The influence of iron metabolism disturbances caused by the lack of heme oxygenase 1 (HO1) activity on the structure and functioning of the kidney in adult mice with Hmox1 gene knockout

Żelazo jest mikroelementem niezbędnym do przebiegu wielu procesów metabolicznych. Zarówno nadmiar jak i niedobór żelaza jest szkodliwy, dlatego bardzo ważna jest prawidłowa homeostaza tego pierwiastka. Opiera się ona na wchłanianiu żelaza w jelicie, jego magazynowaniu w wątrobie, wykorzystaniu przez erytroblasty do tworzenia hemoglobiny oraz odzyskiwaniu go na drodze fagocytozy starych erytrocytów przez makrofagi śledziony i wątroby. Jednym z enzymów pełniących szczególnie ważną rolę w ogólnoustrojowym i komórkowym metabolizmie żelaza jest oksygenaza hemowa 1 (HO-1) kodowana przez gen Hmox1 znajdujący się u ludzi na chromosomie 22, a u myszy na chromosomie 8. HO-1 katalizuje rozkład hemu, do następujących produktów: żelazo, tlenek węgla oraz biliwerdyna-IXα, co umożliwia powtórne wykorzystanie uwolnionego żelaza do produkcji nowych erytrocytów w szpiku kostnym. Brak aktywności tego enzymu zarówno u ludzi, jak i u myszy prowadzi do zaburzeń metabolizmu żelaza, deponowania żelaza w obrębie narządów takich jak śledziona, wątroba i nerka, niedokrwistości oraz zaburzeń wzrostu, co przyczynia się do przedwczesnej śmierci. Badania przeprowadzone w obecnej pracy wykazały, że u myszy z nokautem genu Hmox1 zachodzi postępująca wraz z wiekiem akumulacja żelaza w komórkach epitelialnych kanalików nerkowych, co prowadzi do silnego uszkodzenia nerki obejmującego patologiczne zmiany w obrębie ciałek i kanalików nerkowych. Rodzaje uszkodzeń nerki są zależne od płci. U samic są one zwykle ograniczone do zmian w obrębie kanalików nerkowych, natomiast u samców uszkodzeniu ulegają zarówno ciałka jak i kanaliki nerkowe. Zmiany w budowie nerki nasilają się wraz z wiekiem zwierząt i są spowodowane długotrwałym gromadzeniem żelaza w obrębie tego organu.Iron is a microelement essential for the course of many metabolic processes. Both excess and iron deficiency is harmful and that is why the correct homeostasis of this element is very important. It is based on the absorption of iron in the intestine, its storage in the liver, the use of erythroblasts to form hemoglobin and its reproduction by phagocytosis of old erythrocytes by spleen and liver macrophages. One of the enzymes that play a particularly important role in systemic and cellular iron metabolism is heme oxygenase 1 (HO-1) encoded by the Hmox1 gene found in humans on chromosome 22, and in mice on chromosome 8. HO-1 catalyzes heme distribution to the following products: iron, carbon monoxide and biliverdin-IXα, which allows the reuse of released iron to produce new erythrocytes in the bone marrow. The inactivity of this enzyme in both humans and mice leads to disorders of iron metabolism, iron deposition in organs such as the spleen, liver and kidney, anemia and growth disorders, which contributes to premature death. Studies carried out in the current study have shown that Hmox1 knockout mice have progressive iron accumulation in the epithelial cells of the renal tubules with age, leading to severe kidney damage including pathological changes in the renal corpuscle and renal tubules. The types of kidney damage are sex-dependent. In females, they are usually limited to changes in the renal tubules, while in males, both renal corpuscle and renal tubules are damaged. Changes in kidney structure are intensified with the age of animals and are caused by long-term iron accumulation in this organ