5. Обмін заліза в організмі.

Залізо є одним з основних за значенням мікроелементів організму. Концентрація його в сироватці крові складає 12,5-30,4 мкмоль/л майже все залізо входить до складу різних білків.

1. Білки, які містять залізо в гемовій формі: а) гемоглобін; б) міоглобін; в) цитохроми; г) каталази; д) лактоферин.

2. Білки, які містять залізо в негемовій формі: а) феритин; б) гемосидерин; в) трансферин; г) ферменти: аконітаза, ксантиноксидаза, НАДН-дегідрогеназа.

Серед них найважливішим є гемоглобін. У молекулі гему залізо зв’язане з протопорфірином. Гем входить не тільки до складу гемоглобіну, він міститься в міоглобіні, цитохромах, входить до складу каталази, лактопероксидази. Основний білок, який містить залізо і не має гемової групи – феритин – містить залізо запасів. Залізо входить до складу похідного феритину – гемосидерину. Не має групи гему білок трансферин, який переносить залізо. Залізо в негемованій формі є в ряді ферментів (ксантиноксидаза, аконітаза, НАДН-дегідрогеназа).

Основна кількість заліза в організмі (57,6 %) входить до складу гемоглобіну і міститься в еритроцитах.

Значна кількість заліза є в м’язах (27,6 %): більша частина цього заліза входить до складу феритину (68,1 % заліза м’язів), решта включена в міоглобін (21,9 %). У печінці відкладається 7,8 % заліза організму. Залізо печінки в основному входить до складу феритину і гемосидерину.

Залізо поступає в організм у складі харчових продуктів (м'ясо, печінка, риба, рис, горох, ізюм, курага). Краще всього всмоктується залізо, яке входить в склад харчових продуктів у формі гема.

Всмоктування заліза. У даний час відомо, що вміст заліза в організмі в основному залежить від його всмоктування. Виділення заліза з організму – процес, який недостатньо регулюється. Існує складний механізм, що перешкоджає всмоктуванню надлишкової кількості заліза.

Місце всмоктування. Хоча весь кишківник, включаючи товстий, здатний всмоктувати залізо, основна кількість заліза всмоктується в дванадцятипалій кишці, а також у початковій частині порожньої кишки. Чим більший дефіцит заліза, тим дальше розповсюджується зона його всмоктування.

Механізм всмоктування заліза. Процес всмоктування заліза включає:

а) проникнення заліза в слизову оболонку з просвіту кишківника;

б) проникнення заліза з слизової оболонки в плазму;

в) заповнення запасів заліза в слизовій оболонці та вплив їх на всмоктування.

Залізо проникає в слизову оболонку з просвіту кишківника завжди швидше, ніж з слизової оболонки в плазму. Обидві величини залежать від потреб організму в залізі, але проникнення заліза в слизову оболонку кишки менше залежить від вмісту заліза в організмі.

При підвищеній потребі організму в залізі швидкість його поступлення в плазму з слизової оболонки наближається до швидкості проникнення в слизову оболонку кишківника. Залізо практично в кишківнику тоді не відкладається.

При зменшенні потреби організму в залізі сповільнюється його проникнення в кишківник, ще більше зменшується поступання заліза з слизової оболонки в плазму. Більша частина заліза, яке не всмоктується, відкладається в кишківнику у вигляді феритину.

Всмоктування заліза, яке входить до складу гему, відбувається інтенсивніше, ніж всмоктування неорганічного харчового заліза. Всмоктування харчового заліза обмежене: за добу всмоктується його не більше 2-2,5 мг.

Залізо міститься в багатьох продуктах харчування як рослинного, так і тваринного походження. Висока концентрація заліза в м’ясі, печінці, нирках, бобах сої, петрушці, горосі, шпинаті, сушених абрикосах, чорносливі, ізюмі, яблуках.

Але має значення не кількість заліза в продукті, а його всмоктування з даного продукту. З продуктів рослинного походження залізо всмоктується обмежено, в більшій мірі – з більшості продуктів тваринного походження. Так, з телятини всмоктується до 22 % заліза, риби – біля 11 %, бобів сої – 7 %, квасолі – до 3 %, яєць – до 3 %, шпинату, рису – до 1 %.

Залізо, яке входить до складу білків, що містять гем, всмоктується значно краще, ніж з феритину і гемосидерину.

На всмоктування заліза впливає ряд факторів: так оксалати, фосфати, які входять до комплексу з залізом, знижують його всмоктування, а аскорбінова, піровиноградна кислоти, фруктоза, сорбіт, алкоголь, НCl – підвищують.

Втрати заліза. Встановлено, що за добу чоловіки втрачають з калом біля 0,4 мг заліза; 0,25 мг заліза виділяється з жовчю; 0,1 мг – із злущеним епітелієм кишківника; 0,2-0,3 мг – з епітелієм шкіри; 0,1 мг – з сечею. За добу чоловіки і неменструюючі жінки втрачають біля 1 мг заліза. Втрати заліза у менструюючих жінок набагато перевищують втрати заліза в чоловіків. Сюди входять втрати заліза під час менструацій (від 2 до 79 мг щоразу), під час вагітності (700-800 мг), під час пологів (550 мг), лактації (більше 400 мг заліза).

Транспорт заліза в організмі здійснюється за допомогою білка трансферрину, а депонування відбувається в формі іншого білка – ферритину. Поступаючи в клітини, залізо зв'язується з внутрішньоклітинним білком сидерохиліном, який транспортує залізо в мітохондрії, де синтезується гем.

Доведено, що в людському організмі міститься 50 мінеральних елементів, з них 26 необхідні для забезпечення життєдіяльності. Мікроелементами називають 14 елементів, концентрація яких в організмі не перевищує 0,01%. До них належать залізо, цинк, мідь, марганець, кобальт, олово, селен, нікель, хром, молібден, йод, ванадій, фтор, кремній.

Дефіцит заліза — найпоширеніший мікроелементоз. За даними ВООЗ (1991), на земній кулі дефіцит заліза виявляли у 500 млн осіб. У структурі всіх анемій залізодефіцитна становить 80%. У Центральній та Східній Європі в 10-12 % жінок та 3-8 % чоловіків виявлено залізодефіцитну анемію. Серед осіб молодого (ювенільний період) віку 50 % мають латентний дефіцит заліза чи залізодефіцитну анемію, а серед жінок дітородного віку 30 % мають дефіцит заліза. Залізо належить до незамінних та життєво важливих для організму людини елементів, входить до складу гемоглобіну, міоглобіну, використовується для функціонування металозалежних елементів, окисно-відновних реакцій та для забезпечення інших життєво важливих фізіологічних процесів.

Дефіцит міді проявляється гіпохромною анемією, що перебігає у поєднанні із нейтропенією. Нейтропенія є однією з ранніх ознак дефіциту міді. Крім цих ознак, виявляють гіпокупремію, зниження показників метаболізму заліза, зниження рівня церулоплазміну в плазмі крові, гіпопротеїнемію, що може поєднуватись із схильністю до діареї, зміни кісток. При дефіциті міді виявляють гіпокупремію та зниження рівня церулоплазміну в сироватці крові. При порушеннях обміну міді виявляють порушення метаболізму заліза.

Гіпоцинкоз також є поширеним мікроелементозом, що може викликати розвиток анемії. Цинк впливає на включення та вивільнення заліза із феритину, процес синтезу ДНК, РНК, білків, процеси поділу клітин. Надмірна кількість цинку призводить до зменшення вмісту міді в печінці, а це, свою чергу, обумовлює зниження рівня заліза. Крім того, цинк безпосередньо впливає на процеси включення і вивільнення заліза з феритину та процеси поділу попередників еритроцитів через регулювання синтезу РНК й ДНК. В еритроцитах основна маса цинку представлена в складі карбоангідрази (0,33 %). Біологічну активність хрому пояснюють головним чином його здатністю утворювати комплексні сполуки. Хром як каталізатор позитивно впливає на процеси кровотворення, діяльність багатьох ферментів. Він бере участь у стабілізації структури нуклеїнових кислот, у процесах утворення та активізації інсуліну, обміну глюкози.

Нестача селену призводить до порушення багатьох ланок перебігу біохімічних процесів викликає симптоми, схожі на ознаки нестачі вітаміну Е (токоферолу). Встановлено тісний зв'язок між метаболізмом токоферолу та селену. Ці сполуки є синергістами, мають антиоксидантні властивості, беруть участь у фосфорилюванні, діють як мембраностабілізатори, мають протипухлинну дію. Селен необхідний для специфічної індукції життєво важливої системи цитохрому Р-450. Біологічна роль селену полягає в тому, що при його нестачі порушуються стабільність мембран, процеси термінального окислення в тканинах і перебіг багатьох біохімічних і фізіологічних процесів. Це супроводжується порушенням функціонування багатьох органів та систем і всього організму в цілому.

Алюміній відносять до незамінних для організму мікроелементів. Біологічна роль його вивчена недостатньо. Відомо, що в організмі людини він, поряд з іншими мікроелементами, контролює процеси побудови епітеліальної, сполучної тканини та кісток, бере участь в обміні фосфору, діяльності ферментів, що відіграють роль у кровотворенні, зменшує активність альдолаз, лужної фосфатази.

Нікель також є незамінним мікроелементом. Біологічна роль його полягає у впливі на гемопоез, прискоренні пластичних процесів, активізації таких ензимів, як аргіназа, карбоксилаза, трипсин, лецитин тощо. Гемопоетичний ефект нікелю полягає у прискоренні гемопоезу в цілому, впливі на морфологічний склад периферійної крові, оскільки він збільшує кількість молодих форм еритроцитів і клітин білої крові, нормалізує вміст гемоглобіну в еритроцитах, прискорює поновлення білкового складу плазми крові при дефіцитних станах.

Молібден — структурний компонент і активізатор багатьох ензимів флавіної групи, ксантиноксидази, гідрогенази, ферментів, що беруть участь у меьаболізмі пуринів та засвоєнні азоту. Він здатний стимулювати гемоглобіноутворення. Надлишок молібдену призводить до зменшення концентрації в крові цинку, міді, заліза. Метаболізм молібдену тісно пов'язаний із зазначеними мікроелементами. Фізіологічним вважають співвідношення в добовому раціоні молібден:мідь=1:10, а коли відбувається зрушення цього балансу в бік міді, то виникає анемія гіпохромного або нормохромного типу. Обмін молібдену в організмі людини вивчений недостатньо.

Ванадій також належить до незамінних мікроелементів, але його біологічна роль організмі остаточно не з'ясована. Під впливом ванадію стимулюються процеси клітинного поділу, оскільки він суттєво прискорює синтез РНК. Ванадій збільшує активність пероксидази, каталази, карбоангідради та ензимів термінального окислення в тканинах, позитивно впливає на еритропоез і є синергістом заліза у цьому процесі. Ванадій — ефективний каталізатор окисно-відновних процесів. Надмірне надходження ванадію в організм людини призводить до перерозподілу майже всіх мікроелементів. У крові підвищується вміст нікелю, марганцю, а в печінці — вміст усіх мікроелементів, крім свинцю. Особливості метаболізму ванадію в організмі остаточно не вивчені.

На систему крові титан має позитивний вплив, оскільки прискорює еритропоез та гемоглобіноутворення. Біологічна роль титану до кінця ще не вивчена.

Біологічна роль і значення марганцю в організмі як біогенного елементу надзвичайно важливі і обумовлені здатністю утворювати комплекси з кисень- та азотовмісними сполуками, перемінним ступенем окислення, що дозволяє йому активно включатися в окисно-відновні процеси. Метаболізм марганцю в організмі тісно пов'язаний з обміном інших мікроелементів, насамперед заліза. Транспортування марганцю в крові здійснюється за допомогою трансферину. В цьому білку-носію концентрація марганцю становить 1-2 % від концентрації заліза у плазмі крові. Гематологічним проявом нестачі марганцю є анемія.

Участь кобальту в кровотворенні є найважливішим аспектом його біологічної дії, яка дуже специфічна і не дублюється іншими мікроелементами, крім нікелю. Кобальт прискорює дозрівання клітин еритроїдного ряду і вихід зрілих еритроцитів у циркулюючу кров. Сполуки кобальту, значно стимулюючи еритропоез, спричинюють зміну фізико-хімічних властивостей еритроцитів