Published October 13, 2021 | Version v1
Publication Open

Hepcidin induces intestinal calcium uptake while suppressing iron uptake in Caco-2 cells

Creators

  • 1. Mahidol University
  • 2. Naresuan University
  • 3. The Royal College Of Anesthesiologists Of Thailand

Description

Abnormal calcium absorption and iron overload from iron hyperabsorption can contribute to osteoporosis as found in several diseases, including hemochromatosis and thalassemia. Previous studies in thalassemic mice showed the positive effects of the iron uptake suppressor, hepcidin, on calcium transport. However, whether this effect could be replicated in other conditions is not known. Therefore, this study aimed to investigate the effects of hepcidin on iron and calcium uptake ability under physiological, iron uptake stimulation and calcium uptake suppression. To investigate the potential mechanism, effects of hepcidin on the expression of iron and calcium transporter and transport-associated protein in Caco-2 cells were also determined. Our results showed that intestinal cell iron uptake was significantly increased by ascorbic acid together with ferric ammonium citrate (FAC), but this phenomenon was suppressed by hepcidin. Interestingly, hepcidin significantly increased calcium uptake under physiological condition but not under iron uptake stimulation. While hepcidin significantly suppressed the expression of iron transporter, it had no effect on calcium transporter expression. This indicated that hepcidin-induced intestinal cell calcium uptake did not occur through the stimulation of calcium transporter expression. On the other hand, 1,25(OH)2D3 effectively induced intestinal cell calcium uptake, but it did not affect intestinal cell iron uptake or iron transporter expression. The 1,25(OH)2D3-induced intestinal cell calcium uptake was abolished by 12 mM CaCl2; however, hepcidin could not rescue intestinal cell calcium uptake suppression by CaCl2. Taken together, our results showed that hepcidin could effectively and concurrently induce intestinal cell calcium uptake while reducing intestinal cell iron uptake under physiological and iron uptake stimulation conditions, suggesting its therapeutic potential for inactive calcium absorption, particularly in thalassemic patients or patients who did not adequately respond to 1,25(OH)2D3.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمكن أن يساهم امتصاص الكالسيوم غير الطبيعي والحمل الزائد للحديد من فرط امتصاص الحديد في هشاشة العظام كما هو موجود في العديد من الأمراض، بما في ذلك ترسب الأصبغة الدموية والثلاسيميا. أظهرت الدراسات السابقة التي أجريت على الفئران المصابة بالثلاسيميا الآثار الإيجابية لمثبط امتصاص الحديد، هيبسيدين، على نقل الكالسيوم. ومع ذلك، ما إذا كان يمكن تكرار هذا التأثير في ظروف أخرى غير معروف. لذلك، تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في آثار الهيبسيدين على قدرة امتصاص الحديد والكالسيوم تحت التحفيز الفسيولوجي وتحفيز امتصاص الحديد وقمع امتصاص الكالسيوم. وللتحقق من الآلية المحتملة، تم أيضًا تحديد آثار الهيبسيدين على تعبير ناقل الحديد والكالسيوم والبروتين المرتبط بالنقل في خلايا كاكو-2. أظهرت نتائجنا أن امتصاص الحديد للخلايا المعوية قد زاد بشكل كبير عن طريق حمض الأسكوربيك مع سترات الأمونيوم الحديدي (FAC)، ولكن تم قمع هذه الظاهرة عن طريق الهيبسيدين. ومن المثير للاهتمام أن الهيبسيدين زاد بشكل كبير من امتصاص الكالسيوم تحت ظروف فسيولوجية ولكن ليس تحت تحفيز امتصاص الحديد. في حين أن الهيبسيدين قمع بشكل كبير تعبير ناقل الحديد، إلا أنه لم يكن له أي تأثير على تعبير ناقل الكالسيوم. يشير هذا إلى أن امتصاص الكالسيوم في الخلايا المعوية الناجم عن الهيبسيدين لم يحدث من خلال تحفيز تعبير ناقل الكالسيوم. من ناحية أخرى، تسبب 1,25(OH)2D3 بشكل فعال في امتصاص الكالسيوم للخلايا المعوية، لكنه لم يؤثر على امتصاص الحديد للخلايا المعوية أو تعبير ناقل الحديد. تم إلغاء امتصاص الكالسيوم في الخلايا المعوية 1،25(OH) 2D3 بواسطة 12 ملليمتر من CaCl2 ؛ ومع ذلك، لم يتمكن الهيبسيدين من إنقاذ قمع امتصاص الكالسيوم في الخلايا المعوية بواسطة CaCl2. أظهرت نتائجنا مجتمعة أن الهيبسيدين يمكن أن يحفز بشكل فعال ومتزامن امتصاص الكالسيوم للخلايا المعوية مع تقليل امتصاص الحديد للخلايا المعوية في ظل ظروف تحفيز الامتصاص الفسيولوجي والحديد، مما يشير إلى إمكاناته العلاجية لامتصاص الكالسيوم غير النشط، لا سيما في مرضى الثلاسيميا أو المرضى الذين لم يستجيبوا بشكل كافٍ لـ 1،25(OH)2D3.

