Какие вещества стимулируют всасывание железа. Основные причины плохого усвоения железа в организме. Что происходит с железом в различных отделах жкт
1) соляная кислота желудочного сока;
2) сок двенадцатиперстной кишки;
3) витамин С как стабилизирующий фактор двухвалентного железа;
4) скорость прохождения пищевой кашицы по тонкой кишке, где происходит всасывание;
5) потребность в железе, так как оказывается, что в организме, бедном железом, его всасывается больше, чем в организме, насыщенном железом.
Эта зависимость всасывания железа от характера заболевания используется в диагностике. После большой пероральной дозы железа (200-500 мг препарата) уровень сывороточного железа в организме, бедном железом, повышается через 2-4 часа значительно сильнее, чем у нормальных лиц, вследствие повышенного всасывания железа (Heilmeyer и Plotner). Практически эта проба дополнительно помогает диагностировать скрытый дефицит железа. Повышения всасывания не наблюдается при резистентных к железу инфекционных и опухолевых анемиях.
При нарушении вссывания железа , обусловленном тем или другим из упомянутых факторов, развивается картина эссенциальнои гипохромнои анемии (Kaznelson, Knud, Faber) или ахилическои хлоранемии, которая отличается некоторыми особенностями.
1. Поражаются
почти исключительно женщины среднего возраста.
2. Желудочный сок
- гипо- или анацидный. Соляная кислота, следовательно, не обязательно отсутствует. Ахилия не устойчива к гистамиыу. Полная ахилия бывает чрезвычайно редко.
3. Особенно резко выражены нарушения тканевой трофики
(изменения слизистых, ногтей и т. д.) с их последствиями - синдром Пламмера - Винсона.
Реже наблюдается небольшое увеличение селезенки (в 20% случаев), сильное же увеличение ее говорит против этого диагноза. Редко также отмечается при гипохромных анемиях фуникулярный миелоз.
Симптомы общей утомляемости и повышенной потребности во сне. Сюда присоединяются общие проявления анемии - сердцебиение, одышка при напряжении, шум в ушах, зябкость, склонность к обморочным состояниям. Девушки пастозны, бледны, менструации во время болезни становятся слабее. Имеется склонность к тромбозу вен.
Патогенетические отношения здесь складываются сложнее. Так как секреция желудка остается ненарушенной, речь не может идти о простом нарушении всасывания железа вследствие дефицита соляной кислоты. Вероятно, играют роль эндокринные факторы, повышенное потребление железа в процессе роста и вегетативные нарушения (атония желудка)-. Ненормальная потеря железа при менструациях (во всяком случае в начале болезни) и повышенное потребление железа в период еще не законченного роста уже сами по себе могут объяснить обеднение железом в период полового созревания. Нарушения трофики тканей сильно отступают на задний план, так как при хлорозе речь идет не о годами длящемся страдании, а скорее об остром заболевании.
Плохое усвоение железа неизменно скажется на работе всех органов и систем. Знание основных причин поможет вовремя диагностировать проблему и заняться ее ликвидацией.
Железо – очень важный макроэлемент, обеспечивающий нормальное функционирование всех органов и систем в организме. Суточная потребность мужчин в железе составляет 10 мг, женщин – до 20 мг. Беременные и кормящие мамы должны получать около 35 мг этого элемента в сутки.
Состояния, которые характеризуются плохим усвоением железа, довольно распространены. Причем явная анемия при этом совсем необязательна. Почему же этот важный металл иногда бывает столь «капризен»?
Усвоение железа – сложный процесс, регулируемый численными механизмами. Ключевое значение в этих процессах имеют:
- железорегуляторные белки;
- ферменты, принимающие участие в реакциях преобразования железа;
- количество железа, депонированного в тканях;
- оксид азота;
- гипоксия;
- окислительный стресс.
