Iron in Porphyrias: Friend or Foe?

Iron is a trace element that is important for many vital processes, including oxygen transport, oxidative metabolism, cellular proliferation, and catalytic reactions. Iron supports these functions mainly as part of the heme molecule. Heme synthesis is an eight-step process which, when defective at the level of one of the eight enzymes involved, can cause the development of a group of diseases, either inherited or acquired, called porphyrias. Despite the strict link between iron and heme, the role of iron in the different types of porphyrias, particularly as a risk factor for disease development/progression or as a potential therapeutic target or molecule, is still being debated, since contrasting results have emerged from clinical observations, in vitro studies and animal models. In this review we aim to deepen such aspects by drawing attention to the current evidence on the role of iron in porphyrias and its potential implication. Testing for iron status and its metabolic pathways through blood tests, imaging techniques or genetic studies on patients affected by porphyrias can provide additional diagnostic and prognostic value to the clinical care, leading to a more tailored and effective management

Iron Metabolism in the Disorders of Heme Biosynthesis

Given its remarkable property to easily switch between different oxidative states, iron is essential in countless cellular functions which involve redox reactions. At the same time, uncon- trolled interactions between iron and its surrounding milieu may be damaging to cells and tissues. Heme—the iron-chelated form of protoporphyrin IX—is a macrocyclic tetrapyrrole and a coordina- tion complex for diatomic gases, accurately engineered by evolution to exploit the catalytic, oxygen- binding, and oxidoreductive properties of iron while minimizing its damaging effects on tissues. The majority of the body production of heme is ultimately incorporated into hemoglobin within mature erythrocytes; thus, regulation of heme biosynthesis by iron is central in erythropoiesis. Additionally, heme is a cofactor in several metabolic pathways, which can be modulated by iron- dependent signals as well. Impairment in some steps of the pathway of heme biosynthesis is the main pathogenetic mechanism of two groups of diseases collectively known as porphyrias and congenital sideroblastic anemias. In porphyrias, according to the specific enzyme involved, heme precursors accumulate up to the enzyme stop in disease-specific patterns and organs. Therefore, different por- phyrias manifest themselves under strikingly different clinical pictures. In congenital sideroblastic anemias, instead, an altered utilization of mitochondrial iron by erythroid precursors leads to mito- chondrial iron overload and an accumulation of ring sideroblasts in the bone marrow. In line with the complexity of the processes involved, the role of iron in these conditions is then multifarious. This review aims to summarise the most important lines of evidence concerning the interplay be- tween iron and heme metabolism, as well as the clinical and experimental aspects of the role of iron in inherited conditions of altered heme biosynthesis

Variability in genes regulating vitamin D metabolism is associated with vitamin D levels in type 2 diabetes

Mortality rate is increased in type 2 diabetes (T2D). Low vitamin D levels are associated with increased mortality risk in T2D. In the general population, genetic variants affecting vitamin D metabolism (DHCR7 rs12785878, CYP2R1 rs10741657, GC rs4588) have been associated with serum vitamin D. We studied the association of these variants with serum vitamin D in 2163 patients with T2D from the "Sapienza University Mortality and Morbidity Event Rate (SUMMER) study in diabetes". Measurements of serum vitamin D were centralised. Genotypes were obtained by Eco™ Real-Time PCR. Data were adjusted for gender, age, BMI, HbA1c, T2D therapy and sampling season. DHCR7 rs12785878 (p = 1 x 10-4) and GC rs4588 (p = 1 x 10-6) but not CYP2R1 rs10741657 (p = 0.31) were significantly associated with vitamin D levels. One unit of a weighted genotype risk score (GRS) was strongly associated with vitamin D levels (p = 1.1 x 10-11) and insufficiency (<30 ng/ml) (OR, 95%CI = 1.28, 1.16-1.41, p = 1.1 x 10-7). In conclusion, DHCR7 rs12785878 and GC rs4588, but not CYP2R1 rs10741657, are significantly associated with vitamin D levels. When the 3 variants were considered together as GRS, a strong association with vitamin D levels and vitamin D insufficiency was observed, thus providing robust evidence that genes involved in vitamin D metabolism modulate serum vitamin D in T2D

