SyllabusPAOKC-cursus klinische chemie

IJzermetabolisme: deficiëntie en stapelingRust Roest

Regio Oost-Brabant

Evoluon, Eindhoven28 november 2000

NederlandseVereniging voorKlinischeChemie

SyllabusPAOKC-cursus klinische chemie

IJzermetabolisme: deficiëntie en stapelingRust Roest

Regio Oost-Brabant

Evoluon, Eindhoven28 november 2000

09.15 -09.55 Registratie, expositie en koffie

Ochtendprogramma: IJzerdeficiëntieVoorzitter: Dr. J.W.P.H. Soons

09.55 - 10.00 Opening

10.00 - 10.25 Inleiding ijzerdeficiëntieProf.dr. J.J.M. Marx

10.25 - 11.05 Laboratoriumdiagnostiek bij ijzergebrekDr. E.J. Harthoorn- Lasthuizen

11.05 - 11.25 Koffie en expositie

11.25 - 11.50 De diagnostische betekenis van de serum transferrine-receptorDr. C. van der Heul

11.50 - 12.15 Hemocytometrie, reticulocyten enerytrocyten zink protoporphyrine: een ijzersterke combinatieDr. P.C.M. Bartels

12.15 - 12.50 The management of the anaemia of renal diseaseDr. I.C. Macdougall

12.50 - 14.00 Lunch en expositie

Middagprogramma: IJzerstapelingVoorzitter: Prof.dr. M.P. van Dieijen-Visser

14.00 - 14.25 Inleiding ijzerstapelingProf.dr. J.J.M. Marx

14.25 - 15.05 Laboratoriumdiagnostiek bij ijzerstapelingDr. D.W. Swinkels

15.05 - 15.25 Thee en expositie

15.25 - 15.50 SQUIDDr. R. Fischer

15.50 - 16.15 IJzerstapeling: weefselschade en orgaanfunctieDr. H.G. Kreeftenberg sr.

16.15 - 16.40 De behandeling van ijzerstapeling met deferoxamine bij kinderenDr. I.M. Appel

16.40 Sluiting en borrel

1

Programma

Onderstaande firma's hebben een stand ingerichtin de foyer van de Philips hall.

Abbott Diagnostics DivisionSiriusdreef 512132 WT Hoofddorp

Bayer B.V. Afd. DiagnosticsPostbus 803640 AB Mijdrecht

Beckman Coulter Nederland BVPostbus 473640 AA Mijdrecht

Carl + Gossweiler GbRMühltrasse 4255263 Wackemheim

Charles Goffin B.V.Postbus 61754000 HD Tiel

Dade Behring B.V.Plesmanstraat 43833 LA Leusden

Diamed Benelux N.V.Hertoginstraat 82B-2300 Turnhout (België)

D.P.C.Postbus 34884800 DL Breda

ImphosAlgolweg 111321 BG Amersfoort

Nodia/ChromogenixJan Rebelstraat 81069 CB Amsterdam

Ortho-Clinical Diagnostics N.V.Postbus 12765004 BG Tilburg

Roche Nederland B.V.Postbus 423640 AA Mijdrecht

2

Tentoonstelling

3

Inleiding. IJzermetabolisme: deficiëntie en stapelingJ.W.P.H. Soons 5

IJzerdeficiëntie en ijzerstapeling J.J.M. Marx 7

Laboratoriumdiagnostiek van ijzergebrekE.J. Harthoorn-Lasthuizen 13

De diagnostische betekenis van de serum transferrinereceptorC. van der Heul 17

Hemocytometrie, reticulocyten en erytrocyten zink protoporfyrine: een ijzersterke combinatieP.C.M. Bartels 21

Management of the anemia of renal diseaseI.C. MacDougall 25

Diagnostiek en behandeling van primaire hemochromatoseD.W. Swinkels 29

SQUID for biomagnetic liver susceptometry in iron overload assessmentR. Fischer 33

IJzerstapeling: weefselschade en orgaanfunctieH.G. Kreeftenberg 37

De behandeling van ijzerstapeling met deferoxamine bij kinderenI.M. Appel 43

Inhoud

4

Dr. I.M. AppelKinderartsAcademisch Kinderziekenhuis Sophia, Rotterdam

Dr. P.C.M. BartelsKlinisch chemicusMedisch Centrum Alkmaar

Dr. R. FischerSenior physicistInst. F. Medizin. Biochemie u. Molekularbiologie, Hamburg

Dr. E.J. Harthoorn-LasthuizenInternistBosch Medicentrum, Den Bosch

Dr. C. van der HeulInternist-hematoloogSint Elisabeth Ziekenhuis, Tilburg

Dr. I.C. Macdougall, BSc, MD, FRCPConsultant nephrologistKings College Hospital, London

Prof. Dr. J.J.M. MarxHoogleraar Inwendige GeneeskundeUMC Utrecht, Utrecht

Dr. D.W. SwinkelsKlinisch chemicusAcademisch Ziekenhuis Nijmegen St. Radboud, Nijmegen

Dr. H.G. Kreeftenberg sr.Internist, UHDAcademisch Ziekenhuis Groningen, Groningen.

Sprekers

Het ijzermetabolisme is de laatste jaren steeds verderontrafeld, waardoor de diagnostische mogelijkhedenuitgebreider en verfijnder worden. De basisfunctievan ijzer, het accepteren of doneren van een elektron,waarbij de ferro-vorm (Fe2+) en de ferrivorm (Fe3+)reversibel in elkaar overgaan, is reeds lange tijd be-kend. Deze redoxfunctie stelt ijzer in staat zijn fysio-logische functie uit te voeren, maar kan ook de basisvormen voor weefselschade, aangezien ijzer water-stofperoxide kan omzetten in vrije radicalen, die ophun beurt eiwitten, celmembranen en DNA kunnenbeschadigen. De kritische balans van de ijzerhomeo-stase - zowel een deficiëntie als een overmaat kunnenschadelijk zijn - komt ook tot uiting in het programmavan deze PAOKC cursus. Het ochtendprogrammaheeft de ijzerdeficiëntie als onderwerp en het middag-programma de ijzerstapeling. De introductie van beidedagdelen wordt verzorgd door prof. dr. J.J.M. Marx,

zodat een goede balans is gewaarborgd. De tweedelezing van ieder dagdeel heeft als onderwerp delaboratoriumdiagnostiek bij ijzergebrek en bij ijzer-stapeling en zal interactief plaatsvinden. Na de koffie-pauze en na de theepauze wordt een aantal specifiekepresentaties gegeven. Voor beide sessies is ook eenbuitenlandse spreker gevraagd. 's Ochtends zal dr.I. Macdougall de anemie bij nierziekten bespreken.'s Middags zal dr. R. Fischer de SQUID-techniekbespreken, waarmee de totale hoeveelheid ijzer inde lever van patiënten met een ijzerovermaat wordtbepaald.Al met al een onderwerp, dat niet rust en zeker onzeaandacht verdient.

Deze PAOKC-cursus wordt georganiseerd door deklinisch chemici regio Oost-Brabant

5

Inleiding

IJzermetabolisme: deficiëntie en stapeling: Rust roest

J.W.P.H. SOONSKlinisch-chemisch laboratorium, Sint Anna Ziekenhuis, Geldrop

Het organisatiecomité

Dr. D.L. BakkerenDiaconessenhuis, Eindhoven

Dr. F. van der GraafSint Joseph Ziekenhuis, Veldhovennamens de PAOKC commissie van de NVKC

Dr. E.J. Harthoorn-LasthuizenBosch Medicentrum, Den Bosch

Dr. G.C.M. KustersBosch Medicentrum, Den Bosch

Dr. J. de Jongh-LeuveninkSint Elisabeth Ziekenhuis, Tilburg

Dr. J.W.P.H. Soons, voorzitterSint Anna Ziekenhuis, Geldrop

6

Aantekeningen

Om de diagnostiek en behandeling van ijzergebrek enijzerstapeling goed te kunnen begrijpen is het nodigom kennis te nemen van de functie van ijzer, de stof-wisseling van ijzer en daarbij betrokken eiwitten, als-mede de intracellulaire regulatie van ijzer.

De functie van ijzerDe belangrijkste rol van ijzer is de overdracht vanelectronen. De reden is dat ijzer in een biologischeomgeving kan voorkomen in twee stabiele vormen:Fe2+ en Fe3+. Bij neutrale pH is Fe2+ goed oplosbaar inwater (10-2 Mol). Fe3+ slaat echter al in zeer kleineconcentraties (> 10-17 Mol) neer, tenzij het door ligan-den in oplossing gehouden wordt. Er is bijna geen stofin de levende natuur die zo gemakkelijk een electronopneemt of afstaat als ijzer. Daardoor speelt ijzer eenrol bij talloze reacties die gepaard gaan met de over-dracht van een electron. Om die functie te vervullen isijzer ingebouwd in talloze enzymen die overal in hetlichaam een rol spelen: bij de deling van cellen, bij deenergiestofwisseling en bij het doden van micro-orga-nismen.

De kringloop van ijzerHet lichaam springt zuinig om met ijzer. De kringloopvan ijzer (figuur 1) is daarom een praktisch geslotencircuit. Normalerwijze gaat per dag slechts 1 mg ijzerverloren op een totaal van 3000 tot 4000 mg. Dit ver-lies wordt aangevuld via de voeding. Verreweg hetmeeste ijzer wordt gebruikt voor het transport van

zuurstof in het bloed. Ongeveer 2200 mg bevindt zichin het haemoglobine. De potentie van Hb om zuurstofte binden en weer af te geven in de weefsels is afhan-kelijk van de structuur der eiwitketens en de waardig-heid van het ijzer; Fe3+ bindt in hemoglobine geenzuurstof.

In het beenmerg wordt het ijzer ingebouwd in deerytroblast. Na uitrijping verliest deze cel haar kern enbetreedt de bloedbaan als erytrocyt. Rode bloedcellenworden na 120 dagen in de bloedsomloop gefago-cyteerd door macrofagen, vooral in de milt en delever. Het ijzer wordt uit de rode cellen verwijderd envoor een deel opgeslagen in macrofagen en hepato-cyten. Al naar behoefte wordt het ijzer weer aan dezecellen onttrokken en bereikt via het plasma weer hetbeenmerg. Daar wordt het ijzer opnieuw ingebouwdin een jonge generatie rode bloedcellen. Behalve uitde macrofagen ontvangt het plasma ook ijzer uit deslijmvliescellen van de darm. Indien het lichaam debeschikking krijgt over meer ijzer dan nodig is voorde productie van het hemoglobine en andere eiwitten,dan wordt dat ijzer opgeslagen, vooral in macrofagenen levercellen.

Ferritine en HemosiderineOndanks zijn belangrijke biologische functie is ijzerdermate toxisch dat reeds zeer vroeg in de evolutieeiwitten ontstaan zijn die grote hoeveelheden ijzereffectief en in onschadelijke vorm kunnen binden.Deze eiwitten, ferritine en hemosiderine, kunnenintracellulaire depots vormen waaruit het organismekan putten voor de productie van functionele ijzer-verbindingen.

Ferritine is een bolvormig eiwit met een molecuul-gewicht (zonder ijzer) van 450.000 dat bestaat uit24 vrijwel gelijke subunits. Deze omgeven een holleruimte waarin maximaal 4500 ijzeratomen kunnenworden opgeslagen. Tussen de verschillende subunitsvan het ferritinemolecuul lopen zes kanaaltjes doorwelke ijzer in de ferrovorm het molecuul kan binnen-treden. Daarna wordt ijzer in de vorm van ferri-hydroxyde-complexen in kristallijne vorm neergesla-gen. Er zijn aanwijzingen dat het ijzer dan weergemobiliseerd kan worden door intramoleculaire re-ductie (b.v. door ascorbinezuur of superoxyde) of doorafbraak van de eiwitmantel. Bij gedeeltelijke des-tructie van deze eiwitmantel gaan ferritinemoleculen,

7

Lezingen

IJzerdeficiëntie en ijzerstapeling

J.J.M. MARXAfdeling Interne Geneeskunde, UMC Utrecht

Figuur 1. De kringloop van ijzer in het lichaam.

* Dyserythropoiese

die wateroplosbaar zijn, grotere aggregaten vormen:het niet in water oplosbare hemosiderine. Onder demicroscoop kunnen zij, met behulp van de Berlijns-Blauw-kleuring, onder andere in het beenmerg-RESen in de lever herkend worden als meestal grove,blauwe neerslagen.