В норме железо всасывается в верхних отделах тонкой кишки – двенадцатиперстной и начале тощей. Ее слизистая оболочка покрыта так называемыми энтероцитами – клетками, на верхушке которых находится щеточная кайма. Благодаря этой кайме происходит усвоение ионов – она захватывает их и поставляет внутрь клетки. Часть поступившего железа депонируется в слизистой оболочке, соединяясь с апоферритином и образуя ферритин, остальное поступает в кровь.
В крови ферменты ферроксидазы окисляют поступившие ионы, после чего они связываются с переносчиком – белком трансферрином. Он поставляет железо в костный мозг, клеткам-предшественникам эритроцитов. Здесь при помощи трансферриновых рецепторов трансферрин попадает внутрь клеток, где отдает принесенный ион.
Свободная форма железа используется для синтеза гема. Та часть, которая не была использована, депонируется в лизосомах и используется по мере необходимости.
Эти процессы регулируются на генном уровне, а во всех реакциях принимают участие специальные ферменты, без которых нормальный метаболизм железа становится невозможным.
Таким путем усваивается около 75% поступающего в организм железа. Остальные 25% расходуются на потребности других органов и систем. Кроме гемоглобина, в железе нуждаются миоглобин, цитохромы, множественные ферум-зависимые ферменты, для работы которых необходим ион железа. Также в организме формируются запасы этого элемента. Они расходуются при недостаточном его поступлении с пищей.
Причины нарушения обмена железа
Все состояния, при которых организм страдает от недостатка железа, можно разделить на две группы: обусловленные либо повышением потерь, либо недостаточным поступлением элемента.
К первой группе причин относятся:
- острые и хронические заболевания, сопровождающиеся кровотечением;
- длительные и обильные менструации у женщин;
- частые беременности и роды;
- периоды активного роста и развития организма – дети до года, подростки.
Вторая группа включает:
- неправильные пищевые привычки;
- проблемы с желудочно-кишечным трактом;
- хронические заболевания почек;
- генетические изменения.
Нарушения работы ЖКТ
Самой частой причиной, которая мешает нормальному усвоению железа, является патология желудочно-кишечного тракта.
Язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки. Сама по себе язва процессу усвоения железа не мешает. Однако нередко она осложняется стенозом – сужением выхода из желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки. Это затрудняет пассаж пищи по ЖКТ и всасывание практически всех питательных веществ и витаминов.
Патологические состояния, требующие резекции желудка и двенадцатиперстной кишки. Чаще всего это опухолевые заболевания, как злокачественные, так и доброкачественные, полипы, кровоточащие и прободные язвы, острая непроходимость на уровне двенадцатиперстной кишки. При этих состояниях верхние отделы ЖКТ оказываются удаленными, а в нижних отделах железо попросту не усваивается.
Атрофический гастрит – патологическое состояние, которое характеризуется хроническим воспалением слизистой оболочки желудка и сопровождается ее атрофией. При этом заболевании имеют место два момента, влияющие на всасывание железа.
- Недостаточный уровень соляной кислоты. Учеными установлено, что железо лучше усваивается в кислой среде. Повышение Рн желудка, которое наблюдается при атрофическом гастрите, ухудшает усвоение этого элемента в организме.
- Недостаточный синтез внутреннего фактора Кастла препятствует нормальному усвоению витамина В12. Недостаточность этого витамина негативно сказывается на метаболизме железа.
К слову, недостаточность внутреннего фактора Кастла имеет место и при заболеваниях, которые сопровождались резекцией желудка.
Синдром мальабсорбции, или нарушенного всасывания – патологический синдром, который наблюдается при самых разных заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Как видно из названия, ключевым при этом синдроме является полная или частичная невозможность всасывания тех или иных питательных веществ, в том числе и железа.
Мальабсорбция может быть первичной и вторичной. В основе первичной мальабсорбции лежит генетическая недостаточность ферментов или нарушение их работы. Вторичный синдром мальабсорбции возникает при:
- панкреатите;
- гастрите;
- целиакии;
- колите;
- заболеваниях щитовидной железы.
