Wymiana żelaza w ciele

Zwykle ciało dorosłego zdrowego człowieka zawiera około 3-5 g żelaza, więc żelazo można sklasyfikować jako pierwiastki śladowe. Żelazo rozkłada się nierównomiernie w ciele. Około 2/3 żelaza znajduje się w hemoglobinie erytrocytów - jest to basen z cyrkulującym żelazem (lub basen). U dorosłych, Basen ten 2-2,5 g w niemowląt urodzonych w terminie - 0,3-0,4 g, a u wcześniaków - 0,1-0,2 Stosunkowo wiele żelazo mioglobiny zawierał: 0,1 g - u mężczyzn i 0,05-0,07 g - u kobiet. Organizm ludzki zawiera więcej niż 70 białka i enzymy, które to żelazo (na przykład, transferyny, laktoferyna), całkowitą ilość żelaza w nim żelazo, 0.05-0.07, przenoszone przez transferyny białka transportującego wynosi około 1% ( fundusz transportowy żelaza). Dla praktyki lekarskiej ogromne znaczenie mają zapasy żelaza (magazyn, fundusz rezerwowy), które stanowią około 1/3 całkowitego żelaza w ludzkim ciele. Następujące obiekty pełnią funkcję składu:

• wątroba;
• śledziona;
• szpik kostny;
• mózg.

Żelazo jest zawarte w depot w postaci ferrytyny. Ilość żelaza w depot można scharakteryzować przez określenie stężenia SF. Do tej pory SF jest jedynym uznanym na świecie markerem rezerw żelaza. Końcowym produktem wymiany żelaza jest hemosiderin, osadzony w tkankach.

Żelazo - najważniejszy kofaktor enzymów mitochondrialnego łańcucha oddechowego, cykl cytrynianowy, synteza DNA, odgrywa ważną rolę w wiązaniu i transporcie tlenu przez hemoglobinę i mioglobinę; białka zawierające żelazo są niezbędne do metabolizmu kolagenu, katecholamin, tyrozyny. Ze względu na katalityczne działanie żelaza w reakcji Fe ² * <-> Fe ³, wolne żelazo nierozszczepione tworzy rodniki hydroksylowe, które mogą powodować uszkodzenie błon komórkowych i śmierć komórek. W trakcie ewolucji ochrona przed szkodliwym działaniem wolnego żelaza została rozwiązana przez tworzenie wyspecjalizowanych cząsteczek do absorpcji żelaza z pożywienia, jego absorpcji, transportu i osadzania w nietoksycznej postaci rozpuszczalnej. Transport i depozycja żelaza odbywa się za pomocą specjalnych białek: transferryny, receptora transferyny, ferrytyny. Synteza tych białek jest regulowana przez specjalny mechanizm i zależy od potrzeb organizmu.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]

Metabolizm żelaza u zdrowej osoby jest zamknięty w cyklu

Każdego dnia osoba traci około 1 mg żelaza z płynami biologicznymi i rozluźnionym nabłonkiem przewodu pokarmowego. Dokładnie ta sama ilość może zostać wchłonięta z przewodu pokarmowego do przewodu pokarmowego. Powinno być jasne, że żelazo dostaje się do organizmu tylko z pokarmem. Każdego dnia traci się 1 mg żelaza i absorbuje 1 mg. W procesie niszczenia starych erytrocytów uwalniane jest żelazo, które jest wykorzystywane przez makrofagi i ponownie wykorzystywane w budowie hemu. W ciele znajduje się specjalny mechanizm wchłaniania żelaza, ale jest on wycofywany biernie, czyli nie ma fizjologicznego mechanizmu wydalania żelaza. W konsekwencji, jeśli wchłanianie żelaza z pokarmu nie zaspokaja potrzeb ciała, niedobór żelaza występuje niezależnie od przyczyny.

