Железо
Железо (Fe) является незаменимой частью гемо- и миоглобина, входит в состав цитохромов, в белки-гемопротеиды, принимает участие практически во всех окислительно-восстановительных процессах в составе различных ферментов (каталазы и пероксидазы). Fe-содержащие системы цитохрома Р-450 принимают участие в синтезе стероидных гормонов. В клетках существует функционально активное негемовое железо (в структуре железосерных белков). В организме человека содержится 3-4 г железа. Функционально задействовано около 70% железа, из которых 80% входит в состав гемогемоглобина эритроцитов, а остальное - в миоглобине и ферросодержащих ферментах. Потребность в железе у женщин почти в два раза больше, чем у мужчин.
Обмен железа в организме включает следующие основные этапы: всасывание в кишечнике, транспорт к периферическим тканям, утилизацию и депонирование, экскрецию и потерю. Из растительной нищи железо усваивается в пределах 1%, а из пищевых продуктов животного происхождения — до 25%.
Всасывание железа происходит в тонком кишечнике. Механизмы всасывания гемового и негемового железа различны. Это определяется тем, что негемовое железо трехвалентно и входит в состав белков и органических кислот разной степени растворимости в воде. Но всасывается только двухвалентное железо, находящееся в ионизированном виде. В этом случае негемовое железо должно быть подвергнуто восстановлению и переводу в растворимую форму.
Фосфаты, фитиновая кислота, танины связывают железо в нерастворимые комплексы, значительно снижая его всасывание, а цистеин и аскорбиновая кислота. наоборот, повышают. Аскорбиновая кислота восстанавливает железо из трехвалентного до двухвалентного и образует с ним хорошо растворимые в воде хелатные комплексы.
Гемовое железо абсорбируется энтероцитами тонкого кишечника практически полностью. Влияние фосфатов, фитата и аскорбиновой кислоты на всасывание гемового железа отсутствует. Желудочный сок и соляная кислота способствуют- его переводу в растворимые формы. При железодефицитных анемиях чаще всего регистрируется ахлоргидрия. В отношении Fe такие МЭ, как Sc, Мп, Ni, Со. Си, Zn, являются антагонистами, уменьшая активность Fe-зависимых ферментов. Если содержание меди будет больше железа, тогда уровень ПОЛ возрастает,
Транспорт железа в основном осуществляется белком-переносчиком - трансферрином. С ним связывается основная часть Fe, поступающая в кровь. В комплексе с трансферрином железо попадает в кровь и транспортируется в различные ткани. Трансферрин относится к фракции β-глобулинов и синтезируется печенью. В норме концентрация трансферрина составляет 2,5 мг/мл. 100 мл плазмы связывает около 350 мкг Fe. Эта способность плазмы называется общей связывающей железо способностью. Данный параметр имеет значение для постановки диагноза железодефицитной анемии и латентного железодефицитного состояния. При железодефицитных анемиях, беременности этот показатель может значительно возрастать, т.е. концентрация трансферрина значительно повышается. В норме с Fе связано только 20-25% трансферрина.
Основной пул железа утилизируется в костном мозге, где он используется в качестве центрального атома гема гемоглобина. На первом этапе утилизации Fe в комплексе с трансферрином взаимодействует с ретикулоцитами. Комплекс распадается, а железо, абсорбированное ретикулоцитами, входит в состав гема гемоглобина. Важнейшую роль в этом процессе играет фермент феррохелатаза. Ежесуточное обновление эритроцитов — 1/120 общей массы эритроцитов, что составляет около 25 мг потребности железа. Это значительно больше, чем поступает Fe в течение суток. Основной пул железа извлекается из депо и погибших эритроцитов, Данная реутилизация реализуется посредством мононуклеарных фагоцитов печени (клеток Купфера), селезенки и костного мозга, Ежесуточная реутилизация железа составляет около 22 мг.
Основными депо железа (комплекс с белком апоферритином — ферритином) являются ретикулоэндотелиальная система печени, селезенки и костного мозга. В норме количество депонированного железа составляет около 1 г, а в костном мозге - до 300 мг, Ферритин способен усваивать до 20% железа, а при увеличении концентрации железа ферритин переходит в нерастворимый в воде белок гемосидерин (до 35% железа).
Основными источниками железа являются продукты животного и растительного происхождения: печень, мясо, колбасы с добавлением крови, зерновые, бобовые, гречневая крупа и пшено. Пищевые продукты делятся на две группы — содержащие гемовое Fe и содержащие незначительное его количество в малоусвояемой форме.
Недостаток Fe ведет к развитию железодефицитной анемии, обусловленной нехваткой железа для синтеза гема гемоглобина. Чаще всего это заболевание проявляется в падении концентрации гемоглобина и эритроцитов в крови, гиперплазии костного мозга, ретикулоцитозе, анизоцитозе и пойкилоцитозе, снижении активности ферросодержащих ферментов. Кожные покровы становятся сухими, плохо регенерируют кожа и слизистые, наблюдаются истонченность, ломкость и исчерченность ногтей, снижение аппетита, субатрофия сосочков языка, трещины в уголках рта, быстрая утомляемость, мышечная слабость, ухудшение памяти, психическая астения.
На поздних сроках беременности у женщин повышается вероятность выкидышей или различных тератологий новорожденных. Железодефицитная анемия характерна для детей неонатального периода развития, так как в молоке содержание Fe незначительно и молоко способствует выведению железа из организма, уменьшая его биодоступность из-за большого содержания фосфатов.
В условиях анемии формируется гипоксия тканей, особенно головного мозга, что выражается в нарушении терморегуляции, сердечной деятельности. Снижается продукция соляной кислоты и внутреннего фактора Кастла; ухудшается всасывание витамина В12, пищеварение; падает абсорбция железа; развиваются мальабсорбция, нарушения моторики ЖКТ, дистрофические процессы в слизистой желудка и кишечника. Наблюдается извращенность пищевого поведения.
При избыточном поступлении железа (из окружающей среды, при заболеваниях печени, селезенки и поджелудочной железы, нарушении регуляции его метаболизма) отмечается оксидативный стресс. Известно, что токсическая доза железа для человека составляет около 200 мг, а летальная находится в диапазоне от 7 до 35 г. Наиболее уязвимыми при этом являются почечная ткань, щитовидная железа. Клинические проявления: повышенная возбудимость, нарушение сна, сердечного ритма, АГ, расстройства пищеварения, понижение иммунного статуса организма, уменьшение свертываемости крови и др. Оксиды железа (III) индуцируют оксидативный стресс в макрофагах и моноцитах, синтез NF-кВ.
Экскреция железа в норме — около 10 мг. Основная его часть — неусвоенное железо с пищей. Собственные потери составляют 0,3-0,5 мг/сут: железо желчи, спущенных клеток слизистой ЖКТ и эпителия кожи, экскретируемого мочой (0,1-0,3 мг/сут) и потом. Потери железа могут быть обусловлены кровопотерями и рядом заболеваний. Женщины теряют железа в два раза больше, чем мужчины (0,5-1 мг/сут, что превышает потерю железа с мочой). Кроме того, значительные потери железа происходят на поздних сроках беременности, в родах и в период грудного вскармливания (0,25-0,5 мг/сут).