Pruritus in hemodialysis patients: The problem remains

Pruritus is still one of the most common and disturbing symptoms of end-stage renal disease. The objective of this study is to analyze the prevalence of pruritus in hemodialysis patients and the possible factors implicated in its genesis. In a cross-sectional study, 101 patients on hemodialysis at our center were screened for pruritus. The relationship of various factors with pruritus was evaluated. Of the 101 patients included, 31(30.7%) had pruritus at the time of examination. Patients with pruritus were significantly older than those without pruritus (P=0.0027). Pruritus tended to be more prevalent in patients undergoing dialysis 3 times a week than in those undergoing daily dialysis, but the difference did not reach statistical significance (P=0.0854). Lower transferrin saturation levels were found in patients with pruritus than in those without pruritus (P=0.0144). C-reactive protein levels were significantly higher in patients with pruritus than in those without pruritus (P=0.0013). There was no significant difference between the groups in the levels of the other inflammatory biomarkers measured. However, there was a tendency toward a correlation between the levels of alpha-1-glycoprotein and the intensity of pruritus (P=0.0834). Our results suggest a possible relationship of the inflammatory response upregulation to pruritus. Additionally, there was a positive relationship between pruritus and iron deficiency, possibly associated with inflammatory elevation of hepcidin. A better understanding of the factors implicated in the genesis of pruritus related to end-stage renal disease is crucial in the development of more effective treatments for this symptom.

Exploring silk based biomaterials functionalized with antimicrobial peptides to prevent surgical site infections

Surgical site infections (SSI) often occur after invasive surgery, which is as a serious health problem, making it important to develop new biomaterials to prevent infections. Spider silk is a natural biomaterial with excellent biocompatibility, low immunogenicity and controllable biodegradability. Through recombinant DNA technology, spider silk-based materials can be bioengineered and functionalized with antimicrobial (AM) peptides 1. The aim of this study is to develop new materials by combining spider silk chimeric proteins with AM properties and silk fibroin extracted from Bombyx mori cocoons to prevent microbial infection. Here, spider silk domains derived from the dragline sequence of the spider Nephila clavipes (6 mer and 15 mer) were fused with the AM peptides Hepcidin and Human Neutrophil peptide 1 (HNP1). The spider silk domain maintained its self-assembly features allowing the formation of beta-sheets to lock in structures without any chemical cross-linking. The AM properties of the developed chimeric proteins showed that 6 mer + HNP1 protein had a broad microbicidal activity against pathogens. The 6 mer + HNP-1 protein was then assembled with different percentages of silk fibroin into multifunctional films. In vitro cell studies with a human fibroblasts cell line (MRC5) showed nontoxic and cytocompatible behavior of the films. The positive cellular response, together with structural properties, suggests that this new fusion protein plus silk fibroin may be good candidates as multifunctional materials to prevent SSI.

