כפי שהבטחתי - סקירה בתחום בו עסקתי....

ברזל הינו יסוד הכרחי לכל אורגניזם חי. הוא חשוב בגלל השתתפותו בריאקציות של חימצון-חיזור (חימזור), הכפלת דנ"א, היותו חלק מבני באנזימים רבים ותפקידו בהסעת חמצן.
עם זאת, האורגניזם (אדם במקרה שלנו) חייב לבקר את רמת הברזל בגוף באופן הדוק, זאת עקב יכולתו של הברזל לקלוט ולתרום אלקטרונים במעבר בין רמות חימצון שונות (ברזל II וברזל III) דבר שיכול להוביל ליצירת רדיקלים חופשיים (ריאקצית Fenton).

חלבוני ומושגי מפתח המשתתפים במטבוליזם של ברזל -
טרנספרין (Transferrin) - החלבון הנושא את הברזל בדם, כך שאינו זמין לריאקציות חימזור. בעל אפיניות גבוהה מאד לברזל. יכול לקשור שני אטומי ברזל:
https://2007-uploaded.fresh.co.il/2...31/51638297.jpg
טרנספרין רצפטור - רצפטור הנמצא על ממברנות תאי הגוף וקושר טרנספרין על מנת להעביר את הברזל הקשור אליו אל תוך התא:
https://2007-uploaded.fresh.co.il/2...31/65070877.jpg
DMT1 - רצפטור לברזל אי אורגני מחוזר, נמצא על כל תאי הגוף, אך בעיקר בתאי הדואודנום במעי.
הפסידין (Hepcidin) - פפטיד אנטי מיקרוביאלי המיוצר בכבד ונחשב כיום לבקר המרכזי על קליטת הברזל בגוף:
https://2007-uploaded.fresh.co.il/2...31/79354871.jpg
פריטין (Ferritin) - החלבון האחראי על אגירת הברזל בתאים, צורתו חבית, והברזל נאגר בו בצורה גבישית שאיננה זמינה לריאקציות חימזור:
https://2007-uploaded.fresh.co.il/2...31/62028405.jpg
FPN1 - טרנספורטר של ברזל האחראי על הוצאת ברזל מהתא, נמצא בתאי הדואודנום (בצד של מערכת הדם, לא של חלל המעי) וכן במאקרופג'ים של המערכת הרטיקולו-אנדותליאלית.
המערכת הרטיקולו-אנדותליאלית - המערכת בה עובר רוב הברזל בגוף, הכוללת את מערכת יצירת תאי הדם האדומים, וכן את המאקרופאג'ים האחראים לפירוק כדוריות דם זקנות והשבת הברזל לסירקולציה.

גוף האדם קולט ברזל במעי, בחלק הנקרא דואודנום, בעזרת שני רצפטורים עיקריים - DMT1 הקולט ברזל אי-אורגני כברזל מחוזר (ברזל II) ו Heme receptor הקולט ברזל הנמצא בצורה האורגנית של מולקולת Heme - אותה מולקולה הנמצאת במרכז ההמוגלובין:
https://2007-uploaded.fresh.co.il/2...31/60749910.gif

אך לאדם אין מערכת הפרשה לברזל. הדרכים היחידות לאיבוד ברזל הן קילוף תאי עור ומעי מתים, וסת נשים ודימומים אקראיים. מכאן, שמערכת הבקרה על רמת הברזל בגוף צריכה להתמקד בקליטת הברזל.
מתאי הדואודנום, הברזל עובר אל מחזור הדם ונקלט ע"י החלבון טרנספרין. בצורה זו עובר הברזל אל כלל תאי הגוף, כאשר איבר המטרה העיקרי שלו הוא מח העצמות, שם מיוצרות כדוריות הדם האדומות ומתמלאות בהמוגלובין. רוב הברזל בגוף נמצא בכדוריות הדם. כאשר כדורית דם מסיימת את חייה (לאחר 120 יום בממוצע), היא נבלעת בתהליך פאגוציטוזה על ידי מאקרופג'ים של המערכת הרטיקולו-אנדותליאלית. שם היא מפורקת, מפורק ההמוגלובין והברזל חוזר אל מערכת הדם.

הבקרה על רמת הברזל מתבצעת בשתי דרכים. אחת, ע"י ברזל עצמו, המפעיל בקרת תרגום של טרנספרין-רצפטור ופריטין ברמת הרנ"א. הדרך השניה היא בקרה, ככל הנראה ברמת הדנ"א ע"י החלבון הפסידין. עדיין לא ברור לחלוטין המנגנון, אך ככל הנראה כתגובה לעלייה ברמת הברזל במאגרים בכבד, מופרש הפסידין, אשר גורם לירידה בכמות הרצפטורים לברזל בתאי המעי.