Dystrybucja żelaza w ciele

1. 70% całkowitej ilości żelaza w organizmie stanowi część hemoprotein; są to związki, w których żelazo wiąże się z porfiryną. Głównym przedstawicielem tej grupy jest hemoglobina (58% żelaza); Ponadto grupa ta obejmuje mioglobinę (8% żelaza), cytochrom, peroksydazę, katalazę (4% żelaza).
2. Grupa nie-hemu enzymów - oksydaza ksantynowa, dehydrogenaza NADH, akonitaza; te enzymy zawierające żelazo są zlokalizowane głównie w mitochondriach, odgrywają ważną rolę w procesie oksydacyjnej fosforylacji, transportu elektronów. Zawierają bardzo mało metalu i nie wpływają na ogólny bilans żelaza; Jednak ich synteza zależy od zaopatrzenia tkanek w żelazo.
3. Transportową postacią żelaza jest transferyna, laktoferyna, nośnik żelaza o niskiej masie cząsteczkowej. Główną transportową plazmą w osoczu jest transferyna. Ta białko frakcji beta-globulin o masie cząsteczkowej 86000 ma 2 aktywne miejsca, z których każdy może dołączyć jeden atom ^{Fe3 +} na raz . W osoczu jest więcej miejsc wiązania żelaza niż atomów żelaza, a zatem nie ma w nim wolnego żelaza. Transferryna może wiązać inne jony metali - miedź, mangan, chrom, ale z inną selektywnością, a żelazo wiąże się najpierw i mocniej. Głównym miejscem syntezy transferryny są komórki wątroby. Wraz ze wzrostem poziomu osadzonego żelaza w hepatocytach znacznie zmniejsza się synteza transferyny. Transferyna, niosąca żelazo, awidnie do normocytów i retikulocytów oraz ilość pobranego metalu zależy od obecności wolnych receptorów na powierzchni erytroidalnych komórek progenitorowych. Na membranie retikulocytów znajduje się znacznie mniej miejsc wiązania dla transferyny niż na protromocytach, to znaczy, gdy komórki erytroidalne starzeją się, wychwyt żelaza zmniejsza się. Niskocząsteczkowe nośniki żelaza zapewniają transport żelaza wewnątrz komórek.
4. Żelazo zdeponowane, rezerwowe lub zapasowe może mieć dwie formy - ferrytynę i hemosiderynę. Rezerwowy związek żelaza składa się z białka apoferrytyny, którego cząsteczki otaczają dużą liczbę atomów żelaza. Ferrytyna - brązowy związek rozpuszczalny w wodzie zawiera 20% żelaza. Przy nadmiernej akumulacji żelaza w organizmie gwałtownie wzrasta synteza ferrytyny. Cząsteczki ferrytyny występują w prawie wszystkich komórkach, ale szczególnie w wątrobie, śledzionie i szpiku kostnym. Hemosyderyna jest obecna w tkankach w postaci brązowego, granulowanego, nierozpuszczalnego w wodzie pigmentu. Zawartość żelaza w hemosiderinie jest wyższa niż w przypadku ferrytyny - 40%. Uszkadzające działanie hemosideriny w tkankach wiąże się z uszkodzeniem lizosomów, nagromadzeniem wolnych rodników, co prowadzi do śmierci komórki. U zdrowego człowieka 70% rezerwy żelaza występuje w postaci ferrytyny, a 30% w postaci hemosyderyny. Szybkość stosowania hemosyderyny jest znacznie niższa niż w przypadku ferrytyny. Przechowywanie żelaza w tkankach można ocenić na podstawie badań histochemicznych, stosując półilościową metodę oceny. Policz liczbę sideroblastów - jądrowych komórek erytroidalnych zawierających różne ilości granulek żelaza bez hemu. Cechą rozkładu żelaza w ciele małych dzieci jest to, że mają one wyższą zawartość żelaza w komórkach erytrocytów, a mniej żelaza znajduje się na tkance mięśniowej.

Regulacja równowagi żelaza jest oparta na zasadach prawie całkowitego ponownego wykorzystania endogennego żelaza i utrzymania wymaganego poziomu z powodu wchłaniania w przewodzie pokarmowym. Okres półtrwania żelaza wynosi 4-6 lat.

[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19]

Wchłanianie żelaza

Wchłanianie występuje głównie w dwunastnicy i początkowej części jelita czczego. Przy niedoborze żelaza w ciele, strefa ssania rozprzestrzenia się dystalnie. W codziennej diecie zwykle zawiera około 10-20 mg żelaza, ale tylko 1-2 mg jest wchłaniany w przewodzie pokarmowym. Absorpcja hemu żelaza znacznie przewyższa przepływ żelaza nieorganicznego. Odnośnie wpływu wartościowości żelaza na jego wchłanianie w przewodzie pokarmowym, nie ma jednoznacznej opinii. VI Nikulicheva (1993) uważa, że Fe ²⁺ praktycznie nie jest wchłaniany w normalnych lub nadmiernych stężeniach. Według innych autorów, wchłanianie żelaza nie zależy od jego wartościowości. Stwierdzono, że znaczenie żelaza i jego rozpuszczalność w dwunastnicy w reakcji alkalicznej mają decydujące znaczenie. Sok żołądkowy i kwasu solnego zaangażowanych wchłaniania żelaza, zapewniają odzyskanie postaci tlenku (Fe ^H ) w zaknsnuyu (Fe ²⁺ ), jonizacji formowania komponentów dostępnych do absorpcji, lecz dotyczy jedynie niż żelazo jest głównym mechanizmem regulacji absorpcyjnej.

Proces wchłaniania żelaza hemowego nie zależy od wydzielania żołądkowego. Żelazo hemoglobiny jest absorbowane w postaci struktury porfirynowej i tylko w błonie śluzowej jelita jest rozszczepione z hemu i powstaje zjonizowane żelazo. Żelazo lepiej się wchłania z produktów mięsnych (9-22%) zawierających żelazo hemowe, a znacznie gorzej - z roślin (0,4-5%), gdzie występuje żelazo inne niż hemowe. Z produktów mięsnych żelazo jest asymilowane na różne sposoby: żelazo jest wchłaniane z wątroby gorzej niż z mięsa, ponieważ w wątrobie żelazo zawarte jest w postaci hemosideriny i ferrytyny. Gotowanie warzyw w dużych ilościach wody może zmniejszyć zawartość żelaza o 20 %.

Wyjątkowe jest wchłanianie żelaza z mleka matki, chociaż jego zawartość jest niska - 1,5 mg / l. Ponadto mleko matki zwiększa wchłanianie żelaza z innych pokarmów spożywanych jednocześnie z nim.

W procesie trawienia żelazo wchodzi do enterocytu, skąd przechodzi przez gradient stężenia do osocza krwi. Wraz z niedoborem żelaza w organizmie przyspiesza jego przenoszenie ze światła przewodu żołądkowo-jelitowego do plazmy. Przy nadmiarze żelaza w ciele, większość żelaza zatrzymuje się w komórkach błony śluzowej jelita. Enterocyt obciążony żelazem przesuwa się od podstawy do wierzchołka kosmków i gubi się wraz ze zubożonym nabłonkiem, co zapobiega nadmiernemu spożyciu metalu do organizmu.

Na proces wchłaniania żelaza w przewodzie pokarmowym wpływają różne czynniki. Obecność szczawianów, fitynianów, fosforanów, garbników u ptaków zmniejsza wchłanianie żelaza, ponieważ substancje te tworzą kompleksy z żelazem i usuwają je z organizmu. Wręcz przeciwnie, kwasy askorbinowy, bursztynowy i pirogronowy, fruktoza, sorbitol, alkohol zwiększają wchłanianie żelaza.

W osoczu żelazo wiąże się z nośnikiem - transferyną. Białko to transportuje żelazo głównie do szpiku kostnego, gdzie żelazo wnika do erytrocytów, a transferyna powraca do osocza. Żelazo wchodzi do mitochondriów, gdzie zachodzi synteza hemu.

Dalszą ścieżkę żelaza ze szpiku kostnego można opisać następująco: przy fizjologicznej hemolizie z erytrocytów uwalniane jest 15-20 mg żelaza dziennie, co jest wykorzystywane przez fagocytujące makrofagi; następnie większość z nich wraca do syntezy hemoglobiny i tylko niewielka ilość pozostaje jako zapasowy gruczoł w makrofagach.

30% całkowitej zawartości żelaza w organizmie nie jest używane do erytropoezy, ale jest zdeponowane w depot. Żelazo w postaci ferrytyny i hemosideriny jest przechowywane w komórkach miąższu, głównie w wątrobie i śledzionie. W przeciwieństwie do makrofagów komórki miąższowe bardzo powoli wykorzystują żelazo. Przyjmowanie żelaza do komórek miąższowych wzrasta wraz ze znacznym nadmiarem żelaza w organizmie, niedokrwistością hemolityczną, anemią aplastyczną, niewydolnością nerek i zmniejsza się z wyraźnym deficytem metalu. Uwalnianie żelaza z tych komórek zwiększa się wraz z krwawieniem i zmniejsza się podczas transfuzji krwi.

Ogólny wzór metabolizmu żelaza w organizmie będzie niepełny, jeśli nie weźmiesz pod uwagę tkanki. Ilość żelaza, która jest częścią ferroenzymów jest niewielka - tylko 125 mg, ale znaczenie enzymów do oddychania tkankowego nie może być przeszacowane: bez nich życie jakiejkolwiek komórki byłoby niemożliwe. Zapas żelaza w komórkach pozwala uniknąć bezpośredniej zależności syntezy enzymów zawierających żelazo od fluktuacji jego spożycia i wydatkowania w organizmie.

[20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28]

Fizjologiczne straty i osobliwości metabolizmu żelaza

Fizjologiczna utrata żelaza z organizmu u osoby dorosłej wynosi około 1 mg na dzień. Żelazo jest tracona wraz z złuszczania naskórka skóry, kończyn naskórka, pot, mocz, kał, ze złuszczonych nabłonka jelitowego. Kobiety dołączył również utratę żelaza z krwi podczas menstruacji, ciąży, porodu, karmienia piersią, co stanowi około 800-1000 mg. Wymiana żelaza w ciele przedstawiona jest na Schemacie 3. Warto zauważyć, że zawartość żelaza w surowicy i nasycenie transferyny zmieniają się w ciągu jednego dnia. Obserwować wysokie stężenie żelaza w surowicy rano i niskie wartości wieczorem. Pozbawienie ludzi snu prowadzi do stopniowego zmniejszania zawartości żelaza w surowicy.

