Výmena železa v tele

Zvyčajne telo dospelého zdravého človeka obsahuje asi 3-5 g železa, takže žehlička môže byť klasifikovaná ako stopové prvky. Železo je v tele rozložené nerovnomerne. Približne 2/3 železa je obsiahnutých v hemoglobíne erytrocytov - ide o bazén s cirkulujúcim železa (alebo bazén). U dospelých sa tento bazén je 2 až 2,5 g v donosených detí - 0,3-, 4g, a u predčasne narodených detí - 0,1 - 0,2 Relatívne množstvo železa v myoglobínu, ktorý zahŕňa: 0,1 g - u mužov a 0,05 - 0,07 g - u žien. Ľudské telo obsahuje viac ako 70 bielkovín a enzýmov, ktoré obsahujú železo (napríklad transferín, laktoferínu), pričom celkové množstvo železa v nich, je železo 0,05-, 07, nesená transportný proteín transferín je asi 1% ( železničný dopravný fond). Pre lekársku prax sú mimoriadne dôležité zásoby železa (sklad, rezervný fond), ktoré tvoria približne 1/3 celkového množstva železa v ľudskom tele. Nasledujúce orgány plnia funkciu skladu:

• pečene;
• sleziny;
• kostná dreň;
• mozog.

Železo sa nachádza v sklade vo forme feritínu. Množstvo železa v sklade môže byť charakterizované stanovením koncentrácie SF. Doteraz je SF jediným medzinárodne uznávaným markerom zásob železa. Konečným produktom výmeny železa je hemosiderín uložený v tkanivách.

Železo - nevyhnutné kofaktora mitochondriálnych enzýmov dýchacieho reťazca, citrátový cyklus, syntéza DNA, hrá dôležitú úlohu pri viazaní a prepravu kyslíka hemoglobínu a myoglobínu v; proteíny obsahujúce železo sú nevyhnutné pre metabolizmus kolagénu, katecholamínov, tyrozínu. V dôsledku katalytického pôsobenia železa v reakcii Fe ² * <-> Fe ³, voľné unchelated železnej formy hydroxylové radikály, ktoré môžu poškodiť bunkové membrány a bunkovej smrti. V priebehu vývoja bola ochrana proti škodlivému účinku voľného železa vyriešená tvorbou špecializovaných molekúl na absorpciu železa z potravy, jeho absorpciu, transport a ukladanie v netoxickej rozpustnej forme. Transport a ukladanie železa sa uskutočňujú špeciálnymi proteínmi: transferínom, transferínovým receptorom, feritínom. Syntéza týchto proteínov je regulovaná špeciálnym mechanizmom a závisí od potrieb organizmu.

[1], [2], [3], [4]

Metabolizmus železa u zdravého človeka je uzavretý v cykle

Každý deň stráca asi 1 mg železa biologickými kvapalinami a zmierneným epitelom tráviaceho traktu. Presne rovnaké množstvo sa môže absorbovať do tráviaceho traktu z potravy. Malo by byť jasné, že železo vstupuje do tela len s jedlom. Každým dňom sa stráca 1 mg železa a absorbuje sa 1 mg. Pri procese zničenia starých erytrocytov sa uvoľňuje železo, ktoré sa využíva v makrofágoch a opäť sa používa pri konštrukcii hemu. V tele je špeciálny mechanizmus absorpcie železa, ale je pasívne odoberaný, to znamená, že neexistuje žiadny fyziologický mechanizmus na vylučovanie železa. V dôsledku toho, ak absorpcia železa z potravy nespĺňa potreby tela, nedostatok železa sa vyskytuje bez ohľadu na príčinu.

