Биологическая роль железа

Биологическая роль железа Биологическая роль железа СОДЕРЖАНИЕ: Биологическая роль железа Железосодержащие органические соединения в организме человека Кинетика обмена железа Этиология дефицита железа Роль питания Диагностическое и лечебное применение железа Библиография БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЖЕЛЕЗА Для нормального роста и выполнения биологическихфункций человеку и животным кроме витаминов необходим целыйряд неорганических элементов. Эти элементы можно разделить на 2класса макроэлементы и микроэлементы. Макроэлементы, к которым относятся кальций, магний,натрий, калий, фосфор, сера и хлор, требуются организму вотносительно больших количествах (порядка нескольких граммов всутки). Часто они выполняют более чем одну функцию. Более непосредственное отношение к действиюферментов имеют незаменимые микроэлементы, суточнаяпотребность в которых не превышает нескольких миллиграммов, т.е.сопоставима с потребностью в витаминах. Известно, что в пищеживотных обязательно должно содержаться около 15микроэлементов. Большинство незаменимых микроэлементов служит вкачестве кофакторов или простетических групп ферментов. При этомони выполняют какую-нибудь одну функцию из трех (по меньшеймере) возможных функций. Во-первых, незаменимый микроэлементсам по себе может обладать каталитической активностью поотношению к той иди иной химической реакции, скорость которой взначительной степени возрастает в присутствии ферментного белка.Это особенно характерно для ионов железа и меди. Во-вторых, ионметалла может образовывать комплекс одновременно и с субстратоми с активным центром фермента, в результате оба они сближаютсядруг с другом и переходят в активную форму. Наконец, в-третьих,ион металла может играть роль мощного акцептора электронов наопределенной стадии каталитического цикла. Железо относится к тем микроэлементам,биологические функции которых изучены наиболее полно. Значение железа для организма человека, как и вцелом для живой природы, трудно переоценить. Подтверждениемэтому может быть не только большая распространенность его вприроде, но и важная роль в сложных метаболических процессах,происходящих в живом организме. Биологическая ценность железаопределяется многогранностью его функций, незаменимостьюдругими металлами в сложных биохимических процессах, активным участием в клеточном дыхании, обеспечивающем нормальноефункционирование тканей и организма человека. Железо принадлежит к восьмой группе элементовпериодической системы Д. И. Менделеева (атомный номер 26,атомный вес 55,847 , плотность 7,86 г/см). Ценным его свойствомявляется способность легко окисляться и восстанавливаться,образовывать сложные соединения со значительно отличающимисябиохимическими свойствами, непосредственно участвовать вреакциях электронного транспорта. ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА Железо, находящееся в организме человека, можноразбить на 2 большие группы: клеточное и внеклеточное.Соединения железа в клетке, отличающиеся различным строением,обладают характерной только для них функциональной активностьюи биологической ролью для организма. В свою очередь их можноподразделить на 4 группы: 1. гемопротеины, основным структурным элементом которыхявляется гем (гемоглобин, миоглобин, цитохромы, каталаза ипероксидаза); 2. железосодержащие ферменты негеминовой группы (сукцинат-де-гидрогеназа, ацетил - коэнзим А - дегидрогеназа, НАДН ,- цитохромС-редуктаза и др.); 3. ферритин и гемосидерин внутренних органов; 4. железо, рыхло связанное с белками и другими органическимивеществами. Ко второй группе внеклеточных соединений железаотносятся железо-связывающие белки трансферрин и лактоферрин,содержащиеся во внеклеточных жидкостях. КЛЕТОЧНОЕ ЖЕЛЕЗО Гемоглобин, содержащийся в эритроцитах, выполняет важную для организма газотранспортную функцию - переносит экзогенный кислород и эндогенный углекислый газ. Эритроцит по отношению к гемоглобину играет роль буферной системы, способной регулировать общую величину газотранспортной функции. Дыхательный пигмент крови - сложный белок, состоящий из белковой молекулы - глобина, соединенной полипептидными цепочками с 4 комплексами гема. Глобин состоит из 2 пар ( ) полипептидных цепочек, каждая из которых содержит 141-146 аминокислот. Гем, составляющий 4% веса