Железо. Железо в норме. Роль ионов железа в эритропоэзе. Трансферрин. Потребность организма в железе. Дефицит железа.
В организме содержится 4—5 г железа в виде резервного (1/4) и функционально-активного железа (3/4). 62—70 % железа находится в гемоглобине эритроцитов, 5—10 % — в миоглобине, остальное — в тканях, где оно участвует во многих метаболических процессах: в составе металсодержащих энзимов—цитохромов обеспечивают митохондриальный транспорт электронов, синтез ДНК и деление клеток, метаболизм гормонов мозгового вещества надпочечников, детоксикационные механизмы, снижающие активность токсичных веществ под влиянием цитохрома Р450, в состав которого входит железо; поддерживают активность глицерол-3-фосфатдегидрогеназы в поперечно-полосатых мышцах, что сохраняет физическую работоспособность человека.
Например, у людей, страдающих дефицитом железа, физическая работоспособность резко снижается, но восстанавливается после приема препаратов железа.
Резервное железо постоянно переходит в функциональное и обратно. Так, за счет повторного использования костный мозг получает ежесуточно 20—25 мг железа. Ионы железа (Fe++) ежедневно всасываются в кишечнике из пищи. Fe2+ в кишечном содержимом вначале связывается с белком-рецептором на поверхности эпителия слизистой оболочки кишки (b3-интегрином), что необходимо для перехода его через мембрану клетки слизистой в цитозоль.
Далее, образовав комплекс с цитозольным транспортным белком- мобилферрином, Fe2+ пересекает клетку эпителия слизистой кишечника оставаясь в этом комплексе вплоть до поступления Fe2+ в капиллярную сеть кишечника. С выходом в кровоток двухвалентное железо окисляется до трехвалентного белком плазмы крови церрулоплазмином и присоединяется к трансферрину, гликопротеину плазмы крови. Трансферрином Fe3+ доставляется к тканям и используется в митохондриях эритроб-ластов для синтеза гема, депонируется в макрофагах в виде резерва.
Плазма содержит от 1,8 до 2,6 мг/л трансферрина, 1 мг которого связывает 1,25 мкг Fe. В общем объеме плазмы содержится около 3 мг Fe2+. В норме лишь '/з трансферрина плазмы насыщена железом. Количество железа, которое может быть связано трансферрином, называется общей железосвязывающей способностью крови и в норме составляет 250—400 мкг % (45— 72 мкмоль/л). Концентрация железа в сыворотке крови у взрослых людей обоего пола колеблется от 50 до 160 мкг % (9—29 мкмоль/л). С мочой выводится за сутки 60—100 мкг железа.
Комплекс трансферрин — железо фиксируется на рецепторах мембран эритробластов. Количество этих рецепторов уменьшается за счет торможения их синтеза в ходе созревания эритроидных клеток и исчезает после созревания ретикулоцитов, поэтому в зрелые эритроциты железо не включается.
Освобождение железа из комплекса трансферрин — железо обеспечивается энергией молекул АТФ, образуемых в эритробластах. Молекула трансферрина, отдавшая железо, смещается с мембранного участка молекулами трансферрина, связанными с железом, поскольку их сродство к рецепторам более сильное. Железо, поступившее в эритробласт, используется в митохондриях для синтеза гема и депонируется в эритробласте в виде резерва.
В макрофагах печени и костного мозга резервное железо депонируется в молекуле ферритина. Внутри лизосом молекулы ферритина образуют большие аморфные нерастворимые агрегаты — гемосидерин. Таким образом, ферритин и гемосидерин — это формы резервного железа в клетках. Из клеточного резерва железо освобождается в двухвалентном состоянии (благодаря энзиму ксантиноксидазе, аскорбиновой кислоте и др.), затем церулоплазмин окисляет Fe2+ до трехвалентного состояния, Fe3+ соединяется с трансферрином и транспортируется с плазмой крови к эритробластам.
Суточная потребность организма в железе
Абсорбции железа эпителиальными клетками желудочно-кишечного тракта способствуют сниженное насыщение трансферрина железом и повышенная эритропоэтическая активность крови. Абсорбция снижается при увеличении концентрации железа в клетках слизистой оболочки кишечника. В кишечнике более эффективна абсорбция Fe2+, чем Fe3+.
Поэтому аскорбиновая кислота, фруктоза, аминокислоты (цистеин, метионин) поддерживают двухвалентную форму железа и ускоряют его абсорбцию. В кишечнике лучше абсорбируется биодоступное железо, входящее в состав гема (мясные продукты, кровяная колбаса), чем железо из пищи растительного происхождения. Абсорбция Fe2+ в желудочно-кишечном тракте зависит от возраста человека, функционального сотояния его организма. Она наиболее высокая у детей первых месяцев жизни и достигает 57 %, у 7— 10-летних —7,75—17,75 %, у взрослых мужчин и женщин — 1,1—11,2 % и у беременных женщин — 20 % от поступившего в желудочно-кишечный тракт железа.
Отсюда ежедневная потребность в железе, абсорбируемом из пищи в организме человека, составляет: у детей от 0 до 4 мес жизни — 0,5 мг/день, от 1 года до 12 лет— 1,0 мг/день, женщины детородного периода — 2,8 мг/день (во время менструации потери железа составляют от 5 до 45 мг), молодые мужчины — 1 мг/день, старики — 0,9 мг/день, беременные женщины — 3—3,5 мг/день. В организм последних за время беременности должно поступать до 1 г железа (500 мг железа используется для синтеза дополнительного количества гемоглобина в организме беременной, 300 мг Fe2+ необходимо формирующемуся плоду и 200 мг Fe2+ компенсируют естественные потери металла организмом беременной женщины). Дефицит железа в организме человека приводит к развитию гипохромной анемии.
