Determinantes genéticas del estatus de hierro

El hierro (Fe) es un mineral esencial que se requiere para funciones bioquímicas clave tales como la síntesis de ácido desoxirribonucleico (DNA, por sus siglas en inglés) y el transporte y metabolismo del oxígeno. Los humanos poseen mecanismos fisiológicos para mantener reservas relativamente constantes de hierro. Estos mecanismos, sin embargo, poseen capacidades limitadas por lo que la deficiencia y sobrecarga de hierro son condiciones comunes.

Las reservas de hierro son mantenidas balanceando las pérdidas corporales de hierro, las cuales son pobremente controladas, con una absorción intestinal de hierro estrechamente regulada. Las pérdidas corporales de hierro surgen principalmente por descamación de las células epiteliales (especialmente células intestinales) y pérdida de sangre, siendo esta última particularmente importante en las mujeres menstruantes y en ciertas condiciones patológicas. La deficiencia de hierro es principalmente asociada con altos requerimientos de hierro (altas tasas de crecimiento o tasas elevadas de pérdida corporal de hierro) en combinación con una dieta que contenga insuficiente hierro biodisponible para cubrir estas necesidades. La sobrecarga de hierro se encuentra usualmente en individuos con bajos requerimientos de hierro y en alguna otra condición que lo predisponga, como la herencia de una mutación cargadora de hierro o una anemia hereditaria.

La importancia de las variaciones en las reservas de hierro se ha discutido por décadas. A lo largo de los años ha existido un consenso en la importancia de identificar y combatir tanto la deficiencia como la sobrecarga de hierro; sin embargo, los avances recientes den genética molecular han proporcionado a los profesionales de la salud con nuevas y poderosas herramientas para investigar la asociación entre estas condiciones y alguna enfermedad. La toxicidad del exceso de hierro sugiere que la sobrecarga de hierro debe ser evitada y se han identificada muchas posibles consecuencias patológicas de una falla en mantener reservas normales de hierro. Sin embargo, las asociaciones específicas entre la sobrecarga de hierro y algunas enfermedades es todavía controversial.

Mientras que los estudios en humanos han sido informativos, el conocimiento sobre el metabolismo del hierro se ha beneficiado de estudios paralelos en roedores y humanos. Así, el gen de la hemocromatosis (HFE) fue identificado en un estudio humano, pero los experimentos en ratones son el frente de batalla de los esfuerzos para comprender la función de la proteína e identificar los genes modificadores. Por otro lado, varios otros genes han sido identificados en otras especies y subsecuentemente aplicados al diagnóstico de condiciones de sobrecarga de hierro genéticas humanas, como aquellas codificando para el receptor de transferrina (TFR) 2, el exportador de hierro basolateral duodenal 1 (IREG1) y hepcidina. Entre los genes identificados que afectan las reservas de hierro en hombre y ratón están: HFE (sensible al estatus de hierro, interactúa con TFR1 y, tal vez, con TFR2; reduce la afinidad de TFR1 por transferrina; sus mutaciones causan la hemocromatosis hereditaria tipo 1); HFE2 (funciones poco claras, pero cuya mutación causa hemocromatosis juvenil); HFE3-receptor de transferrina (TFR)2 (se puede asociar con HFE en células de la cripta duodenal o en el hígado; sus mutaciones causan hemocromatosis hereditaria tipo 3); HFE4-IREG1 (transporta hierro desde los enterocitos y las células del retículo endotelial; sus mutaciones causan hemocromatosis autosómica dominante); L-ferritina (cadena ligera de ferritina, esencial para la formación del núcleo de ferritina, que es la proteína de almacenamiento celular de hierro; sus mutaciones causan el síndrome de cataratas por hemocromatosis hereditaria); H-ferritina (cadena gruesa de ferritina; proporciona actividad de ferroxidasa; sus mutaciones causan la hemocromatosis hereditaria tipo 5); TF (transportador de hierro en plasma, entregando hierro a las células; sus mutaciones causan atransferrinemia); TFR1 (une hierro-transferrina en la superficie celular y transporta hierro hacia el interior de las células por endocitosis. Interactúa con HFE); ceruloplasmina (ferroxidasa de plasma ligadora de cobre; sus mutaciones causan aceruloplasminemia); hepcidina (péptido antimicrobiano sintetizado en el hígado, molécula putativa señalizadora de hierro; sus mutaciones causan hemocromatosis juvenil); β2-microglobulina (une las proteínas MHC clase I a las proteínas de transporte a la superficie celular, une HFE); DMT1 (transporta metales divalentes hacia los enterocitos duodenales y los compartimientos endocíticos de los fagocitos); Dcytb (reductasa férrica de la membrana apical); hefestina (ferroxidasa unida a membrana basolateral –homólogo de Ceruloplasmina); IRP1 (regula la transición de ferritina y transferrina por unión a IRE); entre otros.

Las variaciones en las reservas de hierro pueden ser atribuidas tanto a influencias dietarias como genéticas.

Mutaciones asociadas con la sobrecarga de hierro en el humano

Hemocromatosis tipo 1

C282Y.

La causa genética de la hemocromatosis hereditaria (HH) eludió a los científicos por muchos años, hasta que en 1996 se reportó que la mayoría de los casos de HH era causada por una mutación de aminoácido en un candidato poco esperado, HFE, que es un gen relacionado a MHC clase I, localizado en el cromosoma 6p21.3. Se ha reportado que una mutación homocigosa en el nucleótido de la posición 845 fue la causa en el 85% de pacientes sufriendo HH. La substitución de nucleótido G→A reemplaza una cisteína con un residuo de tirosina en la posición 282 de la proteína (C282Y), evitando la formación de un puente disulfuro esencial y causando que la proteína se vuelva conformacionalmente inestable e incapaz de forman un complejo con el péptido β2-microglobulina. Una asociación entre HFE y β2-microglobulina es requerida para que HFE sea expresado en la superficie celular; sin embargo, en la mutación C282Y, este proceso de transporte en HFE está deteriorado y HFE se acumula en el retículo endoplásmico. Los datos bioquímicos muestran que HFE normal interactúa con TFR1 en la superficie de la célula y en las vesículas endocíticas, y reduce su afinidad de enlace por transferrina. El mecanismo preciso por el cual HFE modula el metabolismo de Fe es materia de debate, como lo es cómo la mutación C282Y en HFE lleva a una sobrecarga de hierro. Se ha demostrado que HFE es altamente expresado en los enterocitos de la cripta en el duodeno, pero no en los vellos, un patrón de expresión también observado en TFR1. También se ha mostrado que HFE está estrechamente asociado con TFR2 dentro de las células de la cripta y es también expresado en las células de Kupffer en el hígado. Dado lo anterior, algunos investigadores piensan que HFE está involucrado en el sentir del estatus corporal de hierro, aunque la idea es todavía controversial.

La mutación C282Y en HFE interrumpe la interacción HFE-TFR1 y de alguna manera altera la forma en la cual transferrina es capturada por las células, aunque la base exacta por la cual dicha mutación altera la homeostasis de hierro debe ser confirmada.

Existe también alguna disputa sobre la penetración clínica de la mutación C282Y en la población general, en donde los rangos de homocigosidad van de 1 en 400 en los Estados Unidos a 1 en 100 en Irlanda del Norte. La mutación es, no obstante, muy rara en países en los cuales la población no es de ascendencia celta o del norte de Europa, como en Grecia, en donde la tasa de homocigosidad de la mutación C282Y es <1 en 100,000. Una frecuencia de alelo global de la mutación C282Y de 1.9& se ha reportado después del análisis de casi 3 mil sujetos normales de 42 poblaciones diferentes. La mayor frecuencia fue encontrada en el norte de Europa y evidencia reciente sugiere que la mutación ocurrió dentro de la población germánica de la Edad de Hierro y migró con los vikingos.

H63D.

La segunda mutación más común en HFE que se ha identificado como causa de HH es una substitución C→G en el nucleótido de la posición 187, que deriva en un cambio de aminoácido de residuo de histidina 63 a un residuo de ácido aspártico (H63D). Esta mutación es de hecho más común en la población general que la mutación C282Y y tiene una distribución global, con las mayores frecuencias en España. El estado H63D homocigoto raramente tiene un efecto profundo en la homeostasis de Fe. Las consecuencias clínicas se pueden manifestar cuando un paciente es un heterocigoto compuesto para C282Y y H63D, pero en estos casos, los efectos de la carga de Fe son menos severos que en los homocigotos C282Y.

Estudios in vitro han sugerido que la mutación H62D disminuye la habilidad de HFE para reducir la afinidad de enlace de TFR1 a la transferrina cargada con hierro en la superficie celular, pero el mecanismo preciso por el cual esta mutación puede alterar la homeostasis de hierro in vivo permanecen poco claras. Parece que la mutación H63D en HFE actúa como un modificador del metabolismo de hierro cuando se hereda con algún factor adicional para causar penetración de la enfermedad. Un ejemplo es que los sujetos con el rasgo de β-talasemia, quienes son homocigotos para H63D, tienden a tener niveles más altos de ferritina que los portadores de β-talasemia con HFE normal.

S65C.

Se ha reportado que esta mutación tiene una frecuencia de alelo de 1.6%-5.5% en los caucásicos. Como la mutación H63D, la mutación S65C parece producir un fenotipo de sobrecarga leve de hierro cuando es heredada con la mutación C282Y, pero la penetración de los heterocigotos compuestos es baja. No obstante, se ha sugerido que el cribado para la heterocigosidad compuesta S65C-C282Y es importante, pues estos individuos pueden tener un incremento en el riesgo de sobrecarga de hierro, que puede aumentarse por otros factores como el consumo excesivo de alcohol y varios factores dietarios.

Otras mutaciones génicas de hemocromatosis.

Así como las mutaciones más comunes C282Y, H63D y S65C, se han reportado otras raras mutaciones en HFE. La naturaleza de estas mutaciones HFE poco comunes varía de mutaciones de aminoácidos (missense) como G93R, I105T, Q127H, V272L y Q283P, a mutaciones terminadoras (nonsense) como E168X y W169X, a mutaciones del marco de lectura (frameshift) como V68δT y P160δC, y variantes de sitio de ayuste (splice variants) como IV53 IG-T.

La mayoría de las mutaciones causales surgen en conjunto con heterocigosidad para C282 o H63D, pero se desconoce casi totalmente cómo estas mutaciones resultan en un metabolismo alterado de hierro. Es, no obstante, interesante notar que las mutaciones G93R y I105T están en un dominio de HFE que interactúa con TFR1 y tanto los mutantes E168X como los W169X resultan en HFE truncado que no es funcional.

Aunque raras, estas mutaciones pueden proporcionar pistas interesantes sobre cómo la homeostasis de Fe es mantenida a nivel molecular y cómo es alcanzada la comunicación entre la absorción de hierro en el duodeno y las reservas de hierro en el hígado. Un estudio reciente se ha reportado sobre un paciente de trasplante de hígado, heterocigoto para una mutación R6S no identificada en HFE, recibiendo un hígado de un donador heterocigoto a C282Y. El receptor no tenía historia previa de carga de hierro, pero 4 años después del trasplante desarrollo sobrecarga del mineral. Este reporte ha renovado la idea casi olvidada de que el duodeno y el hígado no son factores mutuamente exclusivos cuando se considera la regulación de la absorción de hierro en respuesta a las reservas del mismo, y complica aún más el papel de HFE en el hígado y en el intestino en el control de la homeostasis de Fe.

Hemocromatosis relacionada a genes diferentes al de la hemocromatosis

 Hemocromatosis tipo 2 o hemocromatosis juvenil.

La hemocromatosis tipo 2  ha sido denominada hemocromatosis juvenil (JH, por sus siglas en inglés) porque los síntomas aparecen en la segunda o tercera décadas de vida más que en la cuarta o quinta décadas como se ve en los homocigotos C282Y o en los heterocigotos C282Y-H63D. JH es una enfermedad autosómica recesiva rara con consecuencias clínicas mucho más severas que la clásica HH. Los síntomas de JH incluyen deposición temprana de hierro en el hígado, diabetes, enfermedad en coyunturas, hiperpigmentación de la piel y enfermedad endocrina (hipogonadismo hipogonadatrópico) y la mayoría de los pacientes muere (si no son tratados) de cardiomiopatía. Adicionalmente, JH afecta por igual a ambos seños, mientras que la HH clásica, relacionada a HFE, se manifiesta principalmente en hombres.

No se ha confirmado el gen que causa esta enfermedad, pero reportes recientes se centran en el gen HJV, también conocido como HFE2, que codifica para hemojuvelina, y en el gen HAMP, también llamado HEPC, que codifica para hepcidina, como se explica adelante; el locus ha sido mapeado al cromosoma 1q21. La rápida presentación de sobrecarga de Fe en la hemocromatosis tipo 2 indica que el gen responsable es un importante jugador en el mantenimiento de la homeostasis de hierro y puede proporcionar pistas esenciales de las moléculas señalizadoras involucradas en la regulación de la absorción de hierro. Adicionalmente, hay algunos reportes de JH no ligado a 1q. Hay un reciente reporte de 2 probandas con JH causado por 2 mutaciones homocigosas separadas en el gen de hepcidina, una nueva molécula implicada en el metabolismo de hierro.

Hepcidina.

La llega de la hepcidina al mundo del metabolismo del hierro ha proporcionado uno de los candidatos más prometedores para la molécula señalizadora que ligue las reservas de hierro en el hígado y las tasas de absorción de hierro en el intestino. Expresada en los hepatocitos, la hepcidina fue originalmente identificada como un péptido antimicrobiano encontrado en abundancia en la orina, pero se definió que estaba involucrado en el metabolismo de hierro, de manera fortuita, cuando el gen de hepcidina fue accidentalmente noqueado en ratones que subsecuentemente desarrollaron un fenotipo de hemocromatosis. Adicionalmente, se encontró una severa deficiencia de hierro en ratones que sobreexpresaban hepcidina. Dichos modelos murinos indicaron que la pobre regulación de hepcidina o mutaciones dentro del gen podrían causar un desbalance en la homeostasis de hierro en el hombre. En efecto, como se menciona arriba, hay un reporte reciente de 2 mutaciones de hepcidina en 2 probandas  con JH; una mutación homocigosa en la cual una base guanina fue eliminada en el exón 2 en la posición de nucleótido 93, resultando en un cambio de marco, y en una substitución terminadora C→T en la posición 166 en el exón 3, resultando en una mutación R56X. Estas mutaciones parecen ser causas aisladas de JH, y en la mayoría de los casos de JH están ligadas a 1q. Podría ser que el gen común responsable de JH codifica al elusivo receptor de hepcidina o algún componente de su ruta de señalización. Sin embargo, la severidad del fenotipo visto en pacientes con JH y el hecho de que los niveles de hepcidina son inapropiadamente bajos en pacientes con HH relacionada a HFE fortalece la idea de que hepcidina juega un papel central en el metabolismo del hierro.

Hemocromatosis tipo 3 – receptor de transferrina 2.

Localizado en el cromosoma 7q22, TFR2, un homólogo de TFR1, ha sido implicado como otro jugador clave en la homeostasis del hierro. A Diferencia de TFR1, la expresión del mRNA de TFR2 no parece estar regulada por los niveles celulares de hierro, aunque interactúa  con transferrina in vitro pero con menor afinidad que TFR1. Las mutaciones en TFR2, sin embargo, tienen un gran impacto en la homeostasis de hierro, causando sobrecarga de Fe, similar a la causada por la HH relacionada a HFE. La primera mutación descrita, en una familia italiana con sobrecarga de hierro, fue una mutación terminadora (nonsense) Y250X homocigosa en el exón 6 de TFR2 (substitución C→G), codificando una proteína truncada.

 Ha habido otras mutaciones homocigosas en TFR2, reportadas en pacientes con carga de hierro. Estas mutaciones incluyen E60X, en la cual una inserción de base C causa un codón terminador (STOP) prematuro, una mutación de aminoácido (missense) M172K (substitución T→A), una mutación AVAQ 594-597 del, en la cual una deleción de 12 bp en el exón 16 da como resultado la deleción de 4 residuos en la secuencia de proteína, y una mutación de aminoácido Q690P en el exón 17.

La mayoría de las mutaciones en TFR2 ha sido confinada al sur de Europa, principalmente Italia; sin embargo, la mutación AVQ 594-597 del, también ha sido reportada en una familia japonesa con carga severa de hierro en los hepatocitos y en los ductos biliares. Otros estudios de cribado en el gen TFR2 en pacientes con sobrecarga de hierro han revelado muchos otros polimorfismos, pero ninguno ha probado ser la causa de la enfermedad.

La distribución tisular y las características reguladoras de TFR2 y TFR1 son distintas, y el papel preciso de TFR2 en la homeostasis de hierro debe todavía ser confirmada. Recientemente, se ha demostrado que HFE tipo silvestre se colocaliza con TFR2 en las células de la cripta del intestino delgado, y ambas proteínas interactúan en un compartimento especializado del endosoma temprano, involucrado en el transporte de transferrina cargada de hierro. Sin embargo, otros investigadores no han encontrado evidencia a favor de una interacción física entre HFE y TFR2.

Sobrecarga de hierro africana (siderosis de Bantú).

Clínicamente distinta de la HH clásica, originalmente se creía que la sobrecarga de hierro que ocurre en el África subsahariana era el resultado del exceso en el consumo dietario de hierro, en particular el consumo de cerveza casera preparada en toneles de acero no galvanizado. Los síntomas usualmente se presentan en hombre de mediana edad con carga de hierro en las células parenquimales hepáticas y en los macrófagos. Adicionalmente, los niveles séricos de ferritina están con frecuencia elevados, pero los niveles de saturación de transferrina varían. Las mutaciones en el gen HFE han sido descartadas como la causa de la carga de hierro en africanos. Ahora se cree que la heterocigosidad para un gen desconocido lleva a la predisposición para la carga de hierro en africanos, la cual es aumentada por la ingestión excesiva de hierro, y la homocigosidad puede llevar a un fenotipo más severo. La HH no relacionada a HFE también ha sido descrita en americanos de ascendencia africana, pero el factor genético responsable no se ha confirmado. Hasta ahora, el polimorfismo SLC40A1 Q248H (exón 6, cDNA 744G→T; Gln248His) del gen de la ferroportina 1 (proteína transmembrana que transporta hierro del interior al exterior de la célula en enterocitos del duodeno, hepatocitos y macrófagos del sistema reticuloendotelial) es el principal candidato (ver más adelante la hemocromatosis tipo 4).

Hemocromatosis neonatal.

La hemocromatosis neonatal es una forma única y rara de sobrecarga de hierro, caracterizada por una falle temprana en el hígado, en asociación con deposición de hierro en varios órganos. La aparición del desorden normalmente se presenta en el tercer trimestre del embarazo, perinatalmente o en la infancia temprana. Como con JH y la sobrecarga africana de hierro, se cree que la hemocromatosis neonatal es una consecuencia de una herencia autosómica recesiva. Los genes candidatos como HFE, β2-microglobulina, hemooxigenasa 1 y 2 (estos dos últimos genes son importantes en el metabolismo neonatal de hierro) han sido excluidos como la causa de hemocromatosis neonatal. La aparición esporádica de hemocromatosis neonatal y la falta de un marcador genéticos hace que la predicción de predisposición a la enfermedad sea una labor casi imposible, al menos por el momento. Mientras tanto, hay reportes de que puede tratarse de un mecanismo autoinmune e incluso se han realizado tratamientos gestacionales con aparente éxito.

Hemocromatosis tipo 4 – hemocromatosis hereditaria autosómica dominante.

La identificación de IREG1, también conocido como ferroportina 1, presentó un nuevo candidato para la hemocromatosis autosómica dominante no relacionada a HFE. Esta proteína transmembrana es expresada en altos niveles en la membrana basolateral de los enterocitos duodenales, las células reticuloendoteliales del bazo, las células de Kupffer en el hígado, la placenta y el riñón. Reportes independientes en el año 2001 identificaron que mutaciones en IREG1 estaban asociadas con la hemocromatosis tipo 4. Una substitución A→C derivaba en un cambio de aminoácido N144H en una familia holandesa con HH, mientras que un cambio C→A resultó en una substitución A77D en Italia. En ese tiempo, 2 hipótesis opuestas fueron propuestas para explicar cómo las 2 mutaciones derivaban en un fenotipo HH. El primer grupo sugirió que la mutación N144H llevaba a la ganancia de función para IREG1 y por tanto influenciaba la absorción de hierro, mientras que el segundo grupo postuló una pérdida de función. Esta última sugerencia resultaría en la retención de hierro en las células de Kupffer y en los macrófagos reticuloendoteliales, un fenotipo típico de la hemocromatosis tipo 4. Desde ese año, se han reportado otras mutaciones heterocigosas en IREG1, que resultan en hemocromatosis tipo 4. El cambio más frecuentemente reportado en la secuencia ha sido Val162δ; esta mutación surge por la deleción de tres pares base secuenciales de una repetición GTT, causando la pérdida de 3 residuos conservados de valina. El fenotipo de los pacientes heterocigotos para Val162δ se presenta como hiperferritinemia con carga de hierro en las células de Kupffer y en los macrófagos reticuloendoteliales. Estos hallazgos clínicos apoyan la hipótesis de pérdida de función, pero estudios adicionales se requieren para verificar dicha hipótesis.

Cuatro mutaciones adicionales se han reportado recientemente en pacientes con hiperferritinemia inexplicable: D157G, Q182H, G323V y G490D. Las mutaciones N144H, D157G, V162δ y Q182H caen en un rizo intertransmembrana predicho. La mutación L169F en pez cebra (Danio rerio), correspondiente a L170F en la secuencia humana, responsable de un fenotipo de anemia hipocrómica, también se encuentra en esta región, sugiriendo que esta parte de la proteína es importante en la eficiencia de la liberación celular de hierro. A77D y G490D están también localizadas en rizos entre hélices transmembrana, pero en extremos opuestos de las secuencias de proteína; sin embargo, estos residuos pueden estar en estrecha proximidad espacialmente, definiendo otra región potencialmente importante de la proteína. G323V está localizada en un dominio transmembrana predicho y puede alterar la conformación de la proteína.

Otros desórdenes raros en el metabolismo de hierro

Síndrome hereditario de hiperferritinemia y catarata.

La ferritina es la principal proteína de almacenamiento de hierro y se encuentra en varias isoformas relacionadas a las proporciones relativas de subunidades de cadena pesada y ligera de ferritina. La síntesis de ferritina es regulada a nivel traduccional por hierro a través de un elemento conservado sensible a hierro (IRE, por sus siglas en inglés) en la región 5’ no traducida del mRNA de ferritina. En la ausencia de hierro, las proteínas reguladoras de hierro se unen a IRE y reprimen la traducción del mRNA de ferritina. Cuando el hierro está en abundancia, se une a las proteínas reguladoras de hierro, liberándolas del IRE y estimulando la traducción de ferritina.

Se ha encontrado que mutaciones heterocigosas en el IRE 5’ de la cadena ligera de ferritina, causan una enfermedad conocida como síndrome hereditario de hiperferritinemia y catarata. Esta enfermedad está caracterizada por ferritina sérica elevada como resultado de la síntesis descontrolada de la cadena ligera de ferritina de cara a hierro elevado, la presentación temprana de cataratas bilaterales y niveles de saturación de transferrina así como de hierro sérico normales a bajos. El desarrollo de cataratas en este síndrome es resultado directo de mutaciones en el IRE de la cadena ligera de ferritina, al acumularse y cristalizarse ésta en el cristalino (lente) del ojo.

Un reporte reciente, en el cual 2 nuevas mutaciones de la cadena ligera de ferritina han sido identificadas en pacientes con el síndrome hereditario de hiperferritinemia y catarata (una substitución U34→C y una substitución G47→A), resalta la variabilidad fenotípica vista en pacientes con esta enfermedad. Los niveles de ferritina en suero, aunque elevados, pueden variar enormemente (800-3000 µg/l), al igual que la edad de aparición de cataratas. Otras 2 mutaciones previamente no identificadas en el IRE de la cadena ligera de ferritina han sido recientemente sido encontradas en el síndrome: C36→G y A37→G).

Interesantemente, ha habido una incidencia aislada de hiperferritinemia autosómica dominante en una familia japonesa, que ha sido ligada a una mutación en la región 5’ no traducida en la cadena pesada de ferritina. Otros estudios han analizado cohortes de pacientes con sobrecarga de  hierro en la cadena pesada de ferritina, pero este caso japonés parece ser la única mutación en la cadena pesada de ferritina que afecta el metabolismo de hierro, hasta ahora.

Atransferrinemia (hipotransferrinemia).

La atransferrinemia es un raro desorden caracterizado por severa anemia microcítica y carga de hierro. La transferrina en plasma está disminuida al punto de ausencia, pero la condición puede ser exitosamente tratada por administración parenteral de transferrina, para evitar el fallecimiento. Un caso ha sido caracterizado al nivel génico. La probanda fue un heterocigoto compuesto para mutaciones consistiendo de una deleción de 10 bp, seguida por una inserción de 9 bp de una secuencia duplicada, y una transversión G→C en la posición 1429, causando una substitución A447P en un sitio altamente conservado.

Mutaciones asociadas con deficiencia de hierro en el humano

Transferrina

Polimorfismos en el gen de transferrina parecen modificar sutilmente el metabolismo de hierro. Se ha demostrado que una mutación G→A en la posición 829 en el cDNA de transferrina (una mutación G277S) reduce la capacidad total de enlace con hierro, y se ha sugerido que este polimorfismo puede poner a las mujeres caucásicas menstruantes en un riesgo incrementado de deficiencia de hierro. Adicionalmente, un reporte ha sugerido que la heterocigosidad para la transferrina tipo silvestre y la transferrina catódica pueden proporcionar protección de la sobrecarga de hierro en los africanos negros.

Genes involucrados en el metabolismo alterado de hierro en animales de laboratorio

Los estudios en animales mutantes de laboratorio han sido esenciales para el descubrimiento de genes clave en el metabolismo de hierro en mamíferos, como el transportador de metales divalentes 1 (nramp2, SLC11A1), IREG1 (ferroportina o proteína transportadora de metal 1, SLC40A1), hefestina, Dcytb y hepcidina. El primer transportador de hierro mamífero conocido, el transportador de metales divalentes 1, fue descubierto en estudios de ratas deficientes en hierro. El hallazgo contemporáneo de que este gen estaba mutado en los ratones con anemia microcítica (mk) y en las ratas de Belgrado fue una contribución importante para comprender la importancia de este gen para la absorción de hierro. Similarmente, IREG1, o proteína transportadora de metal 1, fue descubierta en estudios con ratones con hipotransferrinemia genética y con peces cebra anémicos. La hefestina fue descubierta estudiando la anemia ligada a sexo en ratones y Dcytb fue identificado con la ayuda de ratones hipotransferrinémicos. Más recientemente, la identificación del papel de hepcidina como una hormona reguladora de la absorción de hierro  fue auxiliada en gran medida por estudios en ratones noqueados en factor estimulante hacia el extremo 5’ (upstream) 2.

Comprender la función de algún gen del metabolismo de hierro es también apoyado por estudios con ratones que son creados deliberadamente con mutaciones dirigidas (targeted) en los genes de interés. Por ejemplo, la destrucción del gen hfe protege al ratón contra la anemia por deficiencia de hierro cuando son alimentados con dietas pobres en hierro (la destrucción del gen hfe tiene un efecto similar a la mutación C282Y). Estos hallazgos son una verificación experimental de la hipótesis, desarrollada a partir de estudios en humanos, de que las mutaciones en HFE que evitan que la proteína HFE funcione, pueden proteger contra la deficiencia de hierro cuando se consume una dieta pobre en hierro. El entendimiento de la función de hfe fue  aumentado por estudios con ratones noqueados en β2-microglobulina; estos ratones desarrollan sobrecarga de hierro similar a la hemocromatosis y este hallazgo fue explicado por la interacción entre la proteína hfe y β2-microglobulina dentro de las células. Se ha demostrado asimismo que la pérdida de un alelo tfr1 puede influenciar el metabolismo de hierro en ratones noqueados en hfe, presumiblemente como resultado de la interacción entre las dos proteínas.

Otros genes

Además de los genes previamente mencionados, estudios tanto en humanos como en ratones han mostrado que otros genes, todavía por ser identificados, influyen en el estatus de hierro. Como ya se ha discutido, JH, una sobrecarga de hierro, hereditaria y de surgimiento rápido, es atribuible a un gen no confirmado en el cromosoma 1q. Estudios de desequilibrio de ligadura con HFE sugieren que otro gen relacionado a MHC afecta las reservas de hierro. Estudios en gemelos humanos muestran que otros genes, diferentes a HFE, son importantes en la determinación del estatus de Fe, mientras que estudios con cepas de ratones han confirmado este hallazgo.

También es aparente, a partir del conocimiento del metabolismo de hierro, que otros genes pueden ser identificados, por ejemplo, aquellos que codifican los receptores de hepcidina o proteínas sensibles a los niveles de hepcidina, los receptores hemo o transportadores hemo, así como proteínas involucradas en la regulación de los niveles de hepcidina. Alguno o todos los genes de estas proteínas pueden probar tener variantes en el hombre que influyen en las reservas de hierro. De hecho, variantes de los genes no relacionados directamente con el metabolismo de hierro, tales como ceruloplasmina, pueden llevar a una alteración en las reservas de hierro. De forma análoga al descubrimiento de la hepcidina, es posible que en el futuro se compruebe que  genes no asociados actualmente con el metabolismo de hierro pueden influir en el estatus de hierro en el cuerpo humano.

El hierro se ubica en el centro del metabolismo celular de energía y oxígeno, y no es de sorprender que la falla en mantener correctamente los niveles de hierro deriva en consecuencias complejas y diversas. Las alteraciones en las reservas de hierro pueden ser el resultado de variaciones genéticas o dietarias. La variación genética puede ser consecuencia de genes del metabolismo de hierro conocidos, o de otros genes no previamente implicados en este proceso. Las nuevas herramientas de la genética molecular están siendo rápidamente aplicadas para probar si los genes del metabolismo de hierro alterados pueden ser un factor en varios desórdenes. Se espera que nuevos genes y variantes que influyen en las reservas de hierro sean encontrados en el futuro cercano.