Metabolizm żelaza w organizmie jest pod wpływem pierwiastków śladowych: miedzi, kobaltu, manganu, niklu. Miedź jest niezbędna do asymilacji i transportu żelaza; jego działanie polega na oksydazie cytochromowej, ceruloplazminie. Działanie manganu na proces hematopoezy jest niespecyficzne i wiąże się z jego wysoką zdolnością utleniania.

Aby zrozumieć, dlaczego niedobór żelaza występuje najczęściej u małych dzieci, nastolatków i kobiet w wieku rozrodczym, rozważymy cechy metabolizmu żelaza w tych grupach.

Nagromadzenie żelaza w płodzie występuje przez całą ciążę, ale najintensywniej (40%) w ostatnim trymestrze ciąży. Dlatego wcześniactwo w ciągu 1-2 miesięcy prowadzi do zmniejszenia dostępności żelaza o współczynnik 1,5-2 w porównaniu z dziećmi w pełnym wymiarze. Wiadomo, że płód ma pozytywną równowagę żelaza, co jest sprzeczne z gradientem stężenia na korzyść płodu. Łożysko silniej przechwytuje żelazo niż szpik kostny kobiety w ciąży i ma zdolność metabolizowania żelaza z hemoglobiny matki.

Efektem niedoboru żelaza w rezerwach matki tego mikroelementu u płodu, istnieją sprzeczne doniesienia. Niektórzy autorzy uważają, że sideropenia ciąży nie wpływa na zapasy żelaza u płodu; inni uważają, że istnieje bezpośrednia zależność. Można przypuszczać, że redukcja żelaza w organizmie matki rozwija rezerwy niedoboru żelaza u noworodka. Jednak niedokrwistości z niedoboru żelaza z powodu wrodzonego niedoboru żelaza jest mało prawdopodobne, ponieważ częstość występowania niedokrwistości z niedoboru żelaza, poziom hemoglobiny i żelaza w surowicy podczas pierwszego dnia po urodzeniu i przez następne 3-6 miesięcy nie różnią się u dzieci urodzonych przez zdrowych matek i matek z niedokrwistością z niedoboru żelaza. Zawartość żelaza w organizmie noworodka donoszonych i wcześniaka 75 mg / kg.

U dzieci w wieku, w przeciwieństwie do osób dorosłych, pokarmowego Żelazko nie tylko musi kompensować utratę fizjologicznego mikroelementów, a także, aby zapewnić potrzeby wzrostu, czyli średnio 0,5 mg / kg dziennie.

Zatem głównymi przesłankami rozwoju niedoboru żelaza u wcześniaków, dzieci w ciąży mnogiej, dzieci w wieku poniżej 3 lat są:

• szybkie wyczerpywanie zapasów przy niewystarczającym pobieraniu egzogennego żelaza;
• zwiększone zapotrzebowanie na żelazo.

Metabolizm żelaza u młodzieży

Osobliwością metabolizmu żelaza u młodzieży, zwłaszcza u dziewcząt, jest wyraźna rozbieżność między zwiększonym zapotrzebowaniem na ten pierwiastek śladowy a jego niskim spożyciem w organizmie. Przyczyny tej rozbieżności: szybki wzrost, złe odżywianie, ćwiczenia, obfite miesiączki, początkowo niski poziom żelaza.

U kobiet w wieku rozrodczym główne czynniki prowadzące do rozwoju niedoboru żelaza w organizmie są obfite i długotrwałe miesiączki, ciąża powtórzony. Dzienna potrzeba żelaza u kobiet, które tracą 30-40 ml krwi na miesiączkę, wynosi 1,5-1,7 mg / dobę. Przy większej utracie krwi zapotrzebowanie na żelazo wzrasta do 2,5-3 mg / dzień. W rzeczywistości, tylko 1,8-2 mg / dzień może być dostarczona przez przewód żołądkowo-jelitowy, to znaczy 0,5-1 mg / dzień żelaza nie może być uzupełniane. Tak więc, w ciągu ostatniego miesiąca deficyt mikroelementów 15-20 mg, za rok - 180-240 mg, do 10 lat - 1.8-2.4 G, to znaczy, że deficyt jest większy niż zawartości rezerwy żelaza w organizmie. Ponadto, dla rozwoju niedoboru żelaza u kobiet ważna jest liczba ciąż, przerwa między nimi, czas trwania laktacji.