молекулы гемоглобина, содержит железо в центре порфиринового кольца. У здорового человека гемоглобин гетерогенен. Нормальный эритроцит содержит приблизительно 30 пг. гемоглобина, в котором находится 0,34% железа. Миоглобин - дыхательный белок сердечной искелетной мускулатуры. Он состоит из единственной полипептиднойцепочки, содержащей 153 аминокислоты и соединенный сгемпростетической группой. Основной функцией миоглобинаявляется транспортировка кислорода через клетку и регуляция егосодержания в мышце для осуществления сложных биохимическихпроцессов, лежащих в основе клеточного дыхания. Он содержит0,34% железа. Миоглобин депонирует кислород во времясокращения мышц, а при их поражении он может попадать в кровь ивыделяться с мочой. Железосодержащие ферменты и негеминовоежелезо клетки находится главным образом в митохондриях.Наиболее изученными и важными для организма ферментамиявляются цитохромы, каталаза и пероксидаза. Цитохромы делятся на 4 группы в зависимости отстроения геминовой группы: А - цитохромы с гем - группой, соединяющей формилпорфин; В - цитохромы с протогем - группой; С - цигохромы с замещенной мезогем - группой; Д - цитохромы с гем - группой, соединяющей дегидропорфин. В организме человека содержатся следующие цитохромы: а1, аз, в, в5, с, с1, Р450. Они представляют собой липидные комплексы гемопротеинов и прочно связаны с мембраной митохондрии. Однако, цитохромы в5 и Р450 находятся в эндоплазматическом ретикулюме, а микросомы содержат НАДН- цитохром С - редуктазу. Существует мнение, что митохондриальное дыхание необходимо для процессовдифференцировки тканей, а внемитохондриальное играет важнуюроль в процессах роста и дыхания клетки. Основной биологическойролью большинства цитохромов является участие в переносеэлектронов, лежащих в основе процессов терминального окисления втканях. Цитохромоксидаза является конечным ферментоммитохондриального транспорта электронов - электронотранспортнойцепочки, ответственным за образование АТФ при окислительномфосфолировании в митохондриях. Показана тесная зависимость между содержанием этого фермента в тканях и утилизацией имикислорода. Каталаза, как и цитохромоксидаза, состоит из единственной полипептидной цепочки, соединенной с гем - группой.Она является одним из важнейших ферментов, предохраняющихэритроциты от окислительного гемолиза. Каталаза выполняетдвойную функцию в зависимости от концентрации перекисиводорода в клетке. При высокой концентрации перекиси водородафермент катализирует реакцию ее разложения, а при низкой - и вприсутствии донора водорода (метанол, этанол и др.) становитсяпреобладающей пероксидазная активность каталазы. Пероксидаза содержится преимущественно в лейкоцитах и слизистой тонкого кишечника у человека. Она такжеобладает защитной ролью, предохраняя клетки от их разрушенияперекисными соединениями. Миелопероксидаза - железосодержащий геминовый фермент, находящийся в азурофильных гранулах нейтрофильных лейкоцитов и освобождается в фагоцитирующие вакуоли в течение лизиса гранул. Активированное этим ферментом разрушение белка клеточной стенки бактерий является смертельным для микроорганизма, аактивированное им йодинирование частиц относится к бактерицидной функции лейкоцитов. . К железосодержащим относятся и флавопротеиновые ферменты, в которых железо не включено в геминовую группу и необходимо только для реакций переноса. Наиболее изученной является сукцинатдегидрогеназа, которая наиболее активна в цикле трикарбоновых кислот. Митохондриальные мембраны свободно проницаемы для субстрата фермента. Негеминовое железо, локализующееся главнымобразом в митохондриях клетки, играет существенную роль в дыхании клетки, участвуя в окислительном фосфолировании и транспорте электронов при терминальном окислении, в цикле трикарбоновых кислот. Ферритин и гемосидерин - запасныесоединения железа в клетке, находящиеся главным образом вретикулоэндотелиальной системе печени, селезенки и костногомозга. Приблизительно одна треть резервного железа организмачеловека, преимущественно в виде ферритина, падает на долюпечени. Запасы железа могут быть при необходимостимобилизованы для нужд организма и предохраняют его оттоксичного действия свободно циркулирующего железа. Известно, что гепатоциты и купферовские клеткипечени участвуют в создании резервного железа, причем внормальной печени большая часть пегом и нового железа обнаруженав гепатоцитах в виде ферритина. При парентеральном введениижелеза как гепатоциты, так и кунферовские клетки печениаккумулируют большое количество дополнительного ферритина,хотя последние имеют тенденцию запасать относительно больше излишнего негеминового железа в виде гемосидерина. Сферическая белковая оболочка молекулы ферритина состоит из 24 субъединиц, имеющих молекулярный вес18500 - 19000. Общий молекулярный вес апоферритина 445000.