Translated Description (French)

Une absorption anormale du calcium et une surcharge en fer due à l'hyperabsorption du fer peuvent contribuer à l'ostéoporose, comme dans plusieurs maladies, notamment l'hémochromatose et la thalassémie. Des études antérieures chez la souris thalassémique ont montré les effets positifs du suppresseur de l'absorption du fer, l'hepcidine, sur le transport du calcium. Cependant, on ne sait pas si cet effet pourrait être reproduit dans d'autres conditions. Par conséquent, cette étude visait à étudier les effets de l'hepcidine sur la capacité d'absorption du fer et du calcium sous la stimulation physiologique, la stimulation de l'absorption du fer et la suppression de l'absorption du calcium. Pour étudier le mécanisme potentiel, les effets de l'hepcidine sur l'expression du transporteur de fer et de calcium et de la protéine associée au transport dans les cellules Caco-2 ont également été déterminés. Nos résultats ont montré que l'absorption de fer par les cellules intestinales était significativement augmentée par l'acide ascorbique avec le citrate d'ammonium ferrique (FAC), mais ce phénomène a été supprimé par l'hepcidine. Fait intéressant, l'hepcidine a significativement augmenté l'absorption du calcium dans des conditions physiologiques mais pas sous stimulation de l'absorption du fer. Alors que l'hepcidine supprimait significativement l'expression du transporteur de fer, elle n'avait aucun effet sur l'expression du transporteur de calcium. Cela indiquait que l'absorption de calcium par les cellules intestinales induite par l'hepcidine ne se produisait pas par la stimulation de l'expression du transporteur de calcium. D'autre part, 1,25(OH)2D3 a induit efficacement l'absorption de calcium par les cellules intestinales, mais il n'a pas affecté l'absorption de fer par les cellules intestinales ou l'expression du transporteur de fer. L'absorption de calcium par les cellules intestinales induite par 1,25(OH) 2D3 a été abolie par 12 mM de CaCl2 ; cependant, l'hepcidine n'a pas pu sauver la suppression de l'absorption de calcium par les cellules intestinales par CaCl2. Pris ensemble, nos résultats ont montré que l'hepcidine pouvait induire efficacement et simultanément l'absorption du calcium par les cellules intestinales tout en réduisant l'absorption du fer par les cellules intestinales dans des conditions physiologiques et de stimulation de l'absorption du fer, suggérant son potentiel thérapeutique pour l'absorption inactive du calcium, en particulier chez les patients thalassémiques ou les patients qui ne répondaient pas adéquatement à 1,25(OH)2D3.

Translated Description (Spanish)

La absorción anormal de calcio y la sobrecarga de hierro de la hiperabsorción de hierro pueden contribuir a la osteoporosis como se encuentra en varias enfermedades, incluyendo la hemocromatosis y la talasemia. Estudios previos en ratones talasémicos mostraron los efectos positivos del supresor de la captación de hierro, la hepcidina, sobre el transporte de calcio. Sin embargo, se desconoce si este efecto podría replicarse en otras condiciones. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo investigar los efectos de la hepcidina sobre la capacidad de absorción de hierro y calcio bajo estimulación fisiológica, de absorción de hierro y supresión de la absorción de calcio. Para investigar el mecanismo potencial, también se determinaron los efectos de la hepcidina sobre la expresión del transportador de hierro y calcio y la proteína asociada al transporte en células Caco-2. Nuestros resultados mostraron que la absorción de hierro de las células intestinales aumentó significativamente por el ácido ascórbico junto con el citrato de amonio férrico (FAC), pero este fenómeno fue suprimido por la hepcidina. Curiosamente, la hepcidina aumentó significativamente la absorción de calcio en condiciones fisiológicas, pero no bajo la estimulación de la absorción de hierro. Si bien la hepcidina suprimió significativamente la expresión del transportador de hierro, no tuvo ningún efecto sobre la expresión del transportador de calcio. Esto indicó que la captación de calcio de las células intestinales inducida por hepcidina no se produjo a través de la estimulación de la expresión del transportador de calcio. Por otro lado, 1,25(OH)2D3 indujo eficazmente la absorción de calcio de las células intestinales, pero no afectó la absorción de hierro de las células intestinales ni la expresión del transportador de hierro. La absorción de calcio de las células intestinales inducida por 1,25(OH) 2D3 fue abolida por CaCl2 12 mM; sin embargo, la hepcidina no pudo rescatar la supresión de la absorción de calcio de las células intestinales por CaCl2. En conjunto, nuestros resultados mostraron que la hepcidina podría inducir de manera efectiva y simultánea la absorción de calcio de las células intestinales mientras reduce la absorción de hierro de las células intestinales en condiciones fisiológicas y de estimulación de la absorción de hierro, lo que sugiere su potencial terapéutico para la absorción inactiva de calcio, particularmente en pacientes talasémicos o pacientes que no respondieron adecuadamente a 1,25(OH)2D3.

