El hierro (Fe) está entre los elementos más abundantes de la corteza terrestre y tiene una gran capacidad para asociarse con otros. Químicos, biólogos y médicos se sorprendían a comienzos del siglo XX por su falta de utilidad biológica. Está claro que no se supo ver su importancia. Cuando se empezaron a conocer los entresijos del metabolismo, los científicos descubrieron su trascendente participación en la respiración.

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Respirando a través del hierro 

En el principio de los tiempos aparecieron sobre la tierra las algas verde azuladas. Estos seres unicelulares fueron capaces de utilizar el hidrógeno del agua, liberando el tóxico oxígeno a la atmósfera. Toda la vida, entonces anaerobia, hubiera desaparecido de no haber sido por la abundancia de hierro sobre la tierra. Moduló el lento incremento del oxígeno, primero formando óxido ferroso y óxido férrico después. Cuando ya no hubo Fe que oxidar, la concentración de oxígeno aumentó abruptamente hasta lograr la tensión actual. Esta dinámica explica la supervivencia de algunas especies anaerobias en determinados nichos y la adaptación facultativa de la mayoría de patógenos y células superiores.

¿Por qué burbujea el agua oxigenada –H2O2– cuando se vierte sobre una herida?  Es un poderoso oxidante para todas las células vivas, pero a bajas concentraciones (menor del 6 %) se usa como antiséptico. Cuando se aplica sobre una herida actúa rápidamente la catalasa celular, que desdobla el H2O2 liberando agua y oxígeno burbujeante. ¿Qué es la catalasa?  El H2O2, resultante del metabolismo celular, es tan oxidante que debe ser neutralizado inmediatamente. Las células humanas, y muchos patógenos, se defienden con la catalasa, enzima celular compuesta por ¡cuatro ferroprotoporfirinas!.

Otra aplicación: para eliminar el exceso de agua oxigenada utilizada en desinfección, preparación de alimentos y otras indicaciones, se utiliza catalasa comercial. ¿De dónde se obtiene industrialmente? De la fábrica constituida por diversas especies como Aspergillus o Penicillium.

El hierro está presente en numerosos compuestos, como las proteínas férricas participantes en el transporte de electrones. Durante la respiración celular, los citocromos (hemo A y C, pirroles en torno a un átomo de Fe) aceptan y liberan alternativamente electrones, que pasan a otro citocromo en la cadena de transferencia liberando energía finalmente. En resumen, oxidan y reducen alternativamente el Fe. En el diagnóstico de laboratorio está protocolizado el test de las oxidasas y el de la bencidina.

Allí donde haya que regular o modular el oxígeno, estará el hierro, componente principal del supuesto pulmón terráqueo.

Breves apuntes de economía férrica

El hierro es un valor seguro gestionado de manera muy eficiente por la naturaleza. Logra para el organismo humano una financiación colectiva de Fe en pequeñas concentraciones, “microcrowfunding” como se dice hoy. Numerosos alimentos aportan este capital de dos formas: valores fácilmente convertibles y otros variables, que deben ser negociados bajo la supervisión del organismo regulador. Los primeros, tipo “hem” como hemoglobina o mioglobina, son aportados por carne y similares.

Se absorben directamente formando parte del anillo porfirínico y el Fe se libera en las células de la mucosa intestinal. Los otros, tipo ªno hemª, también aportados con alimentos, corresponden a estado férrico, que debe pasar a ferroso para absorberse a nivel duodenal. Solo se logra con el acuerdo de la función gástrica, duodenal, depósitos existentes y necesidades generales. Fácilmente se deduce que la mucosa ejerce de organismo regulador de las transacciones.

Los organismos gestores, en la biología del hierro, se identifican con las transferrinas, proteínas encargadas del transporte a las “cuentas de gasto”. De éstas, la más importante es la hemoglobina, que funciona como una “cuenta corriente” para adquirir y liberar el oxígeno. Cuando la cuenta está en “números rojos” es porque tiene una “carga”: el oxígeno que da el color a la sangre arterial. La sangre “azul”, no es  aristocrática, es que la hemoglobina de las venas contabiliza en positivo al liberarse de la carga de oxígeno.

La ferritina es una “cuenta de depósito” en hígado, bazo, médula ósea,…Está sujeta al “interés variable” de liberación de Fe. La hemosiderina es un “depósito de ahorro” para cuando hay exceso mal regulado. Aunque puede liberar Fe en caso de necesidad, es un depósito poco eficaz que puede dar problemas como la hemosiderosis.

