The analysis of protein expression associated with iron metabolism in the liver of the mouse neonates

Żelazo (Fe) jest pierwiastkiem niezbędnym do funkcjonowania wszystkich organizmów żywych. Zarówno jego niedobór, jak i nadmiar może być szkodliwy dla organizmu. U ssaków metabolizm żelaza jest ściśle kontrolowany, gdyż nie istnieje mechanizm odpowiedzialny za usuwanie tego pierwiastka z organizmu. Homeostaza żelaza opiera się głównie na odzyskiwaniu Fe ze starych erytrocytów i dostarczanie go do syntezy hemu. Proces ten odbywa się w makrofagach osiadłych układu siateczkowo-śródbłonkowego śledziony i wątroby. W procesie tym biorą udział dwa białka: oksygenaza hemowa-1 (HO-1), która odpowiedzialna jest za rozkład hemu oraz ferroportyna (FPN) odpowiedzialna za transport żelaza jonowego z wnętrza komórki do środowiska pozakomórkowego. Celem obecnej pracy było wykazanie z jakimi strukturami w wątrobie myszy we wczesnym okresie prenatalnym związane są depozyty żelaza barwione metodą Pearl’a, jak również analiza immunofluorescencyjna ekspresji białek HO-1 i FPN. Badania przeprowadzono używając organów pochodzących od myszy: 3-, 5-, 7-, 9- i 11 dniowych, u których w wątrobach występują jeszcze skupiska erytroblastów (centra erytropoezy) pochodzące z życia prenatalnego. Analiza histologiczna wykazała, że wraz z wiekiem liczba centrów erytropoezy ulga zmniejszeniu. W wątrobach badanych myszy zlokalizowano depozyty żelaza niehemowego. Barwienie metodą Pearl’a wykazało, że ilość depozytów żelaza zmniejsza się wraz z wiekiem zwierząt. Przeprowadzone barwienie immunohistochemiczne potwierdziło, że u wszystkich grup badanych myszy w komórkach makrofagów wątroby zachodzi ekspresja białek HO-1 i FPN. Otrzymane wyniki nie wykazały różnic w ekspresji HO-1 i FPN w badanych grupach wiekowych.Iron is an essential element for all living organisms. Both its deficiency and excess can be harmful for organisms. In mammals iron metabolism must be strictly controlled because there is no mechanism responsible for removing this element from the body. Iron homeostasis is mainly based on the recovery of Fe from old or damaged erythrocytes and delivery of it to the synthesis of heme. This process is carried out in macrophages of sedentary reticuloendothelial system of the spleen and liver. Two proteins are involved in this process: heme oxygenase-1 (HO-1), which is responsible for the heme degradation and ferroportin (FPN) responsible for transporting ionic iron from the cell's interior to the extracellular environment. The aim of this study was localisation of non-heme iron in the liver of the mouse neonates, as well as the immunofluorescence analysis of HO-1 and FPN protein expression. The study was performed using 3, 5, 7, 9, and 11-day-old mouse livers. In the livers of the neonates it was found numerous centers of fetal erythropoiesis. Histological analysis has shown that, with age, the numerous of erythropoiesis centers decreases. Non-heme iron deposits were also located in the liver of the examined mice. Pearl's staining showed that the numerous of iron deposits decreases with the age of the animals. Immunohistochemical staining confirmed that all groups of test mice in liver macrophages expressed HO-1 and FPN proteins. Immunohistochemical staining confirmed that all groups of test mice expressed HO-1 and FPN proteins in liver macrophages (Browicz-Kupffer cells). The results showed no difference in HO-1 and FPN expression between examined age group

Wilson's disease as an example of metabolic disorder of genetic origin.

Choroba Wilsona jest rzadkim schorzeniem o podłożu genetycznym spowodowanym przez mutacje w genie ATP7B, który ulokowany jest na długim ramieniu chromosomu 13. Mutacja upośledza funkcję białka ATP-azy7B, czyli białka regulującego aktywny transport miedzi w organizmie. Opisano 500 mutacji genu ATP7B u ludzi z czego 380 prowadzi do nieprawidłowego metabolizmu miedzi, co skutkuje nagromadzaniem się jej w różnych narządach i tkankach oraz powoduje wtórne ich uszkodzenie. W większości populacji na świecie częstość występowania choroby Wilsona wynosi 1: 30000. Objawy choroby pojawiają się pomiędzy 10 a 40 rokiem życia. Ze względu na dużą różnorodność symptomów, jest to choroba trudna do zdiagnozowania, ale u większości to wątroba i mózg są głównym miejscem uszkodzeń spowodowanych poprzez akumulacje miedzi. Dlatego u osób z chorobą Wilsona występują objawy zmian wątrobowych, neurologicznych i psychicznych. Wyróżnia się następujące stadia choroby: - gromadzenie się miedzi w hepatocytach, - dalsze gromadzenie się pierwiastka, rozpad hepatocytów, przechodzenie jonów miedzi do przestrzeni międzykomórkowej,- hemoliza oraz niedokrwistość,- odkładanie się miedzi w innych narządach. Diagnostyka: - przeprowadzenie szeregu badań metabolizmu miedzi, np. oznaczanie poziomu ceruloplazminy w surowicy,- rezonans magnetyczny,- u osób z objawem patognomicznym jakim jest pierścienia Kayser-Fleischer’a przeprowadza się badanie za pomocą lampy szczelinowej. Leczenie Pacjentom cierpiącym na zwyrodnienie wątrobowo-soczewkowe podawane są leki chelatujące oraz zmniejszające wchłanianie miedzi z przewodu pokarmowego. Zdiagnozowana choroba wymaga ciągłego leczenia, ponieważ nieleczone zaburzenia metabolizmu miedzi nieuchronnie prowadzą do śmierci.Wilson's disease is a rare disease of genetic origin and is caused by the mutation in gene ATP7B, which is located on the long arm of chromosome 13. Mutation impairs the function of ATP7B protein, an active transporter of copper in the body. In humans more than 500 mutations in ATP7B gene have been described and 380 of them lead to abnormal metabolism of copper, which results in its accumulation in various organs and tissues and causes secondary damages. In most of the world’s populations incidence of Wilson's disease is 1:30 000. The symptoms of this disease appear between 10 and 40 years of age. Due to the large variety of symptoms, the disease is difficult to diagnose but in majority liver and brain are the primary sites damaged by copper accumulation in Wilson patients that is why they develop hepatic, neurological and mental symptoms. In general there are three stages of the disease: - copper accumulation in hepatocytes,- further accumulation of the element, the disintegration of hepatocytes, the passage of copper ions into the intercellular space,- haemolysis and anemia,- copper deposition in other organs.Diagnosis- conducting a series of tests on metabolism of copper eg.ceruloplasmin level in the serum,- magnetic resonance imaging,- among patients with pathognomonic symptom which is Kayser-Fleischer ring tests shall be conducted using a slit lamp. Treatment Patients suffering from hepatolenticular degeneration are given chelating drugs and reducing the absorption of copper from the gastrointestinal tract. Diagnosed disease requires continuous treatment because untreated disorder of copper metabolism inevitably leads to death