Обмен железа в организме кратко

Обновлено: 07.07.2024

Н.Г.Колосова, Г.Н.Баяндина, Н.Г.Машукова, Н.А.Геппе
Кафедра детских болезней Первого МГМУ им.И.М.Сеченова

Уменьшение количества железа в организме (в тканевых депо, в сыворотке крови и костном мозге) приводит к нарушению образования гемоглобина и снижению темпов его синтеза, развитию гипохромной анемии и трофическим расстройствам в органах и тканях. Лечение анемии у детей должно быть комплексным и базироваться на нормализации режима и питания ребенка, возможной коррекции причины железодефицита, назначении препаратов железа, сопутствующей терапии. Современные требования к пероральным препаратам железа, применяемым в детской практике, включают высокую биодоступность, безопасность, хорошие органолептические свойства, возможность выбора наиболее удобной лекарственной формы, комплаентность. В наибольшей степени этим требованиям отвечают препараты железа (III)-гидроксид-полимальтозного комплекса (Мальтофер).
Ключевые слова: анемия, железодефицит, дети, Мальтофер.

Iron exchange in the body and ways of correction of its abnormalities
N.G.Kolosova, G.N.Bayandina, N.G.Mashukova, N.A.Geppe
I.M.Sechenov First Moscow State Medical University, Moscow

Decrease of iron in the body (inside tissue depots, in serum and bone marrow) resulted in disturbances of hemoglobin formation, hypochromic anemia development and trophic disorders in organs and tissues. Treatment of anemia in children should be complex and based on normalization of nutrition, correction of cause of iron deficiency, iron preparation administration and concomitant therapy. Current demands for per oral iron medications for childrens include high bioavailability, safety, good organoleptic properties, possibility to choose most comfortable form of drug as well as appropriate compliance. Iron (III)-hydroxide polymaltose complex drugs such as Maltofer® comply with these criteria best of all.
Key words: anemia, iron deficiency, childrens, Maltofer.

Сведения об авторах:
Колосова Наталья Георгиевна – доцент кафедры детских болезней, к.м.н.
Баяндина Галина Николаевна – доцент кафедры детских болезней, к.м.н.
Машукова Наталья Геннадьевна – ассистент кафедры детских болезней, к.м.н.
Геппе Наталья Анатольевна – д.м.н., профессор, заслуженный врач РФ, зав. кафедрой детских болезней

Железо – очень важный микроэлемент для нормального функционирования биологических систем организма. Биологическая ценность железа определяется многогранностью его функций и незаменимостью другими металлами в сложных биохимических процессах, таких как дыхание, кроветворение, иммунобиологические и окислительно-восстановительные реакции. Железо является незаменимой составной частью гемоглобина и миогемоглобина и входит в состав более 100 ферментов, контролирующих: обмен холестерина, синтез ДНК, качество иммунного ответа на вирусную или бактериальную инфекцию, энергетический обмен клеток, реакции образования свободных радикалов в тканях организма. Суточная потребность ребенка в железе в зависимости от возраста составляет 4-18 мг. Как правило, поступающей пищи хватает, чтобы перекрывать потребность организма в железе, но в некоторых случаях необходимо дополнительное поступление железа. Основными источниками железа служат: крупа, печень, мясо. У детей до 1 года усваивается до 70% железа пищи, у детей до 10 лет – 10%, у взрослых – 3%.
В организме железо содержится в нескольких формах. Клеточное железо составляет значительную часть от общего количества, участвует во внутреннем обмене и входит в состав гемсодержащих соединений (гемоглобина, миоглобина, ферментов, например, цитохромов, каталаз, пероксидазы), негемовых ферментов (например, НАДН-дегидрогеназы), металлопротеидов (например, аконитазы). К внеклеточному железу относят свободное железо плазмы и железосвязывающие сывороточные белки (трансферрин, лактоферрин), участвующие в транспорте железа. Железо запасов находится в организме в виде двух белковых соединений – ферритина и гемосидерина – с преимущественным отложением в печени, селезенке и мышцах и включается в обмен при недостаточности клеточного железа.
Источником железа в организме являются пищевое железо, всосавшееся в кишечнике, и железо из разрушаемых в процессе обновления клеток эритроцитов. Различают гемовое (содержащее протопорфирин) и негемовое железо. Обе формы усваиваются на уровне эпителиоцитов двенадцатиперстной кишки и проксимального отдела тощей. В желудке возможна абсорбция только негемового железа, на долю которого приходится не более 20%. В эпителиоцитах гемовое железо распадается на ионизированное железо, окись углерода и билирубин, причем усвоение его не связано с кислотно-пептической активностью желудочного сока. Негемовое железо, получаемое из пищи, первоначально образует легко растворимые соединения с компонентами пищи и желудочного сока, что благоприятствует его усвоению. Ускоренное усвоение железа происходит под влиянием янтарной, аскорбиновой, пировиноградной, лимонной кислот, а также фруктозы, сорбита, метионина и цистеина. Напротив, фосфаты, а также сок поджелудочной железы, содержащий ингибиторы всасывания железа, ухудшают его абсорбцию.
Транспорт железа осуществляется белком трансферрином, который переносит железо в костный мозг, в места клеточных запасов железа (паренхиматозные органы, мышцы) и во все клетки организма для синтеза ферментов. Железо погибших эритроцитов фагоцитируют макрофаги. Физиологическая потеря железа происходит с калом. Незначительная часть железа теряется с потом и клетками эпидермиса. Общая потеря железа – 1 мг/сут. Также физиологическими считают потери железа с менструальной кровью, с грудным молоком.
Дефицит железа в организме развивается, когда потери его превышают 2 мг/сут. Организм регулирует запасы железа в зависимости от его потребностей путем увеличения его усвоения при прежнем количестве. Кальций, витамины С, В12, кислота желудочного сока, пепсин, медь способствуют усвоению железа, особенно если они поступают из животных источников. Фосфаты, входящие в состав яиц, сыра и молока; оксалаты, фитаты и танины, содержащиеся в черном чае, отрубях, кофе препятствуют усвоению железа. Снижение кислотности желудочного сока в результате продолжительного приема антацидов или препаратов для уменьшения кислотности также сопровождается уменьшением усвоения железа.
Всасываемость железа определяется взаимоотношением трех главных факторов: количеством железа в просвете тонкой кишки, формой катиона железа, функциональным состоянием слизистой оболочки кишечника. В желудке ионное трехвалентное железо переходит в двухвалентную форму. Всасывание железа осуществляется и наиболее эффективно протекает главным образом в двенадцатиперстной и в начальной части тощей кишки. Этот процесс проходит следующие этапы:

• захват клетками слизистой оболочки (ворсинками) тонкого кишечника двухвалентного железа и окисление его в трехвалентное в мембране микроворсинок;
• перенос железа к собственной оболочке, где оно захватывается трансферрином и быстро переходит в плазму.

• факторы органов пищеварения – наиболее важные из них: желудочный сок; термолабильные белки сока поджелудочной железы, препятствующие поглощению органического железа; восстановительные агенты пищи, увеличивающие поглощение железа (аскорбиновая, янтарная и пировиноградная кислота, фруктоза, сорбит, алкоголь) или тормозящие его (бикарбонаты, фосфаты, соли фитовой кислоты, оксалаты, кальций);
• эндогенные факторы – количество железа в запасе влияет на скорость его поглощения; высокая эритропоэтическая активность увеличивает поглощение железа в 1,5-5 раз и наоборот; уменьшение количества гемоглобина в крови увеличивает поглощение железа.