En general, las operaciones con hierro son de alta rentabilidad. El coste de adquisición es muy bajo, se garantiza su reutilización y el gasto es mínimo, pues la excreta es muy reducida.

Competencia a muerte por el hierro

Se ha demostrado que muchos patógenos productores de septicemias, meningitis, listeriosis, tuberculosis y otros, disponen de un curioso mecanismo basado en los sideróforos. Estas moléculas bacterianas son secuestradoras de Fe en determinados ambientes para incorporarlo a su metabolismo; compiten con el enfermo por el Fe. Es discutible el papel patogénico de sideróforos, como enterobactina, aerobactina, exochelinas o los receptores bacterianos para la transferrina humana. Enfrente, el huésped cuenta con la actividad antibacteriana, al menos “in vitroª, de transferrina y lactoferrina liberada por leucocitos en el foco infeccioso. Sorprendentemente la sobrecarga de hierro compromete la acción defensiva leucocitaria.

De momento el mecanismo patogénico es un enigma y cada caso es diferente. Por ejemplo, la vacuna antidiftérica se elabora con la toxina inactivada de la cepa “PW Nº8” desde los años 20 del siglo pasado. La Industria seleccionó esta cepa, por su alto rendimiento en la producción de toxina, gracias a estar parasitada con el profago Beta. No era suficiente: casualmente observaron la máxima concentración de toxina al cortar abruptamente el suministro de Fe al cultivo en crecimiento. Luego se descubrió la carencia de un sideróforo, la corinebactina, compensada por el patógeno, produciendo más toxina cuando le faltaba Fe.

Sobre la pesadez  del hierro

La pesada levedad del hierro. Pesa más el déficit que el exceso. Las concentraciones orgánicas adecuadas no se alcanzan en determinadas circunstancias. Son ejemplos frecuentes: dieta inadecuada, problemas de absorción intestinal, pérdidas por hemorragias y necesidades superiores en niños y embarazadas sobre todo. Estas situaciones pueden abocar a un cuadro de “anemia microcítica” con eritrocitos pequeños y pálidos. Los datos destacables en una analítica de rutina son la disminución de hierro y hemoglobina en sangre y la baja saturación de transferrina.

La paradójica pesadez del hierroLa alta concentración férrica se conoce como hemocromatosis, caracterizada por depósitos en diferentes órganos, como cerebro, hígado o piel. Reconoce  problemas genético-hereditarios o causas secundarias a circunstancias como excesos por transfusiones, administración, absorción o alcoholismo. La “gruesa y pesada” sangre dificulta la función hepática, vascular y cardiaca. Los enfermos presentan síntomas de anemia, fatiga, adelgazamiento, hiperpigmentación, disminución de la líbido, etc. En la analítica destaca la elevación del Fe sérico, ferritina y saturación de transferrina, bajando la capacidad de fijación de Fe.

La paradoja es triple: frecuente pérdida de peso, lenta aparición del cuadro sin sensación de gravedad y eficacia terapéutica con quelantes y ¡sangrías!

¿Tóxico o inocente?

Hasta lo bueno en exceso es malo. Además de la citada hemocromatosis, se pueden dar condiciones anómalas y de riesgo relativo, como la irritación conjuntival por contacto con algunos compuestos. La inhalación mantenida de vapores o polvo origina una neumoconiosis benigna o siderosis sin afectación pulmonar grave, aunque puede predisponer al cáncer de pulmón. Los fármacos para anemias estarán fuera del alcance  de los niños, porque la ingestión negligente es relativamente frecuente, como señala la FDA americana. En estos casos es exigible actuar rápidamente con lavados de estómago y quelantes, para evitar que el cuadro abdominal inicial termine en fallo multiorgánico.

En el juicio sobre toxicidad se debe considerar al hierro, por sí mismo, libre de toda sospecha. Excepcionalmente se corregirán sus acciones, pero en general procede declararlo inocente y, además, reconocerle sus importantes servicios al organismo humano.

Médico e investigador español en Esfera Salud | Ver sus artículos

Médico, microbiólogo e investigador. Fue profesor de varias universidades españolas donde dirigió Tesis Doctorales y proyectos de investigación sobre: diagnóstico, nuevos antimicrobianos, simulaciones en modelos de cultivo continuo y arquitectura de poblaciones bacterianas. Su labor, plasmada en numerosas publicaciones en revistas científicas, libros y artículos de divulgación, ha sido reconocida con diversos nombramientos y premios. En Esfera Salud, sus artículos de divulgación sobre historia y actualidad de la Medicina, están dirigidos al público interesado en temas de Salud.

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