Mekanisme hepatosit dapat merasakan kadar zat besi tubuh dan merespons dengan penyesuaian hepcidin telah menjadi area penelitian yang intens karena mungkin memegang kunci untuk pengobatan anemia terkait zat besi (Bab 17). Penelitian hingga saat ini telah berpusat pada dua jalur terpisah yang mengatur produksi hepcidin, dengan reseptor transferin 2 (TfR2) yang terlibat dalam kedua jalur tersebut sebagai sensor zat besi.
Sistem hati untuk mengatur hepcidin dimodelkan pada Gambar 8.4. Protein yang terlibat termasuk, setidaknya, reseptor transferin 1 (TfR1), reseptor hemokromatosis (HFE), TfR2, hemojuvelin (HJV), protein morfogenik tulang (BMP) dan reseptornya (BMPR), anak laki-laki dari ibu melawan decapentaplegic (SMAD), dan matriptase-2. Tabel 8.2 mencantumkan fungsinya.
Ketika zat besi tubuh penuh dan transferin jenuh, ada lebih banyak transferin diferrik yang tersedia untuk berikatan dengan TfR1 dan TfR2 pada hepatosit. Pengikatan ini berkontribusi pada rangkaian peristiwa pensinyalan sel yang melibatkan protein pada Tabel 8.2 yang menghasilkan sekresi hepcidin. Hepcidin dibawa dalam darah ke enterosit dan makrofag, di mana ia berikatan dengan ferroportin dan menyebabkan inaktivasi, sehingga membatasi masuknya zat besi ke dalam darah. Sebaliknya, ketika zat besi tubuh rendah, ada lebih sedikit transferin diferrik untuk memicu jalur ini. Dalam hal ini produksi hepcidin menurun, ferroportin lebih aktif, dan lebih banyak zat besi yang masuk ke dalam darah.
Pentingnya protein pada Tabel 8.2 untuk kinetika zat besi telah ditunjukkan melalui mutasi, baik yang terjadi secara alami pada manusia maupun yang diinduksi pada tikus, yang menyebabkan kelebihan zat besi atau kekurangan zat besi. Pengujian untuk mutasi ini semakin meningkat di laboratorium diagnostik molekuler. Penyakit-penyakit yang terkait dengan mutasi pada manusia yang telah diketahui dijelaskan pada Bab 17.
Mekanisme kedua yang melibatkan eritroblas (sel darah merah yang belum matang) dalam mengatur kinetika zat besi telah menjadi lebih jelas dalam beberapa tahun terakhir dengan ditemukannya eritroferron (ERFE). Gen untuk ERFE bersifat responsif terhadap eritropoietin (EPO). Pada anemia dengan kadar EPO yang tinggi, eritroblas, terutama normoblas polikromatik, mengeluarkan ERFE. ERFE kemudian bekerja pada hati, melalui mekanisme yang belum dijelaskan, untuk mengurangi produksi hepcidin dan meningkatkan penyerapan zat besi di usus kecil. Jadi dengan produksi ERFE, sel darah merah yang sedang berkembang mengontrol ketersediaan zat besi untuk produksi hemoglobin mereka. Mekanisme ini tampaknya menjelaskan kelebihan penyerapan zat besi pada anemia, seperti talasemia, di mana eritropoiesis yang tidak efektif meningkatkan jumlah eritroblas yang mengeluarkan ERFE.
Rincian mekanisme produksi ERFE yang dirangsang EPO dalam eritroblas belum sepenuhnya dijelaskan. Namun, seperti hepatosit, eritroblas membawa TfR2, yang bertindak sebagai sensor zat besi. TfR2 tampaknya meningkatkan sensitivitas eritrosit terhadap EPO dengan menstabilkan reseptor EPO, sehingga menyelamatkan lebih banyak sel dari apoptosis, dan meningkatkan jumlah sel yang memproduksi ERFE. Meskipun dua produk eritroblas lainnya, faktor diferensiasi pertumbuhan-15 (GDF-15) dan twisted gastrulation protein homolog 1 (TWSG1), telah ditemukan untuk mempengaruhi produksi hepcidin, efek in vivo pada manusia tampaknya minimal.
Gambar 8.3
Regulasi Homeostasis Zat Besi. Ketika kadar zat besi tubuh meningkat (tengah atas), hati mampu mendeteksinya. Akibatnya, produksi hepcidin diregulasi dan disekresikan ke dalam darah, di mana ia bergerak ke sel pengatur zat besi, enterosit, makrofag, dan hepatosit. Hepcidin akan bereaksi dengan ferroportin di dalam membran sel dan mencegah zat besi keluar dari sel tersebut ke dalam darah. Akibatnya, zat besi tubuh akan menurun dan hati akan merasakannya.
Produksi Hepcidin akan dibatasi. Akibatnya, ferroportin dalam membran sel pengatur zat besi akan aktif dan mengangkut zat besi ke dalam plasma. Siklus ini kemudian berulang.
Gambar 8.4
Sistem Penginderaan Besi Hepatik yang Menghasilkan Produksi Hepcidin. Salah satu sistem penginderaan besi oleh hepatosit melibatkan pelepasan reseptor hemokromatosis (HFE) dari reseptor transferrin 1 (TfR1) ketika reseptor transferrin 1 (TfR1) mengikat holotransferrin (HoloTf). HFE yang dibebaskan kemudian berasosiasi dengan reseptor transferrin 2 (TfR2) yang telah mengikat HoloTf, reseptor protein morfogenetik tulang (BMPR), ligannya BMP 2 dan 4, dan koreseptornya, hemojuvelin (HJV). Kompleks ini mampu memulai sinyal transkripsi dengan memfosforilasi (P) anak ibu terhadap protein decapentaplegic (SMAD). Protein SMAD ditransfer ke nukleus untuk mengaktifkan faktor transkripsi (TF) yang pada akhirnya meningkatkan produksi hepcidin. Matriptase-2 dapat menonaktifkan HJV, sehingga mengganggu transduksi sinyal, dan merupakan mekanisme penting untuk mengurangi produksi hepcidin ketika zat besi tubuh rendah.
Cellular Iron Kinetics
Cellular Iron Acquisition and Disposition
Sampai saat ini diskusi terfokus pada penyerapan zat besi dari makanan ke dalam tubuh dan pengaturannya. Fokusnya sekarang beralih pada bagaimana sel-sel individu dapat memperoleh zat besi yang mereka butuhkan untuk proses metabolisme, dan khususnya pada eritroblas yang memiliki kebutuhan zat besi terbesar dibandingkan sel tubuh mana pun.
Sel-sel individual secara ketat mengatur jumlah zat besi yang mereka serap untuk meminimalkan efek buruk radikal bebas. Hal ini dicapai dengan mengandalkan pembawa spesifik untuk memindahkan zat besi ke dalam sel melalui proses yang disebut endositosis yang dimediasi reseptor (Gambar 8.5). Membran sel, termasuk membran eritroblas yang sedang berkembang, memiliki reseptor untuk transferin, TfR1. TfR1 memiliki afinitas tertinggi terhadap transferin besi pada pH fisiologis plasma dan cairan ekstraseluler. Ketika molekul TfR1 mengikat transferin, mereka bergerak di dalam membran dan berkumpul bersama. Setelah massa kritis terakumulasi, membran mulai berinvaginasi, berlanjut hingga invaginasi tersebut mencubit vesikel di dalam sitoplasma yang disebut endosom. Ion hidrogen dipompa ke dalam endosom.
Penurunan pH yang diakibatkannya mengubah afinitas transferin terhadap besi, sehingga besi terlepas. Secara bersamaan, afinitas TfR1 terhadap apotransferrin pada pH tersebut meningkat sehingga apotransferrin tetap terikat pada reseptor. Besi diekspor dari endosom ke sitoplasma oleh DMT1.
Perdagangan besi sitoplasma masih belum sepenuhnya dipahami meskipun ada upaya penelitian yang signifikan. Kemungkinan terdapat banyak jalur, dan beberapa jalur mungkin unik untuk eritroblas. Beberapa setrika jelas-jelas sampai ke tempat penyimpanan. Terdapat bukti bahwa atom besi lainnya ditransfer langsung ke mitokondria dari endosom. Proses dimana endosom dan mitokondria bersentuhan selama transfer besi disebut “ciuman dan lari” karena pertemuannya singkat. Di mitokondria, atom besi dimasukkan ke dalam sitokrom, atau dalam kasus eritroblas, ke dalam heme untuk produksi hemoglobin. Transfer langsung zat besi ke dalam mitokondria tampaknya sangat penting dalam eritroblas. Ia melewati sistem sitoplasma yang membatasi perolehan zat besi di sebagian besar sel. Bypass sitoplasma ini memungkinkan eritroblas memperoleh zat besi tambahan yang dibutuhkan untuk produksi hemoglobin.
Setelah besi dilepaskan ke sitoplasma, endosom kembali ke membran sel, tempat membrannya menyatu dengan membran sel, membuka endosom dan pada dasarnya membalikkan pembentukannya. Pada pH cairan ekstraseluler, TfR1 memiliki afinitas yang sangat rendah terhadap apotransferrin, sehingga apotransferrin dilepaskan ke dalam plasma, tersedia untuk mengikat besi sekali lagi. TfR1 juga tersedia lagi untuk membawa molekul baru transferin pembawa besi ke dalam sel.
Gambar 8.5.
Peraturan Besi Seluler. Massa kritis reseptor transferin 1 (TfR) dengan transferin terikat (Tf) akan memulai invaginasi membran yang akhirnya berfusi membentuk endosom I. Ion hidrogen (H+) di dalam endosom melepaskan besi dari Tf, dan setelah tereduksi, besi tersebut diangkut ke dalam sitosol melalui divalent mental transporter 1 (DMT1). Di dalam sitosol, besi dapat disimpan sebagai feritin atau ditransfer ke mitokondria, di mana besi tersebut diangkut melintasi membran oleh mitoferin (tidak diperlihatkan). TfR dengan apotransferrin dikembalikan ke membran sel, di mana ApoTf dilepaskan dan TfR tersedia untuk mengikat lebih banyak Tf untuk transportasi besi ke dalam sel.
Cellular Iron Storage
Sel mampu menyimpan zat besi sehingga mempunyai cadangan jika persediaan zat besi baru menurun. Meskipun semua sel, kecuali eritrosit matang, menyimpan zat besi, sel-sel yang berperan penting dalam mendaur ulang zat besi tubuh sistemik, makrofag, dan hepatosit, mengandung zat besi paling banyak (dibahas nanti).
Besi besi disimpan dalam protein mirip sangkar yang disebut apoferritin. Setelah besi mengikat, itu dikenal sebagai feritin. Satu molekul feritin dapat mengikat lebih dari 4000 ion besi. Meskipun feritin biasanya dianggap sebagai protein sitoplasma, telah diketahui bahwa mitokondria juga mengandung feritin.
Besi feritin dapat dimobilisasi untuk digunakan pada saat dibutuhkan zat besi melalui degradasi protein lisosom. Ferritin yang terdegradasi sebagian dikenal sebagai hemosiderin dan dianggap kurang tersedia secara metabolik dibandingkan feritin, meskipun pemahaman yang lebih baik tentang kimia feritin dapat merevisi pandangan ini.
Untuk mengatur jumlah zat besi di dalam sel dan menghindari radikal bebas, sel mampu mengontrol jumlah TfR1 di permukaannya. Prosesnya bergantung pada sistem elegan protein sitoplasma peka besi yang mampu mempengaruhi fungsi pascatranskripsi mRNA untuk TfR1.
Hasilnya adalah ketika simpanan zat besi di dalam sel mencukupi, produksi TfR1 menurun, sehingga mengurangi penyerapan zat besi di sel. Sebaliknya, ketika simpanan zat besi di dalam sel rendah, produksi TfR1 meningkat untuk memperoleh lebih banyak zat besi. Proses inilah yang harus dilewati oleh eritroblas untuk memperoleh cukup zat besi untuk produksi hemoglobin. Perubahan jumlah TfR1 sebagai respons terhadap ketersediaan zat besi berguna untuk mendiagnosis defisiensi zat besi (dibahas nanti).
Iron Recycling
Ketika sel mati, zat besi didaur ulang. Berbagai mekanisme menyelamatkan zat besi dari sel-sel yang sekarat. Persentase terbesar zat besi daur ulang berasal dari sel darah merah. Sel darah merah yang menua (menua) dicerna oleh makrofag di limpa. Hemoglobin terdegradasi, dan zat besi ditahan oleh makrofag sebagai feritin. Seperti enterosit, makrofag memiliki ferroportin di membrannya. Hal ini memungkinkan makrofag menjadi pengekspor zat besi sehingga zat besi yang disimpan dapat digunakan oleh sel lain. Besi yang diekspor terikat pada apotransferrin plasma, seperti baru diserap dari usus.
Haptoglobin dan hemopexin adalah protein plasma yang masing-masing menyelamatkan hemoglobin atau heme plasma, yang dibebaskan selama hemolisis fragmentasi. Karena merupakan protein, mereka tidak mudah melewati glomerulus ke dalam urin, sehingga besi heme yang terikat tetap tertahan di dalam tubuh. Makrofag membawa reseptor untuk kompleks haptoglobin-hemoglobin, sedangkan hepatosit memiliki reseptor hemopexin-heme, sehingga keduanya merupakan sel penting dalam penyelamatan zat besi. Hepatosit juga memiliki ferroportin sehingga zat besi yang tersisa dapat diekspor ke transferin dan akhirnya ke sel-sel tubuh lainnya. Jalur penyelamatan ini dijelaskan secara lebih rinci di Bab 20.
DIETARY IRON, BIOAVAILABILITY, AND DEMAND
Dalam keadaan normal, sebagian besar zat besi untuk proses seluler, termasuk produksi hemoglobin, berasal dari proses daur ulang yang dijelaskan sebelumnya. Sejumlah kecil zat besi baru dibutuhkan setiap hari dan diperoleh dari makanan. Makanan yang mengandung zat besi tinggi antara lain daging merah, kacang-kacangan, dan sayuran berdaun hijau tua. Meskipun beberapa makanan mungkin mengandung zat besi yang tinggi, zat besi tersebut mungkin tidak mudah diserap sehingga tidak tersedia secara hayati. Seperti disebutkan sebelumnya, zat besi dapat diserap sebagai besi ionik atau besi nonionik dalam bentuk heme. Besi ionik harus dalam bentuk besi (Fe2¬) untuk diserap ke dalam enterosit melalui pembawa membran luminal, DMT1. Namun, sebagian besar zat besi dalam makanan adalah besi, terutama yang berasal dari tumbuhan. Akibatnya tidak mudah terserap. Selain itu, senyawa makanan lainnya dapat mengikat zat besi dan menghambat penyerapannya. Ini termasuk oksalat, fitat, fosfat, dan kalsium. Pelepasan dari pengikat ini dan reduksi menjadi bentuk besi ditingkatkan oleh asam lambung, makanan asam (misalnya jeruk), dan ferrireduktase membran luminal enterosit, sitokrom b duodenum (Dcytb). Namun demikian, penyerapan zat besi ionik terbatas dan meskipun makanan di Amerika mengandung 10 hingga 20 mg zat besi/hari, hanya 1 hingga 2 mg
yang diserap. Jumlah ini cukup untuk sebagian besar pria, namun wanita menstruasi, wanita hamil dan menyusui, serta anak-anak yang sedang dalam masa pertumbuhan biasanya memerlukan suplementasi zat besi tambahan untuk memenuhi peningkatan kebutuhan zat besi mereka. Bab 17 membahas hal ini lebih lanjut.
Heme dengan besi terikatnya lebih mudah diserap dibandingkan besi ionik. Jadi daging, dengan heme di mioglobin otot dan hemoglobin darah, merupakan sumber zat besi makanan yang paling tersedia secara hayati.
LABORATORY ASSESSMENT OF BODY IRON STATUS
Penyakit terjadi ketika kadar zat besi dalam tubuh terlalu rendah atau terlalu tinggi (Bab 17). Tes yang digunakan untuk menilai status zat besi tubuh mampu mendeteksi kedua kondisi tersebut. Tes skrining untuk status zat besi meliputi zat besi serum, kapasitas pengikatan zat besi total, persen saturasi transferin, dan feritin serum. Jika hasil tes skrining tidak jelas, tes tambahan meliputi pewarnaan jaringan Prusia biru, reseptor transferin terlarut (sTfR), dan kandungan hemoglobin retikulosit. Hasil parameter yang diukur dapat digabungkan untuk menghitung rasio sTfR/log feritin atau membuat grafik plot Thomas. Terakhir, zinc protoporphyrin adalah pemeriksaan lain dengan aplikasi khusus pada anemia sideroblastik.
Secara diagnostik tes dapat diatur untuk menilai masing-masing kompartemen besi seperti yang ditunjukkan pada Tabel 8.3.
Serum Iron
Besi serum dapat diukur secara kolorimetri menggunakan salah satu dari beberapa reagen seperti ferrozine. Besi pertama-tama dilepaskan dari transferin dengan asam, dan kemudian reagen dibiarkan bereaksi dengan besi yang dibebaskan, membentuk kompleks berwarna yang dapat dideteksi secara spektrofotometri. Interval rujukan dilaporkan secara terpisah untuk pria, wanita, dan anak-anak dan akan bervariasi dari laboratorium ke laboratorium dan dari metode ke metode. Tingkat zat besi serum memiliki kegunaan yang terbatas karena tingginya variabilitas dalam sehari dan antar hari; itu juga meningkat setelah konsumsi makanan dan suplemen yang mengandung zat besi baru-baru ini. Untuk menghindari variasi diurnal yang terlihat, praktik standar yang dilakukan adalah mengumpulkan spesimen dengan puasa dan pagi hari ketika kadar diperkirakan tertinggi. Namun, praktik ini belakangan dipertanyakan. Variasi hepcidin diurnal telah terdeteksi yang mungkin menjelaskan beberapa variabilitas besi serum dan mungkin masih mendukung praktik proses mengeluarkan darah di pagi hari. Interval referensi tipikal disajikan pada Tabel 8.3.
Total Iron-Binding Capacity
Jumlah zat besi dalam plasma atau serum akan dibatasi oleh jumlah transferin yang tersedia untuk membawanya. Untuk menilai hal ini, transferin dijenuhkan secara maksimal dengan penambahan besi besi berlebih pada spesimen. Besi yang tidak terikat dihilangkan dengan pengendapan dengan bubuk magnesium karbonat. Kemudian metode dasar zat besi
seperti yang dijelaskan pada bagian sebelumnya dilakukan pada serum yang diserap, dimulai dengan pelepasan zat besi dari transferin. Jumlah zat besi yang terdeteksi mewakili seluruh situs pengikatan yang tersedia pada transferin, yaitu total kapasitas pengikatan besi (TIBC). Hal ini dinyatakan sebagai nilai besi, meskipun sebenarnya merupakan ukuran tidak langsung dari transferin. Interval referensi tipikal disajikan pada Tabel 8.3.
Percent Transferrin Saturation
Karena besi serum (SI) mewakili jumlah situs transferin yang terikat dengan besi dan TIBC mewakili jumlah total situs transferin untuk pengikatan besi, maka sejauh mana situs yang tersedia ditempati oleh besi dapat dihitung. Persentase transferin jenuh dengan zat besi dihitung sebagai:
SI dan TIBC harus dinyatakan dalam satuan yang sama, namun tidak menjadi masalah satuan mana yang digunakan dalam penghitungan. Interval referensi tipikal disajikan pada Tabel 8.3. Aturan praktis yang terlihat dari tabel adalah bahwa sekitar sepertiga transferin biasanya jenuh dengan zat besi.
Prussian Blue Staining
Biru Prusia sebenarnya merupakan senyawa kimia dengan rumus Fe7(CN)18. Senyawa tersebut terbentuk selama proses pewarnaan, yang menggunakan asam kalium ferrocyanide sebagai reagen/pewarna. Besi besi dalam jaringan bereaksi dengan reagen, membentuk senyawa biru Prusia yang secara mikroskopis mudah terlihat sebagai butiran atau endapan biru tua. Jaringan dapat dinilai atau dinilai secara semikuantitatif berdasarkan jumlah noda yang diamati.
Pewarnaan biru Prusia dianggap sebagai standar emas untuk penilaian simpanan zat besi tubuh. Pewarnaan dilakukan secara rutin ketika biopsi sumsum tulang atau hati dikumpulkan untuk tujuan lain. Meskipun besi besi bereaksi dengan reagen, feritin biasanya tidak terdeteksi, kemungkinan besar karena kandang protein yang utuh. Dalam konsentrasi tinggi, dapat tampak sebagai warna biru sitoplasma yang menyebar. Namun, hemosiderin mudah ternoda, membentuk butiran biru tua yang berbeda.
Ferritin
Ferritin adalah protein penyimpan zat besi yang berfungsi terutama di dalam sel, meskipun peran feritin plasma sebagai pengangkut zat besi masih dalam penelitian. Makrofag, termasuk sel Kupffer, dan hepatosit telah terbukti mensekresi feritin selama penelitian in vitro, namun sumber protein plasma yang tepat masih belum jelas.34
Sampai pengembangan tes serum feritin, satu-satunya cara untuk benar-benar menilai simpanan zat besi dalam tubuh adalah dengan mengumpulkan spesimen sumsum tulang dan mewarnainya dengan warna biru Prusia. Prosedur invasif seperti itu menghalangi penilaian zat besi tubuh secara teratur. Perkembangan serum immunoassay untuk feritin telah memberikan
penilaian kuantitatif yang nyaman dan minimal invasif terhadap simpanan zat besi dalam tubuh.
Tingkat feritin serum ditemukan berkorelasi tinggi dengan simpanan zat besi sebagaimana dinilai dengan noda biru Prusia pada sumsum tulang. Interval referensi umum disajikan pada Tabel 8.3.
Ada kelemahan yang signifikan dalam interpretasi hasil serum feritin. Ferritin adalah protein fase akut atau reaktan fase akut (APR). APR adalah protein yang diproduksi, sebagian besar oleh hati, selama fase akut (atau awal) peradangan, terutama selama infeksi. Mereka termasuk sitokin yang tidak spesifik, tetapi juga protein lain yang jelas-jelas bertujuan untuk menekan bakteri. Karena bakteri membutuhkan zat besi, produksi feritin dalam tubuh selama infeksi tampaknya merupakan upaya untuk menyisi zat besi dari bakteri, yang mungkin berperan dalam feritin plasma. Jadi peningkatan feritin dapat diinduksi tanpa peningkatan jumlah zat besi tubuh sistemik (peningkatan yang salah). Kenaikan ini mungkin tidak melebihi interval referensi namun mungkin masih cukup tinggi untuk meningkatkan feritin pasien menjadi lebih besar dari yang seharusnya. Nilai feritin antara 30 dan 100 ng/mL paling samar-samar, sehingga sulit untuk mengenali defisiensi zat besi yang sebenarnya ketika kondisi peradangan juga terjadi. Oleh karena itu, nilai prediksi hasil feritin dalam interval referensi lemah. Namun, hanya penurunan kadar zat besi yang disimpan dalam tubuh yang dapat menurunkan kadar feritin hingga kurang dari interval acuan, sehingga nilai prediktif dari hasil feritin yang rendah adalah tinggi untuk defisiensi zat besi.
Soluble Transferrin Receptor
Seperti dijelaskan sebelumnya, sel mengatur jumlah TfR1 pada membrannya berdasarkan jumlah zat besi intraseluler. Ketika besi intraseluler turun, sel mengekspresikan lebih banyak TfR1 pada membran. Bentuk reseptor yang terpotong dilepaskan ke dalam plasma dan dapat dideteksi dengan immunoassay. Jadi peningkatan reseptor terlarut, sTfR, mencerminkan peningkatan jumlah TfR1 pada sel individual, seperti pada defisiensi besi, atau peningkatan jumlah sel masing-masing dengan jumlah TfR1 normal. Yang terakhir ini terjadi selama eritropoiesis cepat, seperti respons terhadap anemia hemolitik. Interval referensi umum disajikan pada Tabel 8.3.
Hemoglobin Content of Reticulocytes
Bab 12 menjelaskan bagaimana beberapa alat analisa sel darah otomatis mampu melaporkan nilai jumlah hemoglobin dalam retikulosit; ini analog dengan mean cell hemoglobin (MCH), tetapi hanya untuk retikulosit. Karena, dalam kondisi normal, jumlah retikulosit yang bersirkulasi menunjukkan status eritropoiesis dalam periode 24 jam sebelumnya, jumlah hemoglobin dalam retikulosit memberikan penilaian hampir real-time mengenai ketersediaan zat besi untuk produksi hemoglobin. Kandungan hemoglobin retikulosit akan turun bila zat besi untuk eritropoiesis dibatasi. Interval referensi dewasa yang representatif disajikan pada Tabel 8.3. Interval referensi terpisah dapat disediakan untuk anak-anak dan bayi. Penilaian instrumen terhadap parameter ini merupakan hak milik dan masing-masing produsen menyebut parameternya dengan nama yang berbeda (Bab 12).
Soluble Transferrin Receptor/Log Ferritin
Meskipun nilai feritin dan sTfR saja dapat menunjukkan kekurangan zat besi, rasio sTfR terhadap feritin atau sTfR terhadap log ferritin meningkatkan identifikasi kekurangan zat besi ketika nilai uji individual tidak jelas. Karena sTfR meningkat pada defisiensi besi dan feritin (dan lognya) turun, rasio ini khususnya berguna untuk memperkuat perubahan ketika salah satu parameter telah berubah namun tidak berada di luar interval referensi. Interval referensi tipikal disajikan pada Tabel 8.3.
Thomas Plot
Thomas dan Thomas menunjukkan bahwa ketika sTfR/log ferritin diplot terhadap kandungan hemoglobin retikulosit, akan dihasilkan plot empat kuadran yang dapat meningkatkan identifikasi defisiensi besi (Gambar 8.6). Pada keadaan dimana benar-benar terjadi defisiensi zat besi, sTfR akan meningkat dan feritin akan turun sehingga sTfR/log feritin akan tinggi dan kandungan hemoglobin dalam retikulosit akan rendah; hasil pasien akan diplot ke kuadran kanan bawah. Jika feritin mungkin meningkat secara keliru akibat peradangan, sTfR/log feritin akan normal meskipun ketersediaan zat besi untuk produksi hemoglobin berkurang sehingga menyebabkan rendahnya kandungan hemoglobin dalam retikulosit. Dalam hal ini nilai-nilai pasien akan diplot ke kuadran kiri bawah yang disebut defisiensi zat besi fungsional karena simpanan tubuh sistemik cukup tetapi tidak tersedia untuk transportasi dan digunakan oleh sel. Ketika kekurangan zat besi berkembang, sel-sel lain kekurangan zat besi sebelum eritrosit; produksi hemoglobin dalam retikulosit tetap pada tingkat normal selama mungkin. Namun, sel-sel tubuh lainnya yang kekurangan zat besi akan meningkatkan produksi sTfR dan simpanan besi feritin secara sistemik akan habis, sehingga meningkatkan nilai sTfR/log feritin. Hasil awal pasien kekurangan zat besi ini akan diplot ke kuadran kanan atas yang disebut defisiensi zat besi laten. Dengan menggabungkan beberapa penilaian status zat besi yang berbeda, penggunaan plot Thomas, demikian sebutannya, dapat meningkatkan identifikasi kekurangan zat besi ketika tes lainnya tidak jelas. Bab 17 akan menjelaskan lebih lanjut dampak berbagai penyakit terhadap parameter plot Thomas.
Gambar 8.6
Plot Thomas. Plot rasio reseptor transferin terlarut terhadap log feritin (sTfR/log feritin) terhadap kandungan hemoglobin retikulosit menghasilkan grafik dengan empat kuadran. Pasien dengan nilai dalam interval referensi untuk setiap pemeriksaan akan dikelompokkan di kuadran kiri atas. Mereka yang mengalami defisiensi zat besi fungsional, seperti anemia akibat peradangan kronis, akan berkumpul di kiri bawah. Defisiensi zat besi laten, sebelum anemia berkembang, akan berkumpul di kanan atas dengan defisiensi besi nyata di kuadran kanan bawah.
Zinc Protoporphyrin
Zinc protoporphyrin (ZPP) terakumulasi dalam sel darah merah ketika zat besi tidak dimasukkan ke dalam heme dan zinc malah berikatan dengan protoporphyrin IX. Ini mudah
dideteksi dengan fluoresensi. Meskipun ZPP akan meningkat selama eritropoiesis kekurangan zat besi, nilai tes ini paling besar bila aktivitas ferrochelatase terganggu, seperti pada keracunan timbal (Bab 17).
SUMMARY
Besi sangat penting untuk transportasi dan penggunaan oksigen sehingga tubuh menyimpan dan mendaur ulangnya, dan tidak memiliki mekanisme untuk ekskresi aktifnya. Produksi radikal bebas oleh ion besi sangat merusak sel sehingga memerlukan regulasi. Tubuh menyesuaikan kadar zat besi melalui penyerapan usus, tergantung kebutuhan.
Besi diserap ke dalam enterosit sebagai besi besi oleh transporter logam divalen 1 (DMT1) pada sisi luminal sel. Heme juga bisa diserap. Besi diekspor ke plasma melalui ferroportin, pembawa protein di membran basolaminal enterosit.
