Nuevos conocimientos sobre la regulacion del hierro celular

El hierro es esencial para la catálisis y la bioenergética de reducción de la oxidación, pero a menos que esté blindado adecuadamente, el hierro juega un papel clave en la formación de radicales tóxicos de oxígeno que pueden atacar a todas las moléculas biológicas. Por lo tanto, han evolucionado moléculas especializadas para la adquisición, el transporte (transferrina) y el almacenamiento (ferritina) de hierro en una forma soluble no tóxica. La administración de hierro a la mayoría de las células, probablemente incluidas las del riñón, se produce después de la unión de la transferrina a los receptores de transferrina en la membrana celular. Los complejos receptor-transferrina son luego internalizados por endocitosis, y el hierro se libera de la transferrina mediante un proceso que implica la acidificación endosomal. El almacenamiento y la captación de hierro celular se regulan de forma coordinada después de la transcripción por factores citoplásmicos, las proteínas 1 y 2 reguladoras del hierro (IRP-1 e IRP-2). En condiciones de suministro limitado de hierro, la unión de IRP a elementos sensibles al hierro (presentes en la región 5 ‘no traducida del ARNm de ferritina y en la región 3’ no traducida del ARNm del receptor de transferrina) bloquea la traducción del ARNm de ferritina y estabiliza el ARNm del receptor de transferrina. El escenario opuesto se desarrolla cuando el hierro en el grupo de tránsito es abundante. Además, las actividades / niveles de IRP pueden verse afectados por diversas formas de “estrés oxidativo” y óxido nítrico. El riñón también requiere hierro para los procesos metabólicos, y es probable que la deficiencia o exceso de hierro pueda causar la función alterada de las células renales. Los receptores de transferrina no están distribuidos uniformemente en todo el riñón, y existe un gradiente cortical a medular en la biosíntesis de hemo, con la mayor actividad en la corteza y menor en la médula. Esto sugiere que hay características únicas del metabolismo de hierro / hemo en algunas células renales, pero los aspectos específicos del metabolismo del hierro y el hemo en el riñón aún no se han explicado.

El hierro representa una paradoja para los sistemas vivos al ser esencial para una amplia variedad de procesos metabólicos, pero también tiene el potencial de causar efectos nocivos1-5. Por un lado, el hierro es indispensable para la vida y sirve como cofactor metálico para muchas enzimas, ya sean proteínas que contienen hierro no hemo o hemoproteínas. Las hemoproteínas participan en un amplio espectro de funciones biológicas cruciales, que incluyen la unión al oxígeno (hemoglobinas), el metabolismo del oxígeno (oxidasas, peroxidasa, catalasas, etc.) y la transferencia de electrones (citocromos). Muchas proteínas no hemínicas que contienen hierro catalizan reacciones clave implicadas en el metabolismo energético (aconitasa mitocondrial y proteínas [Fe-S] de la cadena de transporte de electrones) y la síntesis de ADN (ribonucleótido reductasa). Además, las proteínas que contienen hierro son necesarias para el metabolismo del colágeno, la tirosina y las catecolaminas. Por otro lado, las propiedades químicas del hierro que son tan útiles para una asombrosa variedad de funciones biológicas han creado problemas para los organismos vivos. En solución, el hierro existe en dos estados de oxidación, Fe (II) y Fe (III), que pueden donar o aceptar electrones, respectivamente. Sin embargo, estas reacciones redox pueden volverse peligrosas para el organismo. A pH fisiológico y tensión de oxígeno, Fe (II) se oxida rápidamente a Fe (III), que rápidamente forma polímeros de Fe (OH) 3 esencialmente insolubles. Además, a menos que esté apropiadamente quelado, el hierro, debido a su acción catalítica en reacciones redox de un electrón, juega un papel clave en la formación de radicales de oxígeno dañinos que finalmente causan daño peroxidativo a las estructuras celulares vitales5,6. Por lo tanto, los organismos se vieron obligados a resolver una de las muchas paradojas de la vida, es decir, mantener el “hierro libre” en el nivel más bajo posible y, sin embargo, en concentraciones que permitan su suministro adecuado para la síntesis de hemoproteínas y otras moléculas que contienen hierro. Esto se ha logrado mediante la evolución de moléculas especializadas para la adquisición, el transporte y el almacenamiento de hierro en una forma soluble y no tóxica para cumplir con los requisitos de hierro celular y organismal. Además, los organismos están equipados con mecanismos altamente sofisticados que regulan de manera coordinada la absorción y el almacenamiento de hierro celular y mantienen el hierro en el conjunto lábil intracelular a niveles apropiados.

El riñón, al igual que otros órganos, requiere hierro para los procesos metabólicos, y es probable que la deficiencia o exceso de hierro pueda causar la función alterada de las células renales. Aunque hay poca información disponible sobre el metabolismo del hierro en las células renales, probablemente adquieran la mayor parte de su hierro a partir de la glicoproteína plasmática, la transferrina. Esta revisión proporciona una visión general de los mecanismos moleculares implicados en la captación y el metabolismo del hierro celular, y se intenta identificar y analizar algunos aspectos específicos del metabolismo del hierro y el hemo en el riñón.