Il metabolismo del ferro

Che cos’è il ferro?

Il ferro (Fe) è un minerale essenziale per il nostro organismo. Mediante il suo metabolismo, infatti, il ferro è impiegato in diversi processi fondamentali come: la respirazione cellulare, la riproduzione cellulare, il trasporto dell’ossigeno nel sangue e la produzione di alcuni ormoni.

Come viene assunto?

La principale fonte di assunzione del ferro è tramite l’alimentazione: una dieta ben equilibrata consente di mantenere costante il suo livello nell’organismo. Questo è di circa 6 grammi nell’uomo e 2 grammi nella donna. Gli alimenti maggiormente ricchi di ferro sono le carni rosse, il fegato, la frutta secca e le verdure a foglia verde. L’assorbimento è invece ostacolato da alcuni farmaci (antiinfiammatori, antibiotici e antiacidi) e da alcune bevande come il tè e il caffè.

Il metabolismo del ferro nel corpo umano

Il metabolismo del ferro è di tipo conservativo. Il ferro, è conservato all’interno dell’organismo: una volta usato per la produzione di emoglobina viene continuamente riciclato da diversi compartimenti. Tra cui il midollo osseo che produce gli eritrociti (il 90% del ferro che assumiamo arriva in questo compartimento per produrre globuli rossi) e dai macrofagi che agiscono sugli eritrociti senescenti (questi rappresentano il compartimento “ di riciclo”) che sono in grado di liberare l’eme dall’emoglobina e rilasciale il ferro il circolo.
Il pool plasmatico di ferro è il ferro circolate legato alla proteina transferrina che veicola il Fe dal compartimento di riciclo al compartimento eritroide. Il livello di ferro rimane dunque costante mediante il riciclo tra questi due compartimenti.
Il midollo osseo usa circa 20mg/giorno di ferro per produrre globuli rossi; di questi il 90% arriva dal riciclo del ferro, mentre solo il 10% è assorbito con la dieta. Questa piccola percentuale compensa le perdite fisiologiche di ferro tramite urina, sudore e mestruazioni.
Nel metabolismo del ferro gioca un ruolo importante il fegato. Se da un lato funziona come un magazzino che accumula l’eccesso di Fe, dall’altro il fegato produce un ormone chiave per questo metabolismo che è l’epcidina.

Descrizione delle tappe del metabolismo del ferro e dei compartimenti utilizzatori. — *Figura 1: Le tappe del metabolismo del ferro* *[Fonte doctorium.it]*

Il ruolo dell’epcidina nel metabolismo del ferro:

L’epcidina è un ormone prodotto dal fegato che regola l’omeostasi del ferro. Agisce inibendo l’azione della ferroportina, una proteina trasmembrana che trasporta il ferro fuori dalla cellula. Se il livello circolante di Fe è basso viene inibita la produzione di epcidina e la ferroportina può quindi trasportare il ferro al di fuori delle cellule. Contrariamente, se i livelli di ferro aumentano, aumenta la produzione di epcidina che blocca l’attività della ferroportina.

Difetti nella regolazione dell’epcidina sono alla base di alcune patologie come l’anemia e l’emocromatosi.

Descrizione del ruolo dell'epcidina in relazione alla ferroportina. — *Figura 2- Il ruolo dell’epcidina [Fonte emocromatosi.it]*

La regolazione del metabolismo del ferro a livello cellulare:

A livello cellulare ci sono diversi geni chiave che regolano l’omeostasi del Fe. Non tutti i tipi cellulari esprimono questi geni, ma tutte le cellule presentano dei sistemi per recuperare il Fe dall’esterno; i principali sono:

il recettore di tipo I della transferrina, questo recettore lega la trasferrina che è legata al Fe, in seguito questo legame il recettore viene endocitato e il Fe viene liberato dalla transferrina e rilasciato nel citosol. Successivamente il ricettore viene riutilizzato.

canale di membrana che trasporta ioni FE2+(trasportatore di ioni bivalenti), quindi questo canale
trasporta il ferro come ione ed è presente la proteina che a livello della mucosa intestinale
è deputata al riassorbimento del Fe assunto con la dieta.

Con questi due meccanismi il ferro entra nel citosol. Una volta arrivato nel citosol può essere usato per produrre EME nel mitocondrio o per la sintesi delle molecole ferro-zolfo che sono essenziali per produrre enzimi. Può anche essere immagazzinato, ma non come ferro libero ( perché tossico ), ma bensì legato con la ferritina, una proteina citosolica che serve per creare dei depositi cellulari. Una molecola di ferritina lega circa 4000 atomi di Fe. Avendo dunque un’elevata capacità di legame con il Fe permette di conservarlo in maniera non dannosa.

L’esportazione del ferro:

Oltre che immagazzinato il metabolismo del ferro ne consente anche l’esportazione. Questo lavoro è fatto dai macrofagi che liberano il Fe dagli eritrociti senescenti, tramite un trasportatore di membrana che è la
ferroportina (questo è l’unico trasportatore conosciuto: tutte le cellule esportano il ferro tramite la ferroportina) che regola gli scambi di Fe fra le cellule adiacenti. Quando la ferroportina è espressa in membrana il Fe può essere esportato. Quando non è espressa, oppure è espressa in quantità minima il Fe rimane nella cellula. In condizioni ipossiche, quando si ha un incremento dei globuli rossi per incrementare i livello di ossigeno, si ha una sovra espressione della ferroportina.

I sistemi di recupero del ferro:

I sistemi di recupero del Fe sono diversi nei vari tipi cellulari, ad esempio:

L’entrocita, cellula del duodeno che assorbe ferro. Esprime sulla sua superficie apicale DMT1 che è un canale in grado di assorbire il Fe dalla dieta, e nella parte basale esprime la ferroportina che è in grado di esportare il Ferro che viene legato alla transferrina e portato in circolo per essere usato.
Progenitore dei globuli rossi: questa cellula, dovendo creare gli eritrociti, ha bisogno di accumulare molto ferro; esprime il recettore di tipo I per la transferrina e ha la ferroportina poco espressa perché non ha necessita di esocitare il Fe.
Macrofago: fagocita gli eritrociti senescenti e libera il ferro dalla ferritina; questa cellula presenta un alto grado di espressione della ferrropontina per mettere il circolo il Fe fagocitato.
L’epatocita esprime tanta ferritina perché è in grado di creare un deposito intracellulare di ferro, inoltre esprime la ferropontina per esportare il Fe in caso di necessità.

Fonti:

Cardarelli G, Anatra GM. L’epcidina: un peptide chiave nel metabolismo del ferro [Hepcidin: a key peptide in iron metabolism]. Minerva Med. 2003 Jun;94(3):135-9. Italian. PMID: 14605594.
Tarocco RP, Faro G, Pinnavaia M, Sargiotto A. Le basi biochimiche del metabolismo del ferro [Biochemical bases of iron metabolism]. Recenti Prog Med. 1986 Feb;77(2):110-5. Italian. PMID: 3520723.
https://www.emocromatosi.it