Несмотря на относительную легкость диагностики и лечения дефицит железа остается основной проблемой здравоохранения во всем мире. По данным ВОЗ, дефицит железа встречается, как минимум, у каждого 4-го младенца; у каждого 2-го ребенка в возрасте до 4 лет; у каждого 3-го ребенка в возрасте от 5 до 12 лет.
Особенно чувствительны к недостатку железа маленькие дети. Так как железо участвует в построении некоторых структур головного мозга, недостаток его во внутриутробном периоде и у детей первых двух лет жизни приводит к серьезным нарушениям обучаемости и поведения. Эти нарушения очень стойки, возможно, пожизненны. Дефицит железа у плода, новорожденного, в грудном возрасте может привести к нарушению умственного развития, гипервозбудимости в сочетании с синдромом невнимательности, плохой познавательной функцией и задержке психомоторного развития, вследствие функциональной недостаточности миоцитов и замедления миелинизации нервных волокон.
У новорожденных и детей грудного возраста значительную долю среди всех видов анемий занимает железодефицитная анемия (ЖДА). Известно, что единственным источником железа для плода является кровь матери. Поэтому решающую роль в процессах антенатального поступления железа в организм плода играют состояние маточно-плацентарного кровотока и функциональный статус плаценты, при нарушении которых уменьшается поступление железа в организм плода. Непосредственной причиной развития ЖДА у ребенка является дефицит железа в организме, который зависит от обеспеченности плода железом внутриутробно и новорожденного после рождения (экзогенное поступление железа в составе грудного молока или смесей и утилизация железа из эндогенных запасов).
Так как дети первых месяцев жизни быстро растут, у них очень быстро истощаются запасы железа, полученные во внутриутробном периоде. У доношенных детей это происходит к 4-5-му месяцу жизни, а у недоношенных детей уже к 3-му месяцу жизни.
Известно, что кроветворение недоношенных новорожденных с 2,5-3-месячного возраста вступает в железодефицитную фазу с развитием у большинства из них, без дополнительного введения железа, поздней анемии недоношенных, характеризующейся всеми признаками дефицита этого микроэлемента. Развитие анемии в этой возрастной группе объясняется первоначально небольшим депо железа (в результате недостаточных фетальных запасов железа к моменту рождения), большей потребностью в железе в процессе роста и недостаточным его поступлением с пищей. Частота возникновения поздней анемии недоношенных составляет 50-100% и зависит от степени недоношенности, вредных факторов перинатального периода (гестоз, ЖДА беременных II-III степеней, хронические болезни матери, инфекции, перинатальные кровопотери), характера выхаживания и вскармливания, патологии постнатального периода (дисбактериоз, гипотрофия, рахит), а также от своевременности и качества профилактики анемии препаратами железа.
У детей и подростков с дефицитом железа развивается эпителиопатия с нарушением кишечного всасывания и недостаточностью дериватов кожи (плохой рост волос и ногтей). У подростков дефицит железа приводит к нарушениям памяти и социального поведения, снижению интеллектуальных возможностей. Дефицит железа способен вызвать и другие расстройства в состоянии здоровья детей в связи с избирательными эффектами металлоферментов, содержащих Fe, а их известно более 40.
Причины дефицита железа:

• недостаточное поступление (неадекватное питание, вегетарианская диета, недоедание);
• снижение всасывания железа в кишечнике;
• нарушение регуляции обмена витамина С;
• избыточное поступление в организм фосфатов, оксалатов, кальция, цинка, витамина Е;
• поступление в организм железосвязывающих веществ (комплексонов);
• отравление свинцом, антацидами;
• усиленное расходование железа (в периоды интенсивного роста и беременности);
• потери железа связанные с травмами, кровопотерями при операциях, обильными менструациями, язвенными болезнями, донорством, занятиями спортом;
• гормональные нарушения (дисфункция щитовидной железы);
• гастриты с пониженной кислотообразующей функцией, дисбактериоз;
• различные системные и опухолевые заболевания;
• глистная инвазия.

Основные проявления дефицита железа:

• развитие железодефицитных анемий;
• головные боли и головокружения, слабость, утомляемость, непереносимость холода, снижение памяти и концентрации внимания;
• замедление умственного и физического развития у детей, неадекватное поведение;
• учащенное сердцебиение при незначительной физической нагрузке;
• растрескивание слизистых оболочек в углах рта, покраснение и сглаженность поверхности языка, атрофия вкусовых сосочков;
• ломкость, утончение, деформация ногтей;
• извращение вкуса (тяга к поеданию непищевых веществ), особенно у детей младшего возраста, затрудненное глотание, запоры;
• угнетение клеточного и гуморального иммунитета;
• повышение общей заболеваемости (простудные и инфекционные болезни у детей, гнойничковые поражения кожи, энтеропатии);
• увеличение риска развития опухолевых заболеваний.

Для оценки эффективности, безопасности и удобства применения различных препаратов железа, включая Мальтофер ® , для лечения железодефицитной анемии, необходимо рассмотреть метаболизм железа в организме и факторы, вызывающие железодефицитную анемию.