Distribúcia železa v tele

1. 70% celkového množstva železa v tele je časť hemoproteínov; to sú zlúčeniny, v ktorých je železo naviazané na porfyrín. Hlavným predstaviteľom tejto skupiny je hemoglobín (58% železa); Okrem toho táto skupina zahŕňa myoglobín (8% železo), cytochróm, peroxidázu, katalázu (4% železo).
2. Skupina enzýmov, ktoré nie sú hemémy - xantín oxidáza, NADH dehydrogenáza, akonitáza; tieto enzýmy obsahujúce železo sú lokalizované hlavne v mitochondriách, hrajú dôležitú úlohu v procese oxidačnej fosforylácie, transportu elektrónov. Obsahujú veľmi málo kovu a neovplyvňujú celkovú rovnováhu železa; Avšak ich syntéza závisí od poskytnutia tkanív so železom.
3. Prepravnou formou železa je transferín, laktoferín, železo-nosič s nízkou molekulovou hmotnosťou. Hlavným transportným plazmatickým ferroproteínom je transferín. Tento beta-globulínový frakčný proteín s molekulovou hmotnosťou 86 000 má dve aktívne miesta, z ktorých každý môže pripojiť jeden atóm Fe ³⁺ naraz . V plazme existuje viac miest viažucich železo ako atómy železa, a preto v ňom nie je žiadne voľné železo. Transferín môže viazať iné kovové ióny - meď, mangán, chróm, ale s inou selektivitou a železo sa viaže najprv a pevnejšie. Hlavným miestom syntézy transferínu sú pečeňové bunky. S nárastom hladiny uloženého železa v hepatocytoch je syntéza transferínu značne znížená. Transferín, nesúci železo, avidne na normocyty a retikulocyty a množstvo absorpcie kovov závisí od prítomnosti voľných receptorov na povrchu erytroidných progenitorov. Na membráne retikulocytov existuje významne menej väzbových miest pre transferín než na protromocytoch, čo znamená, že vzhľadom na starnutie erytroidných buniek sa zachytávanie železa znižuje. Nosiče železa s nízkou molekulovou hmotnosťou poskytujú transport vnútri buniek železo.
4. Zložené, rezervné alebo rezervné železo môže byť v dvoch formách - feritín a hemosiderín. Zásobná zlúčenina železa pozostáva z proteínu apoferritínu, ktorého molekuly obklopujú veľké množstvo atómov železa. Feritín - hnedá zlúčenina, rozpustná vo vode, obsahuje 20% železa. Pri nadmernej akumulácii železa v tele sa drasticky zvyšuje syntéza feritínu. Molekuly feritínu existujú takmer vo všetkých bunkách, ale najmä v pečeni, slezine a kostnej dreni. Hemosiderín je prítomný v tkanivách vo forme hnedého, granulovaného, vo vode nerozpustného pigmentu. Obsah železa v hemosideríne je vyšší ako u feritínu - 40%. Poškodzujúci účinok hemosiderínu v tkanivách je spojený s poškodením lyzozómov, akumuláciou voľných radikálov, čo vedie k bunkovej smrti. U zdravého človeka je 70% rezervného železa vo forme feritínu a 30% vo forme hemosiderínu. Rýchlosť užívania hemosiderínu je oveľa nižšia ako u feritínu. Zásoby železa v tkanivách sa môžu posudzovať na základe histochemických štúdií s použitím semikvantitatívnej metódy hodnotenia. Spočítajte počet sideroblastov - jadrové erytroidné bunky obsahujúce rôzne množstvá fermentovaných železných granúl. Charakterom distribúcie železa v tele malých detí je to, že majú vyšší obsah železa v erytroidných bunkách a menej železa je na svalovom tkanive.

Regulácia rovnováhy železa je založená na princípoch takmer úplného opätovného použitia endogénneho železa a udržiavania požadovanej hladiny vďaka absorpcii v gastrointestinálnom trakte. Polčas rozpadu železa je 4-6 rokov.

[5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14],

Absorpcia železa

Absorpcia sa vyskytuje hlavne v dvanástniku a počiatočnej časti jejunu. Pri nedostatku železa v tele sa odsávacia zóna rozprestiera distálne. V každodennom stravovaní zvyčajne obsahuje asi 10-20 mg železa, ale iba 1-2 mg sa absorbuje v gastrointestinálnom trakte. Absorpcia hemeho železa značne presahuje tok anorganického železa. Čo sa týka vplyvu železnej valencie na jej absorpciu v gastrointestinálnom trakte, neexistuje jednoznačný názor. VI Nikulicheva (1993) sa domnieva, že Fe2 ^{+ je} prakticky neabsorbovaný ani pri normálnych alebo nadmerných koncentráciách. Podľa iných autorov absorpcia železa nezávisí od jeho valencie. Zistilo sa, že rozhodujúca je dôležitosť valencie železa a jeho rozpustnosť v dvanástniku v alkalickej reakcii. Žalúdočnej šťavy a kyseliny chlorovodíkovej sa podieľajú na absorpciu železa, poskytujú obnovu forme oxidu (Fe ^H ) v zaknsnuyu (Fe ²⁺ ), ionizácie, tvorba zložiek k dispozícii pre absorpciu, ale to platí len pre nehemového železa nie je hlavným mechanizmom absorpcie regulácie.