Электронно-микроскопические исследования показали, чтоферритин имеет полую оболочку с внутренним диаметром 70 - 80 А.Оболочка имеет 6 каналов, расширяющихся кнутри (их диаметр 9-12 А). Ядро ферритина состоит из мицелл железо-фосфатногокомплекса, имеющих кристаллическую структуру. Захват иосвобождение железа осуществляется через белковые каналы путемсвободного пассажа, а его отложение и мобилизация происходят наповерхности микрокристаллов. Стимуляция синтеза ферритинажелезом является хорошо установленным фактом. Как известно, печень является основнымкомпонентом ретикулоэндотелиальной системы. В концежизнедеятельности эритроциты фагоцитируются макрофагами этойсистемы, а освобождающееся железо или оседает в печени в видеферритина (гемосидерина), или возвращается в плазму крови изахватывается в паренхиматозных клетках печени и мышц, а такжев макрофагах ретикулоэндотелиальной системы печени, селезенки икостного мозга. . Гемосидерин является вторым запаснымсоединением железа в клетке и содержит значительно большежелеза, чем ферритин. В отличие от ферритина он нерастворим вводе. Существует достаточно аргументированное предположение,что преобразование ферритина в гемосидерин происходит путемпостепенного перенасыщения ферритиновой молекулы железом споследующим ее разрушением и образованием зрелогогемосидерина. Внимание исследователей в последнее времяпривлекает циркулирующий в крови ферритин. Вероятно, онпроисходит из клеток ретикулоэндотелиальной системы. Имеютсяпредположения, что сывороточный ферритин является отражениемактивной секреции ферритина из печеночных клеток, возможно из связанных полисом. Таким образом, его присутствие в сыворотке внебольшом количестве не является результатом разрушения клетокпечени. Не только его происхождение, но и биологическая роль ворганизме человека до настоящего времени изучены недостаточно.Не вызывает сомнений точно установленный факт концентрациясывороточного ферритина отражает состояние запасного фондажелеза в организме человека. Отметим, что хорошая зависимостьотмечена между уровнем сывороточного ферритина имобилизуемыми запасами железа в организме человека, изученных спомощью количественных кровопусканий, а также междуферритином и концентрацией негеминового железа в тканях печени,полученных с помощью биопсии у людей. Средняя концентрацияего в сыворотке крови у мужчин выше, чем у женщин, сколебаниями от 12 до 300 мкг/л. ВНЕКЛЕТОЧНОЕ ЖЕЛЕЗО Во внеклеточных жидкостях железо находится всвязанном состоянии - в виде железо - белковых комплексов.Концентрация его в плазме широко варьирует у здорового человека,составляет 10,8 - 28,8 мкмоль/л. с достаточно большими суточнымиколебаниями, достигающими 7,2 мкмоль/л. Общее содержаниежелеза во всем объеме циркулирующей плазмы у взрослого человекасоставляет 3 - 4 мг. Уровень железа в плазме крови зависит от рядафакторов: взаимоотношения процессов разрушения и образованияэритроцитов, состояния запасного фонда железа в желудочно-кишечном тракте. Однако наиболее важной причиной,определяющей уровень плазменного железа, являетсявзаимодействие процессов синтеза и распада эритроцитов.Железо-связывающий белок трансферрин, открытый шведскими учеными, содержится в небольшом количестве в плазме крови. Общая железо-связывающая способность плазмы, характеризуящаясяпрактически концентрацией трансферрина, колеблется от 44,7 до 71,6 мкмоль/л, а свободная железо-связывающая способность - резервная емкость трансферрина - составляет 28.8 - 50.4 мкмоль/л у здорового человека. . В плазме здорового человека трансферрин можетнаходиться в 4 молекулярных формах: 1) апотрансферрина; моножелезистого трансферрина А - железо занимает толькоА - пространство; моножелезистого трансферрина В - железозанимает только В-пространство; дижелезистого транферрина - заняты А и В пространства. Молекулярный вес трансферрина 76000 - 80000, он состоит из единственной полипептидной цепочки срасположенными на ней двумя значительно схожими, если не идентичными, металлсвязывающими пространствами. Эти пространства (А и В) наиболее прочно связывают железо по сравнению с ионами других металлов. Около 6% железо-связывающего белка составляют углеводные остатки, находящиеся в 2 ответвляющихся цепочках и заканчивающихся сиаловой кислотой. Углеводы, вероятно, не участвуют в механизме захвата железа. Синтезируется трансферрин преимущественно в паренхиматозных клетках печени.