קיימים מס' מצבים פתולוגיים הקשורים בברזל, חלקם ידועים יותר וחלקם פחות. הפרעות רבות במטבוליזם של ברזל הן גנטיות והנה כמה מהבולטות שבהן:

המוכרומטוזיס (Haemochromatosis) - מחלה גנטית הגורמת להעמסת יתר של ברזל ולה מס' סוגים:
סוג 1 - הנפוץ ביותר, כתוצאה של מוטציה אוטוזומלית (לא קשורה לכרומוזום מין) רצסיבית (לא דומיננטית, יש צורך בשני עותקים פגומים של הגן כדי ליצור מחלה). הנמצאת בעיקר באנשים ממוצא צפון אירופאי. המחלה גורמת להצטברות הדרגתית של ברזל כאשר סימפטומים מתחילים החל מאמצע החיים.המחלה יכולה לגרום נזק לרקמות דוגמת הכבד, לבלב, מפרקים ואברי הרביה.
סוג 2 - המוכרומטוזיס של צעירים. נגרם ממוטציה אוטוזומלית רצסיבית נדירה הגורמת למחלה להופיע בעשור השני והשלישי לחיים. מאופיינת בבעיות לב ובעיות במערכת הרביה. צבירת הברזל מוגברת יותר מאשר בסוג 1, והמוטציה היא ככל הנראה בגן להפסידין.
סוג 3 - דומה מאד לסוג 1, המוטציה היא בגן שונה.
סוג 4 - שונה משאר הסוגים בהורשה ובתסמינים. היא מורשת כמוטציה אוטוזומלית דומיננטית. מכיוון שהמוטציה היא בגן לFPN1, הברזל מצטבר במאקרופג'ים.

הטיפול היעיל ביותר בהמוכרומטוזיס מכל הסוגים הוא הקזת דם, מלווה במתן כלאטור (מולקולה ה"תופסת" את הברזל) IV.

תלסמיה - השם מתייחס לקבוצה של אנמיות תורשתיות המתאפיינות ביצירת המוגלובין דפקטיבי. דבר זה גורם לכך שרוב כדוריות הדם לא יוצאות אל מחזור הדם. אלו שכן, ההמוגלובין הדפקטיבי שוקע בהן, נוצרים רדיקלים חופשיים הפוגעים בממברנה ומתרחשת המוליזה.

הטיפול היעיל ביותר כיום הוא עירויי דם המלווים בעירוי של כלאטור.

אנמיה סידרובלסטית - תוצאה של מוטציה בחלבון המעורב ביצירת המוגלובין וגורמת להצטברות ברזל במיטוכונדריה.

אנמיה חרמשית - הפרעה בסינתזת המוגלובין המלווה בהמוליזה בכלי הדם.

בנוסף ישנה אנמיה של מחסור בברזל, המוכרת לכל אישה שניה, ואנמיה של מחלות כרוניות הנוצרת כתגובה חיסונית של הגוף לזיהום מתמשך.
העבודה שלי עסקה בחלבון בשם NRAMP1,חלבון ייחודי למאקרופג'ים של המערכת הרטיקולו-אנדותליאלית ושביטויו עולה באנמיה של מחלות כרוניות. הוא נחשד כטרנספורטר של ברזל. החלבון הומולוגי לDMT1, אך הוא ממוקם לא על ממברנת הפלסמה, אלא על אנדוזומים (וסיקולות תוך תאיות שמקורן באנדוציטוזה) בתוך התא. מטרת המחקר היתה לבדוק את המנגנון בו הוא מעביר ברזל, הכיווניות והשילוב של זה עם הגנה מפני פתוגנים תוך תאיים.
במחקר השתמשתי בקו תאים מאקרופג'ים מעכבר, שחולק ל-2. קו שמבטא את החלבון וקו שלא. השתמשתי בשיטות פלואורוסנטיות ב-Live cell imaging בסמנים הרגישים לברזל וכן, מכיוון שהחשד היה שהטרנספורט מזווג עם טרנספורט של יוני מימן (כמו DMT1), גם בסמנים רגישים לpH והשוויתי בין שני הקווים בתגובתם לברזל.
המסקנה היתה כי NRAMP1 מעביר ברזל מהאנדוזום לציטוזול, כאשר הוא משתמש במפל הפרוטונים ומוציא תו"כ פרוטונים אל הציטוזול.
ע"י פעולה זו, האנדוזום, בו מתרכזים פתוגנים תוך תאיים רבים, הופך להיות סביבה ענייה בברזל, ומקשה על הפתוגנים להתרבות.

תמונות של התאים:



תרבית התאים כאשר הציטוזול צבוע באדום והאנדוזומים בירוק. הסמנים "דוהים" כאשר קושרים ברזל. בנק' התחלה יש ברזל באנדוזומים ולאחר כ1/2 שעה עובר לציטוזול

התמונות צולמו במיקרוסקופ לייזר קונפוקאלי

מיכל - 20.1.13
מאיה - 9.11.14
נטע - 2.4.20