Clinical, anamnestic, and sociodemographic predictors of positive SARS-CoV-2 testing in children: A cross sectional study in a tertiary hospital in Italy

ObjectivesWe aimed to identify clinical, anamnestic, and sociodemographic characteristics associated with a positive swab for SARS-CoV2, and to provide a predictive score to identify at risk population in children aged 2-14 years attending school and tested for clinical symptoms of COVID-19.DesignCross sectional study.SettingOutpatient clinic of the IRCCS Burlo Garofolo, a maternal and child health tertiary care hospital and research centre in Italy.Data collection and analysisData were collected through a predefined form, filled out by parents, and gathered information on sociodemographic characteristics, and specific symptoms, which were analysed to determine their association with a positive SARS-CoV-2 swab. The regression coefficients of the variables included in the multivariate analysis were further used in the calculation of a predictive score of the positive or negative test.ResultsBetween September 20th and December 23rd 2020, from 1484 children included in the study, 127 (8.6%) tested positive. In the multivariate analysis, the variables retained by the model were the presence of contact with a cohabiting, non-cohabiting or unspecified symptomatic case (respectively OR 37.2, 95% CI 20.1-68.7; 5.1, 95% CI 2.7-9.6; 15.6, 95% CI 7.3-33.2); female sex (OR 1.49, 95% CI 1.0-2.3); age (6-10 years old: OR 3.2, 95% CI 1.7-6.1 p<0.001; >10 years old: OR 4.8, 95% CI 2.7-8.8 p<0.001); fever (OR 3.9, 95% CI 2.3-6.4); chills (OR 1.9, 95% CI 1.1-3.3); headache (OR 1.45, 95% CI 0.9-2.4); ageusia (OR 1.3, 95% CI 0.54.0); sore throat (OR 0.48, 95% CI 0.3-0.8); earache (OR 0.4, 95% CI 0.1-1.3); rhinorrhoea (OR 0.8, 95% CI 0.5-1.3); and diarrhoea (OR 0.52, 95% CI 0.2-1.1). The predictive score based on these variables generated 93% sensitivity and 99% negative predictive value.ConclusionsThe timely identification of SARS-CoV2 cases among children is useful to reduce the dissemination of the disease and its related burden. The predictive score may be adopted in a public health perspective to rapidly identify at risk children

Serum Albumin Is Inversely Associated With Portal Vein Thrombosis in Cirrhosis

We analyzed whether serum albumin is independently associated with portal vein thrombosis (PVT) in liver cirrhosis (LC) and if a biologic plausibility exists. This study was divided into three parts. In part 1 (retrospective analysis), 753 consecutive patients with LC with ultrasound-detected PVT were retrospectively analyzed. In part 2, 112 patients with LC and 56 matched controls were entered in the cross-sectional study. In part 3, 5 patients with cirrhosis were entered in the in vivo study and 4 healthy subjects (HSs) were entered in the in vitro study to explore if albumin may affect platelet activation by modulating oxidative stress. In the 753 patients with LC, the prevalence of PVT was 16.7%; logistic analysis showed that only age (odds ratio [OR], 1.024; P = 0.012) and serum albumin (OR, -0.422; P = 0.0001) significantly predicted patients with PVT. Analyzing the 112 patients with LC and controls, soluble clusters of differentiation (CD)40-ligand (P = 0.0238), soluble Nox2-derived peptide (sNox2-dp; P < 0.0001), and urinary excretion of isoprostanes (P = 0.0078) were higher in patients with LC. In LC, albumin was correlated with sCD4OL (Spearman's rank correlation coefficient [r(s)], -0.33; P < 0.001), sNox2-dp (r(s), -0.57; P < 0.0001), and urinary excretion of isoprostanes (r(s), -0.48; P < 0.0001) levels. The in vivo study showed a progressive decrease in platelet aggregation, sNox2-dp, and urinary 8-iso prostaglandin F2 alpha-III formation 2 hours and 3 days after albumin infusion. Finally, platelet aggregation, sNox2-dp, and isoprostane formation significantly decreased in platelets from HSs incubated with scalar concentrations of albumin. Conclusion: Low serum albumin in LC is associated with PVT, suggesting that albumin could be a modulator of the hemostatic system through interference with mechanisms regulating platelet activation

