Депонирование железа

Основным белком, используемым для со­хранения избытка железа в организме, является фер­ритин — водорастворимый комплекс гидроокиси трехвалентного железа и белка апоферритина. Гидро­окись железа соединена с остатком фосфорной кис­лоты.

Ферритин напоминает по форме грецкий орех, скор­лупа ореха — это белок апоферритин, а внутри нахо­дятся в различном количестве атомы железа, почти вплотную прилегающие один к другому. Ферритин мо­жет вместить до 4500атомов железа, практически одна молекула содержит около 3000атомов. Молекулярная масса ферритина зависит от числа атомов железа, а этот показатель может колебаться. В среднем молеку­лярная масса ферритина близка к 460000.Ферритин в норме имеется в плазме и практически почти во всех клетках организма, но основные ткани, в которых он содержится, — это печень и мышцы.

Гемосидерин — белок, содержащий железо, обна­руживается в фагоцитирующих макрофагах и их про­изводных, макрофагах костного мозга, макрофагах селезенки, купферовских клетках печени. Гемосиде­рин — это частично денатурированный и частично депротеинизированный ферритин. В гемосидерине нет белка, отличного от ферритина. Гемосидерин иммунологически полностью идентичен ферритину [Wohler, 1964]. Молекула ферритина содержит 20%железа, тогда как в гемосидерине содержание железа более вы­сокое —25—30%.В отличие от ферритина гемосидерин нерастворим в воде.

Как гемосидерин, так и ферритин используется в качестве белков запаса, однако скорость использова­ния гемосидерина значительно более медленная, чем ферритина. Hershkoизучал вопросы регуляции обмена железа, которое находится в запасах. На схеме (рис. 1)показано, что железо запасов может быть как в паренхиматозных клетках, так и в фагоцитирующих макрофагах. В норме основную часть железа, связан­ного с трансферрином, организм использует для эрит­ропоэза. Фагоцитирующие макрофаги, получившие железо при разрушении в них эритроцитов, в основном передают это железо трансферрину, который исполь­зует это железо вновь для эритропоэза. Паренхиматоз­ные клетки тоже содержат железо, но это железо в ос­новном в них откладывается, и лишь малая часть его передается трансферрину и используется для эритро­поэза.

Рис. I. Схема внутреннего транспорта железа (по Hershko). В норме основная часть железа из трансферрина утилизируется эритрокариоцитами. Железо из нежизнеспособных эритроцитов утилизируется фагоцитирующими макрофагами. Паренхиматозные клетки получают же­лезо от трансферрина. Основная часть железа, входящего в макрофаги, быстро обменивается, лишь малая часть остается в запасах; железо, вхо­дящее в паренхиматозные клетки, обменивается лишь незначительно.

В свою очередь паренхиматозные клетки полу­чают железо от трансферрина.

В опытах на крысах установлено [Cook et al., 1972; Hershko et al., 1973], что в паренхиматозные клетки проникает железо из сыворотки, связанное с трансферрином и входящее в состав ферри­тина сыворотки, а также содержащееся в гемоглобине (связанном с гаптоглобином сыворотки) или геме (связанном с гемопексином сыворотки). В то же время железо из эритроцитов, подвергнутых нагреванию для ускорения их гибели или из комплекса ферритина с антителами к ферритину, а также из введенного животным кол­лоидного железа поступает в основном в фагоцитирующие макро­фаги. Макрофаги получают главным образом железо от нежизне­способных эритроцитов. В макрофагах определяется выраженная активность фермента гемоксигеназы, который разрушает гемогло­бин с образованием билирубина, окиси углерода и железа, способ­ного присоединиться к трансферрину. В освобождении железа из макрофагов участвуют аскорбиновая кислота и фермент ферроксидаза. В 1966 г. Osaki с соавт. показали, что белок сыворотки, содержащий медь, — церулоплазмин — обладает ферроксидазной активностью, способен окислять железо для его соединения с трансферрином.

Паренхиматозные клетки, содержащие железо, рас­полагаются главным образом в печени. В них хранит­ся около 1/3 запасов железа. У здоровых людей за сутки в паренхиматозные клетки поступает 0,09мг желе­за на 100мл крови. Это составляет около 1/5 части рас­хода трансферринового железа. При выраженном дефиците железа в организме поступление железа в паренхиматозные клетки печени уменьшается до 0,01мг на 100мл крови в сутки, а при значительном избытке железа, апластических анемиях, почечной недостаточ­ности — увеличивается до 0,45мг на 100мл крови в сутки [Hershko, 1977].

В отличие от железа макрофагов железо, находя­щееся в паренхиматозных клетках, расходуется мед­ленно. В опытах на крысах было установлено, что пос­ле введения меченого ферритина из гепатоцитов расхо­дуется за сутки 4,3%железа, тогда как из макрофагов — до 70%[HershkoetaL, 1974].Cookс соавт. (1970)установили, что у здоровых людей за сутки из паренхиматозных клеток тратится 0,09мг железа, а из макрофагов во много раз больше —0,41мг. Аскорбиновая кислота увеличивает освобож­дение железа из макрофагов, но не влияет на освобож­дение его из гепатоцитов. При сочетании дефицита ас­корбиновой кислоты с избыточным количеством желе­за в фагоцитирующих макрофагах содержание железа сыворотки низкое. Прием аскорбиновой кислоты при­водит к подъему уровня железа сыворотки [Bothwelletal„ 1964].

Освобождение железа из паренхиматозных клеток увеличивается при кровотечениях и уменьшается при массивных гемотрансфузиях. При кровотечениях уменьшается захват эритроцитов макрофагами; сле­довательно, освобождение железа макрофагами в та­кой ситуации имеет меньшее значение.