Низкое железо: механизмы усвоения железа

Рассмотрим в этой статье механизмы усвоения железа человеческим организмом.

Поддержание постоянного уровня физиологической нормы железа является важным условием функционирования любого живого организма. Особенность гомеостазиса данного микроэлемента состоит в том, что всасывание его происходит в соответствии с точной потребностью организма в этом природном элементе в текущий момент.

Обменный регуляторный механизм надежно защищает все системы живого существа от излишнего потребления данного природного элемента, обеспечивая при этом наиболее полное удовлетворение насущных потребностей организма. Наиболее активное усвоение железа происходит в желудочно-кишечном тракте, а именно в начале тонкой кишки и двенадцатиперстной кишке. В тот момент, когда через эти отделы ЖКТ проходит пищевой комок, процесс всасывания набирает наибольшую интенсивность, в то время как желудок  абсорбирует  всего 2% поступающего в организм железа.

Механизмы усвоения железа: последовательная смена процессов:

•  клетки слизистой оболочки кишечника улавливают железо своей щеточной  каймой,
•  доставляют элемент внутрь клеток,
•  организм формирует долгосрочные запасы элемента в клетках,
•  отдача железа из слизистой ЖКТ в кровь.

Сначала эпителиальная поверхность кишечника поглощает железо из пищи. Мембраны мельчайших ворсинок щеточной каймы способствуют переходу элемента из закисной формы в окисную.  Подготовленный микроэлемент обогащает латеральное межклеточное пространство и цитоплазму, откуда посредством мельчайших капилляров кишечника доставляется в кровь, связываясь с трансферрином.

Рис. 2.  Баланс железа в организме

Какова взаимосвязь между валентностью элемента и скоростью его всасывания? Мнения ученых здесь разнятся. Многие исследователи полагают, что валентность никак не влияет на степень его всасывания. А видный ученый Никуличева склоняется к выводу, что железо формы Fе3+ вообще не поддается всасыванию, независимо от степени концентрации. Действительно, имеются неопровержимые данные, что всасывание микроэлемента негемовой формы связано не с его валентностью. Оно определяется только тем, насколько хорошо железо может растворяться в ЖКТ на доступные для всасывания вещества под влиянием соляной кислоты и желудочного сока.

Также если железо находится в негемовой форме, то для наилучшего протекания процесса всасывания железо должно перейти в закисное состояние с формулой Fе2+.

У гемового железа всасывание никак не связано с выработкой желудочного сока. Принявшее вид порфириновой структуры, железо сепарируется отдельно от гема, образуя отдельные ионы. Поэтому гемовое железо, входящее в состав натурального мяса, наиболее эффективно усваивается организмом. Тем не менее, разница между отдельными продуктами довольно ощутима. Например, железо из мяса всасывается без затруднений, а этот же микроэлемент из субпродуктов усваивается уже с трудом.

Вареные овощи, прошедшие длительную термическую обработку, имеют сниженное количество микроэлемента, к тому же негемовое железо из растительных продуктов всасывается организмом с большим трудом. Механизмы усвоения железа ребёнком улучаются благодаря материнскому молоку, хотя само молоко содержит минимальное количество природного элемента — 1,5 мг/л.

Сложившаяся в научном мире система взглядов подразумевает, что эпителий  слизистой оболочки пассивно воспринимает поступившее в организм неорганическое железо, не используя никаких энергетических ресурсов, однако влияние температуры и PH среды все же отражается на скорости реакций.  Желчь, которая поступает из печени, приносит с собой белок — мукозный трансферрин.

Имеются данные, что плазменный и мукозный трансферрин играет ключевую роль в процессах всасывания элемента в ЖКТ.

Длительная экспериментальная практика позволяет предположить, что механизм всасывания железа выглядит следующим образом:

•  мобилферрин выделяется в полость кишечника с помощью энтероцитов,
•  там происходит захват имеющегося железа,
•  после этого обогащенный мукозный апотрансферрин возвращается в энтероциты,
•  мобилферрин сбрасывает поглощенное железо,
•  цикл повторяется снова.

Механизмы усвоения железа: гемовое железо

Кинетика механизма транспортировки гемового железа свидетельствует о том, что в процессе участвует дополнительный, пока не известный науке агент. Энтероцит может захватывать микроэлемент из крови. Чтобы оказаться в плазме крови,  железо энтероцитов сначала поступает в базальный отдел клетки, причем какая-то его часть участвует в синтезе ферритина. Для участия в этом процессе железо претерпевает трансформацию, меняя валентность с двухатомной на трехатомную. Преобладающее количество железа раз в три или четыре дня составляет потери при удалении клеток слизистой оболочки. Небольшое количество оставшегося железа обогащает плазму.  Гемоксидаза слизистой оболочки отделяет от гема железо, содержащееся в энтероците.

Когда клетки испытывают недостаток железа, то концентрация мукозного трансферрина в энтероцитах повышается, — таково мнение ученых. Они считают, что замедление или ускорение всасывания микроэлемента имеет прямую взаимосвязь с синтезом мукозного трансферрина.

Плазма крови получает железо в соответствии с градиентом концентрации из энтероцита

Он насыщается микроэлементом из пищи, поступающей в организм. Процесс этот идет тем быстрее, чем больше организм нуждается в железе. Если организм перенасыщен железом, то всасывание железа происходит крайне медленно: набравший железо энтероцит смешивается с отработанным эпителием и остается в слизистой оболочке ЖКТ. Таким образом, через эту схему организм избегает  избыточного насыщения железом.

