Обмен железа в гемоглобине
Один из самых важных микроэлементов, необходимых организму, – железо. Но, согласно данным Всемирной организации здравоохранения, более 60% населения Земли испытывают недостаток этого элемента, а у 30% его нехватка уже привела к железодефицитной анемии – малокровию.
Для каких целей организму нужно железо
- Образование красных телец крови – эритроцитов – в костном мозге. Соединения этого металла входят в их основной компонент – гемоглобин, с помощью которого происходит доставка кислорода в органы и ткани.
- Функционирование скелетной мускулатуры и сердечной мышцы. В мышечных тканях содержится белок миоглобин, который связывает кислород, чтобы потратить его во время кислородного голодания или при физической нагрузке.
- Дезинтоксикация организма – вещество входит в состав ферментов, вырабатываемых печенью для разрушения ядов и токсинов.
- Деление клеток – этот микроэлемент участвует в синтезе молекул ДНК, хранящих и передающих генетическую информацию.
Железистые соединения необходимы для энергетического обмена и выработки гормонов. Вещество входит в состав кожи, волос, ногтей, глазной роговицы и других тканей.
По каким признакам можно заподозрить нехватку железа в организме
Признаки анемии – слабость, плохое самочувствие, пониженная работоспособность, головокружение, бледность кожных покровов.
Изменение кожи, волос и ногтей – при нехватке этого вещества кожа шелушится и трескается. Ногти становятся тонкими, а на их поверхности образуются вогнутости и белые поперечные полосы. Волосы теряют блеск и выпадают.
Изменения слизистых. При железодефиците возникает воспаление десен, нёба, языка, в углах рта образуются заеды. Появляется сухость во рту, носу, нарушение глотания.
Необычные вкусовые пристрастия. Больные едят несъедобные предметы – мел, глину, сырое мясо и крупу. Наблюдается пристрастие к резким запахам бензина, растворителя, краски.
Голубоватый оттенок склер – белочной оболочки глаза. При нехватке элемента происходит атрофия глазных тканей, через которые просвечивают сосуды.
Слабость мышц. Больным становится сложно выполнять привычные действия, у них наблюдаются мышечные боли.
Снижение иммунитета. При железодефиците «липнут» инфекции, которые протекают тяжелее обычного.
Все эти симптомы должны стать поводом обращения к врачу и сдачи анализов на железо. Больным проводится ряд исследований, позволяющих узнать причины нехватки этого микроэлемента.
В каких ещё случаях нужно определять концентрацию железа и его обмен
Пониженный гемоглобин. Снижение показателя ниже 120-140 г/л у женщин и 130-160 г/л у мужчин является показанием к проведению такого анализа. Исследования проводятся для исключения других видов малокровия, не связанных с железодефицитом.
Кровотечения, обильные месячные и другие состояния, сопровождающиеся кровопотерей. Анализы покажут, нужно ли восстанавливать «железные» запасы с помощью лекарств.
Подготовка к беременности. В период вынашивания ребенка расход этого вещества повышается, поскольку микроэлемент нужен не только маме, но растущему малышу. Беременность на фоне железодефицита приводит к нарушениям формирования органов ребенка.
Перенесенные инфекции, операции, тяжёлые заболевания, которые также могли вызвать снижение запасов этого элемента в организме.
Профессиональные занятия спортом. У спортсменов расход микроэлемента увеличен, поэтому им нужно периодически сдавать «железные» анализы.
Почему в организме может не хватать железа
Наиболее распространенными причинами такого состояния являются:
- Неправильное питание. Диеты, исключающие мясо и крупы, где в основном содержится этот элемент.
- Неправильное сочетание продуктов. Запивая железосодержащие продукты кофе, не стоит надеяться, что они принесут пользу. В кофе содержится танин, препятствующий усвоению соединений этого металла. Другой вариант – сочетание продуктов, содержащих кальций и железо, например гречки и молока.
- Заболевания желудка и двенадцатиперстной кишки. В этом случае вещество просто не может усваиваться из пищи. Резкое понижение концентрации этого элемента в крови часто является первым признаком воспалительных процессов и злокачественных опухолей ЖКТ.
- Кровопотери, особенно постоянные, например вызванные обильными менструациями или геморроем. В этом случае организм непрерывно вырабатывает новые эритроциты, на которые тратит железистый запас.
- Инфекции и другие болезни, сопровождающиеся гибелью красных телец крови.
- Беременность. В этот период микроэлемент тратится на формирование органов и тканей плода.
- Усиленные физические нагрузки.
- Заболевания печени, почек, влияющие на усвоение железа и выработку белков, связывающих и разносящих его по организму.
Может ли железа быть больше нормы? Железные люди с кельтскими генами
Такое отклонение наблюдается у людей, живущих в горной местности с разреженным воздухом и у альпинистов после пребывания в горах. В горах, чтобы не допустить кислородного голодания, организм усиленно захватывает это элемент, чтобы вырабатывать гемоглобин.
Но самая частая причина – наследственное заболевание гемохроматоз, вызывающее накопление этого металла. Дефектный ген, приводящий к болезни, называют «кельтским», поскольку он часто встречается у выходцев из Скандинавии и других северных стран. Есть такие больные и в России.
При гемохроматозе возникают поражения печени, сопровождающиеся желтушностью кожи и глаз, зудом, подкожными кровоизлияниями. Нарушается работа поджелудочной железы, нервной системы и сердца. Воспаляются суставы.
Вылечить генетическую особенность невозможно. Единственное, что остаётся пациентам – максимально исключить из рациона железосодержащие продукты. Ещё один способ – донорство, при котором организм теряет часть крови и вынужден постоянно тратить запасы этого вещества.
Анализы на концентрацию железа
- Ферритин – это соединение, содержащееся в разных органах и тканях. Его задача – создание запасов элемента, из которых при необходимости можно брать этот микроэлемент.
- Сывороточное железо – форма микроэлемента, находящаяся в жидкой части (сыворотке) крови. Это вещество, которое не потрачено на производство гемоглобина и не отложено в виде запасов в ферритине.
| Показатель | Норма для взрослых |
| Сывороточное железо | Женщины – 6,6-26,0 мкмоль/л |
| Мужчины – 11,0-28,0 мкмоль/л | |
| Ферритин | Женщины 10-120 мкг/л |
| Мужчины – 20-250 мкг/л |
Анализы на обмен железа
Трансферрин. Ионы этого металла токсичны, поэтому они связываются в крови с белком трансферрином. Задача соединения – транспортировать микроэлемент, который поступил с пищей или образовался из погибших эритроцитов.
Концентрация этого белка повышается при железодефицитной анемии и в третьем триместре беременности. Понижение уровня вызывают: волчанка, ревматизм, туберкулез, болезни сердца, заболевания желудочно-кишечного тракта, болезни печени и почек.
Ненасыщенная железосвязывающая способность сыворотки (НЖСС) – демонстрирует, какое количество вещества в принципе может связать имеющийся объем трансферрина. Показатель повышается при малокровии, беременности, гепатите. Понижение наблюдается при белковом дефиците и наследственных болезнях кроветворения.
Латентная железосвязывающая способность сыворотки (ЛЖСС) – разница между объёмом связанных ионов металла и количеством, которое теоретически может быть связано. Показатель растет при железодефиците, гепатите и на поздних сроках беременности. Снижение ЛЖСС вызывают болезни почек, опухоли, некоторые инфекции, наследственные нарушения обмена веществ.
Сложив показатели сывороточного железа и НЖСС, можно получить общую железосвязывающую способность (ОЖСС). Деление показателя сывороточного железа на ОЖСС дает коэффициент насыщения трансферрина, выражаемый в процентах.
ОЖСС = сывороточное железо + НЖСС.
Коэффициент насыщения трансферрина = сывороточное железо / ОЖСС х 100%
| Показатель | Норма для взрослых |
| Трансферрин | 2 – 3,6 г/л. |
| Коэффициент насыщения трансферрина | 15 до 50 % |
| ЛЖСС | 20 – 62 мкмоль/л |
| НЖСС | Женщины – 12,5-55,5 мкмоль/л |
| Мужчины – 12,4-43,0 мкмоль/л | |
| ОЖСС | 45,3 – 77,1 мкмоль/л |
Комплект таких исследований, называемый Fe-комплексом, даёт полное представление о «железных» запасах организма и их обмене.
Что делать при плохих анализах
В этом случае нужно сдать:
- Общие анализы крови и мочи, чтобы определить кровяные показатели.
- Биохимию крови на показатели работы печени и почек.
- УЗИ брюшной полости для выявления болезней внутренних органов.
Остальные обследования назначаются в зависимости от причин выявленного нарушения.
Для лечения железодефицита больному выписывают железосодержащие препараты и минерально-витаминные комплексы, улучшающие усвоение этого микроэлемента. Поднять уровень этого вещества можно, употребляя богатые им продукты.
| Продукт | Содержание железа, мг/100г |
| Печень говяжья | 9.0 |
| Печень свиная | 19.7 |
| Язык говяжий | 5.0 |
| Язык свиной | 3.2 |
| Яйца | 2.5 |
| Курица | 1.5 |
| Говядина | 3.6 |
| Свинина | 1.8 |
| Гречка | 6.7 |
| Овсянка | 3.9 |
| Чечевица | 11.8 |
| Арахис | 4.6 |
| Абрикосы (курага) | 3.2 |
| Чернослив | 3.0 |
Гранат, вопреки распространенному мнению, содержит достаточно мало железа – всего 0.3 мг. Не блещут этим показателем и яблоки – микроэлемента там всего 0.1 мл -10 г. Кроме того, микроэлемент содержится во фруктах в трудноусвояемой форме.
Поэтому для устранения железодефицита целесообразно употреблять другие продукты, где этого вещества содержится больше.
Поделиться ссылкой:
 | Железо является жизненно важным микроэлементом. Железо входит в состав гемоглобина эритроцитов (красных кровяных телец) и переносит кислород от легких к тканям. Железо необходимо каждой клетке организма, поскольку способствует процессу ее дыхания. Железо входит в состав ферментов, обеспечивая нормальную их работу и протекание метаболических реакций. Потребности в железе Взрослым мужчинам и женщинам требуется только 8 мг /день. Женщины детородного возраста нуждаются в дозе 18 мг/сут, во время беременности потребность возрастает до 27 мг/сут. |
Всасывание железа
Железо бывает двух видов: гемовое и негемовое. Гемовое железо содержится только в мясе, птице, рыбе и моллюсках. Негемовое железо содержится в растительных источниках, которые включают сушеную чечевицу, фасоль и горох; изделия из цельнозерновой муки; листовые зеленые овощи; сухофрукты; орехи и семена. Организм усваивает гемовое железо лучше чем негемовое, поэтому у вегетарианцев и тех, кто отказывается от мясной и животной пищи потребность в железе выше и составляет 32 мг/сут.
Необходимо включать богатые железом продукты в каждый прием пищи. Употребляя в пищу продукты с высоким содержанием витамина С, такие, как апельсины, клубника, помидоры, брокколи, цветная капуста, киви и цитрусовые соки — можно увеличить потребление железа. Такой же эффект дает использование посуды из чугуна или нержавеющей стали, железо может проникать из них в приготовленную пищу. Кофе и черный чай тормозят всасывание железа, поэтому лучше отложить их прием хотя бы на час от основного приема пищи.
Если организм не получает достаточного количества микроэлемента может развиться дефицит железа, который в легкой форме проявляется истощением запасов железа, в тяжелой форме — железодефицитной анемией.
Признаки железодефицитной анемии:
На ранних стадиях дефицита железа может не иметь никаких симптомов, поэтому важно проводить лабораторный скрининг, особенно в группах риска. В группу риска входят девочки-подростки, беременные женщины, вегетарианцы и маленькие дети. | |
Лабораторные показатели обмена железа:
- Сывороточное железо
- Гемоглобин в составе общего анализа крови
- ОЖСС
- Ферритин
- Трансферрин
Трансферрин — это транспортный белок, который осуществляет перенос железа. Трансферрин транспортирует железо, всосавшееся в клетках кишечника, и железо разрушенных эритроцитов для повторного использования. В норме трансферрин насыщается железом только на 33%. При истощении запасов железа, синтез трансферрина активируется, а при увеличении — падает.
Ферритин — основная форма депонирования железа. Клетки печени, костного мозга, тонкого кишечника синтезируют ферритин, который связывает и хранит железо в нетоксичной для организма форме. В первую очередь при возрастающей потребности в железе, железо расходуется из тканей. На начальной стадии дефицита железа (прелатентной) необходимо оценивать уровень ферритина.
ОЖСС — общая железосвязывающая способность сыворотки. Это исследование позволяет определить степень так называемого Fe-голодания сыворотки крови. Второй показатель, после ферритина, который позволяет заподозрить дефицит железа.
Уровень гемоглобина оценивают совместно с уровнем железа сыворотки. Совместная интерпретация обоих результатов помогает провести дифференциальную диагностику анемий.
Все вышеперечисленные анализы необходимо сдавать натощак или спустя 6–8 часов после последнего приема пищи. Накануне сдачи крови желательно избегать чрезмерных физических и эмоциональных нагрузок, прием алкоголя.
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.
Железо может усваиваться организмом как в органической, так и в неорганической форме. Органическая форма в виде ферритина или гемопротеинов отличается высокой биодоступностью и содержится в печени и «красных» мышцах. Для новорожденных детей, диета которых не содержит мяса, эти продукты не могут служить источником железа. Неорганическую форму железа (или двухвалентное железо) часто используют в виде добавки к пище.
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.
Когда железо попадает в энтероцит, оно может накапливаться в виде ферритина для дальнейшего использования или утрачивается при «слущивании» стареющего энтероцита. Внутриклеточное негемовое железо может быть транспортировано в кровь через базолатеральную мембрану с помощью транспортера негемового железа ферропор-тина, который является важнейшим экспортером внутриклеточного железа. Ферропортин расположен на базолатеральной поверхности энтероцитов, гепатоцитов и макрофагов.
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.
– Также рекомендуем “Потребность в железе у новорожденных детей”
Оглавление темы “Потребности новорожденных в нутриентах”:
- Физиология обмена витамина К и его эффекты
- Потребность в витамине К у новорожденных детей
- Дефицит витамина К у новорожденных детей – клиника, диагностика
- Влияние больших доз витамина К на недоношенных новорожденных детей
- Физиология обмена железа и его эффекты
- Потребность в железе у новорожденных детей
- Дефицит железа и его токсичность для новорожденных детей
- Характеристика жиров (липидов) и жирных кислот
- Механизмы переваривания и всасывания жиров (липидов)
- Механизмы транспорта и метаболизма жиров (липидов)