Relazione tra omeostasi del ferro, sindrome metabolica e vie di risposta ad alterazioni metaboliche

Background and aims: la relazione tra l'omeostasi del glucosio e il metabolismo del ferro è stata molto studiata negli ultimi anni. E’ infatti stato osservato che, se da un lato l'eccesso di ferro può associarsi ad un peggioramento della sensibilità all'insulina e la sua rimozione potrebbe potenzialmente essere utile in alcuni pazienti affetti da obesità e NAFLD, d'altra parte è stato visto che le vie molecolari che regolano il metabolismo del ferro sono influenzate dai livelli di glucosio e dai segnali gluconeogenici. Il nostro gruppo ha dimostrato in precedenza che l'epcidina, ormone chiave nella regolazione del ferro, è sovra-regolata durante il digiuno, probabilmente attraverso la via di regolazione mediata da PPARGC1A / CREBH, suggerendo così come che l'epcidina possa aiutare il corpo ad adattarsi a diversi fattori di stress metabolico. In tale contesto, poiché l'espressione o l'attività dell'epcidina difettosa è il meccanismo causale dell'emocromatosi ereditaria (HH), la mancanza di epcidina in sé, oltre l'eccesso di ferro, può esporre i pazienti con HH a un rischio di ulteriori alterazioni metaboliche che potrebbero aggravare l'espressività e la progressione della malattia. Lo scopo è quindi di studiare l'adattamento metabolico alle manipolazioni nutrizionali, in particolare digiuno da breve a prolungato, in un modello murino di HH. Materiali e metodi: Topi Hamp - / - maschi di 8-10 settimane e controlli (topi C57BL/6) sono stati sottoposi a digiuno fino a 6, 12, 24, 48, 72 ore oppure alimentati mediante una dieta standard ed equilibrata con ferro in pellet. La stessa procedura è stata eseguita su topi Hamp1tm1flox/flox;Rosa CreERt2/+ (iHamp-KO) e rispettivi controlli (Hamp1 Flox; +/+, iHamp-CTRL) dopo iniezione intraperitoneale di Tamoxifene 1g somministrato consecutivamente per due giorni) per indurre la delezione del gene Hamp1. I parametri emocromocitometrici, biochimici, nutrizionali e sierici del ferro sono stati determinati utilizzando un contatore automatizzato. La misurazione quantitativa del ferro non eme nel fegato e nella milza è stata eseguita secondo il metodo di Torrance e Bothwell. L'RNA è stato estratto da campioni omogeneizzati di tessuto epatico o milza ed il c-DNA ottenuto mediante trascrizione inversa. Livelli di mRNA di specifici geni sono stati quantificati mediante qRT-PCR ed i risultati sono stati normalizzati su mRNA di RPL19. L'analisi Western Blot è stata eseguita per quantificare le proteine coinvolte nell'importazione / esportazione del ferro, nella conservazione del ferro e nell'autofagia mitocondriale e cellulare. Il DNA mitocondriale è stato misurato. Risultati: Il digiuno ha indotto la trascrizione epatica di Pepck e Pgc1a, geni coinvolti nella gluconeogenesi, sia nei topi Hamp - / - e WT che nei topi iHamp e iHamp-Crl. Le variazioni biochimiche e morfologiche attese si sono verificate in entrambi i gruppi in modo proporzionale all’incrementare del digiuno. È interessante notare che il ferro epatico è aumentato sia nei controlli che nei topi senza epcidina (sia congenici che inducibili) all’aumentare delle ore di digiuno, rispetto a quanto previsto e nonostante un parallelo aumento dei livelli proteici di ferroportina. Conclusioni: Questi risultati suggeriscono che in condizioni di stress nutrizionale estremo la regolazione del ferro possa coinvolgere anche altri meccanismi, oltre alla nota via di regolazione epcidina/ferroportina.Background and aims: la relazione tra l'omeostasi del glucosio e il metabolismo del ferro è stata molto studiata negli ultimi anni. E’ infatti stato osservato che, se da un lato l'eccesso di ferro può associarsi ad un peggioramento della sensibilità all'insulina e la sua rimozione potrebbe potenzialmente essere utile in alcuni pazienti affetti da obesità e NAFLD, d'altra parte è stato visto che le vie molecolari che regolano il metabolismo del ferro sono influenzate