Ферритин — белок запаса железа¶

Ферритин — это растворимый белковый комплекс, основная форма внутриклеточного хранения железа в организмах животных, растений, грибов и бактерий. Ферритин связывает ионы железа в нетоксичной форме и высвобождает их по мере необходимости. Уровень ферритина в сыворотке крови является основным лабораторным показателем запасов железа в организме.

¶Структура и свойства

Молекула ферритина состоит из белковой оболочки (апоферритина) и минерального ядра, содержащего до 4500 атомов железа в форме окси-гидрооксида Fe(III). Оболочка построена из 24 субъединиц двух типов: H (тяжёлой, молекулярная масса ~21 кДа) и L (лёгкой, ~19 кДа). Соотношение субъединиц варьирует в зависимости от ткани: в сердце и мозге преобладают H-субъединицы, в печени и селезёнке — L-субъединицы. Оболочка имеет внутреннюю полость диаметром около 8 нм, где и происходит минерализация железа.

Ферритин устойчив к нагреванию и действии протеаз, что связано с плотной упаковкой субъединиц. Молекулярная масса всего комплекса составляет около 440 кДа.

¶Функции

Основная функция ферритина — депонирование железа в нетоксичной форме. Свободные ионы железа катализируют образование активных форм кислорода через реакцию Фентона, поэтому клетка хранит их в связанном виде. Ферритин также участвует в транспорте железа через клеточные мембраны и защищает клетки от избытка металла.

В крови циркулирует небольшая доля ферритина («сывороточный ферритин»), концентрация которой коррелирует с общими запасами железа. Кроме того, существует форма гликозилированного ферритина, секретируемая клетками макрофагической системы.

¶Ферритин как лабораторный показатель

Определение концентрации ферритина в сыворотке крови — стандартный тест в диагностике нарушений обмена железа. Нормальные значения для взрослых составляют:

Показатели варьируют в зависимости от лаборатории и используемых методик.

¶Повышенный ферритин

Гиперферритинемия наблюдается при:

• воспалениях и хронических инфекциях (ферритин — острофазовый белок);
• болезнях печени, включая алкогольное поражение;
• гемохроматозе и других состояниях, связанных с избытком железа;
• злокачественных опухолях;
• гипертиреозе;
• длительном приёме железосодержащих препаратов.

¶Пониженный ферритин

Снижение уровня ферритина — наиболее ранний и чувствительный признак дефицита железа, возникающий ещё до развития железодефицитной анемии. Причины включают хронические кровопотери (менструальные, желудочно-кишечные), недостаточное поступление железа с пищей, нарушения всасывания (целиакия, гастрэктомия), а также повышенную потребность при беременности и лактации.

¶Гены ферритина

У человека гены ферритина расположены в локусах:

• FTL — 19q13.33, кодирует L-субъединицу;
• FTF (FTH1) — 11q12.3, кодирует H-субъединицу.

Экспрессия генов ферритина регулируется на уровне трансляции через взаимодействие мРНК с железорегуляторным белком (IRP) в 5'- untranslated области (IRE — железорегулируемые элементы). При низком уровне железа IRP связывает IRE и блокирует трансляцию; при высоком — связывание прекращается, и синтез ферритина возрастает.

¶Ферритиноподобные белки

К семейству ферритинов относят также:

• гемофагин — белок, ассоциированный с гемосидерозом при гемохроматозе типа 4;
• димерррин — двухсубъединичный ферритиноподобный белок бактерий;
• запасающий железо белок бактерий (Dps) — защищает ДНК от оксидативного повреждения.

¶Применение

Помимо диагностики, ферритин применяется в биотехнологии как источник железа в кормовых добавках и пищевых продуктах обогащённого состава. В научных исследованиях ферритин используется как наноконтейнер для доставки лекарственных веществ и как контрастный агент в магнитно-резонансной томографии.

¶История

Ферритин был открыт в 1937 году американским биохимиком Томасом-Гранвиллом Лафаржем (Thomas Granville Laufers) при фракционировании сыворотки крови. В 1959 году группа исследователей впервые выделила кристаллический ферритин из печени. Трёхмерная структура апоферритина эшерихии коли была решена методом рентгеноструктурного анализа в 1984 году.

¶Источники

• Основы медицинской лабораторной диагностики / под ред. А. И. Карпова
• Комаров Ф. И., Гринёв М. В. — «Железо в медицине»
• Материалы Национальной медицинской библиотеки США (PubMed) по теме ferritin
• ГОСТ Р 53079-2008 «Технологические правила контроля качества крови»