Функции трансферрина в организме представляют значительный интерес. Он не только переносит железо в различные ткани и органы, но и «узнает» синтезирующие гемоглобин ретикулоциты и, возможно другие нуждающиеся в железе клетки. Трансферрин отдает железо им только в том случае, если клетки имеют специфические рецепторы, связывающие железо. Таким образом, этот железо-связывающий белок функционирует как транспортное средство для железа, обмен которого в организмечеловека зависит как от общего поступления железа в плазму крови,так и от его количества, захваченного различными тканямисоответственно количеству в них специфических рецепторов дляжелеза. Кроме того трансферрин обладает защитной функцией -предохраняет ткани организма от токсического действия железа. Анализируя биологическую роль трансферрина ворганизме, следует упомянуть о результатах экспериментальныхисследований, свидетельствующих о способности этого белкарегулировать транспорт железа из лабильных его запасов в эпителииклеток желудочно-кишечного тракта в плазму крови.Из плазмы железо захватывается преимущественно костным мозгом для синтеза гемоглобина и эритроцитов, в меньшей степени - клеткамиретикулоэндотелиальной системы и откладывается в виде запасногожелеза, некоторое количество его поступает в неэритропоэтическиеткани и используется для образования миоглобина и ферментовтканевого дыхания (цитохромы, каталаза и т.д.). Все эти процессыявляются сложными и до конца не изученными. Однако некоторые этапы наиболее важного процесса передачи железа трансферрином клеткам костного мозга можно представить следующим образом: 1) адсорбция трансферрина рецепторными участками наповерхности ретикулоцитов; 2) образование прочного соединения между трансферрином иклеткой, возможно проникновение белка в клетку; перенос железа от железо-связывающего белка к синтезирующемугемоглобин - аппарату клетки; освобождение трансферрина в кровь. Известно, что количество связывающих трансферрин пространств максимально в ранних эритроидных предшественниках иуменьшается по мере созревания этих клеток. Железо-связывающий белок лактоферрин обнаруженво многих биологических жидкостях: молоке, слезах, желчи,синовиальной жидкости, панкреатическом соке и секрете тонкогокишечника. Кроме того, он находится в специфических вторичныхгранулах нейтрофильных лейкоцитов, образуясь в клеткахмиелоидного ряда со стадии промиелоцита. Подобно трансферрину,лактоферрин способен связывать 2 атома железа специфическимипространствами. Он состоит из одной полипептидной цепочки,молекулярный вес приблизительно равен 80000. В физиологическихусловиях этот железо-связывающий белок насыщен железом до 20%в ничтожных количествах он содержится в плазме крови,освобождаясь в нее из нейтрофильных лейкоцитов. Несмотря насхожесть лактоферрина и трансферрина, эти железо-связывающиебелки отличаются друг от друга по антигенным свойствам, составуаминокислот, белков и углеводов. В настоящее время известны следующие функции этого белка: бактериостатическая, участие в иммунных процессах и абсорбции железа в желудочно-кишечном тракте. Свободный от железа лактоферрин - аполактоферрин обладает бактериостатическими свойствами, которые теряются при насыщении его железом. Аполактоферрин тормозит in vitro рост бактерий и грибов, и возможно, играет роль во внутриклеточной гибели микроорганизмов. При низкой концентрации лактоферрина в нейтрофильных лейкоцитах может уменьшаться их бактерицидная активность. Железосерные ферменты - это еще один важныйкласс железосодержащих ферментов, участвующих в переносеэлектронов в клетках животных, растений и бактерий. Железосерные ферменты не содержат гемогрупп, они характеризуются тем, что в их молекулах присутствует равное число атомов железа