The effect of iron deficiency in fetal life on the expression levels of genes and proteins related to iron metabolism in the liver of newborns during the first postnatal period - studies in a mouse model

Żelazo odgrywa kluczową rolę w organizmie, pełniąc istotne funkcje dla wielu procesów biologicznych. Jego zawartość w organizmie podlega ścisłej kontroli, poprzez regulacje wchłaniania, dystrybucje i wykorzystanie żelaza. Niedobór żelaza może prowadzić do niedokrwistości z niedoboru żelaza (IDA). IDA stanowi poważny problem wśród społeczeństwa, szczególnie dotykając kobiety w ciąży i dzieci. Metabolizm żelaza regulowany jest przez wiele białek, do których m.in należą ferroportyna 1 (FPN1) oraz oksygenaza hemowa 1 (HO-1). Ferroportyna odpowiada za transport żelaza do krwioobiegu. Natomiast oksygenaza hemowa katalizuje degradację hemu, który stanowi główne źródło żelaza podlegającego recyklingowi w obrębie organizmu. Prawidłowy metabolizmu żelaza jest kluczowy dla zdrowia poprzez regulacje jego poziomów przez białka, do których należą m. in. FPN1 i HO-1. W niniejszej pracy badano ekspresję genu Slc40a1 oraz białka ferroportyny 1 (FPN1) i oksygenazy hemowej 1 (HO-1) w wątrobach anemicznych noworodków myszy. Badania przeprowadzono na 3-dniowych, 7-dniowych i 11-dniowych noworodkach myszy podzielonych na dwie grupy: kontrolną – noworodki pochodzące od matek utrzymywanych na diecie o standardowej zawartością żelaza, oraz badaną – noworodki pochodzące od matek na diecie z obniżoną zawartością żelaza. Do przeprowadzenia analizy ekspresji genu Slc40a1 zastosowano reakcję odwrotnej transkrypcji oraz Real-Time PCR. Wyniki wykazały istotne statystycznie różnice pomiędzy noworodkami z grupy kontrolnej i badanej w 11 dniu oraz pomiędzy grupami wiekowymi dla grupy kontrolnej. Wykorzystana metoda immunofluorescencji wykazała ekspresję białek ferroportyny i oksygenazy hemowej na analizowanych skrawkach wątroby. Sygnał immunopozytywny obu białek był wyższy u noworodków anemicznych. Zastosowana metoda pozwoliła również na wykazanie różnic w obecności i liczbie wysp erytroblastycznych pomiędzy analizowanymi grupami. Wyspy erytroblastyczne były liczniejsze w wątrobach noworodków anemicznych. Uzyskane wyniki mogą przyczynić się do pogłębienia wiedzy na temat mechanizmów regulujących homeostazę żelaza oraz oferować przydatne informacje dla przyszłych badań nad wpływem niedoboru żelaza u matek w okresie ciąży na zdrowie potomstwa.

Iron is a critical component of the human body, performing vital functions for many essential biological processes. The body maintains strict control over its iron content through the regulation of iron absorption, distribution, and utilization. Iron deficiency can lead to iron deficiency anemia (IDA). Iron deficiency anemia (IDA) represents a significant public health concern, particularly among pregnant women and children. Iron metabolism is regulated by a number of proteins, which include ferroportin 1 (FPN1) and heme oxygenase 1 (HO-1). Ferroportin is responsible for transporting iron into the bloodstream. Heme oxygenase, on the other hand, catalyzes the degradation of heme, a major source in iron recycling. Proper iron metabolism is crucial to health through the regulation of iron levels by proteins that include FPN1 and HO-1. In the present study, we investigated the expression of the Slc40a1 gene, and the proteins ferroportin 1 (FPN1) and heme oxygenase 1 (HO-1) in the liver of anemic newborn mice. The study was conducted on 3-day-old, 7-day-old and 11-day-old newborn mice divided into two groups: control - newborns from mothers on a standard iron diet, and test - neonates from mothers on an iron-reduced diet. Reverse transcription reaction and Real-Time PCR were used to analyze Slc40a1 gene expression. The results showed statistically significant differences between the neonates of the control and study groups at day 11 and between age groups for the control group. The immunofluorescence method used showed the expression of ferroportin and heme oxygenase proteins on the analyzed liver sections. The immunopositive signal of both proteins was higher in anemic neonates. The method used also allowed us to show differences in the presence and number of erythroblastic islands between the analyzed groups. Erythroblastic islands were more numerous in the livers of anemic newborns. The results may contribute to the knowledge of the mechanisms regulating iron homeostasis and provide information for future studies on the effects of maternal iron deficiency during pregnancy on the health of the offspring.