De 24 subunits van het ferritine zijn niet alle gelijk. Erzijn lichte subunits met een MG van 19.000, en zwaremet een MG van 21.000. Doordat ferritines voorko-men met verschillende combinaties van subunits be-staat er een heterogeniteit van ferritinemoleculen inhet lichaam. Bij een toename van de hoeveelheid ijzerin het lichaam ziet men steeds een toename van ferri-tine. Dit gebeurt in feite in alle cellen van het lichaam.Ferritine wordt ook gevonden in plasma. De hoeveel-heid plasmaferritine correleert met het intracellulaireferritine en blijkt een goede, maar indirecte, maat tezijn voor de hoeveelheid ijzer in het lichaam. Bij ont-stekingsprocessen en kanker ziet men een sterke toe-name van ferritine met zware subunits. Dit ferritineheeft geen relatie met de ijzervoorraad.

Transferrine en LactoferrineDe ijzertransporteiwitten transferrine en lactoferrinehebben structureel sterke overeenkomsten maar ver-schillende functies. Transferrine is verantwoordelijkvoor het transport van ijzer tussen de plaatsen vanijzerabsorptie, biosynthese van ijzerbevattende eiwit-ten (m.n. het Hb), afbraak van Hb en ijzeropslag.Transferrine is een glycoproteïne met MW 80.000 datbestaat uit twee vrijwel identieke helften. Beide helf-ten beschikken over een specifieke bindingsplaats meteen hoge affiniteit voor ijzer bij neutrale pH. Mennoemt transferrine "verzadigd" indien het molecuultwee ijzeratomen gebonden heeft.

De binding van ijzer aan transferrine is reversibel.IJzer laat weer los van het transferrine zodra de pHdaalt beneden 6. Verreweg het meeste transferrinewordt in de lever geproduceerd. De lever is ook be-trokken bij de afbraak van transferrine. Daarbij spelende twee suikerketens een rol die vastzitten aan de C-terminale helft van het eiwit. Transferrine in plasma isgemiddeld slechts voor 20 tot 30% verzadigd metijzer. Bij ijzergebrek is dit veel lager, maar bij ijzer-stapeling kan de verzadiging oplopen tot boven100%. Er kunnen dan niet specifiek aan transferrinegebonden ijzercomplexen in plasma voorkomen(“non-transferrin bound iron”). Verzadigd transferrine(Tf-2Fe) heeft, in vergelijking met onverzadigd trans-ferrine (Tf-1Fe), een ongeveer 7 maal zo grote affini-teit tot de transferrinereceptoren. Hoe hoger de verza-diging hoe makkelijker transferrine het ijzer afgeeftaan het beenmerg. De plasmaconcentratie van trans-ferrine is bij hetzelfde individu opmerkelijk constant.De verzadiging met ijzer, en daardoor de plasma-ijzerconcentratie, is onderhevig aan een dagritme.Daarmee moet men rekening houden bij beoordelingvan de plasma-ijzer concentratie bij patiënten.

Transferrine heeft niet alleen een functie bij het trans-port van ijzer maar ook bij de niet-specifieke afweertegen infecties. Ook voor bacteriën is ijzer namelijkeen essentiële nutriënt. Niet verzadigd transferrinekan vaak met succes de competitie aangaan met bacte-riële ijzerbinders waardoor een bacteriostatisch effectwordt bereikt.

De functie van lactoferrine betreft vooral de afweertegen infecties. Dit eiwit komt in hoge concentratiesvoor in secreta, overal waar het ‘milieu intérieur'tegen microbiële indringers beschermd moet worden.Lactoferrine komt in hoge concentraties voor in desecundaire granula van neutrofiele granulocyten enmaakt het deel uit van het mechanisme dat bedoeld isom gefagocyteerde microorganismen te doden. Trans-ferrine heeft een hoge affiniteit voor ijzer bij neutralepH, lactoferrine ook bij zure pH. In ontstekingsgebie-den, waar een lage pH heerst, is lactoferrine, dat terplekke vrijkomt uit de granulocyten, uitstekend instaat om ijzer te binden ten koste van het microbiëlemetabolisme.

De absorptie van ijzerIn Nederland bevat de dagelijkse voeding 10 tot 20mg ijzer. Hiervan wordt slechts 1 tot 2 mg geabsor-beerd in het bovenste stukje van de dunne darm. Hetijzer in de voeding bevindt zich vrijwel volledig in deslecht oplosbare drie-waardige vorm. In de zure maag-inhoud wordt de oplosbaarheid echter veel beter.Reducerende stoffen in de voeding, b.v. vitamine C,kunnen het ijzer omzetten in de twee-waardige vorm.Opgelost Fe(III) kan door een reductase in de borstel-zoom worden omgezet in Fe(II). Het Fe(II) wordtdoor het DMT (divalent metal transporter) naar hetcytosol getransporteerd. Het ijzer passeert nu de celals Fe(II). Daar kan het worden weggevangen doorferritine (ontbreekt bij ijzergebrek). Het overige ijzerwordt door een tweede transporter op de basolateralemembraan naar het plasma gebracht. IJzer uit vleeshoeft mogelijk niet gereduceerd te worden en wordtook goed opgenomen door patiënten met een ge-stoorde productie van maagzuur. Figuur 2 laat sche-matisch zien hoe de absorptie van ijzer verloopt.

Indien er in het lichaam een tekort aan ijzer ontstaat,b.v. door langdurig bloedverlies, dan neemt de absorp-tie van ijzer toe: de hoeveelheid ijzer in het lichaamwordt derhalve gereguleerd op het niveau van dedarm. Darmcellen leven slechts twee dagen. In dezeperiode bewegen zij zich vanuit de crypten van Lie-berkühn naar de top van de darmvlokken waar zij ge-durende korte tijd in staat zijn om voedingsstoffen opte nemen. Tijdens de celaanmaak in de crypten wordtinformatie verkregen omtrent de ijzervoorraad in hetlichaam. Indien er voldoende ijzer is gaan de cellenferritine produceren. Tijdens passage van ijzer door dedarmcellen kan dit ijzer in de holte van het ferritine-molecuul worden weggevangen. Dit ijzer gaat verlo-ren met de ontlasting na afstoting van de darmcellen.

8

Daarnaast vindt ook regulatie van de absorptie plaatsvia het circulerend transferrine in plasma. Bij eengrote ijzerbehoefte in het beenmerg wordt ijzer snelaan het plasma onttrokken. Ook dit signaal wordt aande darmcellen doorgegeven met als gevolg een hogereijzerabsorptie. Transferrine in plasma is normaalslechts voor 20-40% met ijzer verzadigd en kan dustijdens passage langs darmcellen en macrofagen ge-makkelijk ijzer oppikken. Bij ijzergebrek is de verza-diging veel lager terwijl de lever meer transferrineproduceert. Daardoor ontstaat de mogelijkheid ommeer ijzer aan darmcellen te onttrekken.

De opname van ijzer door cellenCellen die ijzer nodig hebben beschikken over trans-ferrine-receptoren. Transferrine bindt echter alleenmaar aan de receptor indien er ijzer aan vast zit. Hetstukje celmembraan waar het transferrine op vastzitstulpt dan naar binnen. Er worden vesikels gevormddie het ijzer de cel in brengen: “receptor gemediëerdeendocytose”. In de cel worden waterstofionen de vesi-kels ingepompt waardoor de pH daalt van 7,4 naar5,6. In deze zure omgeving laat ijzer los van het trans-ferrine en passeert het de vesikel-membraan via detransporter DMT1. Vervolgens vindt er transportplaats naar de mitochondriën. Hier wordt ijzer inge-

bouwd in haem. De vesikels brengen het ijzerlozetransferrine vervolgens terug naar het oppervlak vande cel, alwaar het weer loslaat en opnieuw op zoekgaat naar ijzeratomen. De volledige cyclus van endo-cytose duurt maar 3 minuten. Een erytroblast beschiktover 800.000 transferrinereceptoren. Per minuut wor-den 500.000 ijzeratomen per cel opgenomen.

De ijzervoorraadTe veel ijzer kan schadelijk zijn. Daarom zijn alle cel-len in staat om ferritine te produceren alwaar het sur-plus aan ijzer op veilige wijze wordt opgeborgen.Overtollig ijzer wordt m.n. opgeslagen in de macro-fagen (in milt, lever en beenmerg) en in de hepato-cyten: bij te veel opname van ijzer uit de darm en bijlekkage van ferritine uit andere cellen. Bij groei vande ijzervoorraad vindt gedeeltelijke degradatie plaatsvan het ferritine met vorming van grote aggregaten:het haemosiderine. De ijzervoorraad in het lichaamneemt in de loop der jaren toe. Men heeft dit steeds alseen gunstige omstandigheid beschouwd. Met onzehuidige kennis van de rol van ijzer bij het ontstaan vanweefselschade, en de aanwijzing dat ijzer het ontstaanvan een aantal ziekten kan bevorderen, moeten we onsafvragen of het bezit van een flinke ijzervoorraad welzo gunstig is.

IJzergebrekBloedarmoede als gevolg van ijzergebrek is de meestvoorkomende deficiëntie ziekte. Buiten Europa enNoord Amerika zijn de belangrijkste oorzaken: infec-tie met mijnwormen (ancylostoma duodenale, veroor-zaken darmbloedingen) en een insufficiënte voeding.Ook in de Westerse landen komt ijzergebrek door eentekort aan ijzer in de voeding voor, m.n. bij jonge kin-deren en adolescenten (snelle groei), zwangeren, lac-tovegetariërs en sociaal zwakke bevolkingsgroepen.Menstruerende vrouwen verliezen per maand onge-veer 30 mg ijzer waardoor per dag 1 mg ijzer extra uitde voeding gehaald moet worden. Bij een toegenomenmenstruatie leidt dit al snel tot een ijzergebreksane-mie. Indien bovenstaande oorzaken voor ijzergebrekgeen rol spelen zal de arts altijd denken aan bloedver-lies uit het maagdarmkanaal. De bron van dit bloed-verlies moet worden opgespoord!

De klachten van patiënten met een ijzergebreksanemiezijn weinig kenmerkend: moeheid, gebrek aan ener-gie, een bleke huidskleur en algehele malaise, somseen pijnlijke tong, slikklachten en nagelafwijkingen.In het bloed zijn hypochrome, microcytaire erytro-cyten te zien. De klachten en bloedafwijkingen ver-dwijnen bij behandeling met ijzertabletten. Bij som-mige patiënten, vooral bij een gestoorde ijzeropnameuit de darm, moet behandeld worden met ijzer-injecties. Bij jonge kinderen geeft ijzergebrek aanlei-ding tot een verminderde groei, die fraai herstelt bijtijdige behandeling met ijzer, en tot concentratie- enleerstoornissen die een blijvende achterstand in de in-tellectuele ontwikkeling kunnen geven.

9

Figuur 2. De absorptie van ijzer. Schema van de ijzerabsorptieonder normale omstandigheden (boven) en bij ijzergebrek (be-neden). Vanuit het darmlumen wordt een deel van het ijzer doorde microvillusmembraan (borstelzoom) getransporteerd: de mu-cosa opname. Het niet opgenomen ijzer komt terecht in de fae-ces. Vervolgens vindt intracellulair transport plaats. Indien ergeen ijzergebrek bestaat beschikken mucosacellen over ferritinedat een gedeelte van het ijzer opneemt. Ook dit verdwijnt met defaeces na afstoten van de oude darmcellen. Via de basolateralemembraan wordt ijzer tenslotte afgegeven aan transferrine inhet plasma. Indien er onvoldoende vrije bindingsplaatsen optransferrine aanwezig zijn, dan kan ijzer in plasma binden aanandere liganden of polynucleaire complexen vormen (non-transferrin bound iron). Het niet aan transferrine gebonden ijzeris toxisch en wordt grotendeels door de lever weggevangen.

