철분과 감염

 철분은 사람과 병원균 모두에게 반드시 필요한 미량원소이다. 두가지 oxidation state (2가철, 3가철)에 있을 수 있어서 redox catalyst로 사용되며 respiration과 DNA replication에 활용되며, 이런 redox potential은 철분의 독성으로도 작용할 수 있기때문에 체내 철분의 적정량의 유지가 생리적으로 중요하다.

 우리 면역계는 인체가 병원균에 감염되었을 때에는 병원균의 철분이용을 감소시키려는 쪽으로 작용한다. 이를 nutritional immunity 라고 하며, 병원균들은 또 그에 맞써 싸우는 메커니즘을 가지고 있다. 

 

 

 

- 철분은 주로 십이지장에서 흡수 

- 흡수된 철분은 transferrin에 binding (iron-cataylized free radical production을 막기위해)

- 이후 target cell들에 도달: 1) Heme의 생성, 2) iron-sulfur cluster 형성, 3) Ferritin으로 저장 

 

- 대부분의 철은 병원균이 철분을 사용하지 못하도록 intracelluar form으로 저장되어 있거나 transferrin에 결합해있고, 그중 Heme의 형태로 가장 많이 저장되어 있다. 

- 그래서 일부 병원균들은 철분 이용을 위해 hemolysis를 사용하며, 거기에 대응해 host는 haptoglobin과 hemoplexin을 이용해 iron scavenging을 한다. 

 

- 정상에서는 transferrin saturation은 보통 50% 미만이며 (IDA에서는 16% 미만), transferrin binding capacity가 넘어가면 albumin, citrate, aminoacid 등에도 결합한다.

 

- Hepcidin: 주로 간에서 생성되는 peptide hormone으로 혈중 철분 농도를 조절한다. 

- 우리 몸이 감염 상태에 있을때는 "hypoferremia of infection"이 발생하는데, inflammation과 그와 연관된 cytokine들에 의해 plasma iron level이 감소하는 현상이다.

- Hepcidin은 proinflammatory cytokine에 의해 자주 형성되며, ferroportin을 degradation/internalization 시켜 철분의 serum으로의 이동을 막으며, 이에 따라 excess iron은 ferritin으로 저장 (감염/염증시 iron이 감소하고 ferritin이 증가하는 이유) 

 

- 철분이 우리 몸이 조절할수 있는 능력을 벗어날만큼 공급이 되어 iron overload가 발생하면 감염 위험도가 올라가고, adverse redox activity of free iron으로 인해 세포의 손상이 일어날 수 있다. 

- 이러한 iron overload는 hereditary hemochromatosis, chronic transfusion등에서 발생가능하다.