Proces absorpcie hemového železa nezávisí od žalúdočnej sekrécie. Hem železo sa absorbuje vo forme porfyrínovej štruktúry a iba v sliznici membrány čreva je jeho štiepenie z hemu a tvorba ionizovaného železa. Železo sa lepšie absorbuje z mäsových výrobkov (9-22%), ktoré obsahujú heme železo a oveľa horšie - z rastlín (0,4 - 5%), kde sa nachádza heme železo. Z mäsových výrobkov je železo asimilované rôznymi spôsobmi: železo sa absorbuje z pečene horšie ako z mäsa, pretože v pečeni je železo obsiahnuté vo forme hemosiderínu a feritínu. Varenie zeleniny vo veľkom množstve vody môže znížiť obsah železa o 20 %.

Jedinečná je absorpcia železa z materského mlieka, hoci jeho obsah je nízky - 1,5 mg / l. Navyše materské mlieko zvyšuje vstrebávanie železa z iných potravín, ktoré sú spolu s ním spotrebované.

V procese trávenia vstupuje železo do enterocytu, odkiaľ prechádza koncentračným gradientom do krvnej plazmy. Pri nedostatku železa v tele sa zrýchľuje jej prenos z lumen gastrointestinálneho traktu do plazmy. S prebytkom železa v tele, väčšina železo pretrváva v bunkách črevnej sliznice. Enterocyt naložený s železom sa pohybuje od základne až po vrchol vilí a stráca sa s vyčerpaným epitelom, čo zabraňuje nadmernému príjmu kovu do tela.

Proces absorpcie železa v gastrointestinálnom trakte je ovplyvnený rôznymi faktormi. Prítomnosť oxalátov, fytátov, fosfátov, tanínov vtáku znižuje absorpciu železa, pretože tieto látky tvoria komplexy so železom a odstránia ich z tela. Naopak kyselina askorbová, jantárová a pyrohroznová, fruktóza, sorbitol, alkohol zvyšujú absorpciu železa.

V plazme sa železo viaže na nosič - transferín. Tento proteín transportuje železo hlavne do kostnej drene, kde železo preniká do erytrocy- toocytov a transferín sa vracia do plazmy. Železo vstupuje do mitochondrií, kde prebieha syntéza hemu.

Ďalšia dráha železa z kostnej drene môže byť opísaná nasledovne: s fyziologickou hemolýzou z erytrocytov sa uvoľňuje 15-20 mg železa denne, čo sa využíva u fagocytárnych makrofágov; potom sa väčšina z nich vráti k syntéze hemoglobínu a len malé množstvo zostáva ako náhradná žľaza v makrofágoch.

30% celkového obsahu železa v tele sa nepoužíva na erytropoézu, ale je uložené v sklade. Železo vo forme feritínu a hemosiderínu sa skladuje v parenchýmových bunkách, hlavne v pečeni a slezine. Na rozdiel od makrofágov, parenchymálne bunky používajú železo veľmi pomaly. Príjem železa do parenchýmových buniek sa zvyšuje s výrazným prebytkom železa v tele, hemolytickou anémiou, aplastickou anémiou, renálnou insuficienciou a klesá s výrazným deficitom kovu. Uvoľňovanie železa z týchto buniek sa zvyšuje s krvácaním a klesá pri krvných transfúziách.

Celkový obraz metabolizmu železa v tele nebude úplný, ak neberiete do úvahy tkanivá. Množstvo železa, ktorá je súčasťou ferroenzimov, malý - iba 125 mg, ale význam enzýmov tkanivové dýchanie nemožno preceňovať: bez nich by bolo nemožné život každej bunky. Zásoba železa v bunkách umožňuje zabrániť priamej závislosti syntézy enzýmov obsahujúcich železo na fluktuáciách jeho príjmu a výdajov v tele.

[15], [16], [17], [18], [19]

Fyziologické straty a zvláštnosti metabolizmu železa

Fyziologická strata železa z tela u dospelých je asi 1 mg denne. Železo sa stráca spolu s odlupovaním kože epitelu, epidermálnymi prídavkami, potom s močom, výkalmi, s sluschivayuschimsya črevného epitelu. Ženy sa navyše spájajú so stratou železa krvou počas menštruácie, počas tehotenstva, pôrodu, laktácie, čo je približne 800-1000 mg. Výmena železa v tele je uvedená v schéme 3. Je zaujímavé poznamenať, že obsah železa v sére a nasýtenia transferínu sa mení v priebehu jedného dňa. Sledujte vysoké koncentrácie železa v sére ráno a nízke hodnoty večer. Odstránenie ľudí spánku vedie k postupnému poklesu obsahu železa v sére.

