Hierro: desde la homeostasis a la muerte por ferroptosis

Abstract

El hierro (Fe) es un elemento vital para casi todos los organismos debidoa su facilidad para donar y aceptar electrones. Es cofactor de muchasproteínas y enzimas necesarias para la adecuada utilización del oxígeno yla generación de energía. Su desregulación se relaciona a procesos de estrés oxidativo y muerte celular mediada por Fe(II) denominada ferroptosis.Las células de mamíferos utilizan múltiples mecanismos para garantizarla adquisición del hierro como nutriente esencial, que se encuentra oxidado [Fe(III)], y que debe ser reducido a Fe(II) para su adecuada utilización intracelular. Cada etapa de transferencia del hierro a través de lasmembranas biológicas exige una reconversión de su estado de oxidadoa reducido y viceversa, dependiendo del paso metabólico implicado. Ladistorsión de dichos procesos se asocia con varias enfermedades: desdela deficiencia de hierro debida a defectos en la adquisición o distribucióndel metal, que causa anemia, a la sobrecarga de hierro que resulta de unaabsorción excesiva de hierro o en una utilización defectuosa, que causauna sobreoferta de Fe(II) en los tejidos y que lleva a un daño oxidativoy a la muerte celular. Existen múltiples mecanismos regulatorios que enconjunto aseguran el equilibrio en la homeostasis del hierro. Esta actualización describe los avances recientes en las vías reguladoras del hierro, así como en los mecanismos subyacentes al tráfico de dicho elemento desde su absorción, principalmente biodistribución y su uso intracelular, quizás el área más importante donde se define su adecuada utilización o la muerte celular por ferroptosis.

Iron (Fe) is a vital element for almost all organisms due to its ability to donate and accept electrons with relative ease. It serves as a cofactor for many proteins and enzymes necessary for the proper use of oxygen and energy generation, and its deregulation is related to the processes of oxidative stress and iron-mediated cell death called ferroptosis. Mammalian cells use multiple mechanisms to ensure the acquisition of iron as an essential nutrient, which is normally oxidised in the form of Fe(III) and must be reduced to Fe(II) for adequate intracellular use. Each stage of iron transfer across biological membranes requires a reconversion of its state from oxidised to reduced and vice versa, depending on the metabolic step involved. Distortion of these processes is associated with various diseases, such as iron deficiency due to defects in the acquisition or distribution of the metal that causes anemia, as well as iron overload from excessive iron absorption or defective use, which results in an oversupply of Fe(II) in tissues leading to oxidative damage and cell death. There are multiple regulatory mechanisms that together ensure the balance in iron homeostasis. This update describes the recent advances in the iron regulatory pathways, as well as in the mechanisms underlying iron trafficking from its absorption, mainly biodistribution and its intracellular use, perhaps the most important area where its adequate utilisation or cell death by ferroptosis is defined.