4.Обмен железа в организме и его нарушения

Источником экзогенного железа являются пищевые продукты. В пищевых продуктах железо присутствует как гемовое, так и негемовое. Лучше усваивается на 20-30% гемовое железо (мясо, печень). Негемовое железо всасывается до 5%. Увеличивает абсорбцию негемового железа витамин С. Всасывание железа регулируется, главным образом, клетками слизистой оболочки проксимальной части тонкой кишки. Источником эндогенного железа являются эритроидные клетки и железосодержащие ферменты.

Основное депо железа - печень, костный мозг, селезенка и мышцы, где оно хранится в двух формах: ферритина и гемосидерина (нерастворимое в воде соединение, хранящее железо, но в менее доступной форме). Ферритин является внутриклеточным белком, депонирующим в нетоксичной форме железо, которое мобилизуется по мере необходимости. Ферритин - водорастворимый комплекс из гидроксида железа и протеина (апоферритина). Каждая молекула ферритина может связать 45000 атомов железа, но в норме содержит примерно 50% этого количества. В организме мужчин и женщин железо содержится 50 и 40 мг/ кг веса соответственно.

В желудке железо освобождается от связи с белком. Под влиянием содержащейся в диете аскорбиновой кислоты трехвалентное железо переходит в двухвалентную форму. В кислом содержимом желудка двухвалентное железо вступает в связь с мукополисахаридом (фактор Касла), образуя большой железный комплекс. В просвете двенадцатиперстной кишки из этого стабильного макрокомплекса образуются малые комплексы, которые состоят из железа, аскорбиновой кислоты, лимонной кислоты, гексоз и некоторых аминокислот, в частности цистеина. Эти малые комплексы всасываются главным образом в верхней части тонкой кишки. Когда железо поступает в отделы тонкой кишки, где рН выше, чем в желудке, оно полимеризуется в большой коллоидный комплекс. Осажденное железо выделяется из организма в виде гидроокиси.  Из клеток кишечника и депо, а также от фагоцитирующих макрофагов, где распадается гемоглобин, железо поступает в кровь через специальный мембранный канал. В плазме крови железо связывается с трансферрином, который переносит железо к эритрокариоцитам костного мозга.

Трансферрин - гликопротеин, который синтезируется в печени и связывает только окисленное железо (Fe³⁺). Поступающее в кровь железо окисляет фермент ферроксидаза, известный как медьсодержащий белок плазмы крови церулоплазмин. В норме трансферрин крови насыщен железом приблизительно на 33%

Трансферрин взаимодействует со специфическими мембранными рецепторами клеток. В результате этого взаимодействия в цитозоле клетки образуется комплекс Са²⁺-кальмодулин-ПКС, который фосфорилирует рецептор трансферрина и вызывает образование эндосомы. АТФ-зависимый протонный насос, находящийся в мембране эндосомы, создаёт кислую среду внутри эндосомы. В кислой среде эндосомы железо освобождается из трансферрина. После этого комплекс рецептор - трансферрин возвращается на поверхность плазматической мембраны клетки. При нейтральном значении рН внеклеточной жидкости трансферрин отделяется от рецептора, выходит в плазму крови и становится способным включаться в новый цикл транспорта железа в клетку Железо в клетке используется для синтеза железосодержащих белков или депонируется в белке ферритине. Железо внутри эритроидной клетки поступает в митохондрии, где происходит синтез гема.

Регуляторы гомеостаза железа

Внутри эритроидной клетки имеется железозависимый (железочувствительный) белок, который связывается с регуляторными участками мРНК и координирует экспрессию ферритина, трансферрина и рецептора. При низком уровне железа в клетке он активирует синтез рецептора и ингибирует синтез ферритина.

Гепсидин – пептид (белок острой фазы), производимый печенью, был открыт в 2000 году. Гепсидин блокирует ферропортин - канал для транспорта железа из железо-экспортирующих клеток и затрудняет высвобождение железа в плазму.

Нарушение всасывания и обмена железа  Всасываемость железа определяется взаимоотношением трех главных факторов:  •количеством железа в просвете тонкой кишки •формой катиона железа •функциональным состоянием слизистой оболочки кишечника 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. Повышенное содержание железа в организме При некоторых наследственных и хронических заболеваниях, железо может накапливаться в организме. Люди с избыточным содержанием железа страдают от физической слабости, теряют вес, чаще болеют. При тяжелом отравлении железом повреждается слизистая оболочка кишечника, развивается печеночная недостаточность, появляются тошнота и рвота. Причины избытка железа: 

•заболевания печени, селезенки, поджелудочной железы (в том числе, в результате хронического алкоголизма) •нарушение регуляции обмена железа Основные проявления избытка железа:  •отложение железа в тканях и органах, сидероз  •головные боли, головокружения, повышенная утомляемость, слабость •пигментация кожи •изжога, тошнота, рвота, боли в желудке, запор или диарея, изъязвление слизистой оболочки кишечника •печеночная недостаточность, фиброз •повышенная насыщенность железом трансферрина  •снижение уровня сывороточного железа (в 1,5-3 раза) •повышение риска развития атеросклероза, болезней печени и сердца, артритов, диабета и т.д.  •угнетение клеточного и гуморального иммунитета •увеличение риска развития инфекционных и опухолевых заболеваний  •потеря аппетита, уменьшение массы тела