Effect of different degrees of moderate iron deficiency on the activities of tricarboxylic acid cycle enzymes, and the cytochrome oxidase, and the iron, copper, and zinc concentration in rat tissues

Summary

Severe iron deficiency results in complex systemic disorders e.g., including metabolism of energy and minerals. To investigate whether also moderate iron depletion may alter the activities of citric cycle enzymes and the cytochrome oxidase, the trace element status, and serum enzymes indicative of cell damage, this experiment was carried out with rats supplied with sub-optimal iron (9, 13 and 18 mg iron per kg diet) over a total of 5 weeks. The study included 3 pair-fed groups and an ad libitum group, fed with 50 mg iron/kg diet.

All iron-restricted rats were classified as iron-deficient on the basis of reduced iron concentrations in body and iron-depending blood parameters. Body weight gain and catalase activity in kidney were lowered in rats receiving the lowest dietary iron level, exclusively.

Rats fed 9 and 13 mg iron per kg diet had nearly 6- and 3-fold, respectively higher platelet counts in blood than their corresponding pair-fed controls. The activities of transaminases ASAT and ALAT, alkaline phosphatase, glutamate dehydrogenase and lactate dehydrogenase in serum which are indicative of cell damage were also markedly influenced by moderate dietary iron restriction, in which the enzyme levels in serum increased with intensifying iron depletion. Although, moderate iron restriction to young male rats was associated with marked alterations in iron status and serum enzymes, the activities of tricarboxylic acid cycle enzymes including malic dehydrogenase, fumarase, and isocitric dehydrogenase as well as cytochrome oxidase in liver remained largely unaffected. Only hepatic aconitase showed a somewhat reduction with iron depletion. Moreover, iron restriction was also accompanied with an accumulation of copper in liver which was significant for rats fed 9 and 13 mg iron per kg diet, whereas zinc status remained completely unaffected by moderate iron deficiency.

Zusammenfassung

Starker Eisenmangel verursacht im Körper komplexe Störungen, unter anderem auch des Energie- und Mineralstoffwechsels. Um zu prüfen, ob auch moderater Eisenmangel die Aktivitäten von Enzymen des Citratzyklus und der Cytochrom-Oxidase, den Spurenelementstatus sowie Gewebe-diagnostische Serumenzyme beeinflußt, wurde ein Versuch mit Ratten angelegt, die über einen Zeitraum von 5 Wochen suboptimale Eisengaben erhielten (9, 13 und 18 mg Eisen/kg Diät). Den Mangelgruppen wurden 3 pair-fed Kontrollgruppen und eine ad libitum Kontrollgruppe zugeordnet, deren Rationen 50 mg Eisen/kg enthielten.

Bei allen Eisen-unterversorgten Ratten ließ sich aufgrund reduzierter Eisenkonzentrationen des Körpers und Eisen-abhängiger Blutparameter ein Eisenmangel diagnostizieren. Der Gewichtszuwachs und die Aktivität der Katalase in den Nieren zeigten sich nur bei Tieren mit niedrigster Eisenversorgung vermindert.

Ratten, die 9 und 13 mg Eisen pro kg Diät erhielten, zeigten nahezu 6-fach bzw. 3-fach höhere Plättchenzahlen im Blut als die entsprechenden pair-fed Kontrolltiere. Die Aktivitäten der Transaminasen ASAT und ALAT, der Alkalischen Phosphatase, der Glutamat- und Laktat-Dehydrogenasen im Serum, die indikativ auf eine Zellschädigung hindeuten, wurden ebenfalls durch den moderaten Eisenmangel deutlich beeinflußt, wobei mit der Stärke des Eisenmangels die Enzymwerte des Serums deutlich zunahmen. Obwohl der moderate Eisenmangel den Eisenstatus und die Serumenzyme junger Ratten deutlich veränderte, blieben die Aktivitäten der Tricarbonsäureenyzme Malat- und Isocitrat-Dehydrogenase, Fumarase und die Aktivität der Cytochrom-Oxidase in der Leber weitestgehend unverändert. Lediglich die Aktivität der hepatischen Aconitase zeigte sich im Eisenmangel leicht vermindert. Darüber hinaus ging die Eisendepletion mit einer Anreicherung von Kupfer in der Leber einher, erreichte jedoch nur bei Ratten mit einer Eisenversorgung von 9 und 13 mg Eisen/kg Diät das Signifikanzniveau. Der Zinkstatus blieb hingegen vom moderaten Eisenmangel gänzlich unbeeinflußt.

Zusammenfassend bleibt festzuhalten, daß ein kurzfristiger moderater Eisenmangel mit Hämoglobinkonzentrationen zwischen 66 und 121 g/L die Zahl der Blutplättchen, die Aktivität Gewebe-diagnostischer Serumenzyme und die Kupferkonzentrationen der Leber beeinflußte, während die Aktivitäten der Citratzyklusenzyme und der Cytochrom-Oxidase in der Leber weitestgehend unverändert blieben.