ÇOCUKLUK ÇAĞINDA DEMĠR METABOLĠZMASI VE HEPSĠDĠN

T.C. ÇUKUROVA ÜNĠVERSĠTESĠ TIP FAKÜLTESĠ ÇOCUK SAĞLIĞI ve HASTALIKLARI ANABĠLĠM DALI ÇOCUKLUK ÇAĞINDA DEMĠR METABOLĠZMASI VE HEPSĠDĠN Dr. Almıla Elif SEMERCĠOĞLU UZMANLIK TEZĠ TEZ DANIġMANI Prof. Dr. Yurdanur KILINÇ ADANA-2010

TEġEKKÜR Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Uzmanlık eğitimim süresince eğitimime katkıda bulunan tüm hocalarıma, tezimi hazırlarken her aģamada büyük katkısını ve desteğini gördüğüm değerli hocam Prof. Dr. Yurdanur Kılınç a, Dr. Hüseyin A. Solgun a, Dr. Salih Beyaz a, Çocuk Ġmmünoloji Laboratuvar ekibine bu zorlu eğitim sürecini keyifli hale getiren asistan arkadaģlarıma ve dostlarıma teģekkür ederim. Her zaman olduğu gibi asistanlık eğitimim süresince de yaģamın karģıma çıkardığı zorluklarla baģ edebilmem için bana destek veren aileme özellikle ablam Selenga ve kız kardeģim Sencer e teģekkür ederim Dr. E. Almıla SEMERCĠOĞLU I

ĠÇĠNDEKĠLER Sayfa No: TEġEKKÜR... I ĠÇĠNDEKĠLER... II TABLO LĠSTESĠ... IV ġekġl LĠSTESĠ... V ÖZET ve ANAHTAR KELĠMELER... VI ABSTRACT and KEY WORDS... VII KISALTMALAR LĠSTESĠ... VIII 1. GĠRĠġ ve AMAÇ... 1 2. GENEL BĠLGĠLER... 2 2.1. Demir ve Demir Metabolizması... 3 2.1.1. Demirin Vücutta Dağılımı... 4 2.1.2. Demir Emilimi... 5 2.1.3. Hücre Ġçi ve Hücre DıĢı Demir Konsantrasyonunun Düzenlenmesi... 9 2.1.4. Demir ve Konak Savunması... 10 2.2. Hepsidinin KeĢfi... 11 2.2.1. Hepsidinin Yapısı... 11 2.2.2. Hepsidinin Biyolojik ĠĢlevleri... 12 2.2.2.1. Antimikrobiyal ĠĢlev... 12 2.2.2.2. Demir - Düzenleyici ĠĢlev... 12 2.2.3. Hepsidin Sentezinin Düzenlenmesi... 12 2.2.3.1. Demir ile Hepsidin Sentezinin Düzenlenmesi... 12 2.2.3.2. Anemi ve Hipoksi ile Hepsidin Sentezinin Düzenlenmesi... 13 2.2.3.3. Ġnflamasyon ile Hepsidin Sentezinin Düzenlenmesi... 14 2.2.4. Hepsidinin Etki Mekanizmaları... 15 2.2.4.1. Ferroportin... 15 2.2.4.2. Hepsidinle Demirin Hücresel DıĢa TaĢınmasının Düzenlenmesi.. 15 2.2.4.3. Hepsidinin Hipoferremiayı OluĢturması... 16 2.2.5. Demir Metabolizma Bozuklukları ve Hepsidinle Düzenlenmesi... 17 2.2.5.1. Herediter Hemokromatozis (HH)... 17 2.2.5.1.1. Hemojuvelin... 17 2.2.5.2. Talasemi... 19 2.2.5.3. Ġnflamasyon Anemisi... 19 2.2.5.4. Demir Eksikliği Anemisi... 20 2.2.5.4.1. Demir Eksikliği Anemisinin Tarihçesi... 21 2.2.5.4.2. Etyoloji... 23 2.2.5.4.3. Klinik Bulgular... 27 2.2.5.4.3.1. Demir Eksikliği Anemisinin Büyüme GeliĢme Üzerine Etkisi... 28 2.2.5.4.3.2. Demir Eksikliği Anemisinin Psikomotor GeliĢim, DavranıĢ ve Öğrenme Üzerine Etkisi... 29 2.2.5.4.3.3. Hayvan ÇalıĢmaları... 29 2.2.5.4.3.4. Ġnsan ÇalıĢmaları... 30 II

2.2.5.4.3.5. Demir Eksikliği Anemisinin Ġmmün Sistem Fonksiyonlarına Etkisi... 31 2.2.5.4.3.6. Demir Eksikliği ve Ġnfeksiyon... 32 2.2.5.4.4. Demir Eksikliği Anemisinde Tanı... 34 2.2.5.4.5. Demir Eksikliği Anemisi Ayırıcı Tanısı... 37 2.2.5.4.6. Demir Eksikliği Anemisi Tedavisi... 39 2.2.5.4.6.1. Tedaviye Yanıt... 41 2.2.5.4.7. Demir Eksikliği Anemisinin Önlenmesi... 42 3. GEREÇ ve YÖNTEM... 43 3.1. ÇalıĢma Gruplarının Seçimi... 43 3.2. Araç-Gereçler ve Laboratuar Yöntemleri... 45 3.3. Ġstatiksel Analiz... 45 4. BULGULAR... 46 5. TARTIġMA... 54 6. SONUÇLAR... 59 KAYNAKLAR... 60 ÖZGEÇMĠġ... 66 EKLER... 67 III

TABLO LĠSTESĠ Tablo No: Sayfa No: Tablo 1. EriĢkinde Demir Dağılımı... 4 Tablo 2. Demir Emilimini Etkileyen Faktörler... 6 Tablo 3. Diyetteki Demir Kaynakları... 6 Tablo 4. Demir Metabolizma Bozukluklarında Hepsidin Patogenezi... 20 Tablo 5. Demir Eksikliği Anemisi Nedenleri... 24 Tablo 6. YaĢ ve Cinse Göre Demir Ġhtiyacı (WHO)... 26 Tablo 7. Demir Eksikliği Anemisinde Görülen Klinik Bulgu ve Semptomlar... 27 Tablo 8. Demir Eksikliği Anemisinin Evreleri ve Laboratuar DeğiĢiklikleri... 34 Tablo 9. Demir Eksikliği Anemisi Tanısında FEP Değerinin Transferrin Satürasyonuna Üstünlüğü... 35 Tablo 10. Demir Metabolizması ile Ġlgili ÇeĢitli Bozukluklarda Plazma Hepsidini... 36 Tablo 11. Çocuklarda Demir Eksikliği Anemisi Tanısında Sık Kullanılan Testler ve Sınır Değerler... 37 Tablo 12. Farklı YaĢ ve Hastalıklarda Normal Değerler... 37 Tablo 13. Demir Eksikliği Anemisi Ayırıcı Tanısı... 38 Tablo 14. Mikrositer Anemide RBC Ġndeksi ve Biyokimyasal Markerler ( /veya N).... 39 Tablo 15. Çocukluk YaĢ Grubunda Günlük Temel Besin Gereksinimleri... 44 Tablo 16. Sık Tüketilen Besinlerdeki Demir Miktarı (104)... 44 Tablo 17. Hasta ve Kontrol Grubunun YaĢ, Vücut Ağırlığı ve Boy Değerleri... 46 Tablo 18. Hasta ve Kontrol Guruplarının Hematolojik Değerlerinin KarĢılaĢtırılması... 47 Tablo 19. Hasta ve Kontrol Grubunun Kan Demir Profili Değerleri... 47 Tablo 20. ÇalıĢmaya Dahil Edilen Hastaların GeliĢ Yakınmalarının Dağılımını (n=94)... 49 IV

ġekġl LĠSTESĠ ġekil No: Sayfa No: ġekil 1. Duedonumdan demir emilimi.... 8 ġekil 2. Endostatik transferrin döngüsü.... 8 ġekil 3. Plazma hepsidin düzeyinin demir düzeyi, anemi ve hipoksi ile düzenlenmesi... 10 ġekil 4. Hepsidin salınımını etkileyen faktörler.... 13 ġekil 5. Hepsidin ve hemojuvelinle demir regülasyonu.... 18 ġekil 6. Hasta ve kontrol grubunda hepsidin dağılımı... 48 ġekil 7. 1-3 yaģ arası hastaların geliģ yakınmalar... 49 ġekil 8. 3,1-7 yaģ arası hastaların geliģ yakınmaları... 50 ġekil 9. 7.1-12 yaģ arası hastaların geliģ yakınmaları... 50 ġekil 10. 12.1 ile 16 yaģ arası hastaların geliģ yakınmaları... 51 ġekil 11. YaĢ grubu ve baģvuru Ģikayetleri arasındaki dağılım... 51 ġekil 12. Serum hepsidin ve hemoglobin düzeyleri arasındaki iliģki... 52 ġekil 13. Serum hepsidin ve ferritin düzeyleri arasındaki iliģki... 52 ġekil 14. Serum hepsidin ve demir düzeyleri arasındaki iliģki... 53 V

