Показатели метаболизма железа Железо в сыворотке

Общее содержание железа в организме «стандартного» человека составляет около 4,2 г. Примерно 75—80 % его общего количества входит в состав гемоглобина, 20—25 % железа яв­ляются резервными, 5—10 % входят в состав миоглобина, около 1 % содержится в дыхатель­ных ферментах, катализирующих процессы дыхания в клетках и тканях [Творогова М.Г., Титов В.Н., 1993]. Нормальные величины содержания железа в сыворотке приведены в табл. 4.55. Железо осуществляет свою биологическую функцию главным образом в составе других биологически активных соединений, преимущественно ферментов. Железосодержа­щие ферменты выполняют четыре основные функции:

• транспорт электронов (цитохромы, железосеропротеиды);

• транспорт и депонирование кислорода (гемоглобин, миоглобин);

• участие в формировании активных центров окислительно-восстановительных фермен­ тов (оксидазы, гидроксилазы, СОД и др.);

• транспорт и депонирование железа (трансферрин, гемосидерин, ферритин).

Таблица 4.55. Содержание железа в сыворотке в норме [Тиц У., 1986]

Обмен железа

Гомеостаз железа в организме обеспечивается в первую очередь регуляцией его всасыва­ния в связи с ограниченной способностью организма к выделению этого элемента.

Существует выраженная обратная зависимость между обеспеченностью организма чело­века железом и его всасыванием в пищеварительном тракте. Всасывание железа зависит от следующих причин:

• возраста, обеспеченности организма железом;

• состояния желудочно-кишечного тракта;

• количества и химических форм поступающего железа;

• количества и форм прочих компонентов пищи.

Для оптимального всасывания железа необходима нормальная секреция желудочного сока. Прием соляной кислоты способствует усвоению железа при ахлоргидрии. Аскорбино­вая кислота, восстанавливающая железо и образующая с ним хелатныё комплексы, повыша­ет доступность этого элемента, так же как и другие органические кислоты. Другим компо­нентом пищи, улучшающим всасывание железа, является «фактор животного белка». Улуч­шают всасывание железа простые углеводы: лактоза, фруктоза, сорбит, а также такие амино­кислоты, как гистидин, лизин, цистеин, образующие с железом легко всасываемые хелаты. Всасывание железа снижают такие напитки, как кофе и чай, а также полифенольные соеди­нения, которые прочно связывают этот элемент. Поэтому чай применяют для профилактики повышенного усвоения железа у больных талассемией. Большое влияние на усвоение железа оказывают различные заболевания. Оно усиливается при недостаточности железа, при ане­миях (гемолитической, апластической, пернициозной), гиповитаминозе В₆ и гемохроматозе, что объясняется усилением эритропоэза, истощением запасов железа и гипоксией.

Современные представления о всасывании железа в кишечнике отводят центральную роль двум видам трансферрина — мукозному и плазменному. Мукозный апотрансферрин секретируется энтероцитами в просвет кишечника, где он загружается железом, после чего проникает в энтероцит. В нем он освобождается от железа, после чего возвращается к исчер-

.5- 227

ченной каемке и вступает в новый цикл. Источником мукозного трансферрина является не сам энтероцит, а печень, из которой этот белок поступает в кишечник с желчью. На базаль-ной стороне энтероцита мукозный трансферрин отдает железо своему плазменному аналогу. В цитозоле энтероцита некоторое количество железа включается в ферритин, большая часть его теряется при слущивании клеток слизистой оболочки, происходящем каждые 3—4 дня, и лишь небольшая часть ферритина переходит в плазму крови. Перед включением в ферритин или трансферрин двухвалентное железо превращается в трехвалентное. Наиболее интенсив­ное всасывание железа происходит в проксимальных отделах тонкой кишки (в двенадцати­перстной и тощей) и отсутствует в подвздошной кишке. Регуляция всасывания железа дости­гается за счет синтеза мукозного трансферрина, концентрация которого в энтероцитах при дефиците железа возрастает. Плазменный трансферрин доставляет железо к тканям, имею­щим специфические рецепторы. Включению железа в клетку предшествует связывание трансферрина специфическими мембранными рецепторами, при утрате которых, например у зрелых эритроцитов, клетка теряет способность поглощать этот элемент. Количество железа, поступающего в клетку, прямо пропорционально числу мембранных рецепторов. В клетке происходит высвобождение железа из трансферрина. Затем плазменный апотрансферрин возвращается в циркуляцию. Повышение потребности клеток в железе при их быстром росте или синтезе гемоглобина ведет к индукции биосинтеза рецепторов трансферрина, и, напро­тив, при повышении запасов железа в клетке число рецепторов на ее поверхности снижается. Железо, высвободившееся из трансферрина внутри клетки, связывается с ферритином, кото­рый доставляет железо в митохондрии, где оно включается в состав гема. Помимо синтеза гема, двухвалентное железо используется в митохондриях для синтеза железосерных центров.

В организме человека происходит постоянное перераспределение железа. В количествен­ном отношении наибольшее значение имеет метаболический цикл: плазма -> красный кост­ный мозг -> эритроциты -> плазма. Кроме того, функционируют циклы: плазма -> ферритин, гемосидерин -> плазма и плазма -> миоглобин, железосодержащие ферменты -> плазма. Все эти три цикла связаны между собой через железо плазмы (трансферрин), которое регулирует распределение этого элемента в организме. Обычно 70 % плазменного железа поступает в костный мозг. За счет распада гемоглобина в сутки высвобождается около 21—24 мг железа, что во много раз превышает поступление железа из пищеварительного тракта (1—2 мг/сут). Более 95 % железа поступает в плазму из системы мононуклеарных фагоцитов, которые погло­щают путем фагоцитоза более 10" старых эритроцитов в сутки [Авцын А.П., 1990]. Железо, по­ступившее в клетки мононуклеарных фагоцитов, либо быстро возвращается в циркуляцию в виде ферритина, либо откладывается про запас. Промежуточный обмен железа в первую оче­редь связан с процессами синтеза и распада гемоглобина, в которых центральную роль играет система мононуклеарных фагоцитов. У взрослого человека в костном мозге железо трансфер­рина с помощью специфических рецепторов включается в нормоциты и ретикулоциты, ис­пользующие его для синтеза гемоглобина. Гемоглобин, поступающий в плазму крови при рас­паде эритроцитов, специфически связывается с гаптоглобином, что предупреждает его фильт­рацию через почки. Железо, освободившееся после распада гемоглобина в системе мононукле­арных фагоцитов, снова связывается с трансферрином и вступает в новый цикл синтеза гемо­глобина. В прочие ткани трансферрин доставляет в 4 раза меньшее количество железа, чем в костный мозг. Общее содержание железа в организме человека, входящее в состав гемоглоби­на, составляет 3000 мг, в составе миоглобина содержится около 125 мг железа, печень содер­жит около 700 мг железа, представленного преимущественно ферритином.

Железо выделяется из организма в основном путем слущивания слизистой оболочки ки­шечника и с желчью. Оно теряется также с волосами, ногтями, мочой и потом. Общее коли­чество выделяемого таким образом железа составляет у здорового мужчины 0,6—1 мг в сутки, а у женщин репродуктивного возраста — более 1,5 мг. Такое же количество железа ус­ваивается из съедаемой пищи, что составляет 5—10 % его общего содержания в рационе. Же­лезо из животной пищи усваивается в несколько раз лучше, чем из растительной. Концент­рация железа имеет суточный ритм, а у женщин существует связь с менструальным циклом. При беременности содержание железа в организме уменьшается, особенно во второй поло­вине беременности.

Таким образом, концентрация железа в сыворотке зависит от резорбции в желудочно-кишечном тракте, накопления в кишечнике, селезенке и костном мозге, от синтеза и распа­да гемоглобина и его потери организмом.

При некоторых патологических состояниях и заболеваниях содержание железа в сыво­ротке изменяется. В табл. 4.56 представлены основные признаки дефицита и избытка железа в организме человека.

228

Таблица 4.56. Важнейшие заболевания, синдромы, признаки дефицита и избытка железа

в организме человека [Авцын А.П., 1990]

Железодефицитные состояния (гипосидероз) — одно из наиболее распространенных заболеваний человека. Формы их клинических проявлений разнообразны и варьируют от латентных состояний до тяжелых прогрессирующих заболеваний, способных привести к типичным органным и тканевым повреждениям и, даже к летальному исходу. В настоя­щее время общепринято, что диагноз железодефицитных состояний надо ставить до раз­вития полной картины заболевания, т.е. до возникновения гипохромной анемии. При дефиците железа страдает весь организм, а гипохромная анемия — это поздняя стадия бо­лезни.

В 1983 г. П.М. Альперин и Ю.Г. Митерев предложили новую классификацию железоде­фицитных анемий, которая в полной мере отражает все основные этиологические факторы, приводящие к развитию этой формы анемии. Они выделяют:

• постгеморрагические анемии;

• нутритивные (алиментарные) анемии;

• анемии при повышенном расходе железа в организме (например, при беременности, лактации, росте и созревании);

• железодефицитные анемии при исходно недостаточном уровне железа;

• железодефицитные анемии при его недостаточной резорбции (например, постгастро- резекционные, агастральные, анэнтеральные);

• при перераспределении железа в результате инфекции, при воспалительных и опухоле­ вых процессах;

• при нарушении транспорта железа (например, гипотрансферринемические и атран- сферринемические).

К современным методам ранней диагностики гипосидероза относятся определение кон­центрации железа в сыворотке, общей железосвязывающей способности сыворотки (ОЖСС), трансферрина и ферритина в сыворотке. Показатели метаболизма железа при раз­личных видах анемий представлены в табл. 4.57.

Избыточное содержание железа в организме называют «сидерозом» или «гиперсидеро­зом». Он может иметь местный и генерализованный характер. Различают экзогенный и эн­догенный сидероз. Экзогенный нередко наблюдается у шахтеров, участвующих в разработке красных железных руд, у электросварщиков. Сидероз шахтеров может выражаться в массив­ных отложениях железа в ткани легких. Местный сидероз встречается при попадании в ткани железных осколков. В частности, выделен сидероз глазного яблока с отложением гид­рата окиси железа в цилиарном теле, эпителии передней камеры, хрусталике, сетчатке и зри­тельном нерве.

Эндогенный сидероз чаще всего имеет гемоглобиновое происхождение и возникает в результате повышенного разрушения этого пигмента крови в организме.

229

Таблица 4.57. Показатели обмена железа в норме и при различных видах анемий