Metabolismo del Ferro
Il ferro è un elemento essenziale per la vita cellulare, perché:
- serve per produrre DNA (necessario per la divisione cellulare);
- è importante per il trasporto dell’ossigeno (emoglobina);
- partecipa alla respirazione cellulare (citocromo C nei mitocondri);
- è coinvolto nella detossificazione (citocromo P450 nel fegato).
Il ferro libero è però tossico, perché genera ROS (Stress Ossidativo): per questo il suo trasporto e il suo stoccaggio sono strettamente regolati.
Gestione intracellulare
Nel sangue il ferro è quasi tutto legato alla transferrina, per evitare che il ferro libero causi stress ossidativo. La dinamica della captazione è questa: è il recettore a catturare la transferrina già carica di ferro, non il ferro nudo. Le cellule espongono infatti il recettore della transferrina (TfR) che, a pH neutro, lega la transferrina diferrica (cioè carica). Il complesso TfR–transferrina–ferro viene poi internalizzato in un endosoma.
Perché serve l’endosoma: una pompa protonica (V-ATPasi) acidifica l’endosoma (pH ~5,5); a questo pH la transferrina cambia conformazione e rilascia il Fe³⁺, che viene ridotto a Fe²⁺ (reduttasi STEAP3) ed estratto verso il citosol dal trasportatore DMT1 presente sulla membrana endosomiale. L’apo-transferrina (scarica) resta legata al recettore e ricicla in membrana, dove a pH neutro si stacca e torna in circolo. L’endosoma serve quindi a creare l’ambiente acido che separa il ferro dalla transferrina senza liberare ferro tossico nel sangue.
Il ferro libero così ottenuto ha tre destini possibili:
- ai mitocondri per produrre i citocromi;
- alla sintesi di emoglobina / gruppo eme;
- stoccaggio nella ferritina.
La ferritina immagazzina il ferro in modo sicuro (fino a 3000-4000 atomi di Fe) e funziona come chelante intracellulare, prevenendo la formazione di ROS. Se una cellula (es. epatica) muore per necrosi, libera il ferro accumulato, causando danno ossidativo.
Il ferro esce dalla cellula tramite il suo unico esportatore, la ferroportina, e si rilega alla transferrina. Le cellule intestinali (soprattutto duodenali) non trattengono il ferro: hanno bassa ferritina ma alta ferroportina. Il ferro entra nel duodeno anche tramite DMT1, trasportatore per ioni bivalenti che capta il ferro non legato alla transferrina.
Quando la transferrina è satura, compare ferro libero nel sangue (NTBI), che causa stress ossidativo, con produzione di ROS e danno a DNA, proteine e lipidi.
Gestione sistemica
Il ferro viene assorbito solo nel duodeno, attraverso le cellule epiteliali (ferro legato alla transferrina e ferro libero via DMT1). Se il duodeno viene rimosso chirurgicamente, il ferro non è più assorbito per via orale e serve la somministrazione endovenosa.
Dopo l’assorbimento il ferro è legato alla transferrina e portato al midollo osseo, dove gli eritroblasti lo usano per fare emoglobina. Gli eritroblasti iperesprimono il recettore della transferrina (TfR) proprio perché hanno un fabbisogno enorme di ferro per sintetizzare l’Hb: è lo stesso recettore descritto sopra, solo molto più abbondante su queste cellule (per questo CD71/TfR è anche un marcatore dei precursori eritroidi). Dopo 120 giorni i globuli rossi vecchi vengono distrutti nella milza dai macrofagi (eritrofagocitosi) e il ferro viene riciclato in circolo.
Esistono quindi due punti di controllo della quantità di ferro nel corpo, entrambi regolati dall’Epcidina:
- assorbimento intestinale (cellule duodenali);
- riciclo dai globuli rossi (macrofagi della milza).
⚠️ Note cliniche
- Talassemia: esempio di sovraccarico di ferro da emolisi (vedi Talassemia).
- Non somministrare ferro in caso di infezione: i batteri lo usano per proliferare.
🔗 Collegamenti
- Epcidina — 🔗 ormone regolatore dell’assorbimento e del riciclo
- Stress Ossidativo — ⬇️ il ferro libero genera ROS (reazione di Fenton)
- Emocromatosi — ⬇️ sovraccarico da difetto di epcidina
- Anemia da Infiammazione — ⬇️ ferro sequestrato da eccesso di epcidina
- Talassemia — ⬇️ sovraccarico da emolisi e trasfusioni
- Ferroptosi — 🔗 morte cellulare da ferro libero e ROS