Metabolizmus železa v tele je ovplyvnený stopovými prvkami: meď, kobalt, mangán, nikel. Meď je nevyhnutná na asimiláciu a prepravu železa; jeho účinok je prostredníctvom cytochrómovej oxidázy, ceruloplazmínu. Účinok mangánu na proces hematopoézy nie je špecifický a je spojený s jeho vysokou oxidačnou schopnosťou.

Aby sme pochopili, prečo je nedostatok železa najčastejší u malých detí, dospievajúcich dievčat a žien vo fertilnom veku, budeme uvažovať o vlastnostiach metabolizmu železa v týchto skupinách.

Akumulácia železa v plode sa vyskytuje počas celého tehotenstva, ale najintenzívnejšie (40%) v poslednom trimestri. Preto predčasnosť v priebehu 1-2 mesiacov vedie k zníženiu dostupnosti železa o faktor 1,5-2 v porovnaní s deťmi na plný úväzok. Je známe, že plod má kladnú rovnováhu železa, ktorá je v protiklade s koncentračným gradientom v prospech plodu. Placenta intenzívnejšie zachytáva železo ako kostná dreň tehotnej ženy a má schopnosť metabolizovať železo z materského hemoglobínu.

Vplyv nedostatku železa rezerv matky tohto stopového prvku v plodu, sú v rozpore, správy. Niektorí autori sa domnievajú, že sideropénie tehotná, nemá vplyv na zásoby železa v zárodku; iní veria, že existuje priamy vzťah. Možno predpokladať, že zníženie železa v tele matky vývoji nedostatku železa rezervy v novorodenca. Avšak z nedostatku železa anémia kvôli vrodeným nedostatkom železa je nepravdepodobné, pretože výskyt anémie z nedostatku železa, hladiny hemoglobínu a sérového železa počas prvého dňa po narodení a v najbližších 3-6 mesiacov nelíši u detí, ktoré sa narodili zdravé matky a matky s anémiou z nedostatku železa. Obsah železa v tele novorodenca plný-termín a nedonosené dieťa je 75 mg / kg.

U detí, na rozdiel od dospelých, by tráviaca látka železa mala nielen kompenzovať fyziologické straty tohto stopového prvku, ale tiež zabezpečiť rastové potreby, ktoré dosahujú priemerne 0,5 mg / kg denne.

Hlavné predpoklady pre rozvoj nedostatku železa u predčasne narodených detí, detí z viacerých tehotenstiev, deti do 3 rokov sú:

• rýchle vyčerpanie zásob s nedostatočným exogénnym príjmom železa;
• zvýšená potreba železa.

Metabolizmus železa u dospievajúcich

Zvláštnosť metabolizmu železa u adolescentov, najmä u dievčat, je výrazným rozporom medzi zvýšenou potrebou tohto stopového prvku a jeho nízkym príjmom do tela. Dôvody tohto rozdielu: rýchly rast, zlá výživa, cvičenie, bohatá menštruácia, počiatočná nízka hladina železa.

U žien v plodnom veku sú hlavnými faktormi, ktoré vedú k rozvoju nedostatku železa v tele, hojná a dlhotrvajúca menštruácia, viacnásobné tehotenstvo. Denná potreba železa u žien, ktoré stratia 30-40 ml krvi na menštruáciu, je 1,5-1,7 mg / deň. Pri vyššej strate krvi sa potreba železa zvyšuje na 2,5-3 mg / deň. V skutočnosti je možné dodať iba 1,8 až 2 mg / deň cez gastrointestinálny trakt, to znamená, že 0,5 až 1 mg / deň železa sa nedá doplniť. V priebehu jedného mesiaca bude nedostatok mikronutrientov predstavovať 15-20 mg, 180-240 mg ročne, 1,8-2,4 g po dobu 10 rokov, to znamená, že tento nedostatok presahuje obsah náhradného železa v tele. Okrem toho pre vývoj nedostatku železa u žien je dôležitý počet tehotenstiev, interval medzi nimi a dĺžka laktácie.