Histological and histochemical analysis of the spleen of Hmox1 gene knockout mice.

Żelazo poprzez swoje zdolności oksydoredukcyjne uczestniczy w reakcjach związanych z transportem elektronów i jest wbudowane w centra aktywne wielu enzy-mów prowadzących kluczowe reakcje metaboliczne. Najważniejszą rolę jaką odgrywa ten pierwiastek jest transport tlenu, gdyż żelazo wchodzi w skład centrum aktywnego hemu. Organizm ściśle reguluje gospodarkę żelazową jako iż jego przyswajalność jest niska. W związku z tym na drodze ewolucji powstały procesy ponownego wykorzysta-nia żelaza w organizmie, poprzez rozkład hemu przy udziale specjalnego białka, oksy-genazy hemowej. Enzym ten rozkład hem do jonów Fe(II), tlenku węgla (CO) i bili-werdyny. Oksygenaza hemowa posiada dwie główne izoformy, indukowalną oksygena-ze hemową 1 (HO-1) oraz konstytutywną oksygenze hemową 2 (HO-2). Izoforma HO-2 jest obecna w prawie każdej komórce ciała lecz ekspresja kodującego ją genu nie ulega indukcji. Natomiast izoforma HO-1 posiada złożony mechanizm indukcji pozwalający na znaczne zwiększenie wydajności ekspresji. Taką zdolność osiągają tylko nieliczne komórki, głównie makrofagi śledzionowe oraz również makrofagi wątrobowe czy niektóre komórki nerkowe. Zaburzenia w funkcjonowaniu HO-1 powodują dysfunkcje w redystrybucji żelaza w organizmie.Obecna praca skupia się na charakterystyce zmian zachodzących w śledzionie myszy z nokautem genu Hmox1 kodującego białko oksygenazy hemowej 1. Poprzez brak zdolności wyspecjalizowanych makrofagów śledziony do rozkładu hemu rośnie w nich stężenie wolnych rodników co prowadzi do wyginięcia ich populacji. Brak tych komórek skutkuje masywnymi zmianami zapalnymi w śledzionie powodując jej końcowo całkowite zwłóknienie oraz niekontrolowaną hemolizę doprowadzając do zwiększenia stężenia wolnej hemoglobiny i hemu we krwi. Prowadzi to do poważnych uszkodzeń w wątrobie, nerkach, a także naczyniach krwionośnych poprzez ogólny stan zapalny oraz anemie. Zmiany dotyczące redukcji miazgi czerwonej w śledzionie obser-wowano już u myszy 3-miesięcznych. Proces ten ulegał znacznemu zaawansowaniu u myszy starych, 24-miesięcznych, u których oprócz zaniku miazgi czerwonej obser-wowano zwłóknienie i nekrozę w obrębie miazgi białej. Badania te pozwolą na lepsze zrozumienie funkcji HO-1, ale również mogą przyczynić się do poszerzenia wiedzy na temat chorób o podłożu zapalnym takich jak zespół hemofagocytowy, aktywacji makro-fagów czy także przy porfiriach i anemiach.Iron, through its oxidoreductive capacity, participates in electron transport relat-ed reactions and is embedded in the active centres of many enzymes carrying out key metabolic reactions. However, the most important role played by this element is that of oxygen transport, as iron is incorporated into the active centre of haem. The organism strictly regulates iron metabolism, as its absorption in the gastrointestinal tract is low. Therefore, evolution has developed processes to reuse iron in the body by degrading haem with the help of a special protein, haem oxygenase. This enzyme breaks down haem to Fe(II) ions, carbon monoxide (CO) and biliverdin. Haem oxygenase has two main isoforms, inducible haem oxygenase 1 (HO-1) and constitutive haem oxygenase 2 (HO-2). The HO-2 isoform is present in almost every cell in the body but expression of the gene encoding it is not induced. In contrast, the HO-1 isoform has a complex mech-anism of induction, allowing a significant increase in expression efficiency, but only a limited number of cells have this capacity, including primarily splenic macrophages, but also liver macrophages and some renal cells. Disturbances in HO-1 function result in significant dysregulation of iron redistribution in the body.The current work focuses on characterising the changes that occur in the spleen of mice with a knockout of the Hmox1 gene encoding the haem oxygenase 1 protein. Through the inability of specialised splenic macrophages to degrade haem, the concen-tration of ROS (oxygen-containing reactive species) in the spleen increases, leading to the extinction of the macrophage population. The absence of these cells results in mas-sive inflammatory changes in the spleen causing its eventual complete fibrosis and uncontrolled haemolysis leading to increased concentrations of free haemoglobin and haem in the blood creating severe damage to the liver, kidneys and blood vessels through general inflammation and anaemia. Changes regarding the reduction of the splenic red pulp were already observed in 3-month-old mice. This process was signifi-cantly advanced in old 24-month-old mice in which fibrosis and necrosis within the white pulp were observed in addition to atrophy of the red pulp. These studies will pro-vide a better understanding of HO-1 function and may therefore contribute to our knowledge of inflammatory diseases such Hemophagocytic lymphohistiocytosis (HLH) or macrophage activation syndrome (MAS) and also in porphyria and anaemia