Assorbimento del ferro

Il ferro svolge funzioni essenziali sia nei procarioti che negli eucarioti, per cui le cellule hanno acquisito meccanismi specializzati per assorbire e utilizzare tale metallo. Molti dati sono stati ottenuti da un eucariote semplice, il lievito Saccharomyces cerevisiae. Molti geni sono stati identificati e clonati e alcuni di essi hanno omologhi funzionali nell'uomo. L'assorbimento del ferro coinvolge due sistemi di trasporto: un sistema ad alta affinità, attivo in condizioni di carenza del metallo, e un sistema a bassa affinità che gioca un ruolo predominante quando il substrato è in concentrazioni maggiori rispetto alla norma. Le variazioni nell'assorbimento del ferro rappresentano il maggiore punto di controllo del contenuto di ferro nella cellula e del sistema coinvolto nel suo trasporto. Il ferro, prima di essere assorbito, viene separato dai suoi trasportatori, quali proteine e acidi grassi che lo legano come Fe³⁺, grazie alla secrezione acida dello stomaco. L'assorbimento avviene a livello dello strato di cellule epiteliali, è direttamente legato ai livelli di eritropoiesi cellulare ed è inversamente correlato alle riserve di ferro nell'organismo. All'interno delle cripte di LiebeRkuhn sono presenti cellule di rigenerazione o staminali, alcune delle quali migrando verso i villi, differenziano in cellule assorbenti. Quest'ultime hanno il ruolo di assorbire il ferro dal lume intestinale e trasportarlo attraverso lo strato di cellule epiteliali grazie ai microvilli e agli enzimi presenti sulla loro membrana apicale. Le proteine coinvolte nel metabolismo del ferro risultano diverse tra i due tipi di cellule. I precursori agiscono solo come sensori delle richieste di ferro nell'organismo mentre gli enterociti trasportano il metallo. Il trasporto del ferro nella cellula è regolato a livello di due interfacce dell'epitelio intestinale: la membrana apicale e quella basolaterale.

La membrana apicale si affaccia nel lume intestinale ed è specializzata nel trasporto dell'eme e del Fe²⁺ nella cellula. La membrana basolaterale media il trasferimento del ferro dall'intestino al compartimento ematico. Il ferro che non è assorbito nel plasma è perso per esfoliazione dell'epitelio intestinale.

Quindi il ferro assunto con la dieta viene prima assorbito attraverso la mucosa apicale, poi entra nella cellula, ed infine fuoriesce attraverso la membrana basolaterale. Gli enterociti della cripta assorbono il ferro dalla transferrina circolante, attraverso la membrana basolaterale, ma con il differenziamento e la migrazione verso la sommità dei villi iniziano ad assolvere la loro funzione assorbente attraverso la mucosa apicale. Quando sono assunti elevati livelli di ferro dalla dieta, nelle cellule della cripta si ha la sintesi della ferritina, il cui mRNA è presente a tale livello. Tale osservazione rientra nella teoria del #blocco mucosale# che spiega il limitato assorbimento del ferro. In questo modello l'eccesso di ferro nell'intestino è accumulato nell'epitelio sotto forma di complesso con la ferritina, prevenendo il suo trasferimento attraverso la membrana basolaterale e un suo accumulo nel sangue. L'intestino è quindi il sito principale di regolazione dell'omeostasi del ferro, ed infatti il ferro della dieta viene assorbito nel tratto prossimale dell'intestino tenue in risposta a vari fattori tra cui ipossia, aumento dell'eritropoiesi e deficienza di ferro.
Nella dieta giornaliera sono presenti due diverse forme del ferro, il Fe-non eme (Fe³⁺) e il Fe eme, dove uno ione Fe²⁺ è stato complessato, a livello mitocondriale, ai quattro atomi di azoto della protoporfirina IX. Sia il trasporto del ferro eme che quello del ferro non eme sono regolati in risposta ad una deficienza momentanea del metallo, ma in genere l'assorbimento del ferro non eme è maggiormente influenzato dalla disponibilità del nutriente nell'organismo. Quando la quantità di ferro presente nelle riserve dell'organismo quali fegato, muscolo scheletrico e sangue scende sotto il livello critico, un aumento di trasporto del metallo ricostituisce le riserve deplete. Ciò provoca un lento accumulo del ferro non eme della dieta, mentre non sembra ci sia una regolazione significativa dell'assorbimento del Fe-eme.

L'eme rappresenta il gruppo prostetico di numerose emoproteine (es emoglobina, mioglobina, citocromi, e NOS) e gioca un ruolo importante nel controllare la sintesi proteica e la differenziazione cellulare. La sua funzione principale è quella di trasportare l'O2.

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