1.1. Эритропоэз

Необходимое количество эритроцитов, циркулирующих в кровяном русле, поддерживается путем контроля их образования, а не продолжительности жизни. Клетки крови развиваются из стволовых клеток, расположенных в костном мозге, и дифференцирующихся в лимфоциты, тромбоциты, гранулоциты и эритроциты. Их производство контролирует механизм обратной связи, и до тех пор, пока уже образованные клетки не созреют или не выйдут из костного мозга в кровоток, новые клетки не развиваются, чтобы их заменить (Danielson и Wirkstrom, 1991). Эритропоэтин (ЭПО), вырабатываемый почками гормон, играет важную роль на этапе развития будущих эритроцитов. ЭПО, возможно, взаимодействует со специфическими рецепторами на поверхности эритроидных стволовых клеток и стимулирует их превращение в пронормобласты, самую раннюю стадию развития эритроцитов, которые могут быть обнаружены при исследовании костного мозга. На следующем этапе, ЭПО стимулирует непрерывное развитие красных кровяных клеток путем усиления синтеза гемоглобина. Образовавшиеся ретикулоциты остаются в костном мозге около трех дней перед тем, как попасть в кровяное русло, где они приблизительно через 24 часа теряют свое ядро, митохондрии, рибосомы и приобретают хорошо знакомую двояковогнутую форму эритроцитов.

Таблица 1-1

Распределение железа в организме взрослого человека. (Danielson с соавторами, 1996).

Физиология обмена железа и его эффекты

Назначение железа как доношенным, так и недоношенным детям является одним из наиболее противоречивых вопросов. Дефицит железа широко распространен, он оказывает долгосрочное влияние на развитие нервной системы и поведенческие функции, нарушение которых может быть необратимым процессом. В то же время известно, что избыток железа токсичен.

Граница между терапевтической и токсической дозами железа весьма условна. Вопросы, которые вызывают противоречивые мнения, касаются адекватных лабораторных методов для оценки содержания железа в организме; времени начала дополнительного введения железа и безопасности такого вмешательства у недоношенных детей с учетом возможного побочного действия избыточного количества железа; времени начала дополнительного введения железа детям, находящимся исключительно на грудном вскармливании.

Железо — важнейший нутриент, участвующий в биологических процессах, включающих репликацию ДНК, экспрессию генов, клеточное дыхание (в т.ч. образование АТФ), а также в транспорте и усвоении кислорода. Железо нужно для эритропоэза (образования гемоглобина). Кроме того, оно является неотъемлемым компонентом многих ферментов, необходимых для развития головного мозга и чрезвычайно важных для работы мышц сердца и скелетных мышц (в частности, миоглобина).

Подобно кальцию и многим другим минералам, 80% железа, имеющегося в организме доношенного ребенка, накапливается плодом на сроке гестации между 24 и 40 нед со скоростью 1,6—2 мг/кг/сут. Общее содержание железа к моменту рождения составляет 75 мг/кг независимо от размеров ребенка; 75% железа находится в эритроцитах, 15% — в печени.

Она может быть подвержена хелированию и преципитации при взаимодействии с другими компонентами пищи, что снижает ее биодоступность. В частности, так действуют фитаты, фосфаты, таннаты, оксалаты и карбонаты. Как показали исследования с применением стабильных изотопов железа, количество неорганического железа, которое всасывается у недоношенных детей, составляет 34—42%. Это превышает количество железа (7-12%), поступающего в организм доношенного ребенка.

Схема обмена железа в организме взрослого человека

К факторам, усиливающим абсорбцию у недоношенных детей, относят постнатальный возраст, дефицит железа, введение железа (в т.ч. в составе сертифицированных смесей) между приемами пищи, нормальное содержание витамина С в организме. К факторам, уменьшающим абсорбцию железа, относят искусственное вскармливание (такие дети чаще имеют дефицит железа по сравнению с получающими грудное молоко) и гемотрансфузии. Гестационный возраст, постконцептуальный возраст и терапия эритропоэтином оказывают минимальный эффект на усвоение организмом железа.

Всасывание железа у взрослых происходит на апикальной поверхности энтероцитов двенадцатиперстной кишки. Органическое (или гемовое) железо транспортируется в энтероцит через недавно открытый белок-переносчик гема 1. Дальнейший путь железа после проникновения его в энтероцит до конца не изучен, хотя известно, что фермент гемоксигеназа, который высвобождает железо из протопорфиринового кольца, находится в микросомальной части энтероцита.

Гораздо больше известно о всасывании негемового железа. Один из путей заключается в превращении трехвалентного железа в двухвалентное на щеточной кайме энтероцитов при участии фермента дуоденальной редуктазы трехвалентного железа. Затем транспортер бивалентных металлов 1 переносит редуцированную форму железа через апикальную мембрану.

После попадания в кровь железо соединяется с трансферрином и переносится к месту использования или накопления. Предшественники эритроцитов имеют большое количество рецепторов трансферрина 1 (TfR1), что позволяет им иметь преимущества в захвате циркулирующего железа. Стареющие эритроциты поглощаются макрофагами. Макрофаги экспортируют восстановленное железо с помощью ферропортина (того же переносчика, который содержится в дуоденальных энтероцитах). Железо накапливается в печени, которая захватывает его из портальной системы с помощью TfR1.

Суточная потребность организма в железе

Организм человека обладает способностью распределять доступное железо между органами, исходя из приоритетной потребности в нем. При дефиците железа в первую очередь расходуются его запасы в печени, затем — в скелетных мышцах и кишечнике. При выраженном дефиците железа сначала истощаются его запасы в сердечной мышце, затем — в головном мозге и, наконец, в эритроцитах. Железодефицитная анемия является тяжелой формой дефицита железа.

Эритроциты имеют большую потребность в железе даже по сравнению с головным мозгом, несмотря на возможные отрицательные неврологические последствия для ребенка, обусловленные дефицитом железа в мозговой ткани. Железо играет важную роль в процессах пролиферации нейронов, миелинизации, метаболизма энергии, нейротрансмиссии и работе различных ферментов в ЦНС. Существует система приоритетов по распределению и расходованию железа в пределах одного органа, что было показано в экспериментах на головном мозге новорожденных детенышей крысы. Наиболее чувствительными к дефициту железа в перинатальном периоде оказались гиппокамп и зона коры головного мозга.

Эритроциты являются приоритетным местом использования железа в организме, очевидна их исключительная функция в транспортировке кислорода в организме. Кислород обратимо присоединяется к гемоглобину в условиях высокого парциального давления кислорода в легких и высвобождается из этой связи при относительно низком парциальном давлении кислорода в тканях. На аффинность кислорода влияет ряд факторов, в т.ч. концентрация 2,3-дифосфоглицерата и рН.

Для осуществления обратимой связи кислорода с гемоглобином железо гемовой части должно находиться в двухвалентной форме. В эритроцитах существует специальный механизм для поддержания железа в редуцированной двухвалентной форме, однако в условиях действия лекарств, обладающих окислительной активностью, или токсинов, а также при генетических нарушениях в эритроцитах или аномалиях самого гемоглобина данные защитные механизмы не работают и гемоглобин не выполняет свою функцию. Высвобождение кислорода в мышцах частично зависит от концентрации миоглобина в тканях. Так же, как и в случае с гемоглобином, дефицит железа тормозит синтез миоглобина.
Низкое содержание миоглобина в мышцах, подобно низкой концентрации гемоглобина в крови, ухудшает высвобождение кислорода.

Весь контент iLive проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.

У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.

Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.

В норме организм взрослого здорового человека содержит около 3-5 г железа, таким образом, железо может быть отнесено к микроэлементам. Железо распределено в организме неравномерно. Приблизительно 2/3 железа содержится в гемоглобине эритроцитов - это циркулирующий фонд (или пул) железа. У взрослых этот пул составляет 2-2,5 г, у доношенных новорождённых - 0,3-0,4 г, и у недоношенных новорождённых - 0,1-0,2 г. Относительно много железа содержится в миоглобине: 0,1 г - у мужчин и 0,05-0,07 г - у женщин. В организме человека содержится более 70 белков и ферментов, в состав которых входит железо (например, трансферрин, лактоферрин), суммарное количество железа в них составляет 0,05-0,07 г. Железо, переносимое транспортным белком трансферрином, составляет около 1% (транспортный фонд железа). Для медицинской практики чрезвычайно важны запасы железа (депо, запасной фонд), составляющие около 1/3 всего железа в организме человека. Функцию депо выполняют следующие органы:

печень;
селезёнка;
костный мозг;
головной мозг.

