Il ferro è un nutriente essenziale che, tra le altre funzioni, è necessario per il normale funzionamento dei globuli rossi o eritrociti. Esso è un componente fondamentale dell’emoglobina, la proteina presente all’interno degli eritrociti ed in grado di legare l’ossigeno nei polmoni e rilasciarlo in tutti i tessuti dell’organismo.
Assunzione e Fonti di Ferro
La principale fonte di assunzione del ferro è tramite l’alimentazione: una dieta ben equilibrata consente di mantenere costante il suo livello nell’organismo. Questo è di circa 6 grammi nell’uomo e 2 grammi nella donna. Gli alimenti maggiormente ricchi di ferro sono le carni rosse, il fegato, la frutta secca e le verdure a foglia verde.
Il ferro contenuto nell’eme è la forma più semplice che l’organismo può assorbire. Questo è presente nella carne e nelle uova. Il ferro “non-eme” è contenuto invece in moltissime verdure e negli integratori.
Le verdure ricche di ferro sono quelle a foglia verde come spinaci, cavolo nero, cavolo; sono ricche in ferro anche germe di grano, pane integrale e cereali, uvetta e melassa. Le persone che di solito ne hanno bisogno sono le donne in gravidanza e allattamento e coloro che sono affette da uno stato ferro-carenziale accertato.
L’assorbimento è invece ostacolato da alcuni farmaci (antiinfiammatori, antibiotici e antiacidi) e da alcune bevande come il tè e il caffè.
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Il Metabolismo Conservativo del Ferro
Il metabolismo del ferro è di tipo conservativo. Il ferro è conservato all’interno dell’organismo: una volta usato per la produzione di emoglobina viene continuamente riciclato da diversi compartimenti. Tra cui il midollo osseo che produce gli eritrociti (il 90% del ferro che assumiamo arriva in questo compartimento per produrre globuli rossi) e dai macrofagi che agiscono sugli eritrociti senescenti (questi rappresentano il compartimento “ di riciclo”) che sono in grado di liberare l’eme dall’emoglobina e rilasciale il ferro il circolo.
Il pool plasmatico di ferro è il ferro circolante legato alla proteina transferrina che veicola il Fe dal compartimento di riciclo al compartimento eritroide. Il livello di ferro rimane dunque costante mediante il riciclo tra questi due compartimenti.
Il midollo osseo usa circa 20mg/giorno di ferro per produrre globuli rossi; di questi il 90% arriva dal riciclo del ferro, mentre solo il 10% è assorbito con la dieta. Questa piccola percentuale compensa le perdite fisiologiche di ferro tramite urina, sudore e mestruazioni.
Il Ruolo Chiave del Fegato e dell'Epcidina
Nel metabolismo del ferro gioca un ruolo importante il fegato. Se da un lato funziona come un magazzino che accumula l’eccesso di Fe, dall’altro il fegato produce un ormone chiave per questo metabolismo che è l’epcidina.
L’epcidina è un ormone prodotto dal fegato che regola l’omeostasi del ferro. Agisce inibendo l’azione della ferroportina, una proteina trasmembrana che trasporta il ferro fuori dalla cellula. Se il livello circolante di Fe è basso viene inibita la produzione di epcidina e la ferroportina può quindi trasportare il ferro al di fuori delle cellule. Contrariamente, se i livelli di ferro aumentano, aumenta la produzione di epcidina che blocca l’attività della ferroportina.
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Difetti nella regolazione dell’epcidina sono alla base di alcune patologie come l’anemia e l’emocromatosi.
Regolazione Cellulare del Metabolismo del Ferro
A livello cellulare ci sono diversi geni chiave che regolano l’omeostasi del Fe. Non tutti i tipi cellulari esprimono questi geni, ma tutte le cellule presentano dei sistemi per recuperare il Fe dall’esterno; i principali sono:
- il recettore di tipo I della transferrina, questo recettore lega la trasferrina che è legata al Fe, in seguito questo legame il recettore viene endocitato e il Fe viene liberato dalla transferrina e rilasciato nel citosol. Successivamente il ricettore viene riutilizzato.
- canale di membrana che trasporta ioni FE2+(trasportatore di ioni bivalenti), quindi questo canale trasporta il ferro come ione ed è presente la proteina che a livello della mucosa intestinale è deputata al riassorbimento del Fe assunto con la dieta.
Con questi due meccanismi il ferro entra nel citosol. Una volta arrivato nel citosol può essere usato per produrre EME nel mitocondrio o per la sintesi delle molecole ferro-zolfo che sono essenziali per produrre enzimi. Può anche essere immagazzinato, ma non come ferro libero ( perché tossico ), ma bensì legato con la ferritina, una proteina citosolica che serve per creare dei depositi cellulari. Una molecola di ferritina lega circa 4000 atomi di Fe. Avendo dunque un’elevata capacità di legame con il Fe permette di conservarlo in maniera non dannosa.
Esportazione del Ferro e Sistemi di Recupero
Oltre che immagazzinato il metabolismo del ferro ne consente anche l’esportazione. Questo lavoro è fatto dai macrofagi che liberano il Fe dagli eritrociti senescenti, tramite un trasportatore di membrana che è la ferroportina (questo è l’unico trasportatore conosciuto: tutte le cellule esportano il ferro tramite la ferroportina) che regola gli scambi di Fe fra le cellule adiacenti. Quando la ferroportina è espressa in membrana il Fe può essere esportato. Quando non è espressa, oppure è espressa in quantità minima il Fe rimane nella cellula. In condizioni ipossiche, quando si ha un incremento dei globuli rossi per incrementare i livello di ossigeno, si ha una sovra espressione della ferroportina.
I sistemi di recupero del Fe sono diversi nei vari tipi cellulari, ad esempio:
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- L’entrocita, cellula del duodeno che assorbe ferro. Esprime sulla sua superficie apicale DMT1 che è un canale in grado di assorbire il Fe dalla dieta, e nella parte basale esprime la ferroportina che è in grado di esportare il Ferro che viene legato alla transferrina e portato in circolo per essere usato.
- Progenitore dei globuli rossi: questa cellula, dovendo creare gli eritrociti, ha bisogno di accumulare molto ferro; esprime il recettore di tipo I per la transferrina e ha la ferroportina poco espressa perché non ha necessita di esocitare il Fe.
- Macrofago: fagocita gli eritrociti senescenti e libera il ferro dalla ferritina; questa cellula presenta un alto grado di espressione della ferroportina per mettere il circolo il Fe fagocitato.
- L’epatocita esprime tanta ferritina perché è in grado di creare un deposito intracellulare di ferro, inoltre esprime la ferropontina per esportare il Fe in caso di necessità.
Test per la Valutazione del Metabolismo del Ferro
Gli esami per la valutazione del metabolismo del ferro rappresentano un gruppo di esami che misurano diverse sostanze presenti nel sangue. Essi consentono di avere informazioni riguardo la quantità di ferro circolante, la capacità totale del sangue di trasportarlo e la quantità di ferro immagazzinata nei depositi. I test per la valutazione del metabolismo del ferro però possono essere richiesti anche nel caso in cui si sospetti una patologia dovuta all’accumulo di ferro.
Ecco alcuni dei test più comuni:
- Sideremia: misura della quantità di ferro nel sangue.
- Ferritina: misura della quantità di ferro immagazzinata nell'organismo.
- Transferrina: misura della transferrina nel sangue, la proteina responsabile del trasporto di ferro nell’organismo.
- TIBC (capacità ferro-legante totale): misura la quantità totale di ferro che può essere legata dalle proteine nel sangue.
- UIBC (capacità ferro-legante non saturata): l’UIBC misura la capacità di riserva della transferrina ossia la porzione di transferrina non ancora legata con il ferro.
