Всасывание и транспорт железа

Железо играет важную физиологическую роль. У взрослого человека среднего веса содержится 4,5 г железа и почти все оно является составной частью различных белков. Важнейший из них - гемоглобин, состоящий из белковой части - глобина и небелковой - тема, включающего железо. Гем входит также в состав многих жизненно важных белков и ферментов (миоглобин, цитохромы, каталаза, пероксидаза и др.). Железо содержат также другие белки и ферменты (ферритин, гемосидерин, трансферрин, аконитаза др.). Среди железосодержащих ферментов 3-4 участвуют в синтезе ДНК.

Способность организма выводить железо строго ограничена. Процесс всасывания железа является основным в поддержании гомеостаза. Величина всасывания железа определяется степенью дефицита железа в организме (чем больше дефицит, тем интенсивнее всасывание),

Процесс всасывания железа включает в себя 3 этапа:

• поступление железа в слизистую оболочку кишечника,

• накопление железа в цитоплазме и влияние этих запасов {по принципу обратной связи) на всасывание железа,

• проникновение железа из клетки в плазму.

Как известно, окисное железо практически неспособно всасываться. Оно переводится в просвете кишки в закисное и в таком виде поступает в мембрану микроворсинок, где вновь переводится в окисное, которое и подвергается дальнейшему метаболизму. Ни одна молекула железа, сколько бы его и в каком бы виде не поступало в организм, не всосется, минуя трансферрин. Он и его насыщенность железом, является главным механизмом, влияющим на поступление железа в организм. Трансферрин представляет собой белок с молекулярным весом 80 000 дальтон и является, по существу, единственным соединением, транспортирующим железо. Трансферрин способен связать 6‑8 мг железа и в течение суток он обмениваться с тканями 10-12 раз, в результате чего резко повышается его транспортная мощность. За сутки при выраженной ЖДА трансферрин способен связать и перенести к тканям до 20 ‑30 мг железа. Он проникает в клетки, связываясь со специфическими рецепторами. Все клетки в организме содержат к нему рецепторы, и способны захватывать железо. Количество рецепторов зависит от потребности клетки в элементе, которая определяется способностью этой клетки к делению, а также особенностями ее метаболизма (синтез миоглобина или гемоглобина). Трансферрин поступает в эндосомальную систему, где подвергается ацидификации и освобождается от железа, которое поступает в цитозоль и распределяется по трём пулам:- пул утилизированного железа, пул хранения и регуляторный пул. Распределение по пулам определяется потребностями метаболизма.

Клеточный гомеостаз железа поддерживается экспрессией трансферриновых рецепторов и ферритина. Чем больше потребность в железе, тем больше рецепторов к ферритину на поверхности клетки и тем ниже уровень внутриклеточного ферритина. Осуществляющийся синтез ферритина и экспресия трансферриновых рецепторов, таким образом, железозависимы.

Пул утилизированного железа включает несколько клеточных белков, запасной пул - это цитоплазматический ферритин, регуляторный пул содержит железосвязывающий белок, который играет роль ферритинового репрессора. При недостатке железа он ингибирует трансляцию ферритина и его синтез, прикрепляясь к 5-концу РНК, но активируется при избытке, в этом случае связь регуляторного белка с РНК ослабевает.

Железосвязывающий белок структурно похож на митохондриальную аконитазу и обладает железозависимой аконитазной активностью. Внутриклеточный метаболизм железа управляется двумя генами, потенциальным регулятором которых является железосульфурный кластер. Его стабильность, определяющая его регуляторную активность, зависит от уровня клеточного железа, а также метаболитов, в том числе супероксидных радикалов.

Кроме того, железо, в виде ферритина и гемосидерина, входит в запасной пул, находящийся, главным образом, в печени и мышцах. Железо, содержащееся в межклеточном пространстве, образует лабильный пул.

Наибольшее количество железа находится в эритроне (нормобласты и эритроциты)— около 3-3,5г, это более двух третей общего количества содержащегося в организме элемента. От 500 до 1000 мг железа входит в запасной пул. Содержание железа в этих компонентах зависит от пола, роста и возраста. У женщин запасы железа меньше, чем у мужчин и составляют не более 500 мг, а у мужчин запасной пул может содержать до 1000 мг. Около 4 мг железа входит в трансферрин, 300-400 мг - в миоглобин. Пул же собственно тканевого железа (входящего в состав вышеперечисленных жизненноважных ферментов) составляет всего 5-8 мг. Соотношение содержания железа в различных пулах остается одним и тем же. Поэтому особенно важен тот факт, что «тканевой» пул совершенно мизерен по сравнению с содержанием железа в эритроне.

Таким образом, скорость обмена клеткой железа зависит от числа рецепторов на ее поверхности, а их количество, в свою очередь, определяется типом клетки и содержанием железа в специфических клеточных структурах и соединениях (гем, цитохромы и пр.) - регуляция по принципу обратной связи. То же происходит с железом, содержащимся в других соединениях - миоглобине, ферритине, гемосидерине, железо этих соединений обменивается крайне медленно - до 6 мг в сутки. Другие клетки также могут аккумулировать железо из трансферрина. Основную роль играют гепатоциты, на мембране которых рецепторов к трансферрину в несколько раз больше, чем на непаренхиматозных клетках.

Железо, содержащееся в Hb, освобождается, связывается с трансферрином и поступает в костный мозг. На рецепторы эритрокариоцитов, присоединяется трансферрин и переносится в цитоплазму, где от него отщепляется железо. Из него и протопорфирина синтезируется гем, который в соединении с белковой молекулой глобином образует Hb. Более 90% ежедневных потребностей костного мозга обеспечиваются такой утилизацией железа. После отщепления железа, трансферрин возвращается на поверхность клеточной мембраны и вновь, поступает в кровь.

Железа, как элемента, в пищевых продуктах мало. Существует множество эксперимен- тальных работ, посвященных исследованию зависимости всасывания железа от состава употребляемых продуктов. Четко показано, что наиболее активно, всасывается железо из мясных продуктов. Железо в них содержится в основном в форме гема (гемоглобин, миоглобин и др.), который поступает из просвета кишки в клеточную цитоплазму и там, при участии фермента гемоксигеназы и ксантиноксидазы расщепляется на билирубин, окись углерода и ионизированное железо. Гем может в неизменном виде поступать в плазму и переноситься в печень и усваиваться в 10 раз лучше, чем железо из растительных продуктов. Из фруктов, фасоли, кукурузы и т.д. всасывается не более 3% железа. Из телятины - до 22%. Хуже всасывается железо из рыбы - 11%. Из яиц - 3%. Это связано с тем, что железо в рыбе содержится, главным образом, в виде ферритина и гемосидерина. Способствуют усилению всасывания негемового железа аскорбиновая, янтарная кислоты и некоторые другие соединения. Тормозят - фетины, фосфор, кальций и танин, содержащийся, как известно, в большом количестве в чае.

Прием солевого лекарственного железа на фоне СДЖ приводит к немедленному насыще- нию трансферрина железом. Излишек железа связывается с белками плазмы, и выводится с мочой или поступает в ткани, где откладывается в форме гемосидерина.