Железо содержится в депо в виде ферритина. Количество железа в депо может быть охарактеризовано с помощью определения концентрации СФ. На сегодняшний день СФ - единственный международно-признанный маркёр запасов железа. Конечный продукт обмена железа - гемосидерин, откладывающийся в тканях.

Железо - важнейший кофактор ферментов митохондриальной дыхательной цепи, цитратного цикла, синтеза ДНК, оно играет важную роль в связывании и транспорте кислорода гемоглобином и миоглобином; белки, содержащие железо, необходимы для метаболизма коллагена, катехоламинов, тирозина. Вследствие каталитического действия железа в реакции Fe 2 * Fe 3 , свободное нехелатированное железо образует гидроксильные радикалы, способные вызвать повреждение клеточных мембран и гибель клеток. В процессе эволюции защита от повреждающего действия свободного железа была решена с помощью образования специализированных молекул для абсорбции железа из пищи, его всасывания, транспорта и депонирования в нетоксичной растворимой форме. Транспорт и депонирование железа осуществляются специальными белками: трансферрином, трансферриновым рецептором, ферритином. Синтез этих белков регулируется с помощью специального механизма и зависит от потребностей организма.

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

Метаболизм железа у здорового человека замкнут в цикл

Ежедневно человек теряет около 1 мг железа с биологическими жидкостями и слущенным эпителием ЖКТ. Ровно столько же способно всасываться в ЖКТ из продуктов питания. Следует чётко представлять, что железо поступает в организм только с продуктами питания. Таким образом, ежедневно 1 мг железа теряется и 1 мг всасывается. В процессе разрушения старых эритроцитов освобождается железо, которое утилизируется макрофагами и вновь используется при построении гема. В организме существует специальный механизм всасывания железа, однако выводится оно пассивно, то есть физиологического механизма выведения железа не существует. Следовательно, если всасывание железа из пищи не удовлетворяет потребностям организма, дефицит железа возникает независимо от причины.

Распределение железа в организме

70 % общего количества железа в организме входит в состав гемопротеинов; это соединения, в которых железо связано с порфирином. Основной представитель этой группы - гемоглобин (58 % железа); кроме того, в эту группу входят миоглобин (8 % железа), цитохромы, пероксидазы, каталазы (4 % железа).
Группа негемовых ферментов - ксантиноксидаза, НАДН-дегидрогеназа, аконитаза; эти железосодержащие ферменты локализуются в основном в митохондриях, играют важную роль в процессе окислительного фосфорилирования, транспорте электронов. Они содержат очень мало металла и не влияют на общий баланс железа; однако их синтез зависит от обеспечения тканей железом.
Транспортная форма железа - трансферрин, лактоферрин, низкомолекулярный переносчик железа. Основным транспортным ферропротеином плазмы является трансферрин. Этот белок бета-глобулиновой фракции с молекулярным весом 86 000 имеет 2 активных участка, каждый из которых может присоединить по одному атому Fe 3+ . В плазме присутствует больше железосвязывающих сайтов, чем атомов железа и, таким образом, в ней нет свободного железа. Трансферрин может связывать и другие ионы металлов - медь , марганец, хром, но с иной селективностью, а железо связывается в первую очередь и более прочно. Основное место синтеза трансферрина - клетки печени. С повышением уровня депонированного железа в гепатоцитах синтез трансферрина заметно снижается. Трансферрин, несущий железо, авиден к нормоцитам и ретикулоцитам, причем величина поглощения металла зависит от наличия свободных рецепторов на поверхности эритроидных предшественников. На мембране ретикулоцита значительно меньше участков связывания для трансферрина, чем на пронормоците, то есть по мере старения эритроидной клетки захват железа уменьшается. Низкомолекулярные переносчики железа обеспечивают транспорт железа внутри клеток.
Депонированное, резервное или запасное железо может находиться в двух формах - ферритин и гемосидерин. Соединение резервного железа состоит из белка апоферритина, молекулы которого окружают большое количество атомов железа. Ферритин - соединение коричневого цвета, растворимо в воде, содержит 20 % железа. При избыточном накоплении железа в организме резко возрастает синтез ферритина. Молекулы ферритина имеются практически во всех клетках, но особенно много их в печени, селезенке, костном мозге. Гемосидерин присутствует в тканях в виде бурого, гранулярного, нерастворимого в воде пигмента. Содержание железа в гемосидерине выше, чем в ферритине - 40 %. Повреждающее действие гемосидерина в тканях сопряжено с повреждением лизосом, накоплением свободных радикалов, что приводит к гибели клетки. У здорового человека 70 % резервного железа находится в виде ферритина, а 30 % - в виде гемосидерина. Скорость использования гемосидерина значительно ниже, чем ферритина. О запасах железа в тканях можно судить на основании гистохимических исследований, применяя полуколичественный метод оценки. Подсчитывают число сидеробластов - ядерных эритроидных клеток, содержащих разное количество гранул негемового железа. Особенность распределения железа в организме детей младшего возраста заключается в том, что у них выше содержание железа в эритроидных клетках и меньше железа приходится на мышечную ткань.

Регуляция баланса железа базируется на принципах почти полной реутилизации эндогенного железа и поддержания необходимого уровня за счет всасывания в желудочно-кишечном тракте. Полупериод выведения железа составляет 4-6 лет.

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

Всасывание железа

Абсорбция происходит главным образом в двенадцатиперстной кишке и начальном отделе тощей кишки. При дефиците железа в организме зона всасывания распространяется в дистальном направлении. В суточном рационе обычно содержится около 10-20 мг железа, однако в желудочно-кишечном тракте абсорбируется лишь 1-2 мг. Всасывание гемового железа значительно превосходит поступление неорганического. По поводу влияния валентности железа на его всасывание в желудочно-кишечном тракте нет однозначного мнения. В. И. Никуличева (1993) считает, что Fe 2+ практически не всасывается ни при нормальных, ни при избыточных концентрациях. По данным других авторов, всасывание железа не зависит от его валентности. Установлено, что решающее значение имеет не валентность железа, а его растворимость в двенадцатиперстной кишке при щелочной реакции. Желудочный сок и соляная кислота участвуют во всасывании железа, обеспечивают восстановление окисной формы (Fe H ) в закнсную (Fe 2+ ), ионизацию, образование доступных для всасывания компонентов, но это относится только к негемовому железу и не является главным механизмом регуляции абсорбции.

Процесс всасывания гемового железа не зависит от желудочной секреции. Гемовое железо всасывается в виде порфириновои структуры и только в слизистой оболочке кишки происходит его отщепление от гема и образование ионизированного железа. Железо лучше всасывается из мясных продуктов (9-22 %), содержащих гемовое железо, и значительно хуже - из растительных (0,4-5 %), где есть негемовое железо. Из мясных продуктов железо усваивается по-разному: из печени железо всасывается хуже, чем из мяса, так как в печени железо содержится в виде гемосидерина и ферритина. Кипячение овощей в большом количестве воды может снизить содержание железа на 20 %.

Уникальной является абсорбция железа из грудного молока, хотя содержание его низкое - 1,5 мг /л. Кроме того, грудное молоко повышает абсорбцию железа из других продуктов, употребляемых одновременно с ним.

В процессе пищеварения железо попадает в энтероцит, откуда по градиенту концентрации переходит в плазму крови. При дефиците железа в организме ускоряется его перенос из просвета желудочно-кишечного тракта в плазму. При избытке железа в организме основная часть железа задерживается в клетках слизистой кишки. Энтероцит, нагруженный железом, продвигается от основания к вершине ворсинки и теряется со слущенным эпителием, что предотвращает избыточное поступление металла в организм.

На процесс всасывания железа в желудочно-кишечном тракте оказывают влияние различные факторы. Присутствие в птице оксалатов, фитатов, фосфатов, танина снижает всасывание железа, так как эти вещества образуют с железом комплексы и выводят его из организма. Напротив, аскорбиновая, янтарная и пировиноградная кислоты, фруктоза, сорбит, алкоголь усиливают всасывание железа.

В плазме железо связывается со своим переносчиком - трансферрином. Этот белок транспортирует железо преимущественно в костный мозг, где железо проникает в эритрокариоциты, а трансферрин возвращается в плазму. Железо попадает в митохондрии, где и происходит синтез гема.

Дальнейший путь железа из костного мозга можно описать так: при физиологическом гемолизе из эритроцитов освобождается 15-20 мг железа в сутки, которое утилизируется фагоцитирующими макрофагами; затем основная его часть снова идет на синтез гемоглобина и лишь небольшое количество остается в виде запасного железа в макрофагах.