ÖZET Çocukluk Çağında Demir Metabolizması ve Hepsidin Amaç: Bu çalıģmada demir eksikliği anemisi olmayan sağlıklı çocuklar ve demir eksikliği anemisi olan çocuklarda hemoglobin, hematokrit, ortalama eritrosit hacmi, demir bağlama kapasitesi, ferritin, transferin satürasyon indeksi ve hepsidin düzeylerini değerlendirip, bu iki grupta hepsidin değerleri arasındaki farkı veya iliģkiyi ortaya koymayı amaçladık. Gereç ve Yöntem: Çukurova Üniversitesi Tıp Fakültesi Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı, Çocuk Polikliniği ne Aralık 2008 ve Eylül 2009 arasında baģvuran yaģları bir ile onaltı arasında değiģen, tam kan sayımında anemisi olan ve demir, demir bağlama kapasitesi ve serum ferritin değerleri demir eksikliği anemisi ile uyumlu, transferin satürasyonu < %16 ve C-Reaktif proteini (CRP) normal 94 demir eksikliği anemili olgu ve yine yaģları bir ile onaltı arasında değiģen hemoglobin elektroforezi normal olan 91 sağlıklı çocuk çalıģmaya alındı. Hasta grubunun ortalama yaģı 6,1 ±3,8, kontrol grubunun ortalama yaģı 7,0 ±3,9 idi. Ġki grubun tam kan sayımı, serum demir, demir bağlama kapasitesi, ferritin, CRP ve hepsidin parametreleri için kan örnekleri alındı. Anne sütü alımı ve beslenmeleri ayrıntılı olarak sorgulandı. GeliĢ yakınmaları kaydedildi. Elde edilen veriler istatistiksel olarak karģılaģtırıldı. Bulgular: Bir ile 3 yaģ grubu arasındaki hastaların önde gelen baģvuru Ģikayeti büyüme geriliği, kilo alamama, üç ile 7 yaģ grubu arasındaki hastaların önde gelen baģvuru Ģikayeti büyüme geriliği, iģtahsızlık ve kilo alamama idi. Yedi ile 12 yaģ grubu arasındaki hastaların önde gelen baģvuru Ģikayeti kilo alamama ve büyüme geriliği, oniki ile 16 yaģ grubu arasındaki hastaların önde gelen baģvuru Ģikayeti ise kilo alamama ve büyüme geriliği idi. Sonuçlar değerlendirildiğinde serum hepsidin düzeyleri ortalaması kontrol grubunda 219,51± 70,72 ng/ml, hasta grubunun ise 141,44± 71,53 ng/ml olarak bulundu. Ġki grup ortalama değerleri arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlı idi (p< 0,05). Serum hepsidin düzeyleri ile hem hasta hem de kontrol grubunda serum hemoglobin, demir ve ferritin düzeyleri arasında istatistiksel olarak anlamlı korelasyon saptanmadı. Hasta ve kontrol grubunda yeterli anne sütü alımı açısından fark yoktu. Hasta grubunun 94 ünün 70 (% 70,5) inde dengesiz beslenme mevcuttu. Sonuç: Sonuç olarak hepsidinin gelecekte demir metabolizması bozuklukları sonucu geliģen hastalıkların ayırıcı tanı ve tedavisinde yer alacağı düģünüldü. Anahtar Kelimeler: Çocukluk yaģ grubu, Demir eksikliği anemisi, Hepsidin. VI

ABSTRACT Iron Metobolism and the Hepcidin in Childhood Objective: In this study; we evaluated the values of haemoglobin, hematocrit, mean corpusculer volume, iron binding capacity, ferritin, transferrin saturation index and hepcidin in children with or without iron deficiency. We aimed to find any difference or relationship between the study and control groups for hepcidin levels. Materail and Methods: 94 children were included in this sdtudy aged between 1-16 with iron deficiency and had anemia. The determinations were done on complete blood cell count with cohorent serum iron, iron binding capacity and ferritin levels with iron deficiency, transferrin saturation of < 16 % and normal C-reactive protein (CRP); 91 healthy children of aged 1-16 with normal haemoglobin electrophoresis those who referred to Çukurova Üniversity Medicine Faculty Pediatric Department Outpatient Clinic between december 2008- semptember 2009. The average age of patient group and control group was 6.1±3.8 and 7.0±3.9 respectively. Blood samples were taken to evaulate complete blood count; serum iron, iron binding capacity, CRP and hepcidin parameters in both two groups. Feeding and breast milk history questionered completely. The complaints at the initial admission were recorded. The datas obtained were evaluated statistically. Results: The major initial complaints of children aged 1-3, 3,1-7, 7,1-12, 12,1-16 were growth reterdation, failure of weight gain; growth reterdation, appetite, failure of weight gain; failure of weight gain, growth reterdation; failure of weight gain, growth reterdation respectively. The serum hepcidine level was 219.51±70.72 ng/ml for control group and 141.44±71.53 ng/ml for patient group by the evaluation of the results. The statisticall difference was significant between two groups values (p<0.05 ). No corralation established between hepcidine and serum hemoglobin, iron and ferritin levels in both patient and control groups. No significant differences between two groups of breast-feed babies. Feeding deficieny was found in 70 children of 94 (70.5%) in patients group. Conclusion: In conclusion; hepcidin may play the critical role on diagnose and treatment of iron metobolism diseases in the future. Key Words: Childhood, Iron deficieny anemia, Hepcidin. VII

KISALTMALAR LĠSTESĠ BTT : Beta-Thalasemi Trait Ca : Kalsiyum CI : Kronik inflamasyon CRP : C-Reaktif protein Dcytb : Duodenal ferric redüktaz DDA : Demir defisitli anemi DEA : Demir eksikliği anemisi DMT : Divalent metal transporter Fe : Demir FEP : Serbest protoporfirin FPN : Ferroportin GABA : Gama amino bütrikasit GPI : Glilosilfosofotidilinositol H : Ağır Hb : Hemoglobin Hct : Hematokrit Heph : Hephaestin HH : Herediter hemokromotositoz HIF : Hipoksi ile indüklenen faktör HJV : Hemojuvenil IRE : Demir düzenleyici element IRE-BP : Demir düzenleyici elementi bağlayan protein (Iron Responsive Elements Binding Protein) ĠA : Ġnflamasyon anemisi L : Hafif LEAP : Liver-expressed antimicrobial peptide MAO : Monoamin oksidaz MCH : Ortalama eritrosit hemoglobini MCHC : Ortalama eritrosit hemoglobin konsantrasyonu MCV : Ortalama eritrosit hacmi RDW : Eritrosit dağılım geniģliği RE : Retiküloendotelyal SA : Sideroblastik anemi TDBK : Demir bağlama kapasitesi Tfr : Transferrin reseptörü WHO : Dünya sağlık örgütü VIII

1. GĠRĠġ ve AMAÇ Dünya Sağlık Örgütü (WHO) nün 2002 yılı sağlık raporuna göre dünya üzerinde iki milyar kiģi demir eksikliği anemisinden etkilenmiģtir. Bu sayı dünya nüfusunun dörtte biridir. Dünya Sağlık Örgütü nün verilerine göre anemi olmaksızın demir eksikliği prevalansının % 30 olduğu tahmin edilmektedir. Bu rakamlar bilinen en yaygın beslenme sorunu olan demir eksikliğinin son derece önemli bir halk sağlığı sorunu oldugu gerçeğini ortaya koymaktadır. Ülkemiz gibi geliģmekte olan ülkelerde ise bu durum çok daha fazla önem kazanmaktadır. 1 Demirin biyolojik önemi eski çağlardan beri bilinmektedir. Son yıllarda hücresel düzeyde yeni proteinlerin keģfi ile demir metabolizmasının moleküler kontrolü, emilimi, depolanma ve organizmadaki demir döngüsünün moleküler yolları ile ilgili çok büyük değiģiklikler ve ilerlemeler olmuģtur. 2 Hepsidin son yıllarda keģfedilen, demir metabolizmasını düzenleyen ana hormondur. Hepsidin organizmada demir dengesini sağlayan, karaciğerde hepatositlerde sentezlenen bir antimikrobial proteindir. Hepsidin, transmembran yerleģimli bir protein olan ferroportin ile etkileģime geçerek hücresel demir salınımını düzenlemektedir. Demir depoları yeterli ve yüksek olduğunda, karaciğer hepsidin üretimini arttırır. Böylece ince barsakta demiri enterositten plazmaya taģıyan yolu bloke eder. Hipoksi ve demir depolarının düģük olduğu anemide ise, hepsidin üretimi azalır. 3 Hepsidin düzeyleri değiģiminin tanısal amaçlı kullanımı yanı sıra gelecekte demir metabolizması ile iliģkili çeģitli hastalıkların tedavisinde yer alacağı düģünülmektedir. 4 Bu nedenle biz de demir eksikliği anemisi olmayan sağlıklı çocuklar ile demir eksikliği anemisi olan çocuklardaki hepsidin düzeyini ortaya koymak amacıyla bu çalıģmayı planladık. 1

2. GENEL BĠLGĠLER Demir eksikliği anemisi (DEA) çoğunlukla bilinçsiz beslenme sonucu oluģan, emilim bozuklukları ve kayıpların da etken olabildiği, önlenebilir bir beslenme bozukluğu sorunudur. Dünya sağlık Örgütü (WHO) sağlık raporuna göre 2002 yılında dünya üzerinde iki milyar kiģi demir eksikliği anemisinden etkilenmiģtir. 1 Bu sayı dünya nüfusunun dörtte biridir. Yine WHO nun verilerine göre demir eksikliği prevalansının % 30 olduğu tahmin edilmektedir. Bu rakamlar bilinen en yaygın beslenme bozukluğu olan demir eksikliğinin son derece önemli bir halk sağlığı sorunu olduğu gerçeğini ortaya koymaktadır. 5,6 Demir metabolizmasında depo demirinin bittiği henüz hematolojik parametrelerin bozulmadığı demir eksikliği durumu iki yaģından küçük çocukların %9 unda, adölesan kızların % 9-11 inde ve adölesan erkeklerin % 1 inden görülür. Demir eksikliği anemisi ise iki yaģından küçük çocukların % 3 ünde, adölesan kızların % 3 ünden fazlasında ve adölesan erkelerin % 1 inden azında görülmektedir. 1 Ülkemizde demir eksikliği ve demir eksikliği anemisinin sıklığı ile ilgili kesin veriler olmamasına rağmen, sıklığın diğer az geliģmiģ veya geliģmekte olan ülkelerdekine benzer Ģekilde çok yüksek olduğu tahmin edilmektedir. Gürsoy ve Neyzi 1966 da Ġstanbul Rami bölgesinde 0-14 yaģ grubu çocuklarda anemi sıklığını hemoglobin değerine göre araģtırmıģlar ve sadece 14 olguda serum demir tayini yapabilmiģlerdir. 7 Gedikoğlu ve Koç 1977 yılında Marmara Bölgesi nde yaptıkları çalıģmada, 3 ay -12 yaģ arasındaki 474 çocukta % 93 oranında demir eksikliği ve % 79 oranında demir eksikliği anemisi saptamıģlardır. 8 1996 yılında Evliyaoğlu ve arkadaģları 9 aylık 124 süt çocuğunda % 78 oranında demir eksikliği % 62,5 oranında demir eksikliği anemisi bildirmiģlerdir. 9 Çetin 1997 yılında Ġstanbul da yaģayan, 6 ay - 19 yaģ arasındaki 910 vakada yaptığı araģtırmada anemi prevalansını % 44,3 bulmuģtur. 10 Aynı çalıģmada en yüksek anemi prevalansı % 75,1 olarak 0.5-2 yaģ grubundaki çocuklarda saptanmıģtır. Bu çalıģmada mikrositik anemi saptanan popülasyonda (% 18,3) Mentzer indeksine (MCV/Eritrosit sayısı) göre olası demir eksikliği ve talasemi taģıyıcısı vaka sayısı belirlenmiģ, buna göre Ġstanbul daki olası talasemi minör prevalansı % 1 olarak bulunmuģtur. 10 Diğer olgularda mikrositik anemi DEA olarak kabul edilmiģtir. 2

Anne sütünün yararları konusunda toplumun bilinçlenmesiyle ilk yaģta anne sütü ağırlıklı beslenmenin yaygınlaģması, inek sütünün bu yaģ gurubunda tamamen diyetten çıkarılması ve anne sütünün yetersiz olduğu durumlarda demirle zenginleģtirilmiģ mamaların kullanımı sonucunda, geliģmiģ ülkelerde son yirmi yılda demir eksikliği anemisi sıklığında belirgin bir azalma görülmektedir. GeliĢmekte olan ülkelerde ise demir alımının eksikliği, parazitik ve malaryal enfeksiyonların yol açtığı kronik intestinal kan kaybı demir eksikliği anemisine yol açmaktadır. 11 Demir eksikliğinin, anemi dıģında sistemik fonksiyonlar üzerine de çok önemli olumsuz etkileri vardır. Demir eksikliği anemisi olan çocuklarda çevresel ve hastanın kendisine ait etmenler önemli olup düģük mental ve motor skorlar anemiyi arttırmaktadır. 11 Demir eksikliği ile etkilenmiģ gebelerde prematüre doğum ve düģük doğum ağırlıklı bebek doğurma gibi prenatal komplikasyonlar sıkça görülmektedir 1. Ġlk bulgusunun anemi olması ve kolaylıkla tanınıp tedavi edilebilmesi nedeniyle bu mikroelementin eksikliğinde karģılaģılan hematoloji dıģı komplikasyonlar uzun süre gözden kaçmıģtır, oysa demir eksikliğinin hücresel fonksiyonlar, büyüme, motor geliģim, davranıģ ve algılama fonksiyonlarında değiģiklikler ile bağlantısını gösteren çok sayıda deneysel ve klinik çalıģma bulunmaktadır. 6,11,12,13 2002 de yapılmıģ bir çalıģmada davranıģsal sorunları olan ve öğrenme güçlüğü çeken çocuklarda DEA nin daha Ģiddetli olduğu görülmüģtür. 11 DEA li bebeklerde demir tedavisinin uzun dönemde geliģime olan etkisi iki çift kör randomize klinik çalıģma ile test edilmiģtir. Bir çok yeni çalıģmada DEA li 12-18 aylık bebeklerde (Fe tedavisi 3 mg/kg/gün elementer Fe) tedavi öncesinde ve sonrasında (4 ay arayla) yapılan Bayley MDI testlerinde 20 puanlık artıģ saptanmıģtır. 12 Üç ay içinde tedavi edilmeyen DEA kalıcı psikomotor bozuklulara sebep olur. Bu yüzden profilaksinin önemi artmaktadır. 6 Ayrıca demir eksikliğinin infeksiyonlara karģı bağıģıklık mekanizmaları, fiziksel çalıģma kapasitesi, metabolik strese yanıt mekanizmasında azalmaya neden olmaktadır. Gastrointestinal sistem ve diğer sistemler üzerine olan yan etkileri de gösterilmiģtir. 13 2.1. Demir ve Demir Metabolizması Demirin biyolojik önemi eski çağlardan beri bilinmektedir. Son yıllarda hücresel düzeyde yeni proteinlerin keģfi ile moleküler kontrol, emilim, depolanma ve organizma 3

demir döngüsünün moleküler yolları ile ilgili demir metobolizmasında çok büyük değiģiklikler ve ilerlemeler olmuģtur. (2) 2.1.1. Demirin Vücutta Dağılımı Ġnsanda total vücut demiri miktarı ağırlık, hemoglobin konsantrasyonu, cins ve yaģa bağlı olarak değiģir. Tam zamanlı doğan bir yenidoğanda 75 mg/kg olan vücut demiri, bir yaģında 40-50 mg/kg a kadar düģer. Kimyasal karakteristikleri ve fonksiyonları esas alınarak tanımlanan üç ana demir kompartmanı bulunmaktadır. 14 (Tablo 1) ÇalıĢmalar göstermiģtir ki; hücresel ve anatomik lokalizasyonu saptanamayan, vücut demirinin %2,2 sini içeren labil havuz demiri adı verilen dördüncü bir kompartman mevcuttur. 15 Organizmada bulunan demirin % 60-70 i hemoglobinde ve dolaģan eritrositlerde, % 10 u miyoglobin, sitokromlar ve demir içeren enzimlerdedir. Kalan % 20-30 u gerektiğinde kullanılmak üzere baģlıca karaciğer ve retiküloendotelial sistem (RES) makrofajlarında olmak üzere depolanır. 16 Tablo 1. EriĢkinde Demir Dağılımı Fe konsantrasyonu (mg/kg) Kompartmanlar Erkek Kadın 1- Fonksiyonel demir - Hemoglobin 31 28 - Miyoglobin 5 4 - Hem enzimleri 1 1 - Non-hem enzimler 1 1 2- Transport demiri - Transferrin <1(0,2) <1(0,2) 3- Depo demir - Ferritin 8 4 - Hemosiderin 4 2 Ġnsanlarda demir, yaģlanan eritrositlerden (yaklaģık 20 mg/gün) ve diğer kaynaklardan geri dönüģüm ile sıkı bir Ģekilde korunmaktadır. Dengeli beslenme ile gıdalarla ortalama olarak günde 20-25 mg demir alınmasına rağmen bunun 1-2 mg ı absorbe edilir. YaĢam süresini tamamlamıģ eritrositlerin yıkılması ile hergün yaklaģık 20 mg kadar demir açığa çıkar ve 2,5 mg kadar demir tekrar hemoglobin yapısına girer. 4

Günlük demir kaybı ise, günde sadece 1-2 mg demirin absorbe olması ile karģılanacak kadar azdır. 2,17 Demir elektron alıp verme özelliği nedeniyle oksijen taģınması, enerji yapımı, DNA, RNA ve protein sentezinde yer alır. 2 Fenton reaksiyonu olarak isimlendirilen reaksiyonlar demirin oksidan yıkımda rol aldığı reaksiyonlardır. 18,19 Demir, reaktif özelliğinden dolayı organizmada hasar oluģturabildiğinden, canlılar esansiyel fonksiyonları yerine getirecek ama hasar oluģturmayacak kadar demirin sağlanabilmesi için çeģitli mekanizmalar geliģtirmiģtir. Ġnsanlarda demir yüklenmesi durumlarında demir atılımını arttıran fizyolojik bir yol bulunmadığından, demir metabolizması sıkı bir Ģekilde kontrol edilmektedir. 2,20 Bu düzenleme mekanizması bozulursa veya dıģarıdan parenteral demir veya kan alınırsa fazla demir dokularda birikerek reaktif oksijen radikallerinin oluģmasına neden olur. Demir alımında veya ihtiyacında dalgalanmalar olsa da plazma ve ekstraselüler sıvı demir konsantrasyonu dar bir aralıkta tutulur. Bu demirin hücre içine veya dıģına transportu, demir absorbsiyonu, depolanması ve geri dönüģümünün sıkı regülasyonu sayesinde sağlanır. 20 Diyetten demir emilimini sağlayan duodenal enterositler, temel demir deposu olan hepatositler, eski eritrositlerdeki demir geri dönüģümünü sağlayan makrofajlar ve gebelikte anneden bebeğe demir transportunu sağlayan sinsityotrofoblastlar demirin plasma konsantrasyonunu dengeleyen baģlıca hücre ve dokulardır. Bu farklı hücre tipleri demir alımı için farklı yollar kullanır; ancak plazmaya demir salınımı sadece duodenal enterositler yoluyla olur. 20 2.1.2. Demir Emilimi Demir absorbsiyonu primer olarak duodenum ve proksimal jejunumda olur. Demirin absorbe edilebilir formda olup olmaması, demirin diyetteki miktarı, diyetin kompozisyonu ve gastrik sekresyon, intestinal motilite, cerrahi iģlemler ve intestinal hastalıklar gibi gastrointestinal faktörler demir absorbsiyon hızını etkiler. Diyetle alınan demirin % 90 kadarı demir tuzları Ģeklinde olan non-hem demiridir. 14,21,22 % 5 kadarı emilirken bu oran hem demirine göre çok düģüktür. GeliĢmemiĢ ve geliģmekte olan ülkelerde süt çocuklarında diyetle alınan demirin ana kaynağı non-hem demiridir. Nonhem demir gıdalarda ferrik kompleksler Ģeklindedir ve absorbsiyonu diyetteki diğer 5

faktörlerden ve kiģinin demir durumundan etkilenir. Fe +2, Fe +3 e göre daha kolay emilir. Non-hem demirin absorbsiyonunu etkileyen faktörler Tablo 2 de özetlenmiģtir. 22 Hem demiri diyetle alınan demirin % 10 kadarını oluģturur. Diyetteki demir kaynakları ve emilim oranları Tablo 3 de özetlenmiģtir. 22 Tablo 2. Demir Emilimini Etkileyen Faktörler 1- Diyetle ilgili faktörler: a- Emilimi arttıran faktörler; - Askorbik asit (C vitamini), sitrat, aminoasitler - Et. ( Kümes hayvanları, balık ve diğer deniz ürünleri.) - DüĢük ph b- Emilimi inhibe eden faktörler; - Fitatlar - fosfat, kalsiyum - Polifenoller (çaydaki tanin) - yumurta sarısı - Oksalat (ıspanakta) - kepek 2- Konak faktörleri; a- Demir durumu b- Sağlık durumu (infeksiyonlar, malabsorbsiyon) Tablo 3. Diyetteki Demir Kaynakları 1- Hem demiri : Et, balık, kümes hayvanları ve kan ürünlerinde bulunur. GeliĢmiĢ ülkelerde diyetteki demirin % 10-15 ini, geliģmemiģ ülkelerde ise % 10 undan azını hem demiri oluģturur. Emilimi % 20-30 oranındadır. 2- Non-hem demiri : Tahıllar, sebzeler ve bitkilerde bulunur. GeliĢmemiĢ ülkelerde baģlıca demir kaynağıdır. Emilimi çok değiģkendir, gıdalardan etkilenir ve % 10 civarındadır. 3- Kontamine demir : Toz, su ve toprak ile alınır. Bu yolla büyük miktarlarda demir alınmasına rağmen emilimi son derece düģüktür. 4- ZenginleĢtirilmiĢ demir : Bebek mamalarına katılan zenginleģtirilmiģ demirdir. Emilimi %4 oranındadır. 1990 ların baģında baģlayan çalıģmalar intestinal mukoza hücrelerinde demir bağlayan mobil ferrin, müsin, integrin gibi yeni proteinlerin varlığını göstermiģ ve 1993 te demir absorbsiyon mekanizmasını açıklayan yepyeni bir model ortaya konmuģtur. 23 Bu modele göre, birçok demir molekülünü bağlayabilme kapasitesi olan 6

musin adlı protein, demirle musin-demir kompleksini oluģturmakta ve duodenumun alkali ortamında bile absorbsiyonu için gerekli olan çözünebilir formda kalabilmektedir. Böylece intestinal ph da absorbsiyon için uygun hale gelen demir, absorbtif hücrelerin yüzeyinde bulunan integrinler aracılığı ile membrandan geçer ve sitoplazmik bir demir bağlayıcı protein olan mobilferrin ile bağlanır. Her bir molekül mobilferrin bir molekül demir bağlar ve bu bağlanma asit ph larda artar. Mobilferrin, demirin plazmaya verileceği, hücrenin bazolateral yüzeyine taģır. 23 Mukozal demirin plazmaya geçiģ mekanizması, hepsidinin keģfine kadar çözümsüz kalmıģtır. Diyetle alınan Fe +3, duodenumun fırçamsı kenarında duodenal ferric redüktaz (Dcytb) ile Fe +2 ye indirgenmekte ve divalent metal transporter 1 (DMT1) aracılığı ile fırçamsı kenar membranından enterositlere alınmaktadır. Fe +2 hücrede ferritin olarak depolanıp, dökülen enterositlerle birlikte atılmakta ya da ferroportin aracılığı ile basolateral membrandan plazmaya transfer olmaktadır. Fe +2 hephaestin (Heph) aracılığı ile Fe +3 olarak dolaģıma salınmaktadır. Demirin, demir transfer eden hücreler olan enterosit, hepatosit ve makrofajlardan çıkıģını sağlayan tek protein olan FPN aracılı salınımı, demir homeostazının önemli bir belirtecidir (ġekil 1). DolaĢıma salınan demir transferine bağlanmakta, demir ihtiyacı olan hücrelerin yüzeyinde bulunan transferrin reseptörü 1 (Tfr1) aracılığı ile hücrelere alınmaktadır. 24 (ġekil 2) Tfr geni üç nolu kromozomun uzun kolunda yer alan bir transmembran glikoproteinidir. Karaciğer ve RE makrofajlar temel demir depoları olarak iģlev görmektedir. 25 RE makrofajlar demiri yüzey TfR aracılığı ile veya yaģlanan eritrositlerin fagositozu ile elde etmektedir. Hem oksijenaz ile açığa çıkan demir, ferritin olarak depolanmakta ya da gerektiğinde plazmaya salınmaktadır. 20 Moleküler ağırlığı 440 kd olan ve yirmidört subünitesi bulunan ferritin, vücudun ana depo demiridir. Her bir ferritin molekülü iki bin demir atomu içerir. H (ağır) ve L (hafif) olmak üzere baģlıca iki ferritin subünit vardır. DeğiĢik hücreler biyokimyasal ve fizyolojik özelliklerine göre değiģik miktarda H ya da L izoferritini içerirler. 14 7

Fe +3 Fe +2 Fırçamsı kenar DMTI (divalan metal taşıyıcı 1) Ferrik redüktaz Ferritin Enterosit Bazolateral membran Hephaestin Ferroportin HOLO-TF (Diferrik transferrin) Fe +3 Fe +2 ġekil 1. Duedonumdan demir emilimi. HOLO-TF (Diferrik transferrin) Klatrin kaplı boşluk DMTI (divalan metal taşıyıcı 1) TFR APO-TF Fe +2 H + Ferritin Mitokondri Proton pompası H + Hemosiderin Eritroid olmayan hücreler Asidifiye endozom TFR ġekil 2. Endostatik transferrin döngüsü. 8

Ferritin mrna sı içinde yer alan ve Demir Düzenleyici Element-Iron Regulatory Elements-(IRE) adı verilen bu kısım, ferritin molekülünün sentezinin düzenlenmesini kontrol eder. IRE e bağlanarak ferritin translasyonunu inhibe eden Demir Düzenleyici Elementi Bağlayan Protein-Iron Regulatory Element Binding Protein-(IRE-BP) adı verilen proteinler tanımlanmıģtır. Hücresel demir konsantrasyonu düģük olduğunda IRE BP aktive olur ve ferritin sentezi azalır. 20,24 2.1.3. Hücre Ġçi ve Hücre DıĢı Demir Konsantrasyonunun Düzenlenmesi Hücre içi demir konsantrasyonu IRE-BP-1 ve IRE-BP-2 proteinleri tarafından düzenlenir. Sitoplazmik demir düzeyi düģtüğü zaman IRE-BP ler, IRE-BP lerin mrna sında sentezlenen IRE ye bağlanır. IRE lerin pozisyonuna bağlı olarak (5 ve 3 untranslated alan) IRE-BP bağlanması iki zıt etki gösterir; IRE-BP, 3 IRE ye bağlanırsa mrna stabilize olur ve protein sentezi artar, 5 IRE bağlanırsa mrna translasyonu tetiklenir ve protein sentezi azalır. IRE/IRE-BP bağımlı mrna transferrin reseptörü, ferritin, bir DMT-1 isotopu ve FNP içerir. Hücre dıģı demir konsantrasyonu normal aralıkta olduğu sürece sitoplazmik demir konsantrasyonuna bağlı olarak hücresel demir konsantrasyonu, hücresel demir alımı, depolanması ve salınımını IRE-BP/IRE sistemi tarafından düzenlenir. 20,24 Demirin plazmaya salınması ise yaģlı eritrositlerdeki Hb inin makrofajlar tarafından geri dönüģümü, hepatositlerden demirin salınımı, duodenal eritrositler tarafından diyetten demirin absorbsiyonu, fetal geliģim sırasında plasenta yoluyla anneden bebeğe demir transportu sayesinde gerçekleģir. Hepsidin, FNP düzeyinin azalmasına ve demirin plazmaya akıģının inhibe olmasına neden olur. Plazma hepsidin düzeyi ise demir düzeyi, anemi ve hipoksi ile düzenlenir. Böylece bir döngü tamamlanmıģ olur. 20 (ġekil 3) 9

ġekil 3. Plazma hepsidin düzeyinin demir düzeyi, anemi ve hipoksi ile düzenlenmesi. 20 2.1.4. Demir ve Konak Savunması Ġnfeksiyon sırasında infeksiyöz ajanlar solunumsal sitokrom gibi esansiyel moleküllerini sentez etmek için demiri kullanırlar. Bazı durumlarda özelleģmiģ homolog molekülleri, infeksiyöz ajanların demiri kullanmalarını önlemek amacıyla demir transportunda ve dağılımında kullanılırlar. Beyaz küre ve epitelden üretilen laktoferrin plasma demir taģıyıcısı olan transferrinin homoloğu olarak görev yapar. Makrofajların fagositik vakuolleri bir divalant metal taģıyıcısı içerir. Nramp1 adı verilen bu taģıyıcı duodenal demir taģıyıcısı olan DMT1 (Nramp2) homoloğudur. Nramp1 in fagositik vakuollerde bulunan sindirilmiģ veya parazitik mikropların demirini boģalttığı düģünülmektedir. Son zamanlarda bazı bakterilerde bulunan ve demir alımını sağlayan siderofor adı verilen küçük organik moleküllerin nötrofiller ve bazı epitelyum hücreleri tarafından üretilen lipokalin (siderokalin) tarafından bağlandığı gösterilmiģtir. 20 Bütün bu lokal mekanizmalara ek olarak omurgalılar sistemik olarak da plasma demir konsantrasyonunu düģürerek de infeksiyona yanıt verirler (Ġnflamasyona bağlı hipoferremia). Hemokromatozisli hastaların bazı tür infeksiyonlara daha yatkın olduğu bilinmektedir. En son bulgular inflamatuvar hipoferreminin sitokin bağımlı olarak 10

hepsidin üretiminin azalması ile olduğunu göstermiģtir. Hepsidinin azalması, makrofaj ve duodenal FNP nin internalize edilerek azalmasına neden olur. Sonuç olarak makrofajlar tarafından geri dönüģtürülen ve duodenal enterositler tarafından absorbe edilen demirin plazmaya salınımı bloke edilmiģ olur. Böylece demir makrofajların ve enterositlerin sitoplasmasında kalır. Plazma demirinin eritrosit üretiminde kullanılmasına devam etmesi sonucunda kandaki transferrin bağlı demirin hızla düģmesine neden olur. Bu durum uzun sürerse plazma demirinin belli aralıkta tutulması amacıyla Hb yapımı sınırlandırılır ve sonuçta inflamasyon anemisi geliģir. 20,26 2.2. Hepsidinin KeĢfi Park ve ark. 2001 yılında çeģitli insan vücut sıvılarının antimikrobiyal özelliklerini incelerken, idrarda karaciğer kaynaklı (hep-) ve in vitro antibakteriyel özelliklere (-cidin) sahip yeni bir peptid bulmuģ ve onu hepcidin (hepatik bactericidal protein) olarak adlandırmıģtır. 27 Krause ve ark. 2000 de aynı peptidi plazma ultrafiltratından izole etmiģ ve karaciğerde çalıģan antimicrobiyal peptide (liverexpressed antimicrobial peptide- LEAP-1) olarak adlandırmıģtır. 28 Sistemik demir homeostazındaki rolü diyetle demir yüklenen farelerin karaciğerlerinde hepsidin mrna sının aģırı eksprese olduğunun gözlenmesi ile fark edilmiģtir. 29 Günümüzde hepsidin, demir metabolizmasının düzenlenmesindeki temel hormon olarak kabul edilmektedir. 24 2.2.1. Hepsidinin Yapısı 19q13.1 kromozomunda yer alan insan hepsidin geni, 84 aminoasidlik (aa) öncü protein pre-prohepsidini kodlar. Pre-prohepsidin, 64 aminoasitlik pro-hepsidin peptidi olarak endoplazmik retikulum lümenine aktarılır. 39 aminoasitlik öncü peptidin ayrılması sonucu, 25 aminoasitlik olgun biyoaktif hepsidin-25 oluģur. 30 Karaciğerde sentezlenen, plazmada bulunan ve idrarla atılan hepsidinin 25 aminoasitlik formun yanı sıra idrarda, muhtemelen 25 aminoasitlik formun yıkım ürünleri olan 20 ve 22 aminoasitlik formları da bulunur. 25,31 11