и серы, которые находятся в особой лабильной форме, расщепляющейся поддействием кислот. К железо - серным ферментам относится,например, ферредоксин хлоропластов, осуществляющий переносэлектронов от возбужденного светом хлорофилла на разнообразныеакцепторы электронов. КИНЕТИКА ОБМЕНА ЖЕЛЕЗА Механизмом, регулирующим обмен железа в организме человека, является всасывание железа в желудочно-кишечном тракте. Выделение его из организма кишечником, с кожей, потом и мочой, являющееся пассивным процессом, лимитировано. В последние 30 лет большое количество исследований в нашей стране и за рубежом посвящено изучению различных аспектоввсасывания железа. Однако механизм абсорбции и специфическая рольслизистой оболочки кишечника в регуляции запасов железа и егометаболизма неизвестны. ЭТАПЫ ОБМЕНА ЖЕЛЕЗА В ОРГАНИЗМЕ При среднем поступлении с пищей 10-20 мг железа в сутки уздорового человека не более 1-2 мг абсорбируется в желудочно-кишечном тракте. Наиболее интенсивно этот процесс происходит вдвенадцатиперстной кишке и начальных отделах тощей кишки. Желудокиграет лишь незначительную роль в усвоении: в нем абсорбируется неболее 1-2% от общего количества поступающего в желудочно-кишечныйтракт. Соотношение в пище продуктов животного и растительногопроисхождения, веществ, усиливающих и тормозящих абсорбцию,функциональное и морфологическое состояние эпителия желудочно-кишечного тракта все это оказывает влияние на величину усвоенияжелеза. Кратко остановимся на процессе всасывания железа, состоящем изряда последовательных этапов: начальный захват железа щеточной каймой клеток слизистойоболочки кишечника; внутриклеточный транспорт его образование лабильных запасовжелеза в клетке; 3) освобождение железа из слизистой оболочки кишечника в кровь. В экспериментальных исследованиях показано, что клетки эпителия слизистой оболочки кишечника чрезвычайно быстро абсорбируют железо из его полости, причем митохондрии активно участвуют в ранних механизмах транспорта железа. Значительная часть его (80%) находилась в митохондриях клеток, а остальная часть - в щеточной кайме в течение 5-20 минут после введения железа в желудочно-кишечный тракт. Исследования с использованием ультраструктурной авторадиографии показали, что первый этап обеспечивает достаточную концентрацию железа на поверхности слизистой оболочки клеток дляпоследующей его абсорбции. При этом железо концентрируется нащеточной кайме, закисное железо переходит в окисное на мембранемикроворсинок. Второй этап поступление железа в богатую рибосомамицитоплазму и латеральное межклеточное пространство, и, наконец,третий этап перенос железа в кровеносные сосуды собственнойоболочки, где оно захватывается белком крови трансферрином. Существует точка зрения, что транспортировка железа из цитоплазмы эпителиальных клеток в кровь может осуществляться ферритином. . Интенсивность захвата железа из клеток слизистой оболочкикишечника в кровь зависит от соотношения содержания в плазмесвободного, моножелезистого или дижелезистого (насыщенного)трансферрина. Свободные молекулы последнего обладают максимальнойспособностью связывать железо. Комплекс трансферрин железопоступает главным образом в костный мозг, небольшая часть его взапасной фонд, преимущественно в печень, и еще меньшее количествосвязанного транферрином железа ассимилируется тканями дляобразования миоглобина, некоторых ферментов тканевого дыхания,нестойких комплексов железа с аминокислотами и белками. Костный мозг, печень и тонкий кишечник являются тремяосновными органами обмена железа, каждый из которых обладает системой тканевых рецепторов, специфичных для трансферрина.Ретикулоциты костного мозга, так же как и клетки эпителия слизистойоболочки кишечника, имеют повышенную способность захватыватьжелезо из насыщенных (дижелезистых) форм трансферрина. Такимобразом, ненасыщенный трансферрин лучше связывает, а насыщенный -лучше отдает железо. Механизмы регуляции активности рецепторныхполей тканей, играющих определенную роль в абсорбции железа, равнокак и взаимоотношения различно насыщенных форм трансферрина донастоящего времени не раскрыты. Основным источником плазменного железа является поступленияего из ретикулоэндотелиальной системы внутренних органов (печени,селезенки, костного мозга), где происходит разрушение гемоглобинаэритроцитов. Небольшое количество железа поступает в плазму иззапасного фонда и при абсорбции его из пищи в желудочно-кишечномтракте. Преобладающим циклом в интермедиарном обмене железа ворганизме человека является образование и разрушение гемоглобинаэритроцитов, что составляет 25 мг железа в сутки. Ферритин сыворотки крови, вероятно, осуществляеттранспортировку железа от ретикулоэндотелиальных к паренхиматознымклеткам печени, однако его роль в общем обмене железа в организмечеловека представляется минимальной. Обмен железа между транспортным и тканевым его фондамиизучен недостаточно. Это объясняется прежде всего тем, что механизмы,пути и количественные аспекты движения железа из тканей, исключаяэритропоэтические, в плазму крови и наоборот изучены мало. Расчетныеданные однако, свидетельствуют о том, что величина плазменно-тканевого обмена железа приблизительно составляет 6 мг в сутки. Общая картина обмена железа в организме человека представленана схеме. ЭТИОЛОГИЯ ДЕФИЦИТА ЖЕЛЕЗА В общем виде дефицит железа развивается при нарушении балансамежду поступлением и потерями железа из организма. Его гомеостаз ворганизме поддерживается главным образом за счет механизмаабсорбции в желудочно-кишечном тракте, так как выделение железалимитировано. Многочисленными исследованиями показанокомпенсаторное повышение абсорбции меченого железа при обедненииим организма, поэтому уместно говорить только о неадекватномпотребностям организма усвоении железа в том случае. Общее содержание железа в пище и его усвоение, зависящеепреимущественно от соотношения продуктов животного и растительногопроисхождения, веществ, усиливающих или тормозящих абсорбцию,определяет его поступление в организм. Потребности в железеопределяются его эндогенными затратами в связи с беременностью,ростом, и расходованием железа с кровопотерями различногопроисхождения, а также с отшелушивающимися клетками кожи идесквамацией кишечного эпителия. Итак, основными причинами дефицита железа могут быть: разнообразные кровопотери; недостаточное поступление и усвоение железа из пищи; повышенные его затраты при интенсивном росте, беременности изанятиями физической культурой. Нередко сочетание перечисленных факторов приводит к развитию этого состояния. Определенную, но не основную роль в происхождении обеднения организма железом могут играть нарушения пищеварения в связи с заболеваниями желудка и кишечника. Некоторые инфекционно-воспалительные заболевания могут привести к перераспределению железа в организме и тем самым вызвать сидеропению. Однако истинного дефицита железа в этих случаяхне наблюдается. То же самое можно сказать и об опухолях различныхорганизмов и систем. Категория Возраст, годы Вес, кг. Рост, см. Fe, мг. Новорожденные 0.0-0.5 6 60 10 0.5-1.0 9 71 15 Дети 1-3 13 90 15 4-6 20 112 10 7-10 28 132 10 Мужчины 11-14 45 157 18 15-18 66 176 18 19-22 70 177 10 23-50 70 178 10 51+ 70 178 10 Женщины 11-14 46 157 18 15-18 55 163 18 19-22 55 163 18 23-50 55 163 18 51+ 55 163 10 Беременные 30-60 Кормящие матери 30-60 РОЛЬ ПИТАНИЯ Общая масса железа у взрослого мужчины составляет около 4,5 г, уженщины около 3-4 г. Основная масса (около 75%) железа, составляющая2,25-3 г, сосредоточена в гемоглобине. Вне гемоглобина в эритроцитах содержится ничтожное, неучитываемое количество железа, входящее в состав клеточных энзимов(цитохромы, каталаза, оксидаза). Кроме того, при некоторых состояниях,в частности, после спленэктомии, в некоторых эритроцитах, такназываемых сидероцитах, обнаруживаются гранулы трехвалентногожелеза (Fe (III)), дающего при окраске по Перльсу положительнуюреакцию на берлинскую лазурь, что указывает на близость кгемосидерину. При нормальном содержании гемоглобина, составляемом 15г%, в100 мл крови содержится 53,4 мг железа. Вся масса крови содержит около3 г железа. Остальную часть железа составляет железо миоглобина(мышечного гемоглобина) от 300 до 600 мг и железо дыхательныхферментов - всего около 1 г. Железо, депонированное в органах, главнымобразом в печени, составляет около 0,5 г. Суточная потребность взрослого человека в железе определяетсямасштабами физиологических процессов кроветворения икроверазрушения. Распространенность дефицита железа свидетельствует о том, чтоколичества железа, абсорбированного из пищи, часто недостаточно дляпокрытия потребности в нем практически здорового