Files

journal.pone.0258433&type=printable.pdf

Files (820.3 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9504a91e2aa6557e464f7c24cb33982b
820.3 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يحفز الهيبسيدين امتصاص الكالسيوم المعوي مع قمع امتصاص الحديد في خلايا كاكو-2
Translated title (French)
L'hépcidine induit l'absorption intestinale du calcium tout en supprimant l'absorption du fer dans les cellules Caco-2
Translated title (Spanish)
La hepcidina induce la absorción intestinal de calcio mientras suprime la absorción de hierro en las células Caco-2

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3205801212
DOI
10.1371/journal.pone.0258433

Is supplement to
https://openalex.org/W4322719069 (Other)
https://openalex.org/W2991314405 (Other)
https://openalex.org/W2527206197 (Other)
https://openalex.org/W2418335594 (Other)
https://openalex.org/W2377765263 (Other)
https://openalex.org/W2105658026 (Other)
https://openalex.org/W2102933507 (Other)
https://openalex.org/W2043236814 (Other)
https://openalex.org/W2010500980 (Other)
https://openalex.org/W1998643032 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1903652562
  • https://openalex.org/W1970967577
  • https://openalex.org/W1972051185
  • https://openalex.org/W1974171150
  • https://openalex.org/W1976587549
  • https://openalex.org/W1980551377
  • https://openalex.org/W1990124045
  • https://openalex.org/W1998643032
  • https://openalex.org/W2004838499
  • https://openalex.org/W2004911478
  • https://openalex.org/W2007369516
  • https://openalex.org/W2010387830
  • https://openalex.org/W2010500980
  • https://openalex.org/W2017892947
  • https://openalex.org/W2018246600
  • https://openalex.org/W2024210018
  • https://openalex.org/W2027624389
  • https://openalex.org/W2035167607
  • https://openalex.org/W2037394838
  • https://openalex.org/W2038109999
  • https://openalex.org/W2041454039
  • https://openalex.org/W2043733110
  • https://openalex.org/W2048338156
  • https://openalex.org/W2049537480
  • https://openalex.org/W2053505784
  • https://openalex.org/W2058262015
  • https://openalex.org/W2067559214
  • https://openalex.org/W2068815673
  • https://openalex.org/W2071395559
  • https://openalex.org/W2078178559
  • https://openalex.org/W2080287792
  • https://openalex.org/W2083365888
  • https://openalex.org/W2087354295
  • https://openalex.org/W2096811307
  • https://openalex.org/W2097342373
  • https://openalex.org/W2099927768
  • https://openalex.org/W2111604217
  • https://openalex.org/W2113822522
  • https://openalex.org/W2118745767
  • https://openalex.org/W2120359196
  • https://openalex.org/W2126030177
  • https://openalex.org/W2128399716
  • https://openalex.org/W2134283062
  • https://openalex.org/W2137028471
  • https://openalex.org/W2151191790
  • https://openalex.org/W2158115535
  • https://openalex.org/W2160362007
  • https://openalex.org/W2258113041
  • https://openalex.org/W2333092669
  • https://openalex.org/W2351535362
  • https://openalex.org/W2403455145
  • https://openalex.org/W2408571623
  • https://openalex.org/W2410489529
  • https://openalex.org/W2410499326
  • https://openalex.org/W2410610157
  • https://openalex.org/W2413617461
  • https://openalex.org/W2485787790
  • https://openalex.org/W2515968746
  • https://openalex.org/W2518807334
  • https://openalex.org/W2528343970
  • https://openalex.org/W2552529610
  • https://openalex.org/W2568597368
  • https://openalex.org/W2781687007
  • https://openalex.org/W2788186928
  • https://openalex.org/W2884316626
  • https://openalex.org/W2887218057
  • https://openalex.org/W2897708219
  • https://openalex.org/W2902074340
  • https://openalex.org/W2952560657
  • https://openalex.org/W3029377582
  • https://openalex.org/W3070670479
  • https://openalex.org/W3118044060
  • https://openalex.org/W3165407383