dai livelli di glucosio e dai segnali gluconeogenici. Il nostro gruppo ha dimostrato in precedenza che l'epcidina, ormone chiave nella regolazione del ferro, è sovra-regolata durante il digiuno, probabilmente attraverso la via di regolazione mediata da PPARGC1A / CREBH, suggerendo così come che l'epcidina possa aiutare il corpo ad adattarsi a diversi fattori di stress metabolico. In tale contesto, poiché l'espressione o l'attività dell'epcidina difettosa è il meccanismo causale dell'emocromatosi ereditaria (HH), la mancanza di epcidina in sé, oltre l'eccesso di ferro, può esporre i pazienti con HH a un rischio di ulteriori alterazioni metaboliche che potrebbero aggravare l'espressività e la progressione della malattia. Lo scopo è quindi di studiare l'adattamento metabolico alle manipolazioni nutrizionali, in particolare digiuno da breve a prolungato, in un modello murino di HH. Materiali e metodi: Topi Hamp - / - maschi di 8-10 settimane e controlli (topi C57BL/6) sono stati sottoposi a digiuno fino a 6, 12, 24, 48, 72 ore oppure alimentati mediante una dieta standard ed equilibrata con ferro in pellet. La stessa procedura è stata eseguita su topi Hamp1tm1flox/flox;Rosa CreERt2/+ (iHamp-KO) e rispettivi controlli (Hamp1 Flox; +/+, iHamp-CTRL) dopo iniezione intraperitoneale di Tamoxifene 1g somministrato consecutivamente per due giorni) per indurre la delezione del gene Hamp1. I parametri emocromocitometrici, biochimici, nutrizionali e sierici del ferro sono stati determinati utilizzando un contatore automatizzato. La misurazione quantitativa del ferro non eme nel fegato e nella milza è stata eseguita secondo il metodo di Torrance e Bothwell. L'RNA è stato estratto da campioni omogeneizzati di tessuto epatico o milza ed il c-DNA ottenuto mediante trascrizione inversa. Livelli di mRNA di specifici geni sono stati quantificati mediante qRT-PCR ed i risultati sono stati normalizzati su mRNA di RPL19. L'analisi Western Blot è stata eseguita per quantificare le proteine coinvolte nell'importazione / esportazione del ferro, nella conservazione del ferro e nell'autofagia mitocondriale e cellulare. Il DNA mitocondriale è stato misurato. Risultati: Il digiuno ha indotto la trascrizione epatica di Pepck e Pgc1a, geni coinvolti nella gluconeogenesi, sia nei topi Hamp - / - e WT che nei topi iHamp e iHamp-Crl. Le variazioni biochimiche e morfologiche attese si sono verificate in entrambi i gruppi in modo proporzionale all’incrementare del digiuno. È interessante notare che il ferro epatico è aumentato sia nei controlli che nei topi senza epcidina (sia congenici che inducibili) all’aumentare delle ore di digiuno, rispetto a quanto previsto e nonostante un parallelo aumento dei livelli proteici di ferroportina. Conclusioni: Questi risultati suggeriscono che in condizioni di stress nutrizionale estremo la regolazione del ferro possa coinvolgere anche altri meccanismi, oltre alla nota via di regolazione epcidina/ferroportina

Noninvasive Assessment of Fibrosis in Patients with Nonalcoholic Fatty Liver Disease

Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is prevalent in 20–25% of the general population and is associated with metabolic risk factors such as obesity, diabetes mellitus, and dyslipidemia. Histologically, NAFLD ranges from simple steatosis to nonalcoholic steatohepatitis (NASH), fibrosis, and cirrhosis. As NASH develops in only 10–15% of patients with NAFLD, it is not practical to biopsy all patients who present with NAFLD. Noninvasive fibrosis tests have been extensively developed recently and offer alternatives for staging fibrosis. Despite their increasing use, such tests cannot adequately differentiate simple steatosis from NASH. At present, such tests can be used as first line tests to rule out patients without advanced fibrosis and thus prevent unnecessary secondary care referrals in a significant number of patients. In this review we present the evidence for the use of noninvasive fibrosis tests in patients with NAFLD