НО не только этот фактор влияет на интенсивность усвоения железа. Если пища насыщена танинами, фосфатами, оксалатами или фитатами, которые связывают железо в прочные соединения, скорость его всасывания также замедляется. Есть и вещества, которые, наоборот, ускоряют процесс. К ним относятся алкогольные напитки, виноградная, янтарная и аскорбиновая кислоты, а также сорбит и фруктоза.

Белок 3-глобулин или трансферрин в незначительных объемах присутствует в плазме крови

Содержание трансферрина невелико – приблизительно 7,5 г, что соответствует 3,3% от общего количества плазменных белков. Уровень его присутствия в плазме составляет 2,5 мкг/л. Именно он выполняет роль «транспортного агента» для железа, проникающего в костный мозг, откуда микроэлемент поступает в эритрокариоцит. В норме железо в плазменной жидкости присутствует на уровне 1 мг/л и это всего лишь треть от того потенциала, которым располагает белок трансферрин.

Потенциал сидерофилина позволяет связывать 2 М железа вдвое меньшим количеством белка, что составляет приблизительно 3 мкг/л. Таким образом, сидерофилин может переносить в три раза больше железа, что соответствует 9 мг.

Трансферрин  — многофункциональная структура

Помимо транспортной функции, ему свойственна и функция защиты организма от интоксикации избыточным железом. Также он способен распознавать ретикулоциты, которые производят  гемоглобин. Если клетка снабжена механизмом  связывания железа, трансферрин насыщает ее элементом. Так, клетки костного мозга воспринимают железо из трансферрина через митохондрии. Они работают над производством гема.

Нормально протекающий гемолиз  в сутки высвобождает до 15 мг элемента, которое поглощается фагоцитирующими макрофагами. Преобладающая часть железа снова запускается в процесс производства гемоглобина, а незначительная часть аккумулируется в макрофагах как депо.

Рис. 3. Схема обмена железа в организме здорового человека

Суточная потребность

Дети

1 – 4 мес – 0,5 мг

5 – 12 мес – 0,7

1 – 12 лет – 1 мг

девочки 13 – 16 лет – 2,4 мг

мальчики 13 – 16 лет – 1,8 мг

женщины 2, 8 мг

мужчины – 0,9 мг

Паренхиматозные клетки селезенки и печени, которые чрезвычайно медленно тратят запасы микроэлемента,  служат местом хранения гемосидерина и ферритина, что составляет примерно третью часть от общего содержания железа в организме.  Они отдают микроэлемент в случаях кровопотерь или гемотрансфузий. Почечная недостаточность, пластические или гемолитические анемии,  переизбыток в организме  железа вызывают ситуацию, когда  депо паренхиматозных  клеток тоже насыщается до максимума. При недостатке ситуация меняется на противоположную.

Железо тканей также участвует в обменных процессах посредством ферментов

Они обеспечивают такой жизненно важный процесс, как дыхание клеток. 125 мг железа входит в состав ферроэнзимов. Именно они в качестве железосодержащего запаса являются залогом бесперебойного функционирования тканевого дыхания независимо от прихода или расхода железа в организме.

Колебания баланса порой происходят даже в течение одного дня. Например, во второй половине дня количество содержащегося в сыворотке крови железа может снижаться, а утром его концентрация достигает максимальных значений.

Также на насыщение микроэлементом трансферрина влияет и количество часов сна

Если сна недостаточно, концентрация железа в сыворотке снижается. Немаловажное значение имеют такие микроэлементы. Такие, как никель, марганец, медь, йод, селен и калий. Все они принимают участие в обменных процессах. Например, без участия меди невозможен процесс усвоения железа. А окислительная способность марганца опосредованно влияет на синтез кровяных клеток.

Стабильный и лабильный фонды железа присутствуют в ретикулоэндотелиальной системе. Трансферрин плазмы проникает в стабильный фонд железа посредством лабильного фонда. Именно из него костный мозг на 90% воспринимает металл. В нём свободное железо высвобождается в процессе распада эритроцитов. Ученые склоняются к мысли, что в норме в плазме здорового организма находится приблизительно 27 мг железа. Объем обмена между тканями и плазмой колеблется около 6 мг в сутки, 2 мг поступает из ЖКТ. Первичное депо железа составляет 21 мг и представляет собой продукт деструкции эритроцитов.

Выделение микроэлемента не превышает 1,5 мг в сутки. Оно происходит со сменой волосяного покрова, мочой, потом, сменой эпителия кожи, желчью, ногтями.

Железо мигрирует через плазму крови, костный мозг, ЖКТ, печень

Классифицируют две схемы миграции, в которых печень играет важнейшую роль:

1. Последовательные этапы, состоящие из всасывания, переноса, депонирования и эвакуации – микроэлемент в желчи;
2. Депонирование, транспортация, пути внедрения железа в различные системы организма, в том числе клеточные пигменты, эритроциты, мышечный гемоглобин, миоглобин.

Пропорция трансферрина, ферритина и хромопротеидов в крови составляет 1:233:1050. При этом трансферрин обеспечивает транспортацию, а  ферритин отвечает за формирование резерва. Целью этого абсорбционного процесса является лимитирование поступления в кровь излишков железа.

Дорогие читатели! На основном нашем сайте gemobin.ru можно уточнить наличие "Гемобин" в вашем городе, а также заказать оптом или в розницу.

Популярные темы: