توازن الحديد في الخلايا

تستشعر خلايا الجسم – وتنظم – كمية الحديد بداخلها

الحديد هو المعدن الأكثر شيوعا في الجسم. توجد كمية كبيرة منه في الهيموجلوبين - وهو البروتين الذي تتمثل وظيفته الرئيسية في ربط الأكسجين ونقله من الرئتين إلى خلايا الجسم. تم العثور على الهيموجلوبين في خلايا الدم الحمراء. ولذلك، فإن نقص الحديد يمكن أن يؤدي إلى مشكلة في الإنتاج السليم للهيموجلوبين وخلايا الدم الحمراء. هكذا يمكن أن يتطور فقر الدم - وهو مرض يسبب مجموعة متنوعة من الأعراض، من التعب والإرهاق والضعف والشحوب وتساقط الشعر والصداع وتدني الحالة المزاجية وصعوبة التركيز، بالإضافة إلى ضيق التنفس وأمراض القلب.

البروفيسور إستر ميرون هولتز من كلية التكنولوجيا الحيوية والهندسة الغذائية في التخنيون تبحث في الحديد، كعنصر غذائي أيضًا. وتقول: "هناك أنظمة تحكم تستشعر مستوى الحديد في الخلايا وتوازنه، بحيث لا يتطور نقصه أو زيادته (مما قد يسبب الإجهاد التأكسدي)." وبفضل هذه الأنظمة، يأتي الحديد من الدم إلى الخلايا التي تحتاج إليه. وعندما يغادر الخلايا، يجب أن يعود معظمه عبر الدم إلى النخاع العظمي - موقع تكوين خلايا الدم الحمراء."

ويشير البروفيسور ميرون هولتز أيضًا إلى أن خلايا الدم الحمراء، التي ينتج جسمنا حوالي ثلاثة ملايين منها في الثانية، هي أكبر مستهلك للحديد في الجسم (توجد فيها كمية كبيرة جدًا منه)، وأنه عندما ففي حالة نقص الحديد، تنشأ المنافسة بين خلايا الجسم المختلفة التي تحاول تجنيده من المتاجر والمواد الغذائية. وتقول: "لذلك، ليس من الحكمة من جانب الجسم إعطاء حقوق تفضيلية لخلايا الدم الحمراء النامية، لأن بهذه الطريقة سيؤدي نقص الحديد إلى الإضرار بشدة ببقية الأجهزة التي تحتاج إليه بكمية أقل. ولهذا السبب هناك آليات مسؤولة عن التوازن في هذا المجال". لذلك، على سبيل المثال، يوجد في الكلى هرمون الإريثروبويتين الذي تتمثل وظيفته في استشعار كمية الأكسجين في الدم وبالتالي تقدير عدد خلايا الدم الحمراء المفقودة. وقد اكتشف مؤخراً أن هذا الهرمون حساس أيضاً لكمية الحديد، وبفضله يعرف الجسم كمية الحديد التي يجب تحويلها لإنتاج الكريات. ومن آليات التوازن الأخرى التي تساهم في الحفاظ على توازن الحديد، على سبيل المثال، بروتينات IRP1 / IRP2 التي تتحكم في دخول الحديد إلى الخلية، وكذلك خروجه وتخزينه في بروتين الفيريتين - خزان الحديد في الخلايا.

يحاول أعضاء فريق بحث البروفيسور ميرون هولتز فهم كيفية نقل خلايا الجسم للحديد فيما بينها، سواء لاستخدامه أو لنقل المعلومات حول كميته في الجسم. أحدث أبحاثهم، والتي حصلت على منحة من مؤسسة العلوم الوطنية، تتناول الفيريتين. يقول البروفيسور ميرون هولتز: "إن بروتين الفيريتين مبني على شكل كرة مجوفة ويحتوي على قنوات تحتوي على إنزيمات تجعل الحديد قابلاً للذوبان ونشطًا، وليس قابلاً للذوبان وخاملاً. وبهذه الطريقة يمكن الاحتفاظ بالحديد داخل الفيريتين ولا يتم تنشيطه بالخلية إلا عند وجود نقص، وبالتالي يتم تجنب فائضه أيضًا.

وأراد الباحثون معرفة كيفية خروج الفيريتين من الخلايا، وما هي كمية الحديد فيها، وكيف يتم التحكم في هذه العملية. وذلك بسبب الخوف من أن خروجه قد ينقل كمية كبيرة جداً من الحديد (آلاف الذرات) إلى بيئته إلى الخلايا المجاورة، مما يسبب تعرضها للإجهاد التأكسدي. "إذا أطلقت الخلية آلاف ذرات الحديد دون تحكم إلى السائل بين الخلايا أو إلى خلية مجاورة، فقد يتسبب ذلك في تلفها. "هذه هي الطريقة التي يمكن أن تتطور بها الأمراض، على سبيل المثال الالتهابات والأمراض التنكسية العصبية (مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون، حيث يتراكم الحديد الزائد في الخلايا العصبية في الدماغ ويدمرها)"، كما يقول البروفيسور ميرون هولتز.

بالإضافة إلى ذلك، قام الباحثون بفحص خلايا الفئران والخلايا البشرية كنموذج لمرض التهاب الأمعاء، واكتشفوا أن الحديد الموجود في الأنسجة الملتهبة يمر من الخلايا الظهارية إلى خلايا الجهاز المناعي، على ما يبدو من خلال الفيريتين. عندما تم منع هذا التحول، توقف الإشعال. "قد يكون إفراز وامتصاص الفيريتين بمثابة آلية للجسم للحفاظ على توازن الحديد. عندما نفهم بشكل أفضل كيفية الحصول على هذا التوازن، سنكون قادرين على تصحيحه في الأمراض التي ينتهك فيها هذا التوازن"، يخلص البروفيسور ميرون هولتز.

الحياة نفسها:

البروفيسور إستر ميرون هولتز، 60 عامًا، تسكن في حيفا، مطلقة وأم لثلاثة أطفال (30، 26، 20). بالإضافة إلى العلوم، تعمل في النجارة وتحب الطبخ والرقص ("وتحب عمومًا القيام بالكثير من الأشياء").