30 % от общего содержания железа в организме используется не для эритропоэза, а откладывается в депо. Железо в виде ферритина и гемосидерина хранится в паренхиматозных клетках, главным образом, в печени и селезенке. В отличие от макрофагов, паренхиматозные клетки очень медленно расходуют железо. Поступление железа в паренхиматозные клетки увеличивается при значительном избытке железа в организме, гемолитических анемиях, апластических анемиях, почечной недостаточности и уменьшается при выраженном дефиците металла. Освобождение железа из этих клеток повышается при кровотечении и снижается при гемотрансфузиях.

Общая картина обмена железа в организме будет неполной, если не учитывать тканевое.железо. Количество железа, которое входит в состав ферроэнзимов, мало - всего 125 мг, но значение ферментов тканевого дыхания трудно переоценить: без них была бы невозможна жизнь любой клетки. Запас железа в клетках позволяет избежать прямой зависимости синтеза железосодержащих ферментов от колебаний его поступления и расходования в организме.

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

Физиологические потери и особенности обмена железа

Физиологические потери железа из организма у взрослого человека составляют около 1 мг в сутки. Железо теряется вместе с отшелушивающимся эпителием кожи, эпидермальными придатками, потом, с мочой, калом, со слущивающимся кишечным эпителием. У женщин, кроме того, присоединяется потеря железа с кровью во время менструации, в период беременности, родов, лактации, что составляет около 800-1000 мг. Обмен железа в организме представлен на схеме 3. Интересно отметить, что содержание железа в сыворотке и насыщение трансферрина меняются в течение суток. Наблюдают высокие концентрации железа в сыворотке в утренние часы и низкие значения в вечернее время. Лишение людей сна приводит к постепенному уменьшению содержания железа в сыворотке.

На метаболизм железа в организме оказывают влияние микроэлементы: медь, кобальт, марганец, никель. Медь необходима для усвоения и транспорта железа; ее влияние осуществляется через цитохромоксидазу, церулоплазмин. Действие марганца на процесс кроветворения неспецифично и связано с его высокой окислительной способностью.

Чтобы понять, почему дефицит железа наиболее часто встречается у детей младшего возраста, девушек-подростков и женщин детородного возраста, рассмотрим особенности обмена железа в этих группах.

Накопление железа у плода происходит в течение всей беременности, однако наиболее интенсивно (40 %) в последний триместр. Поэтому недоношенность в 1-2 мес приводит к сокращению обеспеченности железом в 1,5-2 раза по сравнению с доношенными детьми. Известно, что у плода имеется положительный баланс железа, идущий против градиента концентрации в пользу плода. Плацента более интенсивно захватывает железо, чем костный мозг беременной, и обладает способностью усваивать железо из гемоглобина матери.

О влиянии дефицита железа у матери на запасы этого микроэлемента у плода имеются противоречивые сведения. Одни авторы полагают, что сидеропения беременной не влияет на запасы железа у плода; другие считают, что имеется прямая зависимость. Можно допустить, что при снижении содержания железа в организме матери развивается дефицит запасов железа у новорожденного. Однако развитие железодефицитной анемии вследствие врожденного дефицита железа маловероятно, так как частота развития железодефицитной анемии, уровень гемоглобина и сывороточное железо в первые сутки после рождения и в последующие 3-6 мес не отличаются у детей, родившихся от здоровых матерей, и матерей с железодефицитной анемией. Содержание железа в организме новорожденного доношенного и недоношенного ребенка составляет 75 мг/кг.

У детей, в отличие от взрослых, алиментарное железо должно не только восполнить физиологические потери этого микроэлемента, но и обеспечить потребности роста, что составляет в среднем 0,5 мг/кг в сутки.

Таким образом, основными предпосылками к развитию дефицита железа у недоношенных, детей от многоплодной беременности, детей до 3 лет являются:

быстрое истощение запасов при недостаточном экзогенном поступлении железа;
повышенная потребность в железе.

Обмен железа у подростков

Особенностью обмена железа у подростков, особенно у девушек, является выраженное несоответствие между повышенной потребностью в этом микроэлементе и низким его поступлением в организм. Причины такого несоответствия: быстрый рост, плохое питание, занятия спортом, обильные менструации, исходный низкий уровень железа.

Читайте также: