The use of histochemical methods to show the accumulation of iron and copper in the internal organs of male mice mutants Atp7b (tx-j) - the mouse model of Wilson's disease.

Choroba Wilsona dziedziczona autosomalnie, recesywnie spowodowana jest mutacją w genie ATP7B, (zlokalizowanym u człowieka na chromosomie 13), kodującym białko ATP7B i prowadzi do zaburzeń metabolizmu miedzi. W hepatocytach białko to zlokalizowane jest w aparacie Golgiego i uczestniczy we włączaniu jonów miedzi do cząsteczek apo-ceruloplazminy, głównego białka wiążącego jony miedzi w surowicy krwi. Białko ATP7B uczestniczy również w procesie wydzielania nadmiaru miedzi do żółci. W wyniku braku aktywności białka ATP7B dochodzi do magazynowania miedzi w wątrobie, aż do poziom toksycznego, co powoduje uszkodzenie zarówno struktury jak i funkcji tego organu. Uszkodzenie wątroby w chorobie Wilsona jest procesem postępującym i w zaawansowanym stadium choroby dochodzi do zwłóknienia, stłuszczenia i marskości organu, co może być przyczyną śmierci pacjenta. Modelem zwierzęcym do badań nad tą chorobą są myszy z mutacją w genie Atp7b zlokalizowanym na autosomie 8, u których podobnie jak u pacjentów brak aktywności białka ATP7B prowadzi do bardzo wysokiej akumulacji miedzi w wątrobie, oraz do wytwarzania nieaktywnej formy ceruloplazminy. Badania przeprowadzone w obecnej pracy wykazały, że u zwierząt takich dochodzi do akumulacji miedzi nie tylko w obrębie hepatocytów, ale również gromadzona jest ona w komórkach Browicza-Kupffera. Równocześnie brak aktywnej formy ceruloplazminy prowadzi u nich do zaburzeń metabolizmu żelaza, bowiem ceruloplazmina jest ferroksydazą utleniającą jony żelaza z formy Fe2+ do Fe3+. Jak wykazały badania przeprowadzone w obecnej pracy, u myszy mutantów dochodzi również do akumulacji żelaza w komórkach wątroby. Żelazo w wątrobie mutantów gromadzone jest w hepatocytach i w komórkach Browicza-Kupffera, które biorą udział w recyklizacji tego pierwiastka w organizmie.

Wilson disease (WD) is an inherited, autosomal, recessive disorder of copper metabolism caused by mutation in ATP7B gene, localised in chromosome 13. ATP7B gene, is highly expressed in the liver and encodes ATP7B protein. In the hepatocytes ATP7B protein is located in the Golgi apparatus and participates in the process of copper incorporation into apo-ceruloplasmin, the main Cu-binding protein in the blood serum. ATP7B also facilitates biliary copper efflux from the hepatocyte. Lack of activity of ATP7B protein in Wilson patents resulted in copper accumulation in the liver up to the toxic level. In patients progressive copper accumulation lead to liver damaged and in advanced stage of disease they suffer from liver fibrosis and steatosis and some of them developed acute liver cirrhosis. Untreated Wilson disease lead to death. Mice with mutation in the Atp7b gene (named toxic-milk mutants, tx) serve as an animal model of Wilson disease. In mice Atp7b gene is localized on 8 chromosome. In mutant mice lack of activity of ATP7B protein also lead to decreasing of ceruloplasmin activity and resulted in high copper accumulation in the liver. The aim of the present study was to histochemical detection of copper and iron accumulation in the liver of the 6 and 8-month-old tx mutants. Obtained results showed in the liver of the mutants copper and iron is accumulated in the hepatocytes and Browicz-Kupffer cells. It can suggest that tx-j mutants developed disturbances not only in copper but also in iron metabolism probably caused by decreasing level of active form of ceruloplasmin. In the Browicz-Kupffer cells, which play a key role in the process of iron recycling in the organism, ceruloplasmin play a role of a ferroxidase which oxidizes iron ions from the form Fe2+ to Fe3+ and this step allowed ferroportin for iron ions transport from the Browicz-Kupffer cells to the blood.