Кіріспе

Хомо сапиенс түріндегі белокты кодтаушы ген – гепцидин. Адамдарда гепцидин HAMP генімен кодталады. Гепцидин – сүтқоректілердегі қан айналымына темірдің өтуін реттейтін маңызды белок. Гепцидин деңгейі қалыптан тыс жоғары болған жағдайларда, мысалы, қабыну кезінде, сарысудағы темірдің мөлшері макрофагтар мен бауыр жасушаларында темірдің жиналуынан және ішекте темірдің сіңуінің азаюынан төмендейді. Бұл көбінесе анемияға алып келеді, себебі жаңа қан клеткаларын жасау үшін жеткілікті темір сарысуда болмайды. Гепцидин деңгейі аномальды түрде төмен болғанда, мысалы, гемохроматоз кезінде, ферропорттин арқылы сақталатын темірдің көптеп шығуы мен ішекте темірдің сіңуінің артуынан темірдің артық жиналуы пайда болады.

Құрылымы

Гепцидин препрогормон (84 аминқышқылы), прогормон (60 аминқышқылы) және гормон (25 аминқышқылы) нысанында болады. Гепцидиннің 20 және 22 аминқышқылдық метаболиттері де зәрде табылады. 5 N-терминалды аминқышқылын жою функцияның жоғалуына алып келеді. Прогепцидиннің гепцидинге айналуы прогормон конвертазасы фурин арқылы жүзеге асырылады. Бұл өзгеріс альфа-1 антитрипсинмен реттелуі мүмкін. Гепцидин – 32% бета-парақ сипатымен және 4 дисульфидтік байланыспен тұрақтандырылған, тығыз бүктеліген полипептид. Гепцидиннің құрылымы ерітіндідегі ЯМР (ядролық магниттік резонанс) арқылы анықталды.

Функция

Гепцидин – темір метаболизмін реттейтін зат. Ол ішек энтероциттерінің базальды плазмалық мембранасында және ретикулоэндотелиялық жасушалардың (макрофагтардың) плазмалық мембранасында орналасқан темір экспортына арналған ферропортін каналымен байланысып, темір тасымалын тежейді, нәтижесінде ферропортін лизосомаларда ыдырайды. Гепцидин ферропортіннің орталық қуысына байланысып, жасушадан темірдің шығуына кедерес келтіретіні көрсетілді. Бұл гепцидиннің ферропортіннің эндоцитозы мен убиквитинациясына тәуелсіз темір экспортын реттей алатынын, сондай-ақ оның жылдам индукцияланатынын және қайтымды екенін көрсетеді. Энтероциттерде бұл темірдің бауырдың портальдық жүйесіне өтуіне бөгет жасайды, осылайша диеталық темірдің сіңуін азайтады. Макрофагтарда ферропортіннің тежелуі жасуша ішінде темірдің жиналуына себеп болады. Гепцидин белсенділігінің артуы бүйрек жеткіліксіздігі сияқты созылмалы қабынуларға байланысты анемияда байқалатын темір тапшылығына жартылай себепші болады және бұл бүйрек жеткіліксіздігінің соңғы сатысындағы науқастардың ауыз арқылы темірмен толықтыруға жауап бермеуін түсіндіруі мүмкін. Гепцидиндегі кез келген бірнеше мутация жасөспірімдер гемохроматозына алып келеді. Жасөспірімдер гемохроматозының көпшілігі геможувелиндегі мутациялармен байланысты. TMPRSS6 мутациялары гепцидиннің бұзылуы арқылы анемияға себеп болуы мүмкін. Гепцидин Escherichia coli ML35P және Neisseria cinerea штамдарына қарсы күшті антимикробтық активтілікке ие, ал Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus және Streptococcus agalactiae штамдарына қарсы әлсіз антимикробтық активтілікке ие. Бұған қоса, ол Candida albicans саңырауқұлағына қарсы белсенді, бірақ Pseudomonas aeruginosa-ға қарсы активтілігі жоқ.

Реттеу

Гепцидин синтезі мен секрециясын бауыр темір қоры, қабыну (гепцидин – жіті фазалық реактант), гипоксия және эритропоэз бақылайды. Темір қорының көп болуына жауап ретінде сүйек морфогенді ақуызының (BMP) өндірілуі күшейеді, ол гепатоциттердегі рецепторларға байланысып, SMAD жолы арқылы гепцидин экспрессиясын тудырады. Қабыну интерлейкин 6 (IL 6) сигналдық молекуласын бөліп шығару арқылы гепцидин өндірісін арттырады, ол рецептормен байланысып, JAK/STAT жолы арқылы HAMP генінің экспрессиясын жоғарылатады. Эритробластарда түзілетін эритроферрон гепцидинді тежейтіні анықталды, соның арқасында стресс эритропоэзі сияқты жағдайларда гемоглобин синтезі үшін көбірек темір қолжетімді болады. Клеткалық модельдерде транскрипцияны зерттеуде және ерікті адамдарға үлкен дозада берілгенде D витамині гепцидин деңгейін төмендетуі көрсетілді. Гепцидиннің қалыпты жұмыс істеуі үшін қандағы D витаминінің жеткілікті деңгейде болуы қажет болуы мүмкін.

Тарих

Пептид туралы алғаш рет 1998 жылдың қаңтарында Valore, E., Park, C. және Ganz, T. SWISS PROT дерекқорында P81172 нөмірімен жариялаған және гепцидин деп атаған. Ол негізінен бауырда синтезделеді, бірақ май жасушалары сияқты басқа тіндерде де аз мөлшерде синтезделеді. Гепцидин алғаш рет адамның зәрінен және сарысуынан табылды. Осы жаңалықтан кейін көп ұзамай зерттеушілер мысықтарда темірдің артық жүктемесі және қабыну кезінде гепцидин өндірісінің артатынын анықтады. Гепцидинді шамадан тыс экспрессиялеу үшін генетикалық түрлендірілген тышқандар туылғаннан кейін көп ұзамай ауыр темір тапшылығынан қайтыс болды, бұл темірді реттеуде орталық және қайталамасыз рөл атқаратынын тағы да көрсетті. Гепцидинді қабыну анемиясы деп аталатын клиникалық жағдаймен байланыстыратын алғашқы дәлел Бостон қаласындағы Нэнси Эндрюс зертханасынан келді, онда зерттеушілер бауыр ісігі бар екі науқастың тіндерін қарады, олар темір қосымшаларына жауап бермейтін ауыр микроциттік анемиямен ауырған. Ісік тінінде гепцидиннің шамадан тыс өндірісі байқалды және гепцидиннің мРНК-сы көп мөлшерде болды. Ісіктерді хирургиялық жолмен алып тастау анемияны емдеді. Жиынтығында, бұл жаңалықтар гепцидиннің темірдің денеге сіңуін реттейтінін көрсетті.

Клиникалық маңызы

Темірді жеткілікті мөлшерде сіңіре алмау темір жетіспеушілігіне және темір жетіспеушілігіне байланысты анемияға себеп болатын көптеген аурулар бар. Емдеу қабылданатын гепцидин деңгейіне байланысты болады, себебі гепцидин энтеральді сіңуді тоқтатса, ауыз арқылы қабылданатын емнің тиімділігі төмендеуі мүмкін. Мұндай жағдайларда парентеральді темірмен емдеу ұсынылады. Зерттеулер гепцидин деңгейін өлшеу оңтайлы емдеуді анықтау үшін пайдалы екенін көрсетті, бірақ бұл кеңінен қолжетімді болмағандықтан, С-реактивті белок (CRP) орынбасар маркер ретінде қолданылады. β-талассемия – ең көп таралған туа біткен анемиялардың бірі, ол β-глобин синтезінің толық немесе ішінара жетіспеуінен туындайды. Темірдің шамадан тыс сіңірілуі β-талассемияның негізгі белгілерінің бірі болып табылады және ауыр ауруларға және өлімге әкелуі мүмкін. β-талассемиялық тышқандардың сериялық талдаулары гемоглобин деңгейінің уақыт өте келе төмендеуін, ал бауыр, көкбауыр және бүйректердегі темір концентрациясының айтарлықтай жоғарылауын көрсетті. Темірдің артық мөлшері гепцидин деңгейінің төмен болуымен байланысты. β-талассемиясы бар пациенттерде де гепцидин деңгейі төмен болады. Осы байқаулар зерттеушілерді β-талассемия кезінде эритропоэз үшін қажетті мөлшерден артық темір сіңірілетіні деген гипотезаға жеткізді. β-талассемиялық тышқандарда гепцидин экспрессиясын арттыру темірдің артық жүктемесін шектейді, сондай-ақ ерімейтін мембранаға байланысқан глобиндер мен реактивті оттегі түрілерінің түзілуін азайтады және анемияны жақсартады. Гепцидин экспрессиясы жоғарылаған тышқандарда қызыл қан жасушаларының өмір сүру ұзақтығының артуы, тиімсіз эритропоэздің және спленомегалияның кері қайтысы, сондай-ақ жалпы гемоглобин деңгейінің жоғарылауы байқалды. Осы деректерге сүйене отырып, зерттеушілер гепцидин деңгейін арттыратын немесе гепцидин агонисттері ретінде әрекет ететін терапия β-талассемиясы бар және осымен байланысты аурулары бар адамдардағы темірдің бұзылған сіңуін емдеуге көмектеседі деп болжады. Тышқандарда жүргізілген кейінгі зерттеулерде эритроферронның гепцидинді басу үшін жауапты фактор екені анықталды. Бұл тышқандарда гепцидин және темір деңгейін түзету анемияны жақсартпады.