IJzerstapelingEr is een aantal ziekten dat gepaard gaat met ijzer-stapeling (hemochromatose). Bij de "primaire", "idio-pathische" ofwel “hereditaire” hemochromatose is deoorzaak een erfelijke stoornis waardoor levenslangmeer ijzer uit de voeding wordt opgenomen dan hetlichaam nodig heeft. Secundaire hemochromatose issteeds het gevolg van een andere ziekte: meestal vaneen hemolytische of dyserytropoietische anemie. Deijzerkringloop wordt dan versneld waardoor darm-cellen signalen verkrijgen die lijken op ijzergebrek.De cellen gaan dan meer ijzer absorberen. Ook bij her-haalde bloedtransfusies aan patiënten met een ge-stoorde bloedaanmaak ontstaat ijzerstapeling. Een"unit" erytrocyten bevat ongeveer 200 mg ijzer. Somsontstaat ook een hemochromatose doordat patiëntenlangdurig ten onrechte met ijzer behandeld worden,vooral als dit gebeurt d.m.v. injecties. Het overtolligeijzer wordt eerst neergeslagen in de lever. Daarnavindt ook stapeling plaats in de pancreas, de huid, ge-wrichten, spieren, schildklier en het hart. De functievan deze organen zal daardoor op den duur gestoordraken. Klachten treden pas op wanneer al aanzienlijkeschade aan organen is opgetreden. Deze zijn: een ge-voel van zwakte, pijn en zwelling van gewrichten, eenbruine verkleuring van de huid, gewichtsverlies, buik-pijn, leververgroting, miltzwelling, diabetes mellitus,libidoverlies, impotentie, grotere vatbaarheid voor in-fecties, palpitaties en hartzwakte, icterus en slokdarm-bloedingen. Indien er levercirrhose is opgetreden, danbestaat er een kans van 20% dat er een levercel-carcinoom ontstaat. Indien de diagnose hemochroma-tose in een vroeg stadium gesteld wordt zijn praktischalle complicaties te voorkomen en heeft de patiënt eennormale levensverwachting. Het is niet altijd gemak-kelijk om de oorzaak van de ijzerstapeling vast te stel-len, m.n. als er (tevens) sprake is van ruim alcohol-gebruik of een andere, complicerende leverziekte. Metmoderne onderzoeksmethoden is het echter mogelijkom vrijwel altijd de juiste diagnose te stellen.

De behandeling van primaire hemochromatose bestaatuit aderlatingen. Per week wordt in de regel 500 mlbloed afgenomen waardoor de patiënt 200 tot 250 mgijzer kwijtraakt. De behandeling wordt door de meestepatiënten goed verdragen, terwijl de meeste klachtenverdwijnen. Het is vaak nodig de wekelijkse ader-latingen een tot twee jaar vol te houden! Soms is ereen stapeling van 15 tot 30 gram ijzer ontstaan. Na deperiode van intensieve therapie kan worden volstaanmet 2 tot 6 aderlatingen per jaar.

Omdat primaire hemochromatose een erfelijke aan-doening is zal er steeds gezocht moeten worden naarfamilieleden (broers, zussen, ouders, kinderen) die deziekte nog ongemerkt onder de leden hebben. Menweet dat de erfelijke eigenschap voor de ziekte ge-localiseerd is op chromosoom zes, en veroorzaaktwordt door een mutatie van het HFE gen. Er zijn thansmeerdere mutaties van dit gen bekend, alleen de

Cys282Tyr en de His63Asp mutatie zijn van belang.Homozygotie voor de Cys282Tyr mutatie geeft aan-leiding tot het volledige klinische beeld van Heredi-taire Hemochromatose. Heterozygoten hebben zowelklinisch als biochemisch geen afwijkingen, maar erblijkt wel een grotere kans op cardiovasculaire schadete bestaan, m.n. bij combinatie met hypertensie en ro-ken. De betekenis van de His62Asp mutatie is nogniet geheel duidelijk. Door genetisch onderzoek naarde Cys282Tyr mutatie bij een familielid kan men vast-stellen of betrokkene de ziekte eveneens heeft, danwel drager is. Het overervingspatroon is recessief. Datwil zeggen dat men de erfelijke eigenschap van beideouders verkregen moet hebben (de patiënt is "homo-zygoot") om echt een ijzerstapeling en klachten te ont-wikkelen. Heeft men de erfelijke eigenschap slechtsvan één ouder meegekregen (deze persoon is "hetero-zygoot"), dan ontstaat geen ijzerstapeling. Hereditairehemochromatose is in de westerse wereld de meestvoorkomende niet-geslachtsgebonden recessief over-ervende ziekte. De erfelijke eigenschap komt voor bijeen op de 10 Nederlanders. Genetisch onderzoek al-leen is niet voldoende om de ziekte op te sporen. Datkomt doordat in Nederland ongeveer 15% van de pa-tiënten met primaire hemochromatose een afwijkinghebben die niet gerelateerd is aan het HFE gen. Zijzijn alleen met biochemisch onderzoek (m.n. van se-rum ferritine en de ijzerverzadiging van transferrine)op te sporen.

Patiënten met een secundaire hemochromatose bij eenbloedarmoede kunnen niet behandeld worden metaderlatingen. Toch kan ijzer uit het lichaam verwij-derd worden, n.l. door behandeling met de ijzerche-lator deferoxamine (Desferal). Het complex van ijzermet Desferal wordt uitgescheiden via de nieren en degalwegen. Helaas kan het medicament niet in tablet-vorm worden toegediend. Behandeling moet parente-raal plaats vinden. Tegenwoordig vindt effectieve be-handeling plaats via langzame, subcutane infusiem.b.v. draagbare, elektronische pompjes. Er wordt opdiverse plaatsen gezocht naar ijzerchelatoren die oraaleffectief zijn en geen bijwerkingen geven. Een oraleijzerchelator (Deferiprone, L1) is thans in Europa ge-registreerd maar alleen ter toepassing bij intolerantievoor deferoxamine.

IJzer, ontsteking en infectieBij een ontstekingsproces treden er karakteristiekeveranderingen op in de ijzerstofwisseling. Men zietdeze effecten bij een infectie, auto-immuunprocessen,trauma en kanker. Bij deze aandoeningen treedt ane-mie op, gepaard gaande met een daling van zowel ij-zer als transferrine in plasma als een toename van ijzerin de macrofagen, waar het wordt opgeslagen in ferri-tine. Bij fagocytose raken macrofagen geactiveerd enscheiden stoffen uit die elders in het lichaam effectenhebben op andere cellen van het immuunsysteem zo-als de lymfocyten. Bij een ontsteking verschuift ijzervan het bloed naar het macrofagen systeem, waaruit

10

het vervolgens moeilijk mobiliseerbaar is. Deze feno-menen lijken nut te hebben voor de afweer tegenmicro-organismen.

Intracellulaire regulatie van de ijzerbalans Cellen hebben een vernuftig systeem om, al naar be-hoefte, de ijzeraanvoer op te voeren dan wel een sur-plus aan ijzer veilig op te bergen. De drijvende krachtvoor de aanvoer van cellulair ijzer is de transferrine-receptor. Deze receptor komt niet alleen tot expressiein erytroblasten, maar in alle cellen die ijzer behoevenvoor hun metabole functies, groei of celdeling. Dezeis namelijk gerelateerd aan de expressie van het ferri-tine dat als functie heeft ijzer veilig in de cel op teslaan. De regulatie vindt niet plaats op het niveau vanDNA in de celkern, maar door interactie van mRNAmet proteïne. Er wordt een evenwichtssituatie nage-streefd waarbij wel genoeg functioneel ijzer beschik-baar komt voor de groei en de metabole functies vande cel, maar eveneens bescherming verleend wordttegen de door ijzer gekatalyseerde vorming van toxi-sche zuurstofmetabolieten. Hiertoe wordt, bij over-maat ijzer, de synthese van ferritine gestimuleerd. Ver-andering van de intracellulaire ijzerconcentratie heeftgeen invloed op de transcriptie van DNA, maar wel opde translatie naar eiwit van kant en klaar mRNA. HetmRNA van zowel de transferrinereceptor als van fer-ritine bevat haarspeld-achtige sequenties die gevoeligzijn voor ijzer en die "iron-responsive elements" (IRE)genoemd worden. Het blijkt dat deze IRE's kunnenreageren met "iron-responsive factor" (IRF), een zwa-vel-ijzer proteïne. Het betreft het reeds lang bekendeaconitase uit de citroenzuurcyclus dat continue aan-wezig is in de cel, maar waarvan de structuur veran-dert door de aanwezigheid van ijzer. Bij weinig ijzerin de cel komt het aconitase-3Fe voor en bij veel ijzerhet acotinase-4Fe. De structuurverandering bepaalt demogelijkheid om te binden aan de IRE's op hetmRNA. Bij ijzertekort heeft IRF een hoge affiniteit totde IRE's. Voor de transferrinereceptor heeft dit stabili-sering van het mRNA tot gevolg. De degradatie vanmRNA wordt verhinderd, waardoor meer eiwit wordtafgelezen en meer transferrinereceptor beschikbaarkomt voor opname van ijzer door de cel. De localisa-tie van IRE op het ferritine mRNA is zodanig dattranslatie (aflezen van het ferritine-eiwit) juist verhin-derd wordt. Dit heeft tot gevolg dat het geïmporteerdeijzer niet door ferritine gesequestreerd kan worden,maar beschikbaar blijft voor inbouw in de tallozeijzerhoudende eiwitten. Neemt het intracellulaire ijzerte veel toe dan gebeurt het omgekeerde: IRF bindt nietmeer aan de IRE van transferrinereceptor mRNA; ditwordt minder stabiel en de receptor wordt niet meer

geproduceerd. Tegelijkertijd wordt de blokkade vanferritine-mRNA opgeheven en het overtollige ijzerkan veilig terecht in het nieuw geassembleerde ferri-tine.

Literatuur

1. Andrews NC. Disorders of iron metabolism. N Engl J Med1999; 341:1986-95.

2. De Valk B, Addicks MA, Gosriwatana I, Lu S, Hider RC,M Marx JJ. Non-transferrin-bound iron is present in serumof hereditary haemochromatosis heterozygotes. Eur J ClinInvest 2000; 30:248-251.

3. De Valk B, Marx JJ. Iron, atherosclerosis, and ischemicheart disease. Arch Intern Med 1999;159:1542-8.

4. Feder JN, Gnirke A, Thomas W, Tsuchihashi Z, Ruddy DA,Basava A, Dormishian F, Domingo R Jr, Ellis MC, FullanA, Hinton LM, Jones NL, Kimmel BE, Kronmal GS, LauerP, Lee VK, Loeb DB, Mapa FA, McClelland E, Meyer NC,Mintier GA, Moeller N, Moore T, Morikang E, Wolff RK,et al. A novel MHC class I-like gene is mutated in patientswith hereditary haemochromatosis. Nat Genet 1996; 13:399-408.

5. Marx JJM. Iron deficiency in developed countries: preva-lence, influence of lifestyle factors and hazards of preven-tion. Eur J Clin Nutr 1997; 51: 491-494.

6. Moura E, Noordermeer MA, Verhoeven N, Verheul AF,Marx JJ. Iron release from human monocytes after ery-throphagocytosis in vitro: an investigation in normal sub-jects and hereditary hemochromatosis patients. Blood1998; 92: 2511-2519.

7. Olynyk JK, Cullen DJ, Aquilia S, Rossi E, Summerville L,Powell LW. A population-based study of the clinical ex-pression of the hemochromatosis gene. N Engl J Med 1999;341: 718-724.

8. Pietrangelo A, Montosi G, Totaro A, Garuti C, Conte D,Cassanelli S, Fraquelli M, Sardini C, Vasta F, Gasparini P.Hereditary hemochromatosis in adults without pathogenicmutations in the hemochromatosis gene. N Engl J Med1999; 341: 725-732.

9. Pietrangelo A, et al. EASL International concensus con-ference on haemochromatosis. J Hepatol 2000; 33: 485-504.

10. Roest. M, van der Schouw YT, de Valk B, Marx JJ,Tempelman MJ, de Groot PG, Sixma JJ, Banga JD.Heterozygosity for a hereditary hemochromatosis gene isassociated with cardiovascular death in women. Circula-tion 1999; 100: 1268-1273.

11. Santos M, Clevers HC, Marx JJ.Mutations of the hereditaryhemochromatosis candidate gene HLA-H in porphyriacutanea tarda. N Engl J Med 1997; 336: 1327-1328.

12. Santos M, Clevers H, de Sousa M, Marx JJ. Adaptiveresponse of iron absorption to anemia, increased erythro-poiesis, iron deficiency, and iron loading in beta2-mi-croglobulin knockout mice. Blood 1998; 91: 3059-3065.

13. Santos M, Schilham MW, Rademakers LH, Marx JJ, deSousa M, Clevers H. Defective iron homeostasis in beta2-microglobulin knockout mice recapitulates hereditaryhemochromatosis in man. J Exp Med 1996; 184: 1975-1985.

14. Swinkels DW, Marx JJ. Diagnostiek en behandeling vanprimaire hemochromatose. Ned Tijdschr Geneeskd 1999;143: 1404-1408.

11

Aantekeningen

12

IJzergebrek ontstaat meestal geleidelijk en bij de ont-wikkeling ervan kunnen verschillende stadia onder-scheiden worden. In het eerste stadium is de ijzervoor-raad uitgeput, maar er is nog voldoende ijzeraanbodaan de erytropoietische cellen. Het tweede stadiumwordt gekenmerkt door onvoldoende ijzeraanbod aande rode voorlopercellen, waardoor er een ijzerdefi-ciënte erytropoiese ontstaat, zonder dat er al sprake isvan een significante hemoglobinedaling. In het derdestadium tenslotte is er tevens sprake van anemie,waarbij het hemoglobinegehalte (Hb), en het gemid-delde celvolume van de erytrocyten (MCV) de ernstvan het ijzergebrek weerspiegelen.De laboratoriumtesten, die bij de diagnostiek vanijzergebrek gebruikt worden, kunnen onderscheidenworden in testen die de ijzervoorraad meten en testendie de gevolgen van het ijzertekort in het functionelecompartiment meten.Met name bij patiënten waarbij sprake is van ijzerge-brek in combinatie met andere ziekten is de diagnos-tiek van ijzergebrek moeilijk, en is het vaak noodzake-lijk meerdere testen in te zetten. In de voordracht zullen de meest gebruikte testen be-sproken worden.

Laboratoriumtesten

IJzervoorraad in beenmergDe oudste test die bij de diagnostiek van ijzergebrekgebruikt wordt en die als gouden standaard wordt be-schouwd is de beoordeling van de ijzervoorraad in hetbeenmerg. De drie stadia van ijzergebrek worden allegekenmerkt door het ontbreken van ijzervoorraad (zietabel 1). Uitstrijken van beenmerg aspiraat waarinvoldoende stroma (“brokjes”) aanwezig dient te zijn,worden gekleurd met pruisisch blauw (Perls kleuring)en de hoeveelheid ijzer in de reticulo-endotheliale cel-

len dat blauw aankleurt wordt beoordeeld. Indien erijzer aantoonbaar is, is er geen sprake van ijzergebrek.Echter, indien er geen ijzer wordt gezien, sluit dit deaanwezigheid van ijzer niet altijd uit. Volgens litera-tuurgegevens dienen er minimaal vijf (en volgenssommige auteurs nog meer) brokjes op de aanwezig-heid van ijzer geïnspecteerd te worden, alvorens eenuitspraak over de afwezigheid van ijzer te mogendoen. Helaas worden er regelmatig weinig of geenbrokjes in de beenmerguitstrijken aangetroffen, waar-door het onderzoek niet conclusief is. Een beenmerg-punctie is een invasief onderzoek dat door de patiëntals onaangenaam ervaren wordt en dat bovendien tijd-rovend is, hetgeen de reden is dat dit onderzoek voorde diagnostiek van ijzergebrek weinig gebruikt wordt.

Serum ferritineSedert het begin van de jaren tachtig zijn er meerderetesten ontwikkeld die de concentratie van ferritine inhet bloed meten. Momenteel is de bepaling van deserum ferritine concentratie de meest gebruikte test bijde diagnostiek van ijzergebreksanemie. Er zijn ver-schillende soorten immunochemische testen in ge-bruik. Bij gezonde personen is de concentratie vanferritine in het plasma gecorreleerd aan de hoeveel-heid voorraadijzer, waarbij 1 µg/l serum ferritineovereenkomt met 8-10 mg voorraadijzer. Wanneer deserum ferritine concentratie kleiner dan 12 µg/l is, iser sprake van ijzerdepletie. IJzerdepletie leidt tot com-pensatoire toename van de ijzerabsorptie in de darm,waardoor bij een voldoende ijzerrijke voeding er geenijzergebreksanemie zal ontstaan. Niet alleen in dederde wereldlanden maar ook in welvarende streken isijzerdepletie een veel voorkomend verschijnsel. InWest Europa komt ijzerdepletie bij vrouwen in devruchtbare leeftijd bij 15%, bij kinderen tot 6 jaar bij30% en bij gravidae bij 50-75% voor.

13

Tabel 1. Parameters van de ijzerstatus

Hb MCV Ferritine Transferrine- ZPP sTfR BM ijzerverzadiging

IJzerdepletie N N ↓ N N N geen

IJzerdeficiënte erytropoiese N N ↓ ↓ ↑ ↑ geen

IJzergebreksanemie ↓ N of ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ geen

ACD ↓ N of ↓ N of ↑ N of ↓ N of ↑ N of ↑ N of ↑

ACD + ijzergebrek ↓ N of ↓ N N of ↓ ↑ ↑ (of N?) geen

N: normaal; ↑: verhoogd; ↓: verlaagd; ACD: Anemia of Chronic Disease; sTfR: soluble (serum) transferrine receptor.

Laboratoriumdiagnostiek van ijzergebrek

E.J. HARTHOORN-LASTHUIZENKlinisch-chemisch en hematologisch laboratorium, Bosch Medicentrum, Den Bosch

Anemie in combinatie met een serum ferritine waarde100 µg/l bijkomend ijzergebrek niet geheel uitslui-ten. Voor de diagnostiek van ijzergebrek is de serumferritine bepaling een test met een zeer goede specifi-citeit, doch de sensitiviteit is m.n. in een ziekenhuis-populatie onvoldoende.

Serum ijzer en transferrine verzadigingMeting van het aan transferrine gebonden ijzer in hetbloed en bepaling van de totale ijzerbindingscapaciteit(zijnde de totale transferrineconcentratie) wordt reedsmeer dan vijftig jaar uitgevoerd bij de diagnostiek vanijzergebreksanemie. In 1978 en in 1990 is door hetICSH een referentiemethode beschreven voor de be-paling van het serum ijzer. IJzer dat in het plasma bijneutrale pH aan transferrine is gebonden, wordt bijeen zure pH in oplossing gebracht en met behulp vaneen chromogene bepaling gemeten. Bij patiënten metijzergebreksanemie wordt een verlaagde serum ijzerconcentratie gevonden. Door de aanzienlijke variatievan de concentratie binnen één dag en op opeenvol-gende dagen is deze bepaling als afzonderlijke metingniet bruikbaar bij de diagnostiek van ijzergebreksane-mie. Het is gebruikelijk deze bepaling in combinatiemet de bepaling van de transferrineconcentratie (of-wel de totale ijzerbindingscapaciteit) uit te voeren ende transferrineverzadiging te berekenen. Bij patiëntenmet ijzergebrek wordt een laag serum ijzer en eenhoge ijzerbindingscapaciteit gevonden, waarbij eentransferrineverzadiging 185 µmol/mol heem vrij-wel altijd op bijkomend ijzergebrek wijzen. (Een uit-zondering hierop vormt anemie t.g.v. loodintoxicatiewaarbij zeer hoge ZPP waarden gevonden worden). Inde patiëntenpopulatie die in ons laboratorium onder-zocht wordt , is de specificiteit van de ZPP test onge-veer 50%. De test wordt m.n. ook gebruikt om ijzerge-brek als oorzaak van de anemie uit te sluiten.

Soluble transferrinereceptoren In het laatste decennium van deze eeuw is de bepalingvan oplosbare transferrinereceptor- fragmenten in hetserum (sTfR) voor de diagnostiek van ijzergebrek opde markt gekomen. Er wordt veelal gebruik gemaaktvan een sandwich immuno-assay.De opname van cellulair ijzer geschiedt met behulpvan de transferrinereceptor, een membraan gebondeneiwit dat op alle cellen welke ijzer voor hun stofwisse-ling behoeven, voorkomt. De transferrinereceptorenbinden het ijzer bevattende transporteiwit transferrine.Dit complex wordt opgenomen in de cel, waarna deijzerionen van transferrine worden afgesplitst en hetreceptor-apotransferrinecomplex terugkeert buiten decel. De hoeveelheid transferrinereceptoren wordt m.n.bepaald door de ijzerbehoefte van de cel. Uit onder-zoek is gebleken dat de concentratie van de transferrine-receptor-fragmenten in het bloed is gecorreleerd metde totale hoeveelheid cellulaire transferrinereceptorenin het menselijk lichaam. Het overgrote deel van dezereceptoren bevindt zich op de erytropoietische cellen

14

en de sTfR concentratie is bij gezonde personen danook een maat voor de activiteit van de erytropoiese.Bij patiënten met een toegenomen erytropoietischeactiviteit zoals bijv. voorkomt bij polycytemie en bijhemolyse is de sTfR concentratie verhoogd en eenmaat voor de ernst van de afwijking. Bij onvoldoendeijzeraanbod aan de erytropoietische cellen neemt dedichtheid van de transferrinereceptoren op de cel-membraan toe teneinde de ijzeropname te faciliteren,waardoor de relatie tussen de erytropoietische activi-teit en de sTfR concentratie verstoord wordt. Het isechter gebleken dat de sTfR concentratie een goedemaat is voor de ernst van de ijzerdeficiënte erytro-poiese bij patiënten met ijzergebrek zonder bijko-mende ziekten. Meerdere auteurs melden een goedesensitiviteit van de sTfR concentratie (90% of hoger)voor de diagnose van ongecompliceerd ijzergebrek.Gezien het feit dat de sTfR concentratie eveneens ver-hoogd is bij ziektetoestanden met verhoogde erytro-poietische activiteit zoals bijv. bij hemolyse, vitamineB12 deficiëntie en myelodysplastische syndromen, isde specificiteit van deze test voor de diagnose ijzerge-brek veel minder. In de literatuur wordt deze test metname voor de differentiatie tussen ACD en ACD ge-compliceerd door ijzergebrek aanbevolen. Volgenssommige onderzoekers verschilt de sTfR concentratiebij patiënten met ACD niet van waarden bij gezondepersonen, terwijl de spreiding van de waarden bijACD patiënten groter is dan bij normalen. Anderenechter melden dat de waarden bij patiënten met ACDsignificant hoger zijn dan bij gezonden. Bij patiëntenmet ACD in combinatie met ijzergebrek wordenverhoogde waarden gemeld, terwijl de mate van ver-hoging minder is dan bij patiënten met ijzergebrekzonder bijkomende ziekten. De uiteenlopende bevin-dingen worden mogelijkerwijs verklaard door ver-schillen in de onderzochte populaties. ACD wordtgekenmerkt door verminderde erytropoietische activi-teit, een gestoorde ijzermobilisatie uit de macrofagenvan het beenmerg en een licht verkorte overlevings-duur van de erytrocyten. Voorts is gebleken dat de ex-pressie van de transferrinereceptoren soms verlaagdis. Deze stoornissen worden veroorzaakt door diversecytokines. De ernst van de stoornissen in de erytro-poiese wordt bepaald door de aard en de concentratievan de bij het ziekteproces geproduceerde cytokines.Bij sommige chronisch inflammatoire aandoeningenstaat de stoornis in het ijzeraanbod aan de erytropoie-tische cellen op de voorgrond waardoor een ernstigeijzerdeficiënte erytropoiesis kan ontstaan, bij andereaandoeningen is met name de erytropoietische activi-teit sterk verminderd. Sommige patiënten met ACDzonder begeleidend ijzergebrek vertonen een ver-hoogde ZPP in combinatie met een verhoogde sTfRconcentratie, terwijl bij anderen verhoogde ZPP waar-den en normale sTfR concentraties gevonden worden.Vooralsnog is het nog niet voldoende duidelijk wat desensitiviteit en de specificiteit van de sTfR bepalingvoor de diagnose ijzergebrek is bij patiënten dietevens lijden aan ACD.

