Ferritin

Ferritin
Ferritin
Oberflächenmodell des Maus-Ferritins (eine einzelne Untereinheit ist violett hervorgehoben) nach PDB 1LB3
Vorhandene Strukturdaten: 1fha, 2cei, 2chi, 2cih, clu, cn6, cn7, 2fha, 2iu2
Masse/Länge Primärstruktur	174/182 Aminosäuren (L/H)
Sekundär- bis Quartärstruktur	24-mer
Isoformen	L/H
Enzymklassifikation
EC, Kategorie	1.16.3.1, Oxidoreduktase
Reaktionsart	Oxidation
Substrat	4 Fe2+ + 4 H+ + O2
Produkte	4 Fe3+ + 2 H2O
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon	Lebewesen

Ferritin (FT) (lat. ferrum, ‚Eisen‘), auch Depot-Eisen, ist ein Proteinkomplex, der in Tieren, Pflanzen und Bakterien vorkommt, wo er als Speicherstoff für Eisen dient. Im Menschen findet sich Ferritin hauptsächlich in der Leber, Milz und im Knochenmark. Bei gesunden Menschen sind ca. 20 % des gesamten Eisens in Ferritin gespeichert. Mutationen der Gene, die für Ferritin-Untereinheiten codieren, können erbliche Stoffwechselerkrankungen verursachen (siehe Tabelle im Text).

Die im Blut messbare Ferritinkonzentration korreliert mit dem Füllungsgrad der Eisenspeicher des Organismus. Ein erniedrigter Ferritinspiegel im Blut beweist einen Eisenmangel. Ein normaler, oder sogar erhöhter Ferritinspiegel schließt diesen aber nicht ohne weiteres aus, da Ferritin ein Akute-Phase-Protein ist, und der Ferritinspiegel damit bei Infektionen, oder auch bei Lebererkrankungen in die Höhe getrieben wird. Eine Eisenüberladung des Organismus, die beispielsweise durch viele Bluttransfusionen verursacht, oder Ausdruck einer angeborenen genetischen Störung, der hereditären Hämochromatose, sein kann,<ref>P. Ponikowski, D. J. van Veldhuisen, J. Comin-Colet, G. Ertl, M. Komajda, V. Mareev, T. McDonagh, A. Parkhomenko, L. Tavazzi, V. Levesque, C. Mori, B. Roubert, G. Filippatos, F. Ruschitzka, S. D. Anker, for the CONFIRM-HF Investigators: Beneficial effects of long-term intravenous iron therapy with ferric carboxymaltose in patients with symptomatic heart failure and iron deficiency. In: European Heart Journal. Band 36, Nr. 11, 2015, S. 657–668, doi:10.1093/eurheartj/ehu385, PMID 25176939, PMC 4359359 (freier Volltext). </ref> hat einen erhöhten Ferritinwert im Blut zur Folge.

Struktur und Vorkommen

Ferritine sind etwa acht Nanometer große, mit Eisenhydroxid-Oxid (wahrscheinlich Ferrihydrit<ref>Nan Jian, Miriam Dowle, Richard D Horniblow, Chris Tselepis, Richard E Palmer: Morphology of the ferritin iron core by aberration corrected scanning transmission electron microscopy. In: Nanotechnology. Band 27, Nr. 46, 13. Oktober 2016, S. 46LT02, doi:10.1088/0957-4484/27/46/46lt02. </ref>) gefüllte scheibenförmige Proteine, die aus 24 Proteinuntereinheiten aufgebaut sind (s. Bild). Die Untereinheiten haben eine Länge von etwa 150 bis 160 Aminosäuren im Bakterioferritin, 170 bis 180 Aminosäuren im tierischen und bis über 200 Aminosäuren im pflanzlichen Ferritin. Die Proteinhülle ohne Eisenatome im Kern wird Apoferritin genannt und hat eine Masse von 400 kDa. Zusammen mit den etwa 4500 Eisenatomen hat ein Ferritinkomplex beim Menschen damit etwa eine Masse von 900 kDa.<ref>Richard J. Epstein: Human Molecular Biology: An Introduction to the Molecular Basis of Health and Disease. Cambridge University Press, 2003, ISBN 0-521-64481-X, S. 161.</ref>

Pflanzliches Apoferritin findet sich in zwei Isoformen in den Chloroplasten. Das menschliche Ferritin besteht aus zwei verschiedenen Untereinheiten, der L (light) chain und der H (heavy) chain. Die heavy chain beinhaltet eine Eisenbindestelle, welche auch ein Ferrooxidasezentrum besitzt, um Eisen auf III+ zu oxidieren. Die light chain hat keine enzymatische Aktivität, ist aber für den Transport der Eisenatome in den Kern verantwortlich. Die Zusammensetzung des Ferritins ist je nach Organ verschieden. Das Ferritin im Herzen und im Hirn weist wesentlich mehr H-Ferritin auf, wohingegen in der Milz und der Leber das L-Ferritin überwiegt, da dort die Eisenlagerungsfunktion überwiegt.<ref>Andrzej Friedman, Paolo Arosio, Dario Finazzi, Dariusz Koziorowski, Jolanta Galazka-Friedman: Ferritin as an important player in neurodegeneration. In: Parkinsonism & Related Disorders. Band 17, Nr. 6, Juli 2011, ISSN 1353-8020, S. 423–430, doi:10.1016/j.parkreldis.2011.03.016. </ref>

Gen-Name (HGNC)	Genlocus	Länge (AA)	UniProt	OMIM	Pathologie
FTL	19q13.3-13.4	174	P02792	134790	Hyperferritinämie-Katarakt-Syndrom; Neuroferritinopathie
FTH	11q12-q13	182	P02794	134770	Eisenüberladung, autosomal dominant
FTMT	5q21.3	193	Q8N4E7	608847

Biosynthese und biologische Funktion

Eisenionen im Zytosol binden an dort vorliegende latente mRNA-Moleküle, die für FTL (leichte Kette) bzw. für FTH (schwere Kette) codieren, und verursachen ihre Aktivierung und Bindung an Ribosomen mit nachfolgender Translation. Bei Absinken des Eisenspiegels verliert eine bestimmte Aconitase ihre [4Fe-4S]-Cluster, agiert in der Folge als Eisenregulationsprotein (IRP) und hemmt die Ferritintranslation durch Bindung an eisenresponsive Elemente (IRE) in der Ferritin-mRNA.

Die Aufgaben des Ferritin sind Oxidation von Eisen(II), Transport von Eisen(III) in das Molekülinnere, Aufbau des Eisenminerals im Innern und Mobilisierung dieses Eisens bei Bedarf.

Um die Höhlung des Ferritin mit Eisen zu füllen, wird poly(rC) binding protein-1 (PCBP1) als Chaperon benötigt.<ref>Ferritin. In: . (englisch).</ref><ref>H. Shi u. a.: A cytosolic iron chaperone that delivers iron to ferritin. In: Science. 320, 5880, 2008, S. 1207–1210. PMID 18511687.</ref><ref>P. M. Harrison, P. Arosio: The ferritins: molecular properties, iron storage function and cellular regulation. In: Biochim Biophys Acta. 31, 1275, 1996, S. 161–203. PMID 8695634.</ref>

Mitochondriales Ferritin (FTMT) kann während pathologischer Zustände als zusätzlicher Eisenspeicher in Mitochondrien dienen. Neben Ferritin sind Hämoglobin und Hämosiderin die wichtigsten Speicherformen des Eisens im Organismus (Anteil ca. 50 bzw. 30 %).<ref>Ferritin. In: . (englisch).</ref>

Labordiagnostik

Referenzbereich

Für Ferritin gelten für den Menschen folgende ungefähre Referenzwerte (die Grenzen des Referenzbereichs können sich zwischen verschiedenen Laboren unterscheiden):<ref>[1].</ref>

Säuglinge:

• Nabelschnurblut 30–276 ng/ml
• 2.–3. Woche 90–628 ng/ml
• 1. Monat 144–399 ng/ml
• 2. Monat 87–430 ng/ml
• 4. Monat 37–223 ng/ml

Kinder:

• 6 Monate bis 15. Lebensjahr 50–140 ng/ml<ref>Clara Camaschella: Iron-Deficiency Anemia. In: New England Journal of Medicine. Band 372, Nr. 19, 7. Mai 2015, ISSN 0028-4793, S. 1832–1843, doi:10.1056/NEJMra1401038 (nejm.org [abgerufen am 19. Dezember 2024]). </ref>

Frauen:

• 16.–50. Lebensjahr 22–112 ng/ml

• 65.–90. Lebensjahr 13–651 ng/ml

Männer:

• 16.–50. Lebensjahr 34–310 ng/ml
• 65.–87. Lebensjahr 4–665 ng/ml

Ferritinwert zu niedrig

• Eisenmangel

Ferritinwert zu hoch

• Hämochromatose
• Tumoranämie
• Infektanämie
• Thalassämie

Weblinks

Commons: Ferritin – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Ferritin tutorial (englisch)

Einzelnachweise

<references />