В этом случае главную роль в патогенезе играют недостаточность пищеварительных ферментов и усиление моторной функции кишечника.
Неправильные пищевые привычки
Пища – единственный внешний источник железа. Больше всего его содержится в мясе и печени, несколько меньше в яйцах, рыбе, икре. Причем сорт и цвет мяса принципиального значения не имеет – и белое, и красное мясо богато железом.
Из растительной пищи больше всего железа содержат фасоль, горох, соя. Меньше его в яблоках, ягодах, зерновых продуктах.
Вегетарианцы, отказываясь от приема животной пищи, утверждают, что потребность в железе можно полностью удовлетворить растительной пищей. Если учитывать только содержание этого элемента в 100 г продукта, то может показаться, что это действительно так.
Но железо, содержащееся в мясе и растительной пище, существенно отличается друг от друга. Первое, так называемое гемовое, усваивается почти полностью. Негемовое железо из растительной пищи может быть двух- и трехвалентное. Чтобы трехвалентное восстановилось до двухвалентного нужен восстановитель. Лучше всего с этой ролью справляется аскорбиновая кислота. Но усвоение даже двухвалентного железа примерно в четыре раза хуже, чем гемового.
Кроме источника, большое значение имеют сопутствующие продукты питания. Помогают всасыванию железа витамины группы В, апельсиновый и яблочные соки, квашеная капуста. Чай и кофе ухудшают этот процесс примерно на треть. Прием вместе с железом кальция, магния и цинка также негативно сказывается на его усвоении. Это необходимо учитывать подбирая комплексные минеральные препараты. По этой же причине мясо и молочные продукты, которые являются источником легкоусвояемого кальция, необходимо принимать раздельно.
Заболевания почек
У здорового человека в почках вырабатываются особые вещества – эритропоэтины. Они регулируют эритропоэз, то есть процесс образования эритроцитов. При заболеваниях, которые сопровождаются развитием хронической почечной недостаточности, имеет место недостаточность этого гормона, что значительно снижает утилизацию железа в организме.
Кроме того, пациенты с хронической почечной недостаточностью регулярно проходят процедуру гемодиализа, которая заключается в фильтрации крови и выведении из организма токсических веществ. Вместе с токсинами из организма выводятся и полезные соединения, в том числе и железо.
Также имеет значение тот факт, что при данной патологии выделительную функцию частично берет на себя желудок. Выполнение несвойственной ему функции ведет к развитию воспаления и ухудшению всасывания железа.
Ферментопатии
Как уже упоминалось, в метаболизме железа участвуют регулирующие ферменты. Нарушения их работы приводит к изменениям в ходе реакций. Нормальная утилизация железа в организме при таких условиях становится невозможной. Чаще всего сбои происходят на генетическом уровне и имеют врожденный характер, поэтому ферменты остаются дефектными навсегда.
Похожий механизм имеет место и при нарушении работы трансферрина, когда доставка железа внутрь клетки становится невозможной. Особенностью этих состояний является то, что всасывание железа может оставаться абсолютно нормальным. Конечно, состояния, когда неправильно работают ферменты становится причиной анемии очень редки, но о них не следует забывать.
В заключение
Независимо от этиологии, дефицит железа в организме требует коррекции. Самостоятельно определить причину низкого гемоглобина практически невозможно. Даже специалисту для постановки правильного диагноза необходимо провести дополнительное исследование, определяет ферменты крови. Занимаясь самолечением, в лучшем случае можно только временно улучшить свое состояние, поэтому не откладывайте визит к врачу. Вовремя начатое лечение положительно скажется на вашем здоровье.
Все «невосполнимые» потери железа, описанные выше, компенсируются за счет его всасывания из пищи. Если процесс потери железа при некоторых патологических или «пограничных» состояниях бывает неконтролируемым, то всасывание железа регулируется. При этом ограничение всасывания этого элемента из пищи осуществляется по двум принципам – принципу безопасности и принципу достаточности . Последний из них недооценивается, и ключевые моменты метаболизма железа (прежде всего, механизмы ограничения его поступления в организм) объясняются только токсичностью железа и стремлением организма обезопасить себя от избыточного поступления в кровоток и ткани этого хоть и жизненно важного, но и опасного микроэлемента. Однако уже такая характеристика железа как жизненно важного микроэлемента заставляет скептически отнестись к этому принципу безопасности как к единственному, которым “руководствовалась” эволюция в процессе формирования механизмов снабжения железом человеческого организма (как, наверное, и любого другого).
Принцип достаточности, как сберегающий биологические ресурсы , не менее важен для рационального построения различных систем живого. И он, как будет показано далее, действует и при формировании механизмов поступления железа в организм.
Основное количество железа (около 90%) всасывается в 12-перстной кишке, остальное - на небольшом участке верхнего отдела тощей кишки. 1% железа может всасываться в желудке. Исследования с радиоактивными изотопами железа показали, что всасывать элемент в минимальном объеме способен весь тонкий кишечник и в следовых количествах – даже толстый. Больше того, при ЖД происходит расширение плацдарма активного всасывания железа в верхнем отделе тонкого кишечника, однако оно незначительно и не играет существенной роли в усилении поступления в организм этого элемента даже при выраженном его дефиците. Увеличение поступления железа при ЖД происходит главным образом за счет усиления его всасывания в указанных выше отделах кишечника –
12-перстной кишке и верхнем отделе тощей. Этот вопрос в настоящее время хорошо изучен и может считаться принципиально решенным.
Однако интимный механизм всасывания, несмотря на интенсивное его изучение, остается не до конца выясненным и в какой-то мере гипотетичным. Есть предположение, что железо захватывается специальными клетками, найденными в 12-перстной кишке. Но, в общем-то, весь кишечный эпителий участвует в этом процессе. При этом захват железа осуществляется не по принципу физической адсорбции, а активной абсорбции щеточной каймой клеток. Процесс этот происходит быстро. Уже через 5-20 мин после введения железа в желудочно-кишечный тракт значительные его количества обнаруживаются в щеточной кайме и митохондриях клеток. Трехвалентное (окисное - Fe 3+) железо практически неспособно всасываться. Оно переводится в просвете кишки в двухвалентное (закисное - Fe 2 +) и в таком виде поступает в мембрану микроворсинок, где вновь переводится в окисное, которое и подвергается дальнейшему метаболизму. Однако в пищевых продуктах мало ионизированного железа, и оно входит в состав различных соединений, прежде всего гема.Кроме того, железо содержат другие соединения, главным образом ферритин и гемосидерин. Наиболее активно всасывается гемовое железо, в наибольшем количестве содержащееся в мясных продуктах. При этом гем целиком поступает из просвета кишки в клеточную цитоплазму эпителия и там, при участии ферментов гемоксигеназы и ксантиноксидазы, расщепляется на билирубин, окись углерода и ионизированное железо. Дальнейший метаболизм этого железа не совсем ясен. Предполагалось, что оно связывается внутриклеточным апоферритином, который действует как «ловушка» железа, возможно, с помощью внутриклеточного апотрансферрина, и передает его через базальную мембрану клеток в плазму, где оно немедленно связывается плазменным трансферрином. При этом существует определенное соотношение между апоферритином и апотрансферрином, свободными от железа, и ферритином и трансферрином, связанными с ним. Однако эта гипотеза не нашла экспериментального подтверждения.
Гем может в неизмененном виде, но небольшом количестве поступать в плазму и переноситься в печень. Считается, что процесс всасывания железа включает 3 этапа - поступление железа в слизистую оболочку кишечника, накопление запасного железа в цитоплазме и влияние этих запасов (по принципу обратной связи) на всасывание железа и, наконец, проникновение железа из клетки в плазму. Однако интимные механизмы этого процесса не изучены. Неясны и механизмы, регулирующие усиление или ослабление всасывания железа. Попытки найти гуморальные регулирующие факторы оказались безуспешными, хотя некоторые экспериментальные данные позволяют с уверенностью говорить об их существовании. Установлено, что уменьшение запасов железа приводит к усилению всасывания его из кишечника. То же самое, хотя в менеевыраженной форме, наблюдается при усилении эритропоэза или повышении уровня эритропоэтина в крови при нормальных запасах железа. Регулятором поступления железа из кишечного эпителия в плазму является в значительной мере (или главным образом!) степень насыщения трансферрина, которая, в свою очередь, зависит от скорости захвата железа эритрокариоцитами и клетками депо (главным образом, гепатоцитами). При усилении эритропоэза количество рецепторов к трансферрину заметно увеличивается, что приводит к более активному захвату его и высвобождению железа внутри клеток.
Трансферрин представляет собой белок с молекулярным весом 80000 дальтон и является, по существу, единственным соединением, транспортирующим железо. Другие соединения, например ферритин, не играют в этом процессе сколько-нибудь существенной роли. Свободные, не связанные с белком, атомы железа в плазме отсутствуют. Трансферрин одномоментно способен связать всего несколько (6-8) мг железа. Но в течение суток он может обмениваться железом с тканями 10-12 раз, что резко повышает его транспортную мощность. Вероятно, за сутки при выраженном ЖД трансферрин способен связать и перенести к тканям до 20-30 мг железа, но не более. Возможно, эти показатели подвержены значительным индивидуальным колебаниям, о чем свидетельствует разная скорость повышения уровня гемоглобина при лечении ЖД внутривенным введением препаратов железа в одинаковой дозе при одинаковом весе больных. Известно также, что ненасыщенный трансферрин лучше связывает, а насыщенный – лучше отдает железо. Но механизм регуляции количества рецепторов на мембране клеток-реципиентов изучен недостаточно.
Еще менее ясен механизм всасывания солевого, медикаментозного железа. Понятно только, что всасывание его зависит от степени насыщения трансферрина. Кроме того, для усиления всасывания железа необходимо увеличение содержания ионизированного железа в просвете кишечника в десятки и сотни раз. Показана линейная зависимость между логарифмом дозы лекарственного (солевого) железа и логарифмом количества всосавшегося железа. Правда, эта зависимость обнаруживается при повышении дозы железа до 240-260 мг, а дальше наблюдается плато – прекращение увеличения количества всасываемого железа.
Опубликовано множество экспериментальных работ, посвященных исследованию зависимости всасывания железа от состава употребляемых продуктов или различных добавок к ним. Четко показано, что наиболее активно всасывается железо из мясных продуктов, в которых оно содержится в основном в форме гема (гемоглобин, миоглобин и пр.) и усваивается в 3-10 раз лучше, чем железо из растительных продуктов. Из фруктов, фасоли, кукурузы и т.д. всасывается не более 3% железа. Из телятины - до 22%. Хуже всасывается железо из рыбы - 11% и яиц - 3%. Это связано с тем, что железо в рыбе содержится, главным образом в виде ферритина и гемосидерина. В таком же виде железо содержится в печени и потому, несмотря на высокое содержание его в этом продукте, оно всасывается значительно хуже, чем из мяса. Добавление мясных продуктов даже в небольшом количестве к растительным заметно повышает, как показали исследования с изотопами, всасывание железа из последних. Комбинация различных растительных продуктов такого эффекта не вызывает. Способствуют некоторому усилению всасывания негемового железа аскорбиновая, янтарная кислоты и некоторые другие соединения, тормозят – фетины, фосфор, кальций и танин, содержащийся, как известно, в большом количестве в чае. Однако мы потребляем растительных продуктов по объему, особенно при вегетарианской диете, в несколько раз больше, чем мяса. Следовательно, баланс железа не нарушается при исключении мясных продуктов из пищи, и переход на вегетарианство не может быть причиной дефицита железа. При частичном голодании всасывание железа в процентном выражении усиливается.
Аскорбиновая кислота практически не влияет на всасывание железа из гема, являющегося основным поставщиком этого элемента. Больше того, добавление аскорбиновой кислоты к рациону, содержащему и мясные, и растительные продукты, может даже нивелировать положительный эффект гема на всасывание негемового железа. Следовательно, ее роль в усвоении железа сильно преувеличена.
Состояние желудочной секреции практически не влияет на усвоение железа из пищевых продуктов. Гемоглобин, меченный изотопом Fe59, лучше усваивается у людей с желудочной ахилией, а нормальная кислотность даже несколько тормозит усвоение гемоглобинового железа вследствие полимеризации и осаждения гема. Но неорганическое, солевое железо, всасывается несколько лучше в присутствии соляной кислоты. Морфологические изменения в желудке также не влияют на скорость всасывания железа. Общий вывод таков: состояние желудочной секреции и морфологические изменения желудка не влияют на усвоение железа.
В нормальном пищевом рационе содержится около 10-15 мг железа. Содержание его может быть увеличено добавлением продуктов, содержащих этот элемент в повышенном количестве. Оно может быть уменьшено при различных – искусственных или естественных – ограничениях. Однако у практически здоровых людей содержание железа в организме поддерживается на относительно постоянном уровне даже при значительных колебаниях количества пищевого железа или характера продуктов в рационе. Это свидетельствует о совершенстве механизмов, контролирующих всасывание железа на уровне слизистой кишечника, а также его запасы в организме.
Следовательно, роль питания в возникновении ЖД явно преувеличена. Оно не может выступатьсамостоятельным этиологическим фактором и играет, как правило, и то редко, вспомогательную роль.
Все сказанное представляет несомненный интерес и имеет значение для суждения о путях становления ЖД и методах его лечения. Но самым удивительным и до сих пор необъясненным фактом является ограничение всасывания пищевого железа. В кишечнике не может всосаться более 2,0-2,5 мг пищевого железа в сутки. Даже при жестоком ЖД это ограничение сохраняется. И этот удивительный факт является ключевым в объяснении широчайшего распространения ЖД, прежде всего у женщин. Механизм данного ограничения неясен. В литературе пишут о неком “мукозальном блоке”. Объяснение его возникновения и существования с позиций защиты организма от избыточного всасывания токсичного железа явно несостоятельно. Есть несколько фактов, которые решительно противоречат подобному объяснению.
Этот механизм одинаково функционирует в организме и мужчин, и женщин, хотя особенности женского организма (менструальные кровопотери) предполагают развитие в процессе эволюции компенсаторных реакций. Однако этого не наблюдается, что и приводит к такому широкому распространению ЖД среди женщин, и оно ставит в тупик исследователей, не находящих удовлетворительного объяснения подобному феномену. Все сводится к утверждению защитной роли этого механизма.
Ни одна молекула железа, сколько бы его и в каком бы виде ни поступало в кишечник, не всосется, минуя трансферрин. Следовательно, трансферрин, его насыщенность железом, является главным и совершенно надежным ограничительным фактором и надежным защитным от “токсичного” железа механизмом (при поступлении его из ЖКТ).
Прием солевого лекарственного железа на фоне ЖДА приводит к немедленному многократному усилению всасывания железа с предельно возможным насыщением трансферрина без всяких признаков отравления и без какого бы то ни было поступления ионов железа в плазму в свободном виде.
Внутривенное введение препаратов железа насыщает им трансферрин, а излишек железа или выводится с мочой, или связывается с белками плазмы, или поступает в ткани, где железо откладывается в форме гемосидерина. Однако признаки острого отравления организма отсутствуют. Таким образом, даже значительное избыточное поступление железа в плазму обезвреживается. Организм не так-то просто “отравить” железом.
Следовательно, гипотеза о защитной роли ограничения всасывания железа в кишечнике несостоятельна. Объяснение этого факта возможно только с эволюционных позиций и принципа достаточности.
Известно, что эволюция человека как биологического вида прекратилась еще в доисторический период, когда он жил примитивной жизнью - небольшими группами, когда еще не было семей и все было общим. Человек страдал от хищников, болезней, стихийных бедствий. Детская смертность была ужасающей. Примитивное оружие и примитивные средства труда не обеспечивали ему безопасность и изобилие пищи. И одним из способов выживания человеческого вида было беспрерывное размножение. Ежемесячные овуляции (полиэстричность) и промискуитет (неупорядочные половые связи) обеспечивали высокую вероятность зачатия и рождения детей. Полиэстричность приматов, в отличие от моноэстричности (одноразовой в течение года овуляции-течки) у хищников, копытных и других крупных млекопитающих, возникла в результате перехода наших предков к охоте. Повышало вероятность зачатия и появление женского оргазма, неизвестного у других приматов, способствовавшего удержанию спермы в половых путях при прямохождении.
Основным продуктом питания древнего человека служило мясо животных, которые водились в окружающей природе в те времена в изобилии. Об этом свидетельствует особенность всасывания железа в кишечнике – усвоение его из гема и в значительно меньшем количестве из растительных продуктов. Для поддержания рода доисторические женщины вынуждены были беспрерывно рожать и находились в состоянии “перманентной беременности”. Следовательно, у них практически отсутствовали менструальные кровопотери. Беременность же, как показывают элементарные расчеты, не только не вызывает потерю железа, но даже способствует пополнению его запасов. Выше приводились цифры невосполнимых потерь железа при беременности. Эти потери не превышают, даже если считать по максимуму, 750-800 мг. Однако в период беременности и лактации женщина не менструирует и, следовательно, сберегает железо. С ранних сроков беременности заметно повышается всасывание железа до максимума, который, как известно, составляет 2,5 мг в сутки. Если вычесть физиологические потери, не связанные с месячными и общие для мужчин и женщин, то получится, что в женский организм поступает в сутки дополнительно 1,5 мг железа. Но тут нужно вспомнить, что главные потери из кишечника, а они составляют 0,6-0,7 мг, связаны со слущиванием эпителия, содержащего невсосавшееся, “лишнее”, железо при нормальном его метаболизме. При ЖД или вообще при повышенной потребности в железе эти внутриклеточные запасы элемента полностью исчерпываются. Следовательно, потери железа из ЖКТ становятся минимальными, и к вышеуказанным 1,5 мг нужно приплюсовать еще около 0,5 мг. То есть организм беременной женщины “экономит” почти 2 мг железа ежесуточно. Беременность и лактация продолжаются в течение 15 месяцев плюс две недели, предшествующие овуляции. За 460-470 дней дополнительно из кишечника поступает около 950 мг железа, что превышает его потери за этот же период минимум на 150-200 мг.
Следовательно, ежесуточное поступление железа, не превышающее 2,5 мг, достаточно для обеспеченияим как мужского, так и женского организма. Об этом свидетельствует удивительно низкая частота ЖД у мужчин – около 1-3%. Такая частота патологии не может “стимулировать” эволюционный процесс, так как она не угрожает существованию человека как вида. К судьбе отдельных особей эволюция “равнодушна”. Они просто выбраковываются. Следовательно, этот барьер – всасывание пищевого железа в количестве не более 2,5 мг – формировался из принципа достаточности как для мужского, так и для женского организма.
В дальнейшем, по мере эволюции человека как существа социального, общественного, и по мере развития цивилизации, появились семьи, количество детей в них постепенно уменьшалось, и в настоящее время самые распространенные семьи – с 1-2 детьми. Ежемесячные овуляции у современной женщины потеряли свой биологический смысл – обