12.3. Обмен железа и его нарушения

Общее содержание железа в организме взрослого человека составляет 5 г. Железо распределяется в основном внутриклеточно, где преобладает гемовое железо: гемоглобин, миоглобин, цитохромы. Внеклеточное железо представлено белком трансферрином. В плазме крови содержание железа равно16-19 мкмоль/л,в эритроцитах -19 ммоль/л. Обмен железа у взрослых людей составляет20-25 мг/сутки. Основная часть этого количества (90%) составляет эндогенное железо, освобождающееся при распаде эритроцитов, 10% - экзогенное железо, поступающее в составе пищевых продуктов.

Биологические функции железа:

• обязательный компонент окислительно - восстановительных процессов в организме;

• транспорт кислорода (в составе гемоглобина);

• депонирование кислорода (в составе миоглобина);

• антиоксидантная функция (в составе каталазы и пероксидаз);

• стимулирует иммунные реакции в организме.

Всасывание железа происходит в кишечнике и является лимитированным процессом. Считается, что всасывается 1/10 часть железа пищевых продуктов. В пищевых продуктах содержится окисленное 3-х валентное железо, которое в кислой среде желудка переходит в Fе²⁺. Всасывание железа происходит в несколько этапов: поступление в энтероциты при участии муцина слизистой оболочки, внутриклеточный транспорт ферментами энтероцитов, переход железа в плазму крови. Во всасывании железа участвует белокапоферритин, который связывает железо и накапливается в слизистой кишечника, создавая депо железа. Эта стадия обмена железа является регуляторной: синтез апоферритина уменьшается при недостатке железа в организме.

Всосавшееся железо транспортируется в составе белка трансферрина, где окисляется церулоплазмином доFе³⁺, в результате чего возрастает растворимость железа. Трансферрин взаимодействует с тканевыми рецепторами, количество которых очень вариабельно. Этот этап обмена также является регуляторным.

Железо может депонироваться в форме ферритина и гемосидерина. Ферритинпечени – водорастворимый белок, содержащий до 20%Fе²⁺в виде фосфата или гидроксида.Гемосидерин– нерастворимый белок, содержит до 30%Fе³⁺, включает в свой состав полисахариды, нуклеотиды, липиды.

Выведение железа из организма происходит в составе слущивающегося эпителия кожи, кишечника. Незначительное количество железа теряется через почки с жёлчью и слюной.

К наиболее часто встречающейся патологии обмена железа относится железодефицитная анемия. Однако возможно и перенасыщение организма железом с накоплением гемосидерина и развитиемгемохроматоза.

13. Тканевая биохимия

13.1. Биохимия соединительной ткани

Разнообразные виды соединительной ткани построены по единому принципу: в большой массе межклеточного основного вещества (протеогликаны и сетчатые гликопротеиды) распределены волокна (коллагеновые, эластиновые, ретикулиновые) и разнообразные клетки (макрофаги, фибробласты, и другие клетки).

Соединительная ткань выполняет разнообразные функции:

• опорная функция (костный скелет);

• барьерная функция;

• метаболическая функция (синтез в фибробластах химических компонентов ткани);

• депонирующая функция (накопление меланина в меланоцитах);

• репаративная функция (участие в заживлении ран);

• участие в водно-солевом обмене (протеогликаны связывают внеклеточную воду).

Состав и обмен основного межклеточного вещества.

Материал о структуре протеогликанов и гликопротеидов изложен в разделе «Химия углеводов».

Синтез гликопротеидов и протеогликанов.

Углеводный компонент протеогликанов представлен гликозаминогликанами (ГАГ), включающими в свой состав ацетиламиносахара и уроновые кислоты. Исходным веществом для их синтеза служит глюкоза.

1. Глюкозо - 6 - фосфат → фруктозо - 6-фосфат ^{глютамин}→глюкозамин.

2. глюкоза → УДФ-глюкоза → УДФ - глюкуроновая кислота

3. глюкозамин + УДФ-глюкуроновая кислота + ФАФС → ГАГ

4. ГАГ + белок → протеогликан

Распад протеогликанов, гликопротеидов осуществляется различными ферментами:гиалуронидазой,идуронидазой, гексаминидазами, сульфатазами.

Обмен белков соединительной ткани.

Обмен коллагена

Основным белком соединительной ткани является коллаген (структуру смотри в разделе «Химия белков»). Коллаген - это полиморфный белок с различными вариантами сочетания полипептидных цепей в его составе. В организме человека преобладают фибриллообразующие формы коллагена 1,2,3 типа.

Синтез коллагена.

Синтез коллагена происходит в фиробластах и во внеклеточном пространстве, включает несколько стадий. На первых стадиях синтезируется проколлаген Nи С концевые фрагменты). Затем происходит посттрансляционная модификация проколлагена двумя способами: путём окисления (гидроксилирование) и путём гликозилирования.

1. окислению подвергается аминокислоты лизин и пролин при участии ферментов лизиноксигеназы, пролиноксигеназы, ионов железа и витамина С. Образовавшиеся гидроксилизин, гидроксипролин, участвуют в формировании поперечных связей в коллагене;

2. присоединение углеводного компонента осуществляется при участии ферментов гликозилтрансфераз.

Модифицированный проколлаген выделяется в межклеточное пространство, где подвергается частичному протеолизу путём отщепления концевых Nи С фрагментов. В результате проколлаген переходит втропоколлаген- структурный блок коллагенового волокна.

Распад коллагена.

Коллаген - медленно обменивающийся белок. Распад коллагена осуществляется ферментом коллагеназой. Она является цинксодержащим ферментом, который синтезируется в виде проколлагеназы. Проколлагеназа активируетсятрипсином, плазмином, калликреином путём частичного протеолиза. Коллагеназа расщепляет коллаген в середине молекулы на большие фрагменты, которые далее расщепляются цинксодержащими ферментамижелатиназами.