2.2.2. Hepsidinin Biyolojik ĠĢlevleri Hepsidinin vücutta bilinen en az iki farklı iģlevi vardır. 2.2.2.1. Antimikrobiyal ĠĢlev Ġnsan hepsidini in vitro olarak, 10-30 µm gibi çok yüksek konsantrasyonlarda antibakteriyal ve antifungal özellikler göstermektedir. Ġdrar hepsidin konsantrasyonları 3-30 nm (10-100 ng/ml) aralığındadır ve infeksiyonlar sırasında 10 kata kadar artabilmektedir. Bu yüzden hepsidinin idrarda antimikrobiyal etki göstermesi olası değildir. 32 2.2.2.2. Demir - Düzenleyici ĠĢlev Diyetsel demir ile hepsidin sentezinin arttığının gözlenmesi, hepsidinin demir metabolizmasında yer aldığını düģündürmüģ ve transgenik fare modellerinde hepsidin eksikliği ve fazlalalığının etkileri incelendiğinde, yapılan çalıģmaların sonucunda; fare hepsidin düzeyinin, barsakta demir emiliminin, plasentadan demir taģınmasının ve makrofajlardan demir salımının negatif düzenleyicisi olduğunu göstermiģtir. 32 2.2.3. Hepsidin Sentezinin Düzenlenmesi 2.2.3.1. Demir ile Hepsidin Sentezinin Düzenlenmesi Farelerde oral veya parenteral demir yüklemesi hepatik hepsidin mrna ekspresyonunu arttrır. Ġnsanlarda tek doz oral demir bile (65 mgr FeSO4) birkaç saat içinde üriner hepsidin ekskresyonunu arttırır. ArtmıĢ plasma hepsidin düzeyi demirin intestinal emilimini ve depolardan salımını inhibe eder. Ġn vitro primer fare veya insan hepatositlerine veya insan hepatik hücre serilerine demir yüklemesi, hepatositlerin Fetransferrin veya demirin diğer formlarıyla yüklenmiģ olması farketmeksizin hepsidin mrna sını arttırmaz. Hepsidin mrna sı Fe-regülatör proteinleri bağlamak için gerekli IRE içeren kök-döngü yapısından yoksundur. Hepsidinin demirle regülasyonuyla ilgili en iyi fikir herediter hemokromatozis gen çalıģmalarından elde edilir. Demir aģırı yüklenmesine rağmen homozigot HFE transferin reseptör-2 ve hemojuvelin (HJV) 12

mutasyonu olan hastalarda veya farelerde hepsidin oranı düģük bulunur. Sonuç olarak bu moleküllerin demir bağımlı olarak hepsidin sentezini düzenlediği gösterilmiģtir. 20,33 2.2.3.2. Anemi ve Hipoksi ile Hepsidin Sentezinin Düzenlenmesi Diyetle alınan ve hemoglobinden açığa çıkan demir; kan kaybı veya hipoksi gibi eritropoetik uyarıcıların ardından üretimi artan eritrositlere yönelir. 32 Eritropoetik uyarılar hepsidin üretimini azaltır. Hepsidin üretiminin azalması demir emilimi ve makrofajlardan demir salınımı üzerine olan inhibitör etkisini de ortadan kaldırarak, daha fazla demirin eritropoez için kullanılmasını sağlar (ġekil 4). ġekil 4. Hepsidin salınımını etkileyen faktörler. 34 Aneminin, hepsidini iki yolla regüle edebileceği düģünülmektedir. Bunlar, hepsidin gen ekspresyonunu düzenleyen muhtemel bir hipoksi ile indüklenen faktörün (HIF) yer aldığı doku hipoksisi ve eritropoezi uyararak indirekt olarak hepsidin sentezini baskılayan transferrin doygunluğunun azalmasıdır. Hangi yolla olursa olsun, hepsidin sentezi talasemiler gibi inefektif eritropoezle giden hatsalıklara eģlik eden demir yüklenmesine rağmen azalmıģ olarak bulunur. Bu durum hepsidin üretiminin 13

anemi ile baskılanmasının, hepsidin sentezinin demir yüklenmesi ile uyarılmasına kıyasla daha güçlü bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. 35 Bu hastalardaki düģük hepsidin düzeyleri, demirin aģırı emilimine ve organ hasarı ile sonuçlanan sistemik demir yüklenmesine sebep olmaktadır. Talasseminin ciddi formlarında, tekrarlanan kan transfüzyonları demir yükünü arttırır. Bu hastalarda göreceli hepsidin eksikliği, demiri toksik olmayan makrofaj havuzundan, demir toksisitesine karģı savunmanın daha az etkin olduğu diğer hücre tiplerine ve dokulara dağıtarak, demir toksisitesini arttırır. 31 2.2.3.3. Ġnflamasyon ile Hepsidin Sentezinin Düzenlenmesi Ġnfeksiyon ve inflamasyonla hepsidin sentezinin belirgin olarak arttığı ve IL- 6 nın bu artıģtan sorumlu uyarıcı olduğu çeģitli hayvan ve insan çalıģmalarında gösterilmiģtir. IL-6 infüzyonu yapılan gönüllü kiģilerde saatler içerisinde idrarda hepsidin atılımının 7.5 kat arttığı, bu artıģa serum demiri ve transferrin satürasyonunda %30 azalmanın eģlik ettiği görülmüģtür. 17,36 Nemeth ve ark.'nın 2003 yılında yaptığı bir çalıģmada, transfüzyona bağlı demir yüklenmesi, infeksiyonu ve inflamatuvar hastalığı olan hastalarda idrarda hepsidin atılımının belirgin olarak arttığı, in vitro IL- 6 ile hepsidin mrna sının belirgin olarak indüklendiği gözlenmiģtir. 17,37 IL-1 ve tümör nekrozis faktör-α (TNF-α) ile hepsidin mrna sının indüklenmediği gözlenmiģtir. Bu çalıģmadan elde edilen sonuçlardan biri de, insan hepsidinin bir tip 2 akut-faz proteini olduğunu gösterilmiģ olmasıdır. Kemna ve ark. 2005 yılında 10 sağlıklı gönüllüye lipopolisakkarid (LPS) enjeksiyonu yaparak oluģturdukları in vivo insan endotoksemi modelinde, enjeksiyon sonrası 3. saatte IL- 6 düzeylerinin, 6. saatte idrar hepsidin düzeylerinin arttığını, bunu takiben serum demir düzeylerinin belirgin olarak azaldığını gözlemlemiģtir. 37 Ġnflamasyon sırasında artan hepsidin düzeyleri, makrofajlar, hepatositler ve duodenal enterositlerde FNP nin hücre içine alınımını ve yıkımını uyarmakta, böylece demirin bu hücrelerde tutulmasına ve plazmaya demir akıģının önlenmesine sebep olmaktadır. Saatler içerisinde, genç eritrositler tarafından demirin sürekli kullanılması plazma demirini azaltarak, hipoferremiye yol açmaktadır. 31 Bu çalıģmalardan elde edilen sonuçlar, IL 6- hepsidin aksının hipoferremik cevapta kritik bir öneme sahip olduğu ve hepsidinin inflamasyonla ortaya çıkan hipoferremide rol alan temel aracı olduğunu göstermektedir. 14

2.2.4. Hepsidinin Etki Mekanizmaları 2.2.4.1. Ferroportin Hepsidinin etki mekanizmalarını tanımlayabilmek için, ilk kez 2000 yılında tanımlanan transmembran yerleģimli bir protein olan ferroportin (FNP) nin fonksiyonunu anlamak gerekir. 3 Hepsidin reseptörü olan FNP vertebralılarda bilinen tek hücresel demir dağıtıcısıdır. FNP nin total kaybının yapılan çalıģmalarda anneden embriyoya demir transferinin yapılamamasına bağlı olarak embriyonik olarak öldürücü olduğunu göstermiģtir. Plasental trofoblastlara ek olarak duodenal enterositler, makrofajlar ve hepatositler gibi dokularda da FNP bulunmaktadır. Maternal-fetal yüzeyde FNP nin korunduğu selektif FNP eksikliğinde, yeni doğan fare diyetle demir emilimi yapamadığı için hızla demir eksikliği geliģir. Bu çalıģmaya göre FNP, dokulardan demir salımını sağlayan tek yapıdır. 20 FNP, plazmaya demir salımında rol alan temel hücreler olan enterositler, makrofajlar, hepatositler, plasental trofoblastlarin yüzeyinde bulunur ve demirin bu hücrelerden atılımını sağlar. Hepsidin, FNP ile etkileģime geçerek hücresel demir salınımını düzenlemektedir. 3 Nemeth ve ark. yaptıkları çalıģma ile, hepsidinin direkt olarak FNP ye bağlandığını, bu bağlanmanın etkisiyle FNP nin internalize olarak yıkıldığını ve FNP nin hücre memranından kaybının hücresel demir atılımını durdurduğunu göstermiģlerdir. 36 Demir depoları yeterli veya yüksek olduğunda, karaciğer hepsidin üretimini arttırır. Hepsidin, ince barsakta FNP i internalize ederek demiri enterositlerden plazmaya taģıyan tek yolu bloke eder. Demir depoları düģük olduğunda ise, hepsidin üretimi azalır, FNP molekülleri demiri enterosit sitoplazmasından plazma transferrinine aktarır. Benzer Ģekilde hepsidin FNP etkileģimi makrofajlardaki demir döngüsünün nasıl düzenlendiğine açıklık getirir. Hepsidin varlığında ferroportin internalize olur ve demir makrofajlar içerisinde hapis olur. 17,32 2.2.4.2. Hepsidinle Demirin Hücresel DıĢa TaĢınmasının Düzenlenmesi Hepsidin FNP ye bağlanarak demirin lizozomlarda yıkılmasına neden olur. FNP nin doku dağılımı göz önüne alınınrsa hepsidin-fnp etkileģimi demir homeostazının efferent kolunu açıklar. Çünkü demirin duodenumdan emilimini kontrol etmesinin yanında, makrofajlardan ve hepatositlerden demir salımını da kontrol eder. 15

Absorptif enterositlerin basolateral membranında yer alan FNP yi hedef alan hepsidin demirin diyetten alınıp plasma transferrinine aktarılmasını engeller. Bir veya iki gün içinde kısa ömürlü enterositler ince barsağa dökülür ve demir vücuttan atılır. Demir depoları azaldığında hepsidin üretimi baskılanır ve FNP tarafından demir plasma transferrinine aktarılır. Ġnflamasyonda hepsidin düzeyinin yükselmesine bağlı olarak plazma demir düzeyinin düģük olmasına rağmen demir içeren makrofajların bulunması karakteristik olarak kabul edilmektedir. Ayrıca hem demir hem de inflamasyonun hepsidinden bağımsız olarak da FNP mrna ekspresyonunu baskıladığı rapor edilmiģtir. 2,20 Hepsidin hücre içi demirin artmasına neden olur. Bu da FNP nin kendisiyle beraber IRE içeren DMT-1 ve transferin reseptor geri alım mekanizmalarını etkiler. Ancak hepsidin-fnp ve IRE/IRP sistemleri arasındaki bağlantının ayrıntısı halen tam olarak anlaģılamamıģtır. 2,20,38 2.2.4.3. Hepsidinin Hipoferremiayı OluĢturması Hepsidin mrna ekspresyonuna bağlı olarak terebentin enjeksiyonu da farelerde belirgin hipoferremiaya (demir eksikliği) neden olur. Hepsidin eksikliği olan farelerde yanıt ortadan kalkmıģtır. 39,40 Farelerde tek doz (50 mcgr) hepsidin enjeksiyonu 1 saat içinde serum demirinde hızlı bir düģüģe neden olur. 38 Ġnsanlarda IL-6 infüzyonu sonrası hepsidin artıģı infüzyondan sonra birkaç saat içinde serum demir ve transferrin satürasyonunda % 30 düģüģe neden olur. 39 Ġnsanlarda LPS enjeksiyonu da benzer yanıta neden olur. 37 Bu nedenle inflamasyona bağlı hipoferremide en azından akut olarak hepsidin temel aracıdır ve IL-6-hepsidin aksı da bu yanıtta kritik öneme sahiptir. 41 Demir eksikliği nasıl bu kadar hızlı geliģir? Plazma tranferrin kompartmanı sadece 3 mg demir içerir. Bu kompartmanda çoğunluğu eski eritrositlerden sağlanan günlük yaklaģık 20 mg demir akıģı olur. Bu nedenle plazmanın tüm demir içeriği her 3-4 saatte bir devir eder. Hepsidin demir dönüģümünü tamamen bloke edebilirse 1 saat içinde plazma demiri en az %25 oranında azalabilir. 42,43 16

2.2.5. Demir Metabolizma Bozuklukları ve Hepsidinle Düzenlenmesi 2.2.5.1. Herediter Hemokromatozis (HH) HH, aģırı demir emilimi, transferrin, ferritin ve diğer demir bağlayıcı proteinlerin satürasyonu bozuklukları ve vital organlarda demir birikimi ile karakterize bir grup bozukluğu içermektedir. Serbest demir, reaktif oksijen türlerinin üretimini katalize ettiğinden, toksik bir maddedir. Bu nedenle hemokromatozis, karaciğer yetmezliği, kardiyomiyopati, endokrin bezlerin yıkımı ve eklem hasarına yol açabilmektedir. Günümüzde HH den sorumlu spesifik genler belirlenmiģtir. 17,32 HH' de aģırı demir yüklenmesine rağmen hepsidin eksikliği ile karakterizedir ve HFE, TfR2 ve HJV nin homozigot bozukluğuna bağlı olarak oluģur. Bu da bu moleküllerin direkt veya indirekt olarak hepsidin regülasyonunda etkili olduğunu göstermektedir. Bunlardan hepsidin regülasyonun da en etkilisi HJV dir. Çünkü fenotipik dağılımı hepsidinin homozigot gen dağılımını tıpa tıp taklit eder ve her ikisinin eksikliği de en ciddi HH olan juvenil hemokromatozisle sonuçlanır. 30,44 Homozigot HFE gen bozukluğu olan insanlarda ve farelerde aģırı demir yüklenmesine karģın hepatik hepsidin mrna düzeyleri düģüktür. 45,46,47 Tedavi edilmemiģ HFE hastalarında yapılan üriner hepsidin ölçümleri, HFE hemokromatozis hastalarındaki hepsidin eksiliğinin HJV veya TfR2 defektlerine bağlı geliģen hemokromatozisteki kadar fazla olmadığını göstermiģtir. HFE mutasyonuna bağlı hemokromatozis daha ılımlı ve daha az penetran bir hemokromatozis formudur. Bu nedenle HFE hepsidinin esansiyel fonksiyon düzenleyicisinden çok demir reseptörü ve sinyal düzenleyicisi olarak fonksiyon görüyor gibi görünmektedir. Aksine TfR2 homozigot bozukluğuna bağlı oluģan hemokromatozis daha ciddidir ve üriner hepsidin düzeyleri çok daha düģüktür. 47 2.2.5.1.1. Hemojuvelin HJV son zamanlarda bulunan nöronal farklılaģma, göç ve apopitozisle iliģkili olan Ġtici Rehber Moleküller (Repulsive Guidance Moleküller RGM-) ailesine ait glikosil fosfotidil inositol (GPI) bağlı bir proteindir. 44 Ġn vitro hepsidin salımını düzenler. Hep3B hücrelerindeki RNA sı tarafından HJV salımının baskılanması sonucu hepsidin mrna sının salımı azalır. 48 Nöronal dokuda sentezlenen diğer RGM lerden 17

farklı olarak HJV esas olarak iskelet kaslarında, karaciğerde ve kalpte sentezlenir. HJV nin membrana bağlı bir GPI-bağımlı (bağlı) formu vardır. Bu hücre iliģkili formun hücre bölünmesinde etkili olduğu ve hücre bölünmesi sonrasında çözünebilir HJV nin ortama salındığı göserilmiģtir. 49 Rekombinant çözünebilir HJV doz bağımlı ve lineer bir Ģekilde primer insan hepatositlerinde hepsidin mrna sını baskılar. 48 In vitro Ģartlarda HJV bölünmesi demir tarafından inhibe edilir. ġöyle ki Fe +2 - Tf veya ferrik amonyum sitrat düzeylerinin artması tedrici olarak çözünebilir HJV nin hücreden ortama salınımını baskılar. Bu da HJV nin demir reseptör kompleksinin bir parçası olabileceğini gösterir. 48 (ġekil 5) Çözünebilir HJV Fe bağımlı kırılma reseptör Sinyal dönüģümü ġekil 5. Hepsidin ve hemojuvelinle demir regülasyonu. 18

2.2.5.2. Talasemi Talassemi sendromları, konjenital diseritropoetik anemi ve sideroblastik anemi gibi hemoliz veya diseritropoeze bağlı kronik anemisi olan hastalarda aģırı demir yüklenmesi ve anormal demir dağılımı görülür. Bu hastalarda artmıģ serum ferritini ile gösterilen sistemik aģırı demir yüklenmesine karģın üriner hepsidin düzeylerinin aģırı derecede düģük olduğunu gösterilmiģtir. Düzenli transfüzyon yapılan talassemi hastalarında bile hastaların demir yükünü yansıtan hepsidin oranları uygunsuz olarak düģüktür. Üriner hepsidinin serum ferritin oranının düģük olması hepsidinin demir yüküne uygunsuz cevabını yansıtan bir indeks olarak kullanılmaktadır. Talassemili bir fare örneği de hepsidin mrna ekspresyonunun düģük olduğunu göstermektedir. Benzer olarak farelerde Fe-dekstran enjekiyonu karaciğer ve serum demirini arttırır. 50,51 Origa ve arkadaģları'nın yaptığı bir çalıģmada, talassemi intermediyalı hastalarda talassemi majörlü hastalara kıyasla daha düģük hepsidin düzeyleri tespit edilmiģtir ki bu durum, artmıģ eritropoezin hepsidin regülasyonunda dominant bir baskılayıcı etkisi olduğunu göstermektedir. 52 Bu nedenle anemi özellikle azalmıģ ertropoeze bağlı ise demir aģırı yüklenmesinin hepsidin regülasyonu üzerindeki etkisini kuvvetlendirir ve bu da hepsidin sentezinin inhibisyonuyla sonuçlanır. Herediter anemilerde hepsidin düzeyinin düģük olması sistemik demir aģırı yüklenmesi ve ilgili organ hasarına neden olan artmıģ demir absorbsiyonu ve düzensiz dağılımından sorumlu olabilir. 50,51 2.2.5.3. Ġnflamasyon Anemisi Ġnflamasyon anemisi (ĠA) kronik hastalık anemisi olarak da bilinir, akut ve kronik infeksiyon ve romatolojik hastalıklar, inflamatuar barsak hastalıkları ve maligniteleri de içine alan hastalıklara bağlı oluģur. ĠA azalmıģ serum demir ve demir bağlama kapasitesi, artmıģ ferritin ve kemik iliği makofajlarında birikmiģ demir ile karakterizedir. Daha önceki bölümlerde de tartıģıldığı üzere inflamatuvar hipoferremi ve ĠA bakterilerin demiri kullanmasını önlemeye yönelik geliģtirilmiģ bir konak savunma mekanizması olduğu düģünülmektedir. 42,53 ĠA azalmıģ eritropoetin yanıtı ve azalmıģ kırmızı hücre ömrü ile karakterizedir. 20 Önceki çalıģmalar inflamasyonun hipoferremiaya ve sitokin bağımlı hepsidin artıģına bağlı ĠA geliģmesine neden olduğunu göstermiģtir. Ġnflamasyona bağlı anemisi 19

olan hastalarda normal insanlarla kıyaslandığında üriner hepsidin atılımı artmıģtır. Terebentin, LPS veya Freund adjuvanına bağlı inflamasyonu olan fare veya sıçanlarda hepatik hepsidin-1 mrna ekspresyonu hızla artar. AĢırı hepsidin üreten farelerde artmıģ karaciğer demir depolarına rağmen kontrol grubuyla karģılaģtırıldığında çok daha ciddi anemi ve hipoferremi görülür. 42 Yukarda da bahsedildiği gibi, hipoferremi demirin plazmaya salımının hepsidin tarafından inhibe edilmesi sonucu geliģir. Plasmadaki demirin çoğunluğu kemik iliğine yönlendiği için hipoferremi eritrosit üretimi için gerekli olan demirin azalmasına neden olur. Bu nedenle ĠA infeksiyon ve inflamasyona karģı geliģen hipoferrik yanıtın bir yan etkisi olarak ortaya çıkar. Böylece inflamasyona bağlı anemi IL-6 dan hepsidine, hepsidinden hipoferremiye ve anemiye doğru uzanan bir kaskadı içermektedir. 54,55 Tablo 4 de demir metabolizma bozuklukları ve hepsidin iliģkisi özetlenmiģtir. Tablo 4. Demir Metabolizma Bozukluklarında Hepsidin Patogenezi. 17 Hastalık Defekt Hepsidin Herediter Hemokromatoz (O. Resesif) Hepsidin geni (seyrek), hepsidin regulatörleri (sık) Çok düģük, azalmıģ veya yok Demir Emilimi ArtmıĢ Makrofaj Demiri Geç evrelere kadar, artmıģ Plazma Demiri ArtmıĢ Ferritin ArtmıĢ Herediter Hemokromatoz (O.Dominant) Ferroportin bozuklukları (O.Dominant) Demir birikimi ile birlikte olan anemiler Ġnflamasyon anemisi Demir eksikliği Anemisi Bazı ferroportin mutasyonları Bazı ferroportin mutasyonları ArtmıĢ eritropoetik düzenleyici, geniģlemiģ eritropoez ArtmıĢ IL6 ve diğer sitokinler Yetersiz veri ArtmıĢ DeğiĢken ArtmıĢ ArtmıĢ DeğiĢken, mutasyon ve yaģa göre değiģir Sık transfüzyon yapılmadıkça azalmıģ Geç döneme kadar N ArtmıĢ ArtmıĢ ArtmıĢ (hemoliz yüzünden) Hastalığın geç dönemine kadar normal ArtmıĢ ArtmıĢ ArtmıĢ ArtmıĢ AzalmıĢ ArtmıĢ AzalmıĢ ArtmıĢ AzalmıĢ ArtmıĢ AzalmıĢ AzalmıĢ AzalmıĢ 2.2.5.4. Demir Eksikliği Anemisi Hemoglobin yapımında gerekli olan demirin eksikliğine bağlı, hemoglobin değerlerinin fizyolojik sınırların altında olması durumuna demir eksikliği anemisi denir. 20

Hemoglobin değeri normal fizyolojik sınırlar içinde fakat vücut demirinin yetersiz olduğu durumlarda demir eksikliğinden söz edilir. Demir eksikliği anemisi baģta süt çocukları olmak üzere tüm yaģ gruplarındaki çocuklarda ve genç kadınlarda aneminin en önemli sebebini oluģturarak toplumun önde gelen bir sağlık sorunu olarak karģımıza çıkmaktadır. 2.2.5.4.1. Demir Eksikliği Anemisinin Tarihçesi Demir eski Akdeniz uygarlıkları döneminden beri bilinen bir metaldir. Bilinen en eski el yazması belge olan Mısır ın Ebers papirusunda, Eski Latin uygarlıklarında kullanılmaktaydı. 56 Demirin beslenme ve metabolizmadaki yerini vurgulayan bilimsel çalıģmaların temeli Stockholm Karolinska Enstitüsü profesörü olan Berzelius tarafından ilk kez 1800 lü yılların baģlarında atılmıģtır. Berzelius 1806 da kanın kırmızı rengini veren maddenin demir içeren organik bir bileģik olduğunu göstermiģ, daha sonra 1838 de bu renkli maddenin yüksek miktarlarda oksijen taģıyabildiğini ve doku solunumunda rol oynadığını saptamıģtır. 21 Demir eksikliği anemisi ile ilgili ilk bilimsel veriler ise, 1832 de Fransız doktor Blaud un chlorosis diye tanımlanan ve sıklıkla genç kadınlarda solukluk ve halsizlik ile karakterize tabloyu baģarıyla tedavi ettiğini bildirmesiyle elde edilmiģtir. 21 1880 ler de çeģitli gıdalarda, feçeste, idrarda ve vücudun değiģik organlarında sistematik demir analizleri yapılmıģtır. 21 Bunge, ıspanağın ve yumurta sarısının zengin demir kaynakları olduğuna inanıyordu. 21 Ispanaktaki ve yumurta sarısındaki demirin bileģikler halinde olduğu, ince barsakta çözülemeden kaldığı ve insanda emilimin az olduğu, 1930 larda baģlayan demir dengesi ile ilgili çalıģmalar ve son yirmi yılda yapılan izotopik demir çalıģmaları ile açıklığa kavuģturulmuģtur. 21,57,58 Ġnorganik demirin hemoglobinin yapı taģı olma özelliği 1932 de Castle ve arkadaģlarının yaptığı çalıģmalarla kesin olarak ispatlanmıģtır. 21 Ferröz-sülfat gibi eriyebilir demir bileģiklerinin kullanımının oral demir tedavisinde öncelik kazanması da bu dönemde olmuģtur. Bunge, 1890 larda süt çocuklarındaki demir dengesinin dikkat çekici özelliklerini ilk tanımlayan kiģi olarak bilinir. 21 Birçok memeli türünün yeni doğanlarının karaciğerlerinde eriģkinlerdekinden yüksek miktarlarda demire sahip olduklarını belirtmiģ, aynı zamanda sütün demirden fakir bir besin olduğunu ve bu 21