- Recettore solubile della transferrina (sTfR): questo test è usato per rilevare un’anemia sideropenica e per effettuare diagnosi differenziale con una patologia o infiammazione cronica.
- Zincoprotoporfirina (ZPP): in caso di carenza di ferro, i livelli di ZPP aumentano.
- Emoglobina ed ematocrito: bassi livelli di emoglobina ed ematocrito definiscono lo stato anemico.
- Test genetici del gene HFE: questi test consentono di ricercare le mutazioni associate alla patologia dell'emocromatosi.
Carenza di Ferro e Anemia Sideropenica
La carenza di ferro riguarda la diminuzione della quantità di ferro immagazzinata nell’organismo mentre l’anemia ferro-carente (sideropenica) si riferisce alla diminuzione del numero di globuli rossi, emoglobina ed ematocrito causata dalla presenza di quantità insufficienti di ferro. L’anemia in genere compare diverse settimane dopo la diminuzione dei depositi di ferro, in seguito all’impossibilità da parte dell’organismo di produrre quantità sufficienti di emoglobina e globuli rossi.
I sintomi più comuni dell’anemia sono senso di fatica, debolezza, tremori, cefalea e pallore. L’esacerbazione della carenza di ferro comporta anemia grave e quindi di sintomi come difficoltà respiratorie, vertigini, dolore toracico, cefalea e dolore agli arti. I bambini possono andare incontro a problemi nell’apprendimento.
Eccesso di Ferro e Emocromatosi
L’accumulo di ferro nell’organismo invece può risultare tossico. La sideremia e la ferritina aumentano nel caso in cui venga assorbito più ferro rispetto alle necessità dell’organismo. La presenza di quantità eccessive di ferro può portare al suo progressivo accumulo in diversi organi e alla loro conseguente disfunzione.
Un esempio è l’emocromatosi, patologia genetica rara caratterizzata dalla presenza di quantità eccessive di ferro. Le persone affette da emocromatosi ereditaria presentano una mutazione del gene HFE. Sebbene esistano persone affette da emocromatosi ma asintomatiche per tutto il corso della loro vita, altre possono manifestare dei sintomi come dolore articolare, dolore addominale e debolezza, specie intorno ai 30-40 anni.
Situazioni che Richiedono Maggiore Apporto di Ferro
In alcune situazioni, può esserci la necessità di un maggiore apporto di ferro. Le persone con emorragie croniche del canale digerente (per la presenza di ulcerazioni o di tumori come il cancro al colon) o le donne con perdite mestruali abbondanti, possono necessitare di quantità di ferro maggiori del normale. Anche le donne in gravidanza o in allattamento perdono grandi quantità di ferro che, se non correttamente riassunto tramite integratori, può portare ad uno stato ferro-carenziale.
Interpretazione dei Test e Patologie Associate
La presenza di quantità elevate di ferro sierico associata a livelli normali di ferritina, TIBC e UIBC fa sospettare, in persone con storia clinica coerente, la presenza di un avvelenamento da ferro. Questo può essere conseguenza di un eccessivo apporto di ferro in un breve periodo. Nei bambini si tratta di una condizione clinica a manifestazione acuta, spesso dovuta all’ingestione da parte dei bambini degli integratori di ferro dei genitori.
In molte patologie croniche infiammatorie, come il cancro, le malattie autoimmuni o le infezioni croniche (inclusa l’AIDS), l’organismo non è in grado di usare correttamente il ferro per produrre globuli rossi.
Tabella dei Parametri del Metabolismo del Ferro
| Parametro | Significato |
|---|---|
| Sideremia | Concentrazione di ferro nel sangue |
| Ferritina | Riserva di ferro nell'organismo |
| Transferrina | Proteina che trasporta il ferro nel sangue |
| TIBC | Capacità totale del sangue di legare il ferro |
| UIBC | Capacità di riserva della transferrina |
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