Construction and analysis of a new conditional ferritin H knockout mouse strain/

Résumé Le fer joue un rôle important dans la plupart des fonctions biologiques mais sa présence excessive provoque la production de molécules réactives d'oxygène (ROS) qui peuvent contribuer à diverses maladies. La protéine de stockage du fer, la ferritine H, capte l'excès en fer et le stocke sous forme non-toxique, ce qui empêche des dommages potentiels. La délétion de la ferritine H dans des souris knock-out a été essayée antérieurement, mais ces souris mouraient au stade précoce du développement embryonnaire. Pour étudier l'importance du fer, et en particulier son stockage dans la ferritine, et pour pouvoir mieux comprendre les fonctions de la ferritine H, nous avons créé un modèle de souris knock-out conditionnelles de la ferritine H, selon le système classique de Cre-LoxP. Le premier exon et la région du promoteur du gène de la ferritine H ont été entourés de sites loxP. La mortalité embryonnaire provoquée par la délétion constitutive du gène de la ferritine H a été confirmée en croisant nos souris avec des souris exprimant nestin-Cre1. En croisant nos souris avec des souris transgéniques Mx-Cre, nous avons observé que l'induction de Cre par injection de polyI-polyC provoque la délétion presque complète de la ferritine H dans le foie (> 99%) et la rate (> 88%). Ces tissus ont également perdu une grande partie de leur réserve de fer. Cette observation apporte pour la première fois la preuve in vivo que la ferritine H est indispensable pour le stockage du fer, que les fonctions de la ferritine H et de la ferritine L ne sont pas équivalentes, et que la ferritine L ne peut pas assumer seule la fonction de stockage du fer. Dans le foie des souris knock-out, l'expression de l'ARN messager de l'hepcidine a été induite après 10 jours. En même temps, l'expression de l'ARN messager des gènes codant pour des protéines de l'absorption de fer (DMT1, ferroportin, Dcytb1 et hephaestin) a été réprimée mais dans le duodénum seulement. L'expression d'hepcidine est inversément corrélée avec celle des gènes liés à l'absorption de fer. Cette observation corrobore des études antérieures. Mais, en plus, elle montre également que cette répression se produit seulement dans l'intestin. Nous pouvons ainsi tirer la conclusion suivante : ou bien l'hepcidine a un récepteur spécifique dans le duodénum ou bien les gènes liés à l'absorption de fer dans le duodénum ont un facteur spécifique de transcription sensible à l'hepcidine. Aucune répression de DMT1 et de ferroportin n'a été observée dans les macrophages de la rate après l'induction d'hepcidine. La délétion de ferritine H a entraîné une augmentation du taux de mortalité des cellules hépatiques, ainsi que des altérations dans l'architecture normale du tissu de la rate. Vu par l'immunohistologie, le nombre de lymphocytes B et T était réduit dans la rate, tendant à démontrer que la ferritine H et l'homéostase du fer jouent un rôle dans l'immunité. En conclusion, le modèle de souris knock-out conditionnelles de la ferritine H nous fournit un outil précieux pour l'étude in vivo du rôle joué par la ferritine dans l'homéostase du fer, dans les dommages créés par les ROS, ainsi que dans l'apoptose et l'immunité. Summary Iron plays an important role in most biological functions. However, excess of iron results in production of reactive oxygen species (ROS) which could substantially contribute to pathology of various diseases. Ferritin H scavenges excess of iron and stores it in non-toxic form and potentially prevents the damage. Fenitin H targeting in mice has been attempted before, however, straight knockout was lethal in early embryonic stage. To study the role of iron and its storage protein ferritin and to further elucidate ferritin H functions, we aimed at creating a conditional ferritin H knockout mouse model by classical Cre-LoxP system. First exon along with promoter region of the ferritin H gene was foxed. Embryonic lethality of the constitutive ferritin H deletion was confirmed by crossing the foxed mice with mice expressing nestin Cre-1 as transgene. Almost complete deletion was observed in liver (> 99%) and spleen (>88%) upon induction of Cre by injecting polyI-polyC in Fth Lox/Lox; MxCre mice. These tissues also lost substantial fraction of their iron stores. This provides first in vivo evidence that ferritin H is required for iron storage, ferritin H and L functions are not redundant and that ferritin L cannot perform iron storage function alone. Hepcidin mRNA expression was induced after 10 days in the livers of deleted mice and, simultaneously, mRNA expression of iron absorption related genes (DMT 1, ferroportin, Dcytb1 and hephaestin) was repressed in duodenum only. Hepcidin expression is inversely correlated with that of duodenal iron absorption related genes. This is in agreement with previous studies. However, we also show that this repression happens only in intestine. This leads to the conclusion that either hepcidin has a specific receptor in duodenum or the iron absorption related genes have duodenum specific transcription factor that is responsive to hepcidin. No repression of DMT1 and ferroportin was observed in spleen macrophages upon hepcidin induction. Ferritin H deletion showed increased cell death in liver and disruption of normal architecture of spleen. B lymphocytes were reduced in spleen on immunohistology which point towards a role of ferritin H and iron homeostasis in immunity. In conclusion, ferritin H conditional knockout mouse model provides us with an invaluable tool to study the in vivo role of ferritin H in iron homeostasis, ROS mediated damage, apoptosis and immunity.

Light-induced retinal degeneration correlates with changes in iron metabolism gene expression, ferritin level, and aging.

PURPOSE: Retinal degeneration is associated with iron accumulation in several rodent models in which iron-regulating proteins are impaired. Oxidative stress is catalyzed by unbound iron. METHODS: The role of the heavy chain of ferritin, which sequesters iron, in regulating the thickness of the photoreceptor nuclear layer in the 4- and 16-month-old wild-type H ferritin (HFt(+/+)) and heterozygous H ferritin (HFt(+/-)) mice was investigated, before and 12 days after exposure to 13,000-lux light for 24 hours. The regulation of gene expression of the various proteins involved in iron homeostasis, such as transferrin, transferrin receptor, hephaestin, ferroportin, iron regulatory proteins 1 and 2, hepcidin, ceruloplasmin, and heme-oxygenase 1, was analyzed by quantitative (q)RT-PCR during exposure (2, 12, and 24 hours) and 24 hours after 1 day of exposure in the 4-month-old HFt(+/+) and HFt(+/-) mouse retinas. RESULTS: Retinal degeneration in the 4-month-old HFt(+/-) mice was more extensive than in the HFt(+/+) mice. Yet, it was more extensive in both of the 16-month-old mouse groups, revealing the combined effect of age and excessive light. Injury caused by excessive light modified the temporal gene expression of iron-regulating proteins similarly in the HFt(+/-) and HFt(+/+) mice. CONCLUSIONS: Loss of one allele of H ferritin appears to increase light-induced degeneration. This study highlighted that oxidative stress related to light-induced injury is associated with major changes in gene expression of iron metabolism proteins.

La régulation de l’hepcidine à travers les récepteurs Toll-like dans les macrophages

L'interaction entre le système immunitaire et le métabolisme du fer est bien illustrée par l'anémie des maladies chroniques (ACD), qui est fréquemment rencontrée dans les infections chroniques, l'inflammation et le cancer. La majorité des modifications dans les paramètres du fer observées dans l’ACD tient compte des modifications de l’homéostasie du fer, avec la délocalisation du métal de la circulation et les sites de l'érythropoïèse au compartiment de stockage dans les macrophages. Les mécanismes de la réponse hyposidérémique impliquent des cytokines, notamment TNF-alpha et IL-6, qui régulent les niveaux de plusieurs gènes du métabolisme du fer, y compris les transporteurs de fer et de l'hepcidine, un régulateur négatif de l’absorption du fer, ce qui entraîne l'inhibition de l'exportation du fer à travers la ferroportine 1 (FPN1) au niveau de l'intestin et les macrophages. Des études antérieures ont montré que l'IL-6 induit l’expression d’hepcidine dans les hépatocytes, mais il y a très peu de données concernant la façon par laquelle l'hepcidine et la FPN1 sont régulées dans les macrophages. Récemment, nous avons constaté que l'induction de l'hepcidine dans le foie par le lipopolysaccharide (LPS) dépend de la voie de signalisation médiée par le récepteur Toll-like 4 (TLR4). Le but de ce travail est d’identifier les ligands des TLRs capables d'induire l'hepcidine dans les macrophages et de déterminer l’exigence des TLRs dans l’induction de l’hepcidine et le développement d’hyposidérémie. En plus, nous voulons étudier l’effet de l’inflammation causée par les ligands des TLRs sur le taux de fer sérique, la production des cytokines et l'expression de l’hepcidine et de la ferroportine. D’autre part nous voulons étudier l’effet du taux du fer sur la production d’IL-6 macrophagique en réponse à la stimulation par le TLR4. D'abord, pour identifier les ligands des TLRs capables d'induire l'hepcidine dans les macrophages, nous avons traité les macrophages RAW 264.7 et les macrophages péritonéaux de souris (MPMs) avec différents ligands TLRs et on a mesuré l’expression de l'hepcidine par qRT-PCR. Nous avons observé que Pam3CSK4 (Pam), un ligand de TLR2/1; LPS, un ligand de TLR-4 et FSL1 un ligand de TLR2/6 induisent l’expression de l'hepcidine dans les cellules RAW 264.7 et les MPMs, contrairement au polyinosinic: polycytidylic acid (Poly I: C), un ligand de TLR3. De plus, LPS était capable de réprimer l’expression de la ferroportine dans les cellules RAW 264.7. Afin de mieux définir la nécessité des TLRs pour assurer cette expression, nous avons utilisé les souris TLR-2 knock-out et on a établi que l'expression de l'hepcidine dans les macrophages par LPS, Pam ou FSL1 est dépendante du TLR2. En accord avec les expériences in vitro, les études effectuées in vivo ont montré que LPS réprime l’expression de la ferroportine, ainsi que PolyI:C n’est pas capable de stimuler l'expression d'hepcidine hépatique, par contre il était efficace pour déclencher une hyposidérémie. Ensuite, on voulait déterminer la voie de signalisation utilisée dans l’induction de l’hepcidine dans les macrophages. Comme il y deux voies majeures connues pour la signalisation des TLRs : une dépendante et l’autre indépendante de la protéine MyD88, on a étudié l’expression de l’hepcidine dans les MPMs isolés des souris MyD88-/- et nous avons constaté que l'absence de signalisation MyD88 abolit l'induction de l'hepcidine déclenchée par Pam, LPS et FSL1. D’autre part, la stimulation avec du LPS induisait in vivo la production d’IL-6 et de TNF-alpha, et la stimulation d’IL-6 était renforcée in vitro par la présence du fer. Ces observations indiquent que l’expression de HAMP (Hepcidin Antimicrobial Peptide) dans les macrophages peut être régulée par différents TLRs, ce qui suggère que la production d'hepcidine macrophagique fait partie d'une réponse immunitaire activées par les TLRs.

Rôle des récepteurs Toll-like et de la protéine adaptatrice MyD88 dans la régulation de l’hepcidine et le développement des hyposidérémies associées à l’inflammation

Le fer est un oligo-élément nécessaire pour le fonctionnement normal de toutes les cellules de l'organisme et joue un rôle essentiel dans de nombreuses fonctions biologiques. Cependant, le niveau de fer dans le corps doit être bien réglé, sinon la carence en fer entraine des divers états pathologiques tels que l'anémie et la diminution de l’immunité. D'autre part, une surcharge en fer potentialise la multiplication des germes, aggrave l’infection et la formation de radicaux libres ayant des effets toxiques sur les cellules et leurs composants, ce qui favorise les maladies cardio-vasculaires, l'inflammation et le cancer. L'hepcidine (HAMP), un régulateur négatif de l'absorption du fer, induit la dégradation de la ferroportine (FPN), le seul exportateur connu de fer ce qui réduit sa libération par les macrophages et inhibe son absorption gastro-intestinale. HAMP est synthétisé principalement par les hépatocytes, mais aussi par les macrophages. Cependant, il y a très peu de données sur la façon dont HAMP est régulé au niveau des macrophages. Plus récemment, nous avons constaté que l’induction de l’hepcidin dans le foie par le polysaccharide (LPS) est dépendante de la voie de signalisation médiée par « Toll-like receptor 4 » (TLR4). Grâce au TLR4, le LPS induit l'activation des macrophages qui sécrètent de nombreuses différentes cytokines inflammatoires, y compris Interleukine 6 (IL-6), responsable de l'expression de HAMP hépatique. Dans le premier chapitre de la présente étude, nous avons étudié la régulation de HAMP dans la lignée cellulaire macrophagique RAW264.7 et dans les macrophages péritonéaux murins stimulés par différents ligands des TLRs. Nous avons constaté que TLR2 et TLR4 par l'intermédiaire de la protéine adaptatrice « myeloid differentiation primary response gene 88 » (MyD88) activent l'expression de HAMP dans les cellules RAW264.7 et les macrophages péritonéaux sauvages murins, tandis que cette expression a été supprimée dans les macrophages isolés des souris TLR2-/-, TLR4-déficiente ou MyD88-/-. En outre, nous avons constaté que la production d'IL-6 par les cellules RAW264.7 stimulées avec du LPS a été renforcée par l’ajout des quantités élevées de fer dans le milieu de culture. Au cours de l’inflammation, le niveau de HAMP est fortement augmenté. Ainsi, lorsque l'inflammation persiste, l’expression de HAMP continue à être activée par des cytokines pro-inflammatoires conduisant à une hyposidérémie. Malgré que cette dernière soit considérée comme une défense de l'hôte pour priver les micro-organismes de fer, celle ci cause un développement d'anémies nommées anémies des maladies chroniques. Ainsi, dans le deuxième chapitre de la présente étude, nous avons étudié l'implication des TLRs et leurs protéines adaptatrices MyD88 et TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β (TRIF) dans le développement des hyposidérémies. En utilisant des souris déficientes en MyD88 et TRIF, nous avons montré que les voies de signalisations MyD88 et TRIF sont essentielles pour l’induction de HAMP par le LPS. Malgré l'absence de HAMP, les souris déficientes ont été capables de développer une hyposidérémie, mais la réponse des souris déficientes en MyD88 a été très légère, ce qui indique l'exigence de cette protéine pour assurer une réponse maximale au LPS. En outre, nous avons constaté que la signalisation MyD88 est nécessaire pour le stockage du fer au niveau de la rate, ainsi que l'induction de lipocaline 2 (LCN2), qui est une protéine impliquée dans la fixation du fer pour limiter la croissance bactérienne. Indépendamment de MyD88 ou TRIF, l'activation de TLR4 et TLR3 a conduit, au niveau de la rate, à une diminution rapide de l’expression de FPN et du « Human hemochromatosis protein » (HFE) qui est une protéine qui limite la séquestration du fer cellulaire à partir de la circulation. Cependant, malgré cette baisse d’expression, le manque de la signalisation MyD88 a altéré de manière significative la réponse hyposidérémique. En établissant le rôle des TLRs et de la protéine adaptatrice MyD88 dans la diminution du taux du fer sérique au cours de la réponse inflammatoire, nous avons remarqué qu’en réponse au surcharge en fer les souris déficientes en MyD88 accumulent de manière significative plus de fer hépatique par rapport aux souris sauvages, et cela indépendamment des TLRs. Ainsi, dans le troisième chapitre de la présente étude, nous avons étudié le phénotype observé chez les souris déficientes en MyD88. Nous avons trouvé que l'expression de HAMP chez ces souris a été plus faible que celle des souris de type sauvage. Pour cela, nous avons exploré la signalisation à travers la voie du « Bone Morphogenetic Proteins 6 » (BMP6) qui est considérée comme étant la voie fondamentale de la régulation de HAMP en réponse aux concentrations du fer intracellulaires et extracellulaires et nous avons trouvé que l'expression protéique de Smad4, un régulateur positif de l'expression de HAMP, est significativement plus faible chez les souris MyD88-/- par rapport aux souris sauvages. En outre, on a montré que MyD88 interagit avec « mothers against decapentaplegic, Drosophila, homolog 4 » (Smad4) et que cette interaction est essentielle pour l’induction de HAMP à travers la voie BMP6. En conclusion, notre étude montre que l'expression de HAMP dans les macrophages est régulée principalement par TLR2 et TLR4 à travers la voie MyD88 et que l'accumulation du fer dans les macrophages peut affecter les niveaux des cytokines pro-inflammatoires. En outre, nos analyses démontrent que le développement d’hyposidérémie en réponse au LPS se produit par l'intermédiaire d’un mécanisme dépendant de MyD88 qui est dissociée de la production de cytokines et de HAMP. En plus, nos recherches montrent que MyD88 est nécessaire pour l'expression de Smad4 et cela pour garantir une réponse optimale à travers la signalisation BMP6, conduisant ainsi à une expression adéquate de HAMP. Enfin, la protéine MyD88 joue un rôle crucial dans, la régulation de HAMP au niveau des macrophages, la diminution du taux du fer sérique en réponse au LPS et le maintien de l'homéostasie du fer.

Structure and Mode of Action of Microplusin, a Copper II-chelating Antimicrobial Peptide from the Cattle Tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus

Microplusin, a Rhipicephalus (Boophilus) microplus antimicrobial peptide (AMP) is the first fully characterized member of a new family of cysteine-rich AMPs with histidine-rich regions at the N and C termini. In the tick, microplusin belongs to the arsenal of innate defense molecules active against bacteria and fungi. Here we describe the NMR solution structure of microplusin and demonstrate that the protein binds copper II and iron II. Structured as a single alpha-helical globular domain, microplusin consists of five alpha-helices: alpha 1 (residues Gly-9 to Arg-21), alpha 2 (residues Glu-27 to Asn-40), alpha 3 (residues Arg-44 to Thr-54), alpha 4 (residues Leu-57 to Tyr-64), and alpha 5 (residues Asn-67 to Cys-80). The N and C termini are disordered. This structure is unlike any other AMP structures described to date. We also used NMR spectroscopy to map the copper binding region on microplusin. Finally, using the Gram-positive bacteria Micrococcus luteus as a model, we studied of mode of action of microplusin. Microplusin has a bacteriostatic effect and does not permeabilize the bacterial membrane. Because microplusin binds metals, we tested whether this was related to its antimicrobial activity. We found that the bacteriostatic effect of microplusin was fully reversed by supplementation of culture media with copper II but not iron II. We also demonstrated that microplusin affects M. luteus respiration, a copper-dependent process. Thus, we conclude that the antibacterial effect of microplusin is due to its ability to bind and sequester copper II.

Sequenciamento do RNAm codificante da hepcidina e análise de sua expressão gênica em diferentes tecidos de ovinos saudáveis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

RGMa and RGMb expression pattern during chicken development suggest unexpected roles for these repulsive guidance molecules in notochord formation, somitogenesis, and myogenesis

Background: Repulsive guidance molecules (RGM) are high-affinity ligands for the Netrin receptor Neogenin, and they are crucial for nervous system development including neural tube closure; neuronal and neural crest cell differentiation and axon guidance. Recent studies implicated RGM molecules in bone morphogenetic protein signaling, which regulates a variety of developmental processes. Moreover, a role for RGMc in iron metabolism has been established. This suggests that RGM molecules may play important roles in non-neural tissues. Results: To explore which tissues and processed may be regulated by RGM molecules, we systematically investigated the expression of RGMa and RGMb, the only RGM molecules currently known for avians, in the chicken embryo. Conclusions: Our study suggests so far unknown roles of RGM molecules in notochord, somite and skeletal muscle development. Developmental Dynamics, 2012. (C) 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Non-HFE hemochromatosis

Hereditary hemochromatosis (HH) is an autosomal recessive disorder classically related to HFE mutations. However, since 1996, it is known that HFE mutations explain about 80% of HH cases, with the remaining around 20% denominated non-HFE hemochromatosis. Nowadays, four main genes are implicated in the pathophysiology of clinical syndromes classified as non-HFE hemochromatosis: hemojuvelin (HJV, type 2Ajuvenile HH), hepcidin (HAMP, type 2B juvenile HH), transferrin receptor 2 (TFR2, type 3 HH) and ferroportin (SLC40A1, type 4 HH). The aim of this review is to explore molecular, clinical and management aspects of non-HFE hemochromatosis.

Hypoxia aggravates non-alcoholic steatohepatitis in mice lacking hepatocellular PTEN

The metabolic disorders that predispose patients to NASH (non-alcoholic steatohepatitis) include insulin resistance and obesity. Repeated hypoxic events, such as occur in obstructive sleep apnoea syndrome, have been designated as a risk factor in the progression of liver disease in such patients, but the mechanism is unclear, in particular the role of hypoxia. Therefore we studied the influence of hypoxia on the development and progression of steatohepatitis in an experimental mouse model. Mice with a hepatocellular-specific deficiency in the Pten (phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10) gene, a tumour suppressor, were exposed to a 10% O2 (hypoxic) or 21% O2 (control) atmosphere for 7 days. Haematocrit, AST (aspartate aminotransferase), glucose, triacylglycerols (triglycerides) and insulin tolerance were measured in blood. Histological lesions were quantified. Expression of genes involved in lipogenesis and mitochondrial beta-oxidation, as well as FOXO1 (forkhead box O1), hepcidin and CYP2E1 (cytochrome P450 2E1), were analysed by quantitative PCR. In the animals exposed to hypoxia, the haematocrit increased (60+/-3% compared with 50+/-2% in controls; P<0.01) and the ratio of liver weight/body weight increased (5.4+/-0.2% compared with 4.7+/-0.3% in the controls; P<0.01). Furthermore, in animals exposed to hypoxia, steatosis was more pronounced (P<0.01), and the NAS [NAFLD (non-alcoholic fatty liver disease) activity score] (8.3+/-2.4 compared with 2.3+/-10.7 in controls; P<0.01), serum AST, triacylglycerols and glucose were higher. Insulin sensitivity decreased in mice exposed to hypoxia relative to controls. The expression of the lipogenic genes SREBP-1c (sterol-regulatory-element-binding protein-1c), PPAR-gamma (peroxisome-proliferator-activated receptor-gamma), ACC1 (acetyl-CoA carboxylase 1) and ACC2 (acetyl-CoA carboxylase 2) increased significantly in mice exposed to hypoxia, whereas mitochondria beta-oxidation genes [PPAR-alpha (peroxisome-proliferator-activated receptor-alpha) and CPT-1 (carnitine palmitoyltransferase-1)] decreased significantly. In conclusion, the findings of the present study demonstrate that hypoxia alone aggravates and accelerates the progression of NASH by up-regulating the expression of lipogenic genes, by down-regulating genes involved in lipid metabolism and by decreasing insulin sensitivity.

Haematologic data, iron parameters and molecular findings in two new cases of iron-refractory iron deficiency anaemia

Matriptase-2 (Tmprss6), a type II transmembrane serine protease, has an essential role in iron homoeostasis as a hepcidin regulator. Recently, patients with TMPRSS6 mutations and suffering from iron-refractory iron deficiency anaemia (IRIDA) have been reported. We describe two new cases of IRIDA, one patient of Swiss origin and the second of Italian origin. The first case results from a large deletion of 1054 nucleotides corresponding to an in frame deletion of 30 amino acid residues in the low-density lipoprotein receptor-1/-2 (LDLR-1/-2) domains and from a missense mutation in CUB1 (S304L). In the second case, a homozygous G-->C mutation in the last nucleotide of exon 15 and which modified the consensus sequence of the 5' splice donor site of intron 15 (AGgt-->ACgt) was identified. Both patients had a high hepcidin level and low serum iron and transferrin saturation compared to age-matched controls. Continuous perfusion of i.v. iron 4 h/d x 5 d in the first case resulted in a significant rise in haemoglobin. These new cases of IRIDA illustrate the importance of LDLR-1/-2 and CUB1 domains in matriptase-2 function as well as the role of matriptase-2 in hepcidin regulation. Furthermore a deletional form of TMPRSS6 (in LDLR-1/-2 domains) resulting in IRIDA is described for the first time. These cases reinforce the belief that patients suffering from IRIDA have no specific geographical or ethnic distribution and are sporadic secondary to different mutations of the matriptase-2 gene.

Increased duodenal expression of divalent metal transporter 1 and iron-regulated gene 1 in cirrhosis

Hepatic hemosiderosis and increased iron absorption are common findings in cirrhosis. It has been proposed that a positive relation exists between intestinal iron absorption and the development of hepatic hemosiderosis. The current study investigated the duodenal expression of the iron transport molecules divalent metal transporter 1 (DMT1 [IRE]), iron-regulated gene 1 (Ireg1 [ferroportin]), hephaestin, and duodenal cytochrome b (Dyctb) in 46 patients with cirrhosis and 20 control subjects. Total RNA samples were extracted from duodenal biopsy samples and the expression of the iron transport genes was assessed by ribonuclease protection assays. Expression of DMT1 and Ireg1 was increased 1.5 to 3-fold in subjects with cirrhosis compared with iron-replete control subjects. The presence of cirrhosis per se and serum ferritin (SF) concentration were independent factors that influenced the expression of DMT1. However, only SF concentration was independently associated with Iregl expression. In cirrhosis, the expression of DMT1 and Iregl was not related to the severity of liver disease or cirrhosis type. There was no correlation between the duodenal expression of DMT1 and Iregl and the degree of hepatic siderosis. In conclusion, the presence of cirrhosis is an independent factor associated with increased expression of DMT1 but not Iregl. The mechanism by which cirrhosis mediates this change in DMT1 expression has yet to be determined. Increased expression of DMT1 may play an important role in the pathogenesis of cirrhosis-associated hepatic iron overload.

Systemic regulation of intestinal iron absorption

The intestinal absorption of the essential trace element iron and its mobilization from storage sites in the body are controlled by systemic signals that reflect tissue iron requirements. Recent advances have indicated that the liver-derived peptide hepcidin plays a central role in this process by repressing iron release from intestinal enterocytes, macrophages and other body cells. When iron requirements are increased, hepcidin levels decline and more iron enters the plasma. It has been proposed that the level of circulating diferric transferrin, which reflects tissue iron levels, acts as a signal to alter hepcidin expression. In the liver, the proteins HFE, transferrin receptor 2 and hemojuvelin may be involved in mediating this signal as disruption of each of these molecules decreases hepcidin expression. Patients carrying mutations in these molecules or in hepcidin itself develop systemic iron loading (or hemochromatosis) due to their inability to down regulate iron absorption. Hepcidin is also responsible for the decreased plasma iron or hypoferremia that accompanies inflammation and various chronic diseases as its expression is stimulated by pro-inflammatory cytokines such as interleukin 6. The mechanisms underlying the regulation of hepcidin expression and how it acts on cells to control iron release are key areas of ongoing research.

Decreased hephaestin activity in the intestine of copper-deficient mice causes systemic iron deficiency

Copper and iron metabolism intersect in mammals. Copper deficiency simultaneously leads to decreased iron levels in some tissues and iron deficiency anemia, whereas it results in iron overload in other tissues such as the intestine and liver. The copper requirement of the multicopper ferroxidases hephaestin and ceruloplasmin likely explains this link between copper and iron homeostasis in mammals. We investigated the effect of in vivo and in vitro copper deficiency on hephaestin (Heph) expression and activity. C57BL/6J mice were separated into 2 groups on the day of parturition. One group was fed a copper-deficient diet and another was fed a control diet for 6 wk. Copper-deficient mice had significantly lower hephaestin and ceruloplasmin (~50% of controls) ferroxidase activity. Liver hepcidin expression was significantly downregulated by copper deficiency (~60% of controls), and enterocyte mRNA and protein levels of ferroportin1 were increased to 2.5 and 10 times, respectively, relative to controls, by copper deficiency, indicating a systemic iron deficiency in the copper-deficient mice. Interestingly, hephaestin protein levels were significantly decreased to ~40% of control, suggesting that decreased enterocyte copper content leads to decreased hephaestin synthesis and/or stability. We also examined the effect of copper deficiency on hephaestin in vitro in the HT29 cell line and found dramatically decreased hephaestin synthesis and activity. Both in vivo and in vitro studies indicate that copper is required for the proper processing and/or stability of hephaestin.