Besi dibawa dalam plasma dalam bentuk besi yang terikat pada apotransferrin. Setiap molekul apotransferrin dapat mengikat dua molekul besi. Apotransferrin dengan dua molekul besi terikat disebut transferin berbeda atau holotransferrin.
Sel-sel individu menyerap zat besi ketika transferin besi berikatan dengan reseptor transferin 1 (TfR1) pada permukaannya. Reseptor yang terikat mengelompok dan menginvaginasi membran untuk membentuk endosom. Besi yang dilepaskan oleh asam di dalam endosom diekspor ke sitosol, terkadang langsung ke mitokondria, untuk dimasukkan ke dalam sitokrom dan heme. Alternatifnya, ia juga dapat disimpan sebagai feritin di sitosol. Endosom yang kekurangan zat besi menyatu dengan membran sel, melepaskan apotransferrin dan dengan demikian memungkinkan TfR1 pada membran sel untuk mengikat transferin yang lebih berbeda.
Masing-masing sel menyesuaikan jumlah reseptor transferin pada permukaannya untuk mengatur jumlah zat besi yang diserapnya; Jumlah reseptor meningkat ketika sel membutuhkan zat besi tambahan tetapi menurun ketika zat besi dalam sel mencukupi.
Reseptor transferin terlarut terpotong (sTfRs) dilepaskan ke dalam plasma sesuai dengan jumlahnya di sel.
Sel menyimpan zat besi sebagai feritin ketika jumlahnya berlebihan. Besi dapat dilepaskan dari feritin bila diperlukan melalui degradasi protein oleh lisosom. Ferritin yang terdegradasi sebagian dapat dideteksi dalam sel sebagai hemosiderin yang dapat diwarnai. Ferritin disekresikan ke dalam plasma sebanding dengan jumlah zat besi yang disimpan. Ferritin meningkat dalam plasma melalui respon fase akut, tidak berhubungan dengan jumlah besi yang disimpan.
Ketika sistem penginderaan besi hepatosit mendeteksi tubuh tersebutkadar zat besi tinggi, hepatosit mengeluarkan hepcidin. Hepcidin menonaktifkan ferroportin di membran enterosit, makrofag, dan hepatosit, sehingga mengurangi penyerapan zat besi baru dan pelepasan zat besi yang disimpan oleh tubuh. Ketika hepatosit merasakan rendahnya zat besi dalam tubuh, sekresi hepsidin berkurang dan ferroportin aktif untuk penyerapan zat besi usus serta ekspor dan daur ulang zat besi makrofag dan hepatosit.
Hepatosit mengatur produksi hepcidin melalui dua mekanisme. Salah satunya melibatkan penginderaan reseptor transferin hepatosit 2 (TfR2) terhadap saturasi transferin untuk memulai sinyal transduksi untuk memodulasi produksi hepcidin.
Mekanisme lainnya adalah respons, namun belum pasti, terhadap eritroferon yang disekresikan dengan mengembangkan eritroblas yang menurunkan produksi hepcidin dan meningkatkan penyerapan zat besi.
Sebagian besar zat besi tubuh ditemukan dalam hemoglobin atau disimpan sebagai feritin. Sekitar 10% dari seluruh zat besi tubuh ditemukan di otot, sitokrom dan enzim yang mengandung zat besi, serta plasma.
Makrofag menelan sel darah merah yang menua (menua). Mereka menyelamatkan dan menyimpan zat besi yang berasal dari heme.
Zat besi dari makanan paling banyak tersedia secara hayati dalam bentuk heme dari sumber daging. Sumber tumbuhan biasanya memasok besi besi yang harus dilepaskan dari senyawa pengikat besi dan direduksi sebelum diserap.
Pemeriksaan laboratorium untuk menilai status zat besi meliputi zat besi serum total, kapasitas pengikatan zat besi total, persen saturasi transferin, feritin serum, pewarnaan biru Prusia untuk zat besi dalam jaringan, reseptor transferin terlarut, kandungan hemoglobin retikulosit, dan protoporfirin seng. Parameter tambahan yang diturunkan dari parameter ini, sTfR/log ferritin dan plot Thomas, sangat berguna untuk mengenali defisiensi zat besi ketika hasil tes lainnya tidak jelas.