населения. Однакодовольно трудно установить истинную роль диет в различных районахземного шара в происхождении этой патологии. Железодефицитные состояния могут развиваться при длительномупотреблении питания с недостаточным общим содержанием железа,несмотря на нормальную калорийность, с достаточным или высоким егосодержанием, но преобладанием продуктов растительного происхождения, содержащих тормозящие усвоение железа вещества. Длительное вынужденное применение однообразного по составу питанияпри некоторых внутренних заболеваниях или соблюдение больничныхдиет в ряде случаев может способствовать обеднению организмажелезом. ПРОДУКТЫ СОДЕРЖАНИЕ ЖЕЛЕЗА (в мг. на 100 г.) Хлеб ржаной 2.0-2.6 пшеничный 0.9-2.8 Крупа гречневая 8.0 овсяная 3.9 Рис 1.8 Горох 9.4 Фасоль 12.4 Мясо (говядина) 2.6-2.8 Печень (говяжья) 9.8 Язык (говяжий) 5.0 Судак 0.4 Молоко коровье 0.1 Масло сливочное 0.2 Картофель 0.9 Творог 0.4 Соль поваренная 10.0 Шоколад 2.7 Лимоны 0.6 Апельсины 0.3 Яблоки 2.2 Земляника 1.2 Редис 1.0 Помидоры 0.5-1.4 Морковь 1.2-1.4 В последнее время для оценки усвоения железа из комплекснойпищи используется новый метод внешняя радиоактивная меткажелезом. Абсорбция его биологически меченых растительных продуктовне отличалась от усвоения при добавлении меченого железа в процессеприготовления пищи из этих продуктов. Получены доказательства, чтодаже при высоком содержании железа в пищевых рационах,превышающем официальные рекомендации для соответствующих группнаселения, абсорбция его может быть незначительной и не удовлетворятьпотребности организма. . У жителей Северной Америки дефицит железа в организме - одноиз наиболее распространенных последствий неправильного питания.Особенно характерен он для детей, девочек подростков и женщиндетородного возраста. Железо может всасываться только в виде ионовFe ; его всасывание и выведение протекают очень медленно и зависят отмногих сложных факторов. Усваивается лишь незначительная частьприсутствующего в пищевых продуктах железа. Более того, способностьжелеза усваиваться сильно варьирует для разных пищевых продуктов.Лучше всего железо усваивается из мяса, значительно хуже из зерновыхзлаков. Молоко содержит очень мало железа. Железо необходимо для синтеза железопорфириновых белковгемоглобина, миоглобина, цитохромов и цитохромоксидазы. В кровижелезо переносится в форме комплекса с плазменным белкомтрансферрином, а в тканях оно накапливается в виде ферритинабелкового комплекса, содержащего гидроксид и фосфат железа.Ферритин в больших количествах содержится в печени, селезенке и костном мозгу. Железо не выводится из организма с мочой, оновыделяется с желчью и калом, а также при кровотечениях. Из-заудвоенных или утроенных потерь, железа во время менструацийженщинам необходимы большие количества железа, чем мужчинам. Вхлеб и другие злаковые продукты специально добавляют дополнительноеколичество железа, однако это далеко не всегда является решениемпроблемы недостаточности железа, так как многие девушки и женщины,следя за своим весом, исключают хлеб из рациона. Недостаток железаприводит к железодефицитной анемии, при которой число эритроцитов вкрови остается нормальным, а содержание гемоглобина в нихуменьшается. ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ И ЛЕЧЕБНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЖЕЛЕЗА Железо-связывающую способность сыворотки крови определяют пошале (A. Shade) в модификации Pата C.Rath) и Финча (C.Finch). Методоснован на том, что при взаимодействии р-глобулинов и двухвалентногожелеза образуется комплекс оранжево-красного цвета. Поэтому придобавлении ферросолей (обычно соли мора) к сыворотке кровинарастает интенсивность этой окраски, которая резко стабилизируется вточке насыщения белка. Содержание железа в плазме крови подвержено суточнымколебаниям - оно снижается ко второй половине дня. При гемосидерозе, гемохроматозе, гемолитической, n-, дне- игипопластической анемиях, железодефицитной анемии, острых ихронических инфекциях, циррозе печени, уремии, злокачественныхновообразованиях, гемолитических и паренхиматозных (но незастойных) желтухах наблюдаются гиперсидеремии и одновременноеуменьшение НЖСС. Гипосидеремия и одновременное повышение НЖССопределяются при недостаточном поступлении железа с пищей и присостояниях, сопровождающихся повышенной в нем потребностью: прибеременности, острых и хронических кровопотерях, т.е. при так называемых гипохромных анемиях, а также при острых инфекционныхзаболеваниях. Обмен железа в организме во многом зависит от нормальногофункционирования печени, поэтому определение содержания железа всыворотке крови может быть использовано в качестве функциональнойпеченочной пробы. При паренхиматозных поражениях печенинарушается ее функция по депонированию железа, т.к. пораженный илипогибающий гепатоцит отдает железо в кровь. Вместе с тем из-за утратыгепатоцитами способности ассимилировать железо разрушающихсяэритроцитов происходит его накопление в сыворотке крови. Оба этипроцесса вызывают при острых паренхиматозных заболеваниях печенигиперсидеремию, которую особенно важно учитывать приэпидемическом гепатите, т.к. при вирусных инфекциях содержаниежелеза в сыворотке крови снижается. В отличие от паренхиматозной желтухи механическая желтухавсегда протекает при нормальном или несколько пониженномсодержании железа в сыворотки крови. Радиоактивное железо применяют в радиоизотопной диагностике,для изучения эритропоэза, обмена и всасывания железа, главнымобразом, в виде цитрата или хлорида. Наиболее широкое клиническоеприменение находят препараты, меченные Fe. Препараты, меченные Fe, в клинической практике применяются редко из-за длительногопериода выведения из организма и неудобства детектирования егоизлучения. В ряде случаев (сканирование головного мозга и др.)Предпочтительнее использовать короткоживущий изотоп Fe, которыйсоздает значительно меньшую дозу облучения организма. Приопределении усвояемости железа эритроцитами радиоактивное железо Fe) вводят в кровoток. В последующие 15-20 дней с промежутками в 2-3дня берут пробы крови и путем измерения Fe-активности эритроцитовопределяют степень поглощения железа эритроцитами. ЛЕЧЕБНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЖЕЛЕЗА При анемических состояниях лечебное применение железа обусловлено его участием в процессе гемоглобинообразования, совершающемся в эритробластах костного мозга. Показаниями к применению железа являются железодефицитныеанемии различной этиологии (анемии от кровопотерь, алиментарныеанемии, хлороз, анемии беременных и др.), Протекающие с пониженнымсодержанием железа в крови и истощением тканевых резервов железа, атакже состояния латентного (бессимптомного) дефицита железа,встречающегося у 20-30% практически здоровых женщин. Назначениежелеза показано и при других состояниях гипосидероза (недостаточностижелеза), сочетающихся с анемией или проявляющихся самостоятельно:при сидеропенической дисфагии Россолимо-Бехтерева, коилонихии,извращенности вкуса и обоняния, зловонном насморке (онезе). При назначении препаратов железа внутрь следует учитыватьанатомно-функциональное состояние желудочно-кишечного тракта,особенно его верхних отделов желудка, двенадцатиперстной кишки иначального отдела тощей кишки, являющихся наиболее активнымиучастками всасывания железа. После кровопусканий, активирующихэритропоэз, абсорбция железа возрастает и осуществляется напротяжении всего кишечника, включая слепую кишку. Лечебное применение железа обусловлено необходимостьювосстановления нормальной концентрации не только гемоглобина, но ижелеза в тканях. Недостаточное лечение, в результате которого резервытканевого железа не восполняются, способствует сохранению латентногодефицита железа и быстрому рецидиву анемии. Критериями эффективности лечения препаратами железасчитаются: повышение цветного показателя крови; повышение числа эритроцитов показателя гематокрита (в меньшей степени); нормализация величины концентрации сывороточного железа; снижение общей и латентной железо-связывающей способностисыворотки крови; повышение насыщенности трансферрина железа; пополнение тканевых резервов железа, определяемых при помощидесфераловой пробы. Показателем эффективности лечения препаратамижелеза является также обратное развитие трофических нарушенийэпителия и эндотелия, связанных с дефицитом железа. БИБЛИОГРАФИЯ: Большая Медицинская Энциклопедия,под редакцией Б.В.Петровского, М., 1978. Ленинджер А. «Основы биохимии»,М., 1985. Петров В.Н. «Физиология и патология обмена железа », Л., 1982. Кассирский И.А. «Клиническая гематология », М., 1970. Верболович П.А., Утешев А.Б. «Железо в животном организме», А-Ата, 1967.