Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi

Şükrü GÜLEÇ (İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, İzmir, Türkiye)
Beslenme ve Diyet Dergisi
1 0
Yıl: 2018 Cilt: 46 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 107 - 117 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.33076/2018.BDD.295 İndeks Tarihi: 23-09-2019

Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi

Öz:
Amaç: Demir eksikliğine bağlı anemi (IDA), dünyada özellikle yeni doğanlarda, çocuklarda ve kadınlarda en sık görülenbesinsel eksikliktir. Düşük demir içeriği olan besinlerin tüketilmesi ve ince bağırsaktan yeterli demirin emilememesi demireksikliğine bağlı anemiye neden olmaktadır. Memelilerde fizyolojik olarak aktif demirin vücuttan atılımı için bir sisteminolmamasından dolayı bağırsak enterosit hücreleri, vücuttaki demir metabolizmasının dengeli bir şekilde devamlılığındahayati bir role sahiptirler. Yeterli bağırsak demir emilimi anemi riskini azaltmak için gereklidir. Diyetten alınan ve kandabulunan demir insan vücudu için bulunan iki demir kaynağıdır. Bu çalışmada demir eksikliğine bağlı anemi durumundabağırsak demir metabolizmasının moleküler ve genetik düzenlenmesinde diyetten gelen ve kanda bulunan demirmineralinin etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır.Gereç ve Yöntem: İnsan kolon epitelyal hücreleri (CaCo-2) insan ince bağırsak sistemini modellemek için özel hücre kültürümembran sistemlerinde büyütülmüştür. Kolon hücrelerin apikal ve bazolateral polarizasyonu trans epitelyal rezistans(TEER) ölçümüyle test edilmiştir. Demir eksikliğine bağlı anemi Deferoxamine (DFO) ile indüklenmiş olup, demirin IDAüzerindeki etkisi RT-qPCR tekniği ile gen düzeyinde araştırılmıştır.Bulgular: Marker gen (TFR, DMT1) mRNA ekspresyon düzeyleri analiz edildiğinde, hücrelerin bazolateral kısmına demirverildiğinde apikal kısma verilene oranla IDA fenotipinin kaybolduğu gösterilmiştir.Sonuç: Sonuçlar kan demirinin bağırsak demir metabolizmasının düzenlenmesi için gerekli olduğunu göstermiştir. Kandemir düzeyi diyetten gelen demirle regüle edilir. Böylece, günlük demir alımı kan demiri düzeylerini düzenlemek içinönemlidir. Bağırsak enterosit hücrelerinin bazolateral kısım boyunca demir mineralini algılama kabiliyetine sahipolabileceğini desteklemektedir.
Anahtar Kelime:

The Effect of Diet and Blood Derived Iron on Iron Deficiency Anemia in the Model of Human Intestine

Öz:
Aim: Iron deficiency anemia (IDA) is the most common global nutritional deficiency especially in women, children and infants. Consumption of low dietary iron and inadequate intestinal iron intake cause IDA. Intestine of enterocyte cells play a vital role to maintain body iron homeostasis since mammals do not have active physiological iron excretion mechanism. Efficient intestinal iron absorption is essential to decrease risk of anemia. Diet and blood derived iron are two source for human body. Thus, the aim of this study was to investigate the effects of dietary and blood iron minerals on the molecular and genetic regulation of intestinal iron metabolism during IDA.Material and Method: The human colon epithelial cells (Caco-2 cells) were grown on special bicameral cell culture insert systems to mimic the human small intestine. The apical and basolateral polarization of the cells were tested by trans epithelial electrical resistance (TEER) measurement. IDA was induced by Deferoxamine (DFO) and the effect of iron on IDA was investigated at the gene regulation levels by RT-qPCR technique. Results: Our main result showed that when iron was given into basolateral side of cells, iron deficient phenotype was disappeared compared to apical side iron treatment by analyzing mRNA expression levels of marker genes (TFR and DMT1). Conclusion: This study suggests that blood iron is essential to maintain intestinal iron metabolism. The blood iron level is regulated through dietary iron. Therefore, daily iron intake is important to maintain blood iron levels. Moreover, our results also suggest that enterocyte cells might have ability to sense iron mineral through basolateral side.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Zimmermann MB, Hurrell RF. Nutritional deficiency. Lancet 2007;370(9586):511-520.
  • DeLoughery TG. Iron deficiency anemia. Med Clin North Am 2017;101(2):319-332.
  • Miller JL. Iron deficiency anemia: a common and curable disease. Cold Spring Harb Perspect Med 2013;3(7),pii: a011866. doi: 10.1101/cshperspect.a011866.
  • World, Health, Organization. Archived: Iron deficiency anaemia: assessment, prevention and control. A guide for proramme managers. In: Organization WH, ed. Geneva:, 2001. Available at http://www.who.int/ nutrition/publications/micronutrients/anaemia_iron_ deficiency/WHO_NHD_01.3/en/. Access July 24, 2018.
  • Republic of Turkey State Planning Organization of the National Food and Nutrition Strategy Working Group Report. Yayın No DPT: 2670 Turkey, 2003. Available at http://tarim.kalkinma.gov.tr/wpcontent/ uploads/2015/01/ Ulusal_GidaveBeslenme_Eylem_ PlaniTaslak-04-11-2014.pdf. Access July 24, 2018:43.
  • Knutson M, Wessling-Resnick M. Iron metabolism in the reticuloendothelial system. Crit Rev Biochem Mol Biol 2003;38(1):61-88.
  • Theil EC. Iron homeostasis and nutritional iron deficiency. J Nutr 2011;141(4):724S-728S.
  • Gulec S, Anderson GJ, Collins JF. Mechanistic and regulatory aspects of intestinal iron absorption. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2014;307(4):G397-409.
  • Lane DJ, Bae DH, Merlot AM, Sahni S, Richardson DR. Duodenal cytochrome b (DCYTB) in iron metabolism: an update on function and regulation. Nutrients 2015;7(4):2274-2296.
  • Conrad ME, Umbreit JN. Iron absorption and transport- an update. Am J Hematol 2000;64(4):287-298.
  • Drakesmith H, Nemeth E, Ganz T. Ironing out Ferroportin. Cell Metab 2015;22(5):777-787.
  • Shah D, Shen WC. The establishment of polarity and enhanced transcytosis of transferrin receptors in enterocyte-like Caco-2 cells. J Drug Target 1994;2(2):93- 99.
  • Hu Z, Gulec S, Collins JF. Cross-species comparison of genomewide gene expression profiles reveals induction of hypoxia-inducible factor-responsive genes in iron- deprived intestinal epithelial cells. Am J Physiol Cell Physiol 2010;299(5):C930-938.
  • Shah YM, Matsubara T, Ito S, Yim SH, Gonzalez FJ. Intestinal hypoxia-inducible transcription factors are essential for iron absorption following iron deficiency. Cell Metab 2009;9(2):152-164.
  • Sambuy Y, De Angelis I, Ranaldi G, Scarino ML, Stammati A, Zucco F. The Caco-2 cell line as a model of the intestinal barrier: influence of cell and culture-related factors on Caco-2 cell functional characteristics. Cell Biol Toxicol 2005;21(1):1-26.
  • Delie F, Rubas W. A human colonic cell line sharing similarities with enterocytes as a model to examine oral absorption: advantages and limitations of the Caco-2 model. Crit Rev Ther Drug Carrier Syst 1997;14(3):221- 286.
  • Hidalgo IJ, Raub TJ, Borchardt RT. Characterization of the human colon carcinoma cell line (Caco-2) as a model system for intestinal epithelial permeability. Gastroenterology 1989;96(3):736-749.
  • Yin L, Vijaygopal P, MacGregor GG, Menon R, Ranganathan P, Prabhakaran S, et al. Glucose stimulates calcium-activated chloride secretion in small intestinal cells. Am J Physiol Cell Physiol 2014;306(7):C687-696.
  • Wilson G. Cell culture techniques for the study of drug transport. Eur J Drug Metab Pharmacokinet 1990;15(2):159-163.
  • Satake M, Enjoh M, Nakamura Y, Takano T, Kawamura Y, Arai S, et al. Transepithelial transport of the bioactive tripeptide, Val-Pro-Pro, in human intestinal Caco-2 cell monolayers. Biosci Biotechnol Biochem 2002;66(2):378- 384.
  • Han O, Wessling-Resnick M. Copper repletion enhances apical iron uptake and transepithelial iron transport by Caco-2 cells. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2002;282(3):G527-333.
  • Linder MC, Zerounian NR, Moriya M, Malpe R. Iron and copper homeostasis and intestinal absorption using the Caco2 cell model. Biometals 2003;16(1):145-160.
  • Chicault C, Toutain B, Monnier A, Aubry M, Fergelot P, Le Treut A, et al. Iron-related transcriptomic variations in CaCo-2 cells, an in vitro model of intestinal absorptive cells. Physiol Genomics 2006;26(1):55-67.
  • Zhu L, Glahn RP, Yeung CK, Miller DD. Iron uptake by Caco-2 cells from NaFeEDTA and FeSO4: Effects of ascorbic acid, pH, and a Fe(II) chelating agent. J Agric Food Chem 2006;54(20):7924-7928.
  • Pourvali K, Matak P, Latunde-Dada GO, Solomou S, Mastrogiannaki M, Peyssonnaux C, et al. Basal expression of copper transporter 1 in intestinal epithelial cells is regulated by hypoxia-inducible factor 2alpha. FEBS Lett 2012;586(16):2423-2427.
  • Meunier V, Bourrie M, Berger Y, Fabre G. The human intestinal epithelial cell line Caco-2; pharmacological and pharmacokinetic applications. Cell Biol Toxicol 1995;11(3-4):187-194.
  • Failla ML, Huo T, Thakkar SK. In vitro screening of relative bioaccessibility of carotenoids from foods. Asia Pac J Clin Nutr 2008;17 Suppl 1:200-203.
  • Liang E, Chessic K, Yazdanian M. Evaluation of an accelerated Caco-2 cell permeability model. J Pharm Sci 2000;89(3):336-345.
  • Louvard D, Kedinger M, Hauri HP. The differentiating intestinal epithelial cell: establishment and maintenance of functions through interactions between cellular structures. Annu Rev Cell Biol 1992;8:157-195.
  • Zerounian NR, Linder MC. Effects of copper and ceruloplasmin on iron transport in the Caco 2 cell intestinal model. J Nutr Biochem 2002;13(3):138-148.
  • Gulec S, Collins JF. Silencing of the Menkes copper- transporting ATPase (Atp7a) gene increases cyclin D1 protein expression and impairs proliferation of rat intestinal epithelial (IEC-6) cells. J Trace Elem Med Biol 2014;28(4):459-464.
  • Glahn RP, Lai C, Hsu J, Thompson JF, Guo M, Van Campen DR. Decreased citrate improves iron availability from infant formula: application of an in vitro digestion/ Caco-2 cell culture model. J Nutr 1998;128(2):257-264.
  • Wortley G, Leusner S, Good C, Gugger E, Glahn R. Iron availability of a fortified processed wheat cereal: a comparison of fourteen iron forms using an in vitro digestion/human colonic adenocarcinoma (CaCo-2) cell model. Br J Nutr 2005;93(1):65-71.
  • Gulec S, Collins JF. Silencing the Menkes copper- transporting ATPase (Atp7a) gene in rat intestinal epithelial (IEC-6) cells increases iron flux via transcriptional induction of ferroportin 1 (Fpn1). J Nutr 2014;144(1):12-19.
  • Collins JF. Gene chip analyses reveal differential genetic responses to iron deficiency in rat duodenum and jejunum. Biol Res 2006;39(1):25-37.
  • Aydemir F, Jenkitkasemwong S, Gulec S, Knutson MD. Iron loading increases ferroportin heterogeneous nuclear RNA and mRNA levels in murine J774 macrophages. J Nutr 2009;139(3):434-438.
APA GÜLEÇ Ş (2018). Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi. , 107 - 117. 10.33076/2018.BDD.295
Chicago GÜLEÇ ŞÜKRÜ Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi. (2018): 107 - 117. 10.33076/2018.BDD.295
MLA GÜLEÇ ŞÜKRÜ Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi. , 2018, ss.107 - 117. 10.33076/2018.BDD.295
AMA GÜLEÇ Ş Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi. . 2018; 107 - 117. 10.33076/2018.BDD.295
Vancouver GÜLEÇ Ş Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi. . 2018; 107 - 117. 10.33076/2018.BDD.295
IEEE GÜLEÇ Ş "Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi." , ss.107 - 117, 2018. 10.33076/2018.BDD.295
ISNAD GÜLEÇ, ŞÜKRÜ. "Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi". (2018), 107-117. https://doi.org/10.33076/2018.BDD.295
APA GÜLEÇ Ş (2018). Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi. Beslenme ve Diyet Dergisi, 46(2), 107 - 117. 10.33076/2018.BDD.295
Chicago GÜLEÇ ŞÜKRÜ Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi. Beslenme ve Diyet Dergisi 46, no.2 (2018): 107 - 117. 10.33076/2018.BDD.295
MLA GÜLEÇ ŞÜKRÜ Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi. Beslenme ve Diyet Dergisi, vol.46, no.2, 2018, ss.107 - 117. 10.33076/2018.BDD.295
AMA GÜLEÇ Ş Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi. Beslenme ve Diyet Dergisi. 2018; 46(2): 107 - 117. 10.33076/2018.BDD.295
Vancouver GÜLEÇ Ş Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi. Beslenme ve Diyet Dergisi. 2018; 46(2): 107 - 117. 10.33076/2018.BDD.295
IEEE GÜLEÇ Ş "Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi." Beslenme ve Diyet Dergisi, 46, ss.107 - 117, 2018. 10.33076/2018.BDD.295
ISNAD GÜLEÇ, ŞÜKRÜ. "Diyetten Alınan ve Kandaki Demir Mineralinin İnsan İnce Bağırsak Hücre Modelinde Demir Eksikliği Anemisine Etkisi". Beslenme ve Diyet Dergisi 46/2 (2018), 107-117. https://doi.org/10.33076/2018.BDD.295
Sayfa Oluşturulma Tarihi
23-04-2024 8:49

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları