2.Виды железа,поступающего с пищей и особенности его всасывания в тонком кишечнике.

Всасывание

При попадании в желудок под действием HCl желудочного сока железо высвобождается из элементов пищи.

Всасывание происходит в проксимальном отделе тонкого кишечника в количестве около 1,0-2,0 мг/день (10-15% пищевого железа). При этом железо должно быть в виде двухвалентного иона, в то же время с пищей поступает преимущественно трехвалентное железо. Для восстановления Fe³⁺ в Fe²⁺ используется аскорбиновая кислота и соляная кислота. Только железо мясных продуктов находится в двухвалентной гемовой форме, и поэтому хорошо всасывается.

Три пути всасывания железа в кишечнике

Регуляция всасывания

Транскрипционные факторы, от активности которых зависит экспрессия DMT и HCP1, чувствительны к содержанию железа в энтероците и к степени внутриклеточной гипоксии. Больные с выраженной железодефицитной анемией способны повышать абсорбцию железа до 20-40 мг/сут.

Останется железо в энтероците или будет выводиться в кровь зависит от насыщенности им трансферрина. При "пустом" трансферрине железо будет более активно переноситься через базолатеральные мембраны наружу и присоединяться к трансферрину.

Значительно лучше железо всасывается из мясных продуктов – на 20-30%, из яиц и рыбы – на 10-15%, меньше всего железо всасывается из растительных продуктов – на 1-5%. 

Наличие в пище фитиновой кислоты (сухие завтраки, растительные продукты), кофеина и танина (чай, кофе, напитки), фосфатов, оксалатов (растительные продукты) ухудшает всасывание железа, т.к. они образуют нерастворимые комплексы.

3.Метаболизм железа в энтерецитах,характеристика основных белков и ферментных систем,судьба всосавшегося железа в энтерцитах в зависимости от концентрации железа в крови.

Обнаружены три способа перемещения железа из просвета кишечника в энтероциты:

1. Негемовое железо (III) захватывается интегрином, восстанавливается до Fe (II) параферритином, и при помощи мобилферрина перемещается к месту использования, роль этого пути невысока.

2. Негемовое железо (III) восстанавливается до Fe (II) при помощи аскорбиновой кислоты, соляной кислоты или при участии  ферроредуктазы (DcytB, дуоденального цитохрома B) и далее переносится внутрь белком DMT-1 (divalent metal ion transporter-1).

3. Гемовое железо связывается с белком НСР1 (heme carrier protein 1), и в цитозоле высвобождается из гема при действии гемоксигеназы, и далее переносится по клетке.

После всасывания формируется пул внутриклеточного железа. Далее железо может

• остаться в клетке в составе ферритина (Fe³⁺),

• выходить из клетки при помощи ферропортина, окисляться гефестином (феррооксидазой) и связываться с трансферрином (Fe³⁺).

4.Особенности транспорта железа в крови и поступления его в клетки:трансферин его строение,роль,характеристика рецепторов трансферрина,цикл трансферина.

Система IRE/IRP

Регуляцию поступления железа в клетку обеспечивает система IRE/IRP (англ. IRE, iron-responsive element - железочувствительный элемент и IRP, iron-responsive element-binding proteins - белок, связывающийся с железочувствительным элементом). Основой регуляции является наличие особого участка на матричной РНК - железочувствительного элемента IRE, связывающего специфичный к нему белок IRP.

В данном случае используется способность молекул IRP связываться с участком IRE соответствующих мРНК для двух белков – рецептора трансферрина и ферритина. При этом в комплексе с железом IRP не активен и не присоединяется к мРНК, без железа - может присоединяться.

1. Присоединение IRP к мРНК рецептора трансферрина ближе к ее 3'-концу защищает мРНК от разрушения РНКазами, действующими с 3'-конца мРНК: 

• при низкой концентрации железа в клетке белок IRP является активным, присоединяется к мРНК и, как следствие, мРНК рецепторов трансферрина существует дольше, образуется больше белков-рецепторов и повышается поток железа в клетки.

• при высоком содержании железа в клетке белок IRP присоединяет железо, становится неактивным, с мРНК связаться не может и, соответственно, не защищает ее от разрушения. Синтез рецепторов к трансферрину не происходит, дополнительное железо клеткой не захватывается.

Метаболизм железа

После всасывания железо либо откладывается в клетках кишечника в составе ферритина, либо сразу попадает в кровоток и в комплексе с трансферрином переносится в клетки печени, костного мозга или других тканей. Нагруженный железом трансферрин (холотрансферрин) взаимодействует со своим специфическим мембранным рецептором. Трансферриновый рецептор на низком уровне экспрессируется во всех типах клеток, на высоком уровне – в активно делящихся клетках. 

Наибольшее количество трансферриновых рецепторов находится на поверхности эритробластов (300 тыс - 400 тыс на одну клетку). Период полужизни комплекса трансферрин-Fe не превышает 60-90 мин и большая часть железа, транспортируемая трансферрином, поступает в костный мозг. При усиленном эритропоэзе период полужизни комплекса сокращается до 10-15 мин, в противоположной ситуации он удлиняется до нескольких часов.

Пути поступления и использования ионов железа

Роль рецептора к трансферрину

После образования тройного комплекса (железо, апотрансферрин, рецептор) он перемещается в цитоплазму эндоцитозом и оказывается внутри эндосом. На мембране эндосомы присутствует H⁺-АТФаза, создающая кислый рН внутри эндосом. В результате железо диссоциирует из комплекса и составляет свободный пул.

Трансферриновый рецептор и перенос железа внутрь клетки.

5.Особенности депонирования железа в клетках и ответ на прошлый.

В плазме крови железо транспортирует белок трансферрин. Трансферрин - гликопротеин, который синтезируется в печени и связывает только окисленное железо (Fe3+). Поступающее в кровь железо окисляет фермент ферроксидаза, известный как медьсодержащий белок плазмы крови церулоплазмин. Одна молекула трансферрина может связать один или два иона Fe3+, но одновременно с анионом СО32- с образованием комплекса трансферрин-2 (Fe3+-CO32-). В норме трансферрин крови насыщен железом приблизительно на 33%.

Трансферрин взаимодействует со специфическими мембранными рецепторами клеток. В результате этого взаимодействия в цитозоле клетки образуется комплекс Са2+-кальмодулин-ПКС, который фосфорилирует рецептор трансферрина и вызывает образование эндосомы. АТФ-зависимый протонный насос, находящийся в мембране эндосомы, создаёт кислую среду внутри эндосомы. В кислой среде эндосомы железо освобождается из трансферрина. После этого комплекс рецептор - апотрансферрин возвращается на поверхность плазматической мембраны клетки. При нейтральном значении рН внеклеточной жидкости апотрансферрин изменяет свою конформацию, отделяется от рецептора, выходит в плазму крови и становится способным вновь связывать ионы железа и включаться в новый цикл его транспорта в клетку. Железо в клетке используется для синтеза железосодержащих белков или депонируется в белке ферритине.

Депонирование железа Ферритин – белок апоферритин + гидрат закиси Fe +3 (FeOOH) В среднем 1 молекула ферритина содержит около 2000 атомов Fe +3 Ферритин локализуется преимущественно внутриклеточно Ферритин, циркулирующий в крови, практически не участвует в депонировании железа, однако его уровень коррелирует с уровнем депонированного железа Гемосидерин - кристаллизация ферритина в сидеросомах + другие компоненты В макрофаге в аморфном состоянии Не растворим в воде железо с трудом мобилизуется и практически не используется .