Hemoglobine en erytrocyt-indices In het laatste stadium van ijzergebrek treedt anemieop, gekenmerkt door een daling van de MCV en eenafname van de erytropoietische activiteit. Anemie wordt gedefinieerd als een Hb-concentratielager dan een waarde, welke als normaal wordt be-schouwd voor leeftijd, geslacht en omgevingsfactorenvan een persoon. Wanneer men definieert dat eenpatiënt ijzergebreksanemie heeft als het Hb stijgt naijzertherapie, is de Hb concentratie zowel een matigsensitieve als een matig specifieke parameter voor dediagnose ijzergebreksanemie.De sensitiviteit van de MCV is, gezien de grote sprei-ding in de normaalwaarde matig sensitief. Indien denormale waarde van de MCV bij een individuele pa-tiënt bekend is, neemt de sensitiviteit van deze para-meter sterk toe. De specificiteit van de MCV wordtnegatief beïnvloed door het voorkomen van afwij-kingen zoals thalassemieën en ACD. Met name in dederde wereldlanden is de MCV dus minder bruikbaarbij de diagnostiek van ijzergebrek. Bij ijzerdeficiënte erytropoiese treedt anisocytose op,hetgeen met behulp van automatische celtelapparatuurgetalsmatig weergegeven wordt als RDW (red celldistribution width). De RDW wordt meestal berekendals een variatiecoëfficient, d.w.z. de standaarddeviatievan de distributie van erytrocytenvolumes gedeelddoor de MCV. Deze parameter is m.n. onvoldoendespecifiek voor de diagnose ijzergebreksanemie. De afwijkingen die vastgesteld kunnen worden bijmicroscopische beoordeling van het erytrocytenaspectzijn niet specifiek voor ijzergebrek.Recente publicaties over de parameters percentagehypochrome erytrocyten en hypochrome reticulocyten,welke met name bij de diagnostiek van het optredenvan ijzerdeficiënte erytropoiese bij patiënten die meterytropoietine worden behandeld, worden gebruikt,maken melding van een goede sensitiviteit.

ConclusieGezien de diversiteit in sensitiviteit en specificiteitvan de verschillende laboratoriumtesten bij de dia-gnostiek van ijzergebrek is veelal een combinatie vantesten aangewezen. De keuze van testen wordt be-paald door de aard van de te onderzoeken populatie.

Literatuur

1. Cook JD. Iron-deficiency anaemia. In: Hershko C, ed.Clinical disorders of iron metabolism (Clinical Haema-tology Vol. 7). London: Baillière Tindall, 1994: 787-805.

2. Baynes RD. Assessment of iron status. Clin Biochem 1996;29: 209-215.

3. Guyatt GH, Oxman AD, Ali M, Willan A, McIlroy W,Patterson C. Laboratory diagnosis of iron-deficiency ane-mia. J Gen Intern Med 1992; 7: 145-153.

4. Hastka J, Lasserre J-J, Schwarzbeck A, Reiter A, HehlmannR. Laboratory tests of iron status: correlation or commonsense. Clin Chem 1996; 42: 718-724.

15

Aantekeningen

16

IJzertransport over de celmembraan vindt plaats dooreen reactie tussen transferrine en de transferrinerecep-tor op de celmembraan. IJzeropname in de cel vindtvervolgens plaats door receptor gemedieerde endo-cytose van transferrine. Na intracellulaire ijzerafgifteworden transferrine en transferrinereceptor naar hetceloppervlak teruggetransporteerd waarna exocytosevan transferrine plaatsvindt.De transferrinereceptor is een transmembraneus eiwitdat aanwezig is in vrijwel alle lichaamscellen dochvooral tot expressie komt op erytroide cellen in hetbeenmerg en op syncytiotrofoblastcellen. De receptorwordt gevormd door een glycoproteïne dat is samen-gesteld uit twee identieke subunits (95 kDa) metelkaar verbonden door zwavelbruggen. Aan één sub-unit kan één transferrinemolecuul binden. Het aantaltransferrinereceptoren aan de celmembraan wordt be-ïnvloed door proliferatie en differentiatie van decellen en door de cellulaire ijzerbehoefte. Cellulaireijzerhomeostase wordt bewerkstelligd via de regulatievan de synthese van respectievelijk transferrinerecep-toren en van ferritine. Dit vindt plaats door de inter-actie van cytoplasmatische iron regulatory proteins(IRP) met iron responsive elements van mRNA. Bijeen cellulair ijzertekort wordt de synthese van trans-ferrinereceptoren en daarmee de cellulaire ijzerop-name gestimuleerd, terwijl de translatie van ferritinewordt onderdrukt; omgekeerd wordt, bij een cellulaireovermaat van ijzer de translatie van ferritine gestimu-leerd en die van de transferrinereceptor onderdrukt.Naast de cellulaire ijzerbehoeften vormt de erytroideproliferatie in het beenmerg een zeer krachtige prikkelvoor de synthese en expressie van transferrinerecepto-ren.

Serumtransferrinereceptor (S-TfR)Tijdens het proces waarbij de transferrinereceptorvan intracellulair naar de celmembraan wordt terug-getransporteerd wordt een deel van de transferrine-receptoren proteolytisch gesplitst door een membraangeassocieerde protease en geëxternaliseerd. Deze mo-nomeer van het extracellulaire domein van de receptorheeft een moleculaire massa van 85 kDa en vormt inhet serum een complex met transferrine. In meerderestudies is aangetoond dat er een vast verband bestaattussen weefsel transferrinereceptorconcentratie en S-TfR-concentraties. Omdat transferrinereceptoren vooralop erytroide voorlopercellen tot expressie wordengebracht lijken S-TfR-concentraties de erytroide trans-ferrinereceptor turnover te reflecteren; deze transferrine-receptor turnover wordt bepaald door de proliferatie-

snelheid van erytroide voorlopercellen en de weefsel-ijzerbehoeften. Als gevolg hiervan zijn veranderingenin S-TfR-concentraties waargenomen bij veranderingenin de erytropoiese en/of ijzerstatus van het lichaam.

De fysiologische betekenis van de S-TfR is onduide-lijk; dierproeven suggereren echter een mogelijke rolin de ijzerhomeostase. De S-TfR-concentratie wordtbepaald met elisa’s die gebruikmaken van antistoffentegen de humane transferrinereceptor. Omdat stan-daardisatie met betrekking tot gebruik van afname-buizen, bloedafname en tijd tussen afname en ver-werking ontbreekt zijn de uitkomsten van deverschillende testen niet zondermeer met elkaar tevergelijken.Uit de onderzoeken kan wel geconcludeerd wordendat bij gezonde volwassenen de S-TfR-concentratieniet beïnvloed wordt door leeftijd, geslacht en pre- ofpostmenopauzale status; wel lijken er raciale verschil-len te bestaan waarbij de S-TfR concentratie in ne-groïde personen gemiddeld 9% groter is.

Het klinisch belang van de serum transferrine-receptorbepaling

Serum transferrinereceptor en proliferatie van ery-troide beenmergcellenDoor de relatie tussen S-TfR-concentratie en de trans-ferrinereceptorconcentratie op erytroide voorlopercel-len in het beenmerg reflecteert de S-TfR-concentratiede erytroide proliferatiesnelheid.Bij patiënten met hemolyse wijst een toename van S-TfR-concentratie al voor de Hb-daling op een toe-name van de hemolyse waardoor vroege therapeu-tische interventies mogelijk zijn. Een stijging van deS-TfR-concentratie na chemotherapie wijst op herstelvan de erytroide proliferatie na beenmergdepressie. Inpatiënten met een terminale nierinsufficiëntie of meteen chemotherapeutisch behandelde maligniteit, diemet recombinant humaan erytropoietine worden be-handeld om een Hb-stijging te bewerkstelligen, geefteen verandering in de S-TfR-concentratie een vroegeindicatie voor de te verwachten Hb-verandering.

Serum transferrinereceptor en ijzerdeficiëntieIn gezonden vormt de serum ferritineconcentratie eengoede maat voor de lichaamsijzervoorraad.De S-TfR reflecteert heel goed de weefselijzerbehoefte;het is een gevoelige merker van vroege weefselijzer-deficiëntie. Bij de ontwikkeling van een ijzerdeficiëntie daalt eerst

17

De diagnostische betekenis van de serum transferrinereceptor

C van der HEULInterne Geneeskunde,Sint Elisabeth Ziekenhuis, Tilburg

het serumferritinegehalte daarna treedt als uiting vaneen ijzertekort in het erytron een stijging van S-TfR-concentratie op alvorens het Hb-gehalte en de MCVdalen. De S-TfR-bepaling is in staat om een subklinischeijzerdeficiëntie te detecteren; de S-TfR/Ferritine index(S-TfR/log ferritine) is een nog gevoeligere methodeom een ijzerdeficiënte erytropoiese aan te tonen, metname in aanwezigheid van grenswaarden voor ferri-tine en S-TfR.De S-TfR/ferritine ratio is ook van belang om in hetgeval van een verhoogde S-TfR-concentratie te dif-ferentiëren tussen ijzertekort en een hyperplastischeerytropoiesis.In het tweede en derde trimester van de zwangerschapheeft de serum ferritineconcentratie een beperkte dia-gnostische waarde m.b.t. het vaststellen van een ma-ternale ijzerdeficiëntie. Het serum ferritinegehaltedaalt in de perioden t.g.v. een mobilisatie van weefsel-ijzer ten behoeve van transplacentair ijzertransport; ditleidt lang niet altijd tot een maternale ijzerdeficiënteerytropoiese, hetgeen met een S-TfR/ferritine ratiobeter kan worden vastgesteld.

Serum transferrinereceptor en anemie bij chronischeziekteDe S-TfR-bepaling lijkt vooral nuttig bij de diagnos-tiek van ijzerdeficiëntie bij inflammatoire aandoenin-gen.Anemie bij chronische en acute ontstekingsprocessenwordt gekenmerkt door een laag serumijzer gehalteen een normale ijzervoorraad. De functionele afnamevan ijzer voor de erytroblasten zou moeten leiden toteen toename van transferrinereceptoren aan het cel-membraanopppervlak; door remmende effecten vanTNF, Il-1 en interferon vindt dit echter niet plaats.Differentiatie tussen een anemie van de chronischeziekte (ACD) en een ijzergebreksanemie (IDA) kanlastig zijn; hoewel een ijzerkleuring van het beenmergde oplossing kan bieden is deze methode als routine-bepaling echter te invasief .Aangezien serumferritine als acute fase eiwit bij chro-nische ziekten verhoogd is en waarden tussen 45-100µg/l kunnen correleren met de afwezigheid van kleur-baar ijzer in het beenmerg is serumferritine geen ge-schikte parameter voor het onderscheid tussen IDA enACD; S-TfR lijkt hiervoor echter wel geschikt aan-gezien S-TfR zich niet als acuut fase eiwit gedraagt. In een ongecompliceerde ACD is de S-TfR-concen-tratie normaal, terwijl bij een IDA de S-TfR- concen-tratie juist verhoogd is. Bovendien kan de S-TfR-be-paling ook een co-existente ijzerdeficiëntie aantonenbij patiënten met een ACD; in dat geval wordt eennormaal tot verhoogd serum ferritine en een toegeno-men S-TfR-concentratie gevonden. De diagnostischesensitiviteit (98%) en specificiteit (100 %) verbeter-den nog meer na berekening van de S-TfR/ferritineindex.Ook bij hemodialyse patiënten worden niet aan de ijzer-status gerelateerde, verhoogde serum ferritine waarden

gevonden; co-existent ijzergebrek is hierdoor lastig vastte stellen. Mogelijk kan ook hier de S-TfR/ferritineratio uitkomst bieden.

ConclusiesDe S-TfR-concentratie reflecteert de erytroide TfR-expressie en blijkt een betrouwbare maat voor deweefselijzerbehoefte, waar ferritine meer de weefsel-ijzervoorraad aangeeft. S-TfR-bepaling is nuttig bijhet onderscheid tussen anemie bij chronische ziekteen ijzergebreksanemie alsmede bij het aantonen vaneen ijzerdeficiëntie bij een anemie door chronischeziekte. De sensitiviteit en de specificiteit worden ver-groot door het toepassen van de S-TfR/ferritine index.Andere toepassingen van de S-TfR-bepaling vormenhet aantonen van een eventueel ijzergebrek bij eenanemie in de zwangerschap en bij een dialyse patient.Tenslotte kan de S-TfR-bepaling dienen om de activi-teit van de erytropoiese bij verschillende ziektebeel-den te monitoren dan wel om een vroege voorspellingte doen van het effect van het therapeutisch gebruikvan recombinant humaan EPO.

Literatuur

1. Feelders RA, Kuiper-Kramer EPA, Eijk HG van. Structure,function and Clinical Significance of Transferrin Recep-tors. Clin Chem Lab Med 1999; 37: 1-10.

2. Weiss G, Houston T, Kastner S, et al. Regulation of cellulariron metabolism by erythropoietin activation of iron-regu-latory protein and upregulation of transferring receptorexpression in erythroid cells. Blood 1997; 89:680-687.

3. Kohgo Y, Niitsu Y, Kondo H et al. Serum transferrin recep-tor as a new index of erythropoiesis. Blood 1987; 70: 1955-1958.

4. Huebers HA, Beguin Y, Pootrakul P et al. Intact trans-ferring receptors in human plasma and their realation toerythropoiesis. Blood 1990; 75:102-107.

5. Beguin Y, Clemons GK, Pootrakul P et al. Quantitativeassessment of erythropoiesis and functional classificationof anemia based on measurements of serum transferrinreceptor and erythropoietin. Blood 1993; 81: 1067-1076.

6. Skikne BS, Flowers C, Cook JD. Serum transferring recep-tor: a quantitative measure of tissue iron deficiency. Blood1990; 75: 1870-1876.

7. Kuiper-Kramer PA, Huisman CMS, Raan J van et al.Analytical and clinical implications of soluble transferrinreceptors in serum. Eur J Clin Chem Biochem 1996; 34:645-649.

8. Suominen P, Punnonen K, Rajamäki et al. Evaluation of anew immunoenzymometric assay for measuring solubletransferrin receptor to detect iron deficiency in anemicpatients. ClinChem 1997; 43: 1641-1646.

9. Suominen P, Punnonen K, Rajamäki et al. Serum transfer-rin receptor and transferrin receptor-ferritin index identifyhealthy subjects with subclinical iron deficits. Blood 1998;92: 2934-2939.

10. Punnonen K, Irjala K, Rajamäki A. Serum transferrinreceptor and its ratio to serum ferritin in the diagnosis ofiron deficiency. Blood 1997; 89: 1052-1057.

11. Cermak J, Brabec V. Transferrin receptor-ferritin index: auseful parameter in differential and hyperplastic erythro-poiesis. Eur J Haematol 1998; 61: 210-212.

12. Feelders RA, Vreugdenhil G, Manger B et al. Serum trans-ferrin receptor levels in anemia of rheumatoid arthritis andeffects of iron chelation treatment. Eur J Haematol 1994;52: 61-62.

18

13. Cazzola M, Ponchio L, Pedrotti C et al. Prediction ofresponse to recombinant human erythropoietin (rHuEPO)in anemia of malignancy. Haematologica 1996; 81; 434-441.

14. Beguin Y. Prediction of response to optimise outcome oftreatment with erythropoietin. Semin Oncol 1998; 25: 37-34.

19

Aantekeningen

20

IJzerhuishoudingIJzer tekort is anno 2000 nog steeds een relatieffrequent voorkomend probleem in de Westerse sa-menleving, met name bij kinderen, jonge vrouwen enoudere personen.Bij kinderen wordt het tekort veelal veroorzaakt dooreenzijdige voeding; melkproducten bevatten immersweinig ijzer. Bij volwassenen is chronisch verlies vanbloed een belangrijke oorzakelijke factor.Het inzicht in de omvang van de ijzervoorraad en debeschikbaarheid van ijzer voor de hemoglobinesyn-these wordt in een populatie van ziekenhuispatiëntenveelal vertroebeld door pathofysiologische afwijkingendie simultaan voorkomen (1 - 4).De ijzerkleuring in een uitstrijkje van een beenmerg-aspiraat wordt nog steeds beschouwd als de goudenstandaard voor het bepalen van de ijzervoorraad.Evaluatie van de serum ijzerconcentratie in combina-tie met de TIJBC verschaft aanwijzingen omtrent deijzerhuishouding en de eventuele aanwezigheid vancomplicerende omstandigheden. De serum ferritineconcentratie biedt uitstekende diagnostische informa-tie in ongecompliceerde situaties.Ruim 10 jaar geleden werd een simpel uitvoerbareanalysemethode voor de bepaling van zink protopor-fyrine (ZPP) in erytrocyten geïntroduceerd.

Zink protoporphyrineZink protoporfyrine (ZPP) is een product dat zich op-hoopt bij een ontregelde haem biosynthese. De ZPPconcentratie in erytrocyten in de circulatie weerspie-

gelt de beschikbaarheid van ijzer in het beenmerg tenbehoeve van de Hb-synthese (5, 6).

Onvoldoende beschikbaarheid van ijzer voor dehaemsynthese kan worden veroorzaakt door ijzerdefi-ciëntie of door ‘anemia of chronic disease’. Bij ver-hoogde activiteit van de erytropoiese, zoals bijvoor-beeld voorkomt bij hemolyse en bij acuut bloedverlies,is eveneens onvoldoende ijzer beschikbaar voor in-bouw bij de Hb synthese. Lood intoxicatie resulteertin sterk verhoogde ZPP waarden

HematofluorometerAls vervolg op de bewerkelijke extractiemethode isapparatuur ontwikkeld voor een directe bepaling vanZPP in bloed. Met de zogenaamde “front surface”fluorometer is analyse mogelijk in een tijdsbestek vanongeveer 1 minuut.Storende fluoroforen in plasma kunnen worden geëli-mineerd door een suspensie van erytrocyten te berei-den in fysiologisch zout. Een druppel van de suspensiewordt op een voorwerpglaasje gebracht. De fluor-escentie intensiteit is een maatstaf voor de ZPP con-centratie in een laagje erytrocyten. Het ZPP meet-resultaat wordt weergegeven als ZPP/Hb ratio.Referentie range: 0,05 - 0,22 mmol ZPP/mol Hb.

Screening en interpretatie van resultaten

Microcytaire anemieHemocytometrisch onderzoek en bepaling van deconcentratie reticulocyten zijn van additioneel belangom onderscheid te maken in geval van microcytaireerytropoiese. Screening geschiedt conform de richtlijnzoals vermeld op het Probleem gericht Aanvraagfor-mulier (NHG, SAN, NVKC).

In geval van een microcytaire anemie wordt in het ka-der van aanvullend onderzoek naast de RDW-SD (dis-tributiewijdte, berekend op basis van de standaardde-viatie) en de reticulocyten concentratie ook deZPP/Hb ratio bepaald. Een sterk verhoogde waardepast bij ijzerdeficiëntie. Normale of licht verhoogdewaarden komen voor bij ß-thalassemie en in geringemate bij α-thalassemie (7, 8).De individuele bijdrage van elke parameter (figuur 1)aan het onderscheid tussen diverse categorieën patiëntenkunnen worden gecombineerd in een discriminant-functie 2 RDW-5 RBC-250 ret+30 ZPP waarvan deresultaten zijn weergegeven in figuur 2.

21

Hemocytometrie, reticulocyten en erytrocyten zink protoporphyrine: een ijzersterke combinatie

P.C.M. BARTELSLaboratorium voor Klinische Chemie, Hematologie en Immunologie, Medisch Centrum Alkmaar, Alkmaar

In figuur 3 worden de ZPP resultaten vermeld in rela-tie tot de activiteit van de erytropoiese bij Fe-tekortresp. α- en ß-thalassemie.

Normocytaire anemieIn geval van een normocytaire anemie kan de klini-sche interpretatie van afwijkingen in de ijzerhuishou-ding op basis van de ZPP/Hb ratio slechts geschiedenna evaluatie van onderzoeksresultaten die inzicht ver-schaffen in de activiteit van een infectie (CRP, neutro-fiele granulocyten).

Follow up bij enkele categorieën patiënten Tijdens de zwangerschap neemt de voorraad ijzer af.Het resultaat van sequentiële bepaling van ferritineresp. ZPP verschaft nadere informatie hieromtrent (9,10).Bij jonge kinderen met een beperkte Fe voorzieningkunnen zich in perioden van sterke groei symptomenvan ijzergebrek manifesteren (11, 12).Bij hemodialyse patiënten verschaft de bepaling vanZPP in erytrocyten bruikbare aanwijzingen voor eva-luatie van de ijzerhuishouding (13-15).

22

Figuur 1. Resultaten van hemocytometrisch onderzoek, reticulocyten concentratie en ZPP/Hb ratio. Van links naar rechts betreft het inde verschillende figuuronderdelen 3 groepen patiënten ( α-thalassemie, ß-thalassemie, Fe-tekort) en een referentiegroep van gezondepersonen.

Figuur 2. Resultaten van toepassing van een discriminantfunctievoor het maken van onderscheid tussen 3 groepen patiënten ende referentiegroep.

Literatuur

1. Vercellotti GM. A balanced budget - Evaluating the ironeconomy. Clin Chem 1996; 42: 657.

2. Hastka J, Laserre JJ, Schwarzbeck A, Reiter A, HehlmannR. Laboratory tests of iron status: correlation or commonsense? Clin Chem 1996; 42: 718-24.

3. Sherwood RA, Pippard MJ, Peters TJ. Iron homeostasisand the assessment of iron status. Ann Clin Biochem 1998;35: 693-708.

4. Baynes RD. Assessment of iron status. Clin Biochem 1996;29: 209-215.

5. Labbé RF, Vreman HJ, Stevenson DK. Zinc protopor-phyrin: a metabolite with a mission. Clin Chem 1999; 45:2060-2072.

6. Labbé RF, Dewanji A, McLaughlin K. Observations on thezinc protoporphyrin/heme ratio in whole blood. Clin Chem1999; 45: 146-148.

7. Harthoorn-Lasthuizen EJ. Erythrocyte zinc protoporphyrinin the diagnosis of iron deficiency anemia. ProefschriftVrije Universiteit Amsterdam, 2000

8. Graham EA, Felgenhauer J, Detter JC, Labbé RF. Elevatedzinc protoporphyrin associated with thalassemia trait andhemoglobin E. J Pediatr 1996; 129: 105-10.

9. Van den Broek NR, Letsky EA, White SA, Shenkin A. Ironstatus in pregnant women: which measurements are valid?Brit J Haematol 1998; 103: 817-824.

10. Aschkenazi S, Kaplan B, Shaklai M, Blickstein D, Bar J,Ben- Rafaël Z. Red blood cell zinc protoporphyrin mea-surement for assessment of peripartum iron deficiency.Clin Exp Obst & Gyn 1999; 26: 183-184.

11. Hinchliffe RF, Lilleyman JS, Steel GJ, Bellamy GJ. Use-fulness of red cell zinc protoporphyrin concentration in theinvestigation of microcytosis in children. Pediatr HematolOncol 1995; 12: 455-462.

12. Rettmer RL, Carlson TH, Origenes ML, Jack RM, LabbéRF. Zinc protoporphyrin/heme ratio for diagnosis of pre-anemic iron deficiency. Pediatrics 1999; 104: 1-5.

13. Braun J. Erythrocyte zinc protoporphyrin. Kidney Int 1999;S: 57-60.

14. Baldus M, Salopek S, Möller M, Schliesser J, Klooker P,Reddig J, Gansert U, Brass H. Experience with zinc proto-porphyrin as a marker of endogenous iron availability inchronic haemodialysis patients. Nephrol Dial Transplant1996; 11: 486-491.

15. Baldus M, Walter H, Thies K, Anders C, Stein M, HellsternP, Brass H. Transferrin receptor assay and zinc protopor-phyrin as markers of iron deficient erythropoiesis in end-stage renal disease patients. Clin Nephrol 1998; 49: 186-189.

23

Figuur 3. Onderlinge vergelijking van ZPP waarden in relatie tot de activiteit van de erytropoiese voor de 3 groepen patiënten.

Aantekeningen

24

Patients with chronic renal failure almost invariablydevelop a chronic anaemia. The pathogenesis of thisanaemia is multi-factorial, including occult bloodloss, shortened red cell life span due to haemolysis,suppression of erythropoiesis by “uraemic inhibitors”,iron deficiency, and hyperparathyroidism, but by farthe most important factor is an inappropriately lowproduction of erythropoietin by the diseased kidneys.Prior to the 1990’s, the management of renal anaemiawas grossly unsatisfactory, often involving repeatedblood transfusions with the attendant risks of trans-mission of infectious agents, sensitisation to histo-compatibility antigens, and iron overload. Indeed,blood transfusion itself suppresses any residual endo-genous renal production of erythropoietin due tonegative feedback control.

The management of renal anaemia was, however,transformed in 1990 by the introduction of recombi-nant human erythropoietin into clinical practice. Thisarose initially from the successful isolation andcloning of the human erythropoietin gene in 1985, andits subsequent expression in Chinese hamster ovarycells. Over a billion renal patients have now beentreated with recombinant human erythropoietin world-wide, and it is highly effective in treating renalanaemia, with a successful response in over 90% ofpatients treated. The secondary benefits to the patientin improving various physiological functions are con-siderable. These benefits include increased quality-of-life, increased exercise capacity, and improved cardiacfunction. Patients also report less fatigue and othersymptoms of anaemia, and there is increasing evi-dence that correction of anaemia with erythropoietintherapy can reduce mortality in renal patients.

Erythropoietin is generally best administered subcuta-neously, although in some haemodialysis patients itmay be given intravenously. The usual starting dose is1,000 to 2,000 units twice or thrice weekly, with theaim of increasing the haemoglobin concentration byaround 1g/dl. Patients responding considerably lessthan this have by definition a “poor response”, and thecommonest cause of this is iron deficiency which maybe absolute or functional. Absolute iron deficiency iswhen the total body stores of iron are exhausted, andfunctional iron deficiency is when there are amplebody iron stores but there is a problem mobilising ironfrom these stores rapidly enough to supply the bonemarrow for erythropoiesis. Absolute iron deficiency is

easier to detect, and is characterised by low serumferritin levels. Functional iron deficiency can often bedifficult to diagnose, since the conventional markersof iron status such as serum ferritin and transferinsaturation may be unhelpful. Indeed the ferritin levelsare often normal or raised in this condition, reflectingthe adequate iron stores. Transferrin saturation may beless than 20%, but this parameter shows considerablebiological variation due to the natural fluctuations inserum iron levels. Various other parameters of ironstatus have been assessed, including erythrocyte zincprotoporphyrin levels, red cell ferritin levels, andserum transferrin receptor levels. None of these testshas a sufficiently high sensitivity and specificity to beuseful in clinical practice.

In the early 1990’s, however, the Bayer Diagnosticsseries of automated blood count analysers developedthe capacity to measure the intracellular haemoglobinconcentration. Since the latter is heavily dependent onan adequate supply of iron getting into the red cell, itcould be used as a surrogate marker of early iron defi-ciency in the red cells. It has long been recognised thatiron deficiency causes the red cells to become micro-cytic and hypochromic, but the Technicon H* series ofinstruments allowed for the first time the percentage ofhypochromic red cells (defined as an intracellularhaemoglobin concentration less than 28g/dl) to be cal-culated in a blood sample. This methodology was ex-amined in dialysis patients receiving erythropoietintherapy, and it became apparent that many such patientsdeveloped a rise in percentage hypochromic red cells asthe iron supply became rate-limiting. Furthermore, thisincrease in hypochromic red cells could be reversedby the administration of intravenous iron. Several sub-sequent studies confirmed the validity of this method inrenal patients, and indeed a recent presentation at theEuropean Renal Association meeting in Nice in Sep-tember 2000 showed that out of all the laboratory para-meters (erythrocyte zinc protoporphyrin, percentage ofhypochromic red cells, reticulocyte haemoglobin con-tent, and soluble transferrin receptor levels), stepwisediscriminant analysis identified hypochromic red cellsas the only variable with independent diagnostic value.This parameter was able to classify correctly 87.2% ofpatients with functional iron deficiency, and the use ofadditional tests did not substantially improve diagnosticefficiency. A hypochromic red cell measurement ofgreater than 6% yielded a sensitivity of 82.4% and aspecificity of 94.6%.

25

Management of the anaemia of renal disease

I.C. MacDOUGALLDepartment of Renal Medicine, King’s College Hospital, London, UK

There are only two problems with the measurement ofhypochromic red cells. Firstly, the only automatedblood count analysers that have the technology to per-form this measurement are the Bayer Diagnostics setof instruments, either the Technicon H1, H2, or H3analysers or, more recently, the Advia 120. Secondly,the blood sample must be analysed fairly soon afterwithdrawal from the patient, certainly within a fewhours. Samples analysed greater than 24 hours willhave a spuriously elevated percentage of hypochromicred cells, and this will also be the case if the sample isexposed to excessive temperature changes. It has beenshown that the percentage of hypochromic red cellscan change almost on a daily basis, with a rise in thismeasurement becoming apparent as functional irondeficiency develops. Similarly, a fall in this measure-ment may be seen every couple of days if the irondeficiency is corrected with IV iron.

Another measurement that has been studied more re-cently is the reticulocyte haemoglobin content. Thismeasurement can only be performed on the TechniconH3 and Advia 120 blood count analysers, and the prin-ciple is very similar to that of hypochromic red cells.Since the reticulocytes represent the population ofmaturing red cells, it was felt that a fall in the reticu-locyte haemoglobin content may be an even earliermarker of iron deficiency. The cut-off that is generally

used for this is

27

Aantekeningen

Aantekeningen

28

InclusiecriteriumVerdenking primaire hemochromatose

DoelPrimaire hemochromatose aantonen, behandelen i.v.m.risico op irreversibele orgaanschade, en familieonder-zoek bij eerstegraadsverwanten

Definitie verdenking primaire hemochromatoseOnverklaarde chronische vermoeidheid, arthralgieën,infertiliteit, impotentie, hartritmestoornissen, decom-pensatio cordis, leverfunctiestoornissen en diabetesmellitus met leverfunctiestoornissen

LaboratoriumonderzoekEen verhoogde ijzerverzadigingsfractie (Fe/TIJBC>45%) en serumferritinewaarde (>280µg/l) bij eennormaal Hb bevestigt de diagnose primaire hemo-chromatose (figuur). Bepaal ook γGT, ALAT, CRP ofBSE

VervolgonderzoekDNA-onderzoek:- voor indicatiestelling genetisch familieonderzoek - soms geïndiceerd voor bevestiging van de diagnose

Leverbiopsie indien >2 x verhoogde transaminasen:- voor prognostiek- voor DD met andere leverziekten (alcoholabusus en

virale hepatitis)

BehandelingFlebotomieën: initiële intensieve behandeling gevolgddoor levenslange onderhoudsbehandeling op geleidevan Hb en ferritine. Streef naar ferritine < 50 µg/l.

Familieonderzoek bij eerstegraadsverwanten- IJzerverzadigingsfractie en ferritine bij alle eerste-

graadsverwanten

- DNA-onderzoek verrichten indien index patiënthomozygoot voor de Cys282Tyr-mutatie of het sa-mengestelde Cys282Tyr-His63Asp genotype heeft

- Bepaal prognose ijzerstapeling en individuele con-trolefrequentie

Literatuur

1. Witte DL, Crosby WH, Edwards CQ, Fairbanks VF,Mitros FA. Practice guideline development task forceofthe College of American Pathologists. Hereditary hemo-chromatosis. Clin Chim Acta 1996; 245: 139-200.

2. Moirand R, Mortaji AM, Loreal O, Paillard F, Brissot P,Deugnier Y. A new syndrome of liver iron overload withnormal transferrin saturation [see comments]. Lancet1997; 349: 95-97.

3. Burke W, Press N, McDonnell M. Hemochromatosis:genetics helps to define a multifactorial disease. ClinGenet 1998; 54: 1-9.

4. Guyader D, Jacquelinet C, Moirand R, Turlin B, MendlerMH, Chaperon J, et al . Noninvasive prediction of fibrosisin C282Y homozygous hemochromatosis. Gastroenterology1998; 115: 929-936.

5. Barton JC, McDonnell SM, Adams PC, et al. Managementof hemochromatosis. Ann Intern Med 1998; 129: 932-939.

6. Powell LW, Subraniam N, Yapp TR. Haemochromatosis inthe new millenium. J Hepatol 1999; 32 (supl 1): 48-62.

7. Swinkels DW, Marx JJM. Diagnostiek en behandeling vanprimaire hemochromatose. Ned Tijdschr Geneesk 1999;143: 1404-1408.

8. Swinkels DW, Marx JJM. Welke parameters (ferritine,transferrine) moet men hanteren bij de follow-up vanhemochromatose? Welke waarden zijn na te streven bijbehandeling? Internisten Vademecum 1999; 17.

9. Vroege opsporing van ijzerstapelingsziekte. Signalementvan de Gezondheidsraad. 1999/21

10. Ferrannini E. Insulin resistance, iron, and the liver. Lancet2000; 355: 2181-2182.

11. EASL International Consensus Conference on Haemochro-matosis. Part I. Introduction J Hepatology 2000; 33: 485-487.

12. EASL International Consensus Conference on Haemochro-matosis. Adams P, Brissot P, Powell LW. Part II. ExpertDocument. J Hepatology 2000; 33: 487-96.

13. EASL International Consensus Conference on Haemochro-matosis. Part III. Jury document. J Hepatology 2000; 33:496-504.

29

Diagnostiek en behandeling van primaire hemochromatose

D. SWINKELS Centraal Klinisch Chemisch laboratorium, UMC St. Radboud

30

Diagnostiek primaire hemocromatose.

Aantekeningen

31

Aantekeningen

32

Iron overload from genetic disorders (e.g. genetic he-mochromatosis, GHC) and/or regular blood trans-fusions (e.g. ß-thalassemia major) is a serious healthproblem in many regions of the world. As liver andspleen iron stores account for more than 70 % of totalbody iron stores (1), the precise quantification and thecontinuous monitoring of these stores is of particularinterest in the diagnosis and treatment of these disor-ders. During the last two decades several non-invasivemethods have been explored for the assessment ofelevated liver iron stores in patients with primary ironoverload or with iron loading anemias. Of these dif-ferent methods only quantitative magnetic resonanceimaging (qMRI) (2) and SQUID biomagnetic liversusceptometry (3) have achieved a broader clinicalacceptance. SQUID biomagnetic liver susceptometry (BLS) hasbecome now a routine method in iron overload moni-toring. While serum ferritin has been shown to be onlya poor predictor of iron overload (4,5) many Europeancenters in Italy, Greece, Switzerland and Germany areusing this method now as part of their regular follow-up programme. In the last decade in about 1100 pa-tients suspected for genetic hemochromatosis and inca. 1000 patients with different iron loading anemias,the liver iron concentration (LIC) was measured at theHamburg Biosusceptometer facility with a total of3600 measurements.

In particular, SQUID-BLS has been used in patients:− with elevated clinical-chemical parameters (ferritin,

serum iron, and/or transferrin saturation) suspectedfor GHC, resulting in 202 patients with LIC >1000µg/gliver;

− tested positively for the HFE gene mutations (C282Y,H63D) in order to quantify the iron load of the liver;

− with hepatopathies and before liver transplantationwith elevated serum ferritin and serum iron in orderto exclude iron overload;

− with low serum ferritin under regular chelationtreatment, especially in thalassemic children, inorder to avoid side-effects from over dosage ofchelation treatment;

− especially, in thalassemic patients with serum ferritinlevels in disagreement with their chelation treatmentregimen, in order to exclude severe siderosis;

− in patients with ß-thalassemia intermedia havingrelatively lower serum ferritin values, in order todefine the onset of chelation treatment (also indi-cated for thalassemic children ≤ 5 y);

− for determining directly the long-term efficacy ofiron chelation treatment by subcutaneous or intra-venous infusion of deferoxamine or by orally bio-available deferiprone;

− after bone marrow or stem cell transplantation or inpatients with MDS in order to avoid side effectsfrom siderosis caused by numerous blood trans-fusions.

SQUID BiosusceptometryWith the discovery of the interaction between electricalcurrents and magnetic fields in 1820 by H.C. Ørsted,magnetometers for the detection of magnetic fieldsbecame possible. However, several other discoverieslike the first liquefaction of helium in 1908 byH. Kamerlingh Onnes and the subsequent observationof superconductivity were necessary, until J. Zimmer-man demonstrated the use of the first SQUID (= Super-conducting Quantum Interference Device) in biomag-netism.Like many other biomagnetometers used in magneto-cardiography (MCG) and in magnetoencephalography(MEG) systems, also the Hamburg Biosusceptometerfacility (Ferritometer: BTi, USA) is making use of twoSQUID detection channels and its properties havebeen described in detail elsewhere (6). Patients coupledto the instrument by a flexible water membrane, arelowered dynamically on a wooden bed from the closestdistance of 2.5 to 9.5 cm in a non-homogeneous mag-netic field from 25 mT down to less than 1 mT, thus, aselected region of the body is magnetized includingthe iron in the liver. As most biological tissue behavesdiamagnetically like water in a magnetic field, onlythe paramagnetic hemosiderin/ferritin iron complexesaffect the magnetization change during the bed travel.For data analysis, SQUID voltages are fitted simulta-neously to the flux integrals of ellipsoidal liver orspleen and overlying spherical thorax geometriesassessed by bed-side sonography and scaled by theirunknown magnetic volume susceptibilities (7). Liveriron concentrations (LIC) are calculated from thespecific ferritin iron susceptibility χFerritin = 1600·10-6[SI/(µg Fe/gliver)]. BLS is based on a physical calibra-tion by the measurement of an object with well-knowngeometry and magnetic volume susceptibility like awater half-space with χwater = -9.032·10-6 [SI] versusχair = 0.364·10-6 [SI] equivalent to –5873 µg Fe/cm3.The clinical verification of the non-invasive BLSmethod was performed by comparing the in vivo resultsas [µg/gliver] with the physico-chemical determination

33

SQUIDfor biomagnetic liver susceptometry in iron overload assessment

R. FISCHERDepartment of Medical Biochemistry and Molecular Biology, UKE-University Hamburg, Germany

of total, ferritin and hemosiderin iron as [µg/gwet weight]by atomic absorption spectroscopy (AAS) in liverbiopsies of 40 patients with genetic hemochromatosis(8,9) as shown in figure 1.

Liver biopsies in patients with ß-thalassemia majorwere performed as fine needle biopsies giving rise toconstraints in the biopsy weight (mdry weight > 0.5 mgand the iron content was determined as [µg/gdry weight].From the water content of normal liver tissue of about71% a drying factor of 3.46 is derived, from livervolume estimation by sonographic scanning a meanenlargement factor of about 1.4 has been found. Thus,a total drying factor of 5 was assumed for liver biop-sies "dry-weight" (n = 80) for comparison with the invivo results from BLS on the same scale (figure 1). In principle, BLS should be superior to the physico-chemical quantitation of iron in liver biopsy samplesdue to the assessment of larger, more representativeliver portions. Only a poor correlation could be achievedin the thalassemia patients (R2 = 0.63) in contrast topatients with genetic hemochromatosis (R2 = 0.96).The resulting 95% prediction range in figure 1 showsthis difference even more clearly. Thus, liver biopsiesallow a quantification of iron only within a mean errorrange of 2800 µg/gwet weight for thalassemic patients andwithin 1300 µg/gwet weight for hemochromatotic patients,whereas the patient related error for BLS is between50 and 300 µg/gliver (7).

Results and discussionPatients with ß-thalassemia major (n=596) were by farthe largest group of patients with iron overload fromregular blood transfusions (LIC{95%}: 287 - 7581µg/gliver), followed by patients homozygous for genetichemochromatosis (n=142; LIC{95%}: 172 - 5504µg/gliver).Serum ferritin is a standard laboratory parameter inthe monitoring of iron overload at almost all tha-lassemia centers around the world. There is no doubtabout the benefit of this parameter in patients withsubnormal or normal iron stores. In iron overloadstates the two iron pools (reticulo-endothelial system,hepatic iron stores) may influence the serum ferritinvalue in an individual manner. Moreover, acute orchronic inflammation processes indicated by the pres-ence of hepatitis C virus infection (HCV) or by ele-vated serum levels of the liver enzyme ALT, usuallyincrease the serum ferritin level. Although, a highlysignificant correlation between LIC and SF was foundby different authors and also in this work, only a poorprediction range for LIC estimation could be derived(4). For the group of patients with ß-thalassemia ma-jor a correlation coefficient of R=0.69 (p

References

1. Modell B, Berdoukas V. The clinical approach to tha-lassemia. London: Grune & Stratton, 1984.

2. Kaltwasser JP, Gottschalk R, Schalk KP, Hartl W. Non-invasive quantitation of liver iron-overload by magneticresonance imaging. Br J Haematol 1990; 74: 360-363.

3. Farrell DE, Tripp JH, Zanzucchi PE, Harris JW, BrittenhamGM, Muir WA. Magnetic measurement of human ironstores. IEEE Trans Magn 1980; MAG-16: 818-823.

4. Brittenham GN, Cohen AR, McLaren CE, et al. Hepaticiron stores and plasma ferritin concentration in patientswith sickle cell anemia and thalassemia major. Am J Hema-tol 1993; 42: 81-85.

5. Fischer R, Tiemann CD, Engelhardt R, et al. Assessment ofiron stores in children with transfusion siderosis by bio-magnetic liver susceptometry. Am J Hematol 1999; 60:289-299.

6. Paulson DN, Fagaly RL, Toussaint RM, Fischer R. Bio-magnetic susceptometer with SQUID instrumentation.IEEE Trans Magn 1991; MAG-27: 3249-3252.

7. Fischer R. Liver iron susceptometry. In: Andrae W andNowak H (eds). Magnetism in Medicine: A Handbook.Berlin: Wiley-VCH, 1998; 286-301.

8. Fischer R, Engelhardt R, Nielsen P, et al. Liver iron quan-tification in the diagnosis and therapy control of iron over-load patients. In: Hoke M, Erné SN, Okada YC, RomaniGL (eds): Advances in Biomagnetism '91. Amsterdam:Elsevier, 1992; 585-588.

9. Nielsen P, Fischer R, Engelhardt R, et al. Neue Möglich-keiten in der Diagnose der hereditären Hämochromatose.Dt Ärztebl 1998; 95: A2912-2921.

10. Fischer R, Nielsen P, Dürken M, et al. The method ofbiomagnetic liver susceptometry in the follow-up of tha-lassemic patients after BMT. Bone Marrow Transpl 1997;19 (suppl. 2): 136-138.

35

Table 1. Statistical results in patients of different thalassemic traits and in patients with genetic hemochromatosis for comparison: anti-logarith means and correlation parameters between serum ferritin (SF) and liver iron concentration (LIC) from SQUID biosuscepto-metry SF = a0 · LIC a1.

patient group n SF LIC SF/LIC R a0 ± ∆a0 a1 ± ∆a1[µg/L] [µg/gliver] [µg/L] [(µg/L)/ (µg/gliver)]

ß-thalassemia major (DFO) 596 1861 1644 1.13 0.69 11.6 ± 1.2 0.69 ± 0.07

ß-thalassemia major (DFP) 180 2087 2062 1.17 0.63 4.6 ± 1.8 0.80 ± 0.07

ß-thalassemia intermedia 28 833 1267 0.66 0.81 0.3 ± 5.7 1.13 ± 0.24

ex-ß-thal. after BMT 26 383 711 0.54 0.74 0.2 ± 3.4 1.17 ± 0.19

sickle c. / ß-thalassemia 17 1984 1188 1.67 0.91 2.9 ± 2.4 0.92 ± 0.12

ex-leukemia a. BMT/SCT 71 253 764 0.33 0.55 2.1 ± 1.9 0.72 ± 0.13

gen. hemochromatosis 142 746 1779 0.47 0.73 0.1 ± 2.3 1.16 ± 0.11

Aantekeningen

36

Hoewel elementair ijzer in fysiologisch opzicht on-misbaar is voor het instant houden van het leven is hetin biochemisch opzicht een potentieel gevaar voor deweefsels. Netjes gebonden aan eiwitten kan het echtergeen kwaad, bijvoorbeeld aan transferrine ten be-hoeve van het transport in de circulatie en de uitwisse-ling met cellen en weefsels. Of in hemoglobine enmyoglobine voor zuurstof transport en leverantie. Eenreservevoorraad ligt, bij de mens 0,5 – 2,5 g, veiligopgeslagen in apoferritine moleculen met een mantelbestaande uit 24 subunits. Het dient als cellulair com-partiment om mee uit te wisselen om te kunnen vol-doen aan de voortdurende vraag om opslag en leve-ring. De voorraad wordt nauwkeurig op peil gehoudendoor een terugkoppeling op en regulatie van de voed-selijzer absorptie in de darmmucosa. In het normalegeval is het verlies per dag zeer gering (1-2 mg). Bijabnormaal verlies, bijvoorbeeld in de vorm van bloed,kan de voorraad aangesproken worden en de absorptieverhoogd. Er is echter geen regulatie van de uitschei-ding. Dit betekent dat bij een foutief verhoogde afstel-ling van de opname in de darm, zoals bij hemochro-matose, de opslagcapaciteit vergroot moet wordendoor toename van de hoeveelheid ferritine. Na ver-loop van jaren leidt dit tot een overlading van de cel-len met ijzer en wordt de capaciteit van veilige opslagoverschreden, en zal de cytoprotectie tekort schietenmet geleidelijk toenemende cel- en weefselschade. Debedoeling van deze voordracht is om eerst basalemechanismen van de cellulaire ijzertoxiciteit te be-spreken en daarna de schade in de diverse organen ende klinische gevolgen voor de functie te behandelen.

WeefselschadeEr zijn talrijke experimentele gegevens die er op wij-zen dat bij een ijzerovermaat met name laagmolecu-laire non-transferrine-gebonden ijzerverbindingen devorming van zuurstofradicalen katalyseert, die op hunbeurt weer lipide en hydroxyl radicalen genereren(1,2). Daarbij vindt o.a. oxidatieve beschadiging vanlysosomale lipiden plaats waardoor de functie van delysosomen nadelig beïnvloed wordt en de fragiliteittoeneemt. Ook de functie van andere celorganellenkan verminderd zijn, zoals in het endoplasmatisch re-ticulum de microsomale cytochroom- P450 capaciteitof in mitochondriën de ademhalingsketen en de ener-gieproductie (ATP). Uiteindelijk resulteert deze lipi-den oxidatie en oxidant stress in ernstige celbeschadi-ging en celdood en ontstaat door inductie van decollageensynthese fibrose. Een andere belangrijk ge-volg is dat ijzerstapeling beschadiging geeft van DNA

met waarschijnlijk daardoor een verhoogde kans opeen neoplasma (3). Voor de lever is dit zeker het geval,het hepatocellulair carcinoom is één van de belang-rijkste doodsoorzaken bij een lang bestaande hemo-chromatose met cirrose. Veel is gespeculeerd over eengrotere kans op het krijgen van andere tumoren. Bijdierproeven is dit wel, maar bij de mens tot dusvernog niet ondubbelzinnig aangetoond.

Klinisch spectrum van de ijzerstapelingHemochromatose is in zijn klassieke vorm het voor-beeld van orgaanschade die kan ontstaan door eenovermatige ijzerstapeling ten gevolge van de inade-quate verhoogde absorptie in de darm en het ontbre-ken van een voldoende eliminatiecapaciteit. Het beelddat zelfs in deze eeuw nog menig medicus voor ogenstaat is dat van de "diabète bronzé" met de klassieketrias van levercirrose, pancreasfibrose met diabetes,en hyperpigmentatie van de huid. Maar ook is het ge-lukkig zo dat door de diagnostische mogelijkheden envroeg ingestelde therapie steeds minder patiënten indit stadium worden aangetroffen. Familieonderzoekof het (bij toeval) vinden van een verhoogd serumijzerof ferritine zijn dan meestal richtinggevend (4,5,6).Vaak zijn de klinische verschijnselen de eerste decen-nia nog niet aanwezig, ondanks dat reeds fibrose ofcirrose van de lever aanwezig kunnen zijn. In onze ei-gen populatie van hemochromatose patiënten waren,ook in het precirrotische stadium, gewrichtsklachtenen/of moeheid in meer dan de helft van de gevallen depresenterende symptomen. Er waren maar enkele pa-tiënten met hypogonadisme of een ernstige infectiemet yersinia enterocolitica. Slechts zelden was ersprake van een gedecompenseerde levercirrose of zui-ver op ijzerstapeling berustende cardiale symptomen.In dit opzicht is het goed te bedenken, dat op de leef-tijd waarop klinische verschijnselen optreden vaak an-dere