuído à Pontifícia
Universidade Católica do Paraná – PUCPR
Revista NewsLab | Jun-Jul/15
Lançamento
3 0 d e s e te m b ro d e
2015, no estande da
SBPC/ML, durante o
49º Congresso Brasileiro
de Patologia Clínica
Medicina Laboratorial
I nteg ra çã o pa r a
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49° Congresso Brasileiro de
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29/9 2/10 2015
Medicina Laboratorial
e
1° Congresso Brasileiro de
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inscritos e presentes no
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testing (POCT), na língua inglesa, vem se tornando cada vez
mais presente nos serviços de saúde por proporcionar uma
resposta rápida para tomada de decisão médica.
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processo de implantação e gestão dessa tecnologia,
provendo subsídios para a garantia da qualidade dos
resultados, com o objetivo de proporcionar maior
segurança ao paciente.
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para a Gestão e Garantia da Qualidade de Testes
Laboratoriais Remotos (TLR) da Sociedade Brasileira de
Patologia Clínica/Medicina Laboratorial (SBPC/ML), são
abordados os conceitos básicos, as orientações em relação
à implantação e gestão desses dispositivos, a legislação
vigente, os requisitos dos programas de acreditação
laboratorial e as aplicações mais recentes nas diferentes
áreas da medicina laboratorial.
Trata-se de uma obra indispensável para o laboratório
clínico e para os profissionais da área da saúde que atuam
diretamente na assistência ao paciente.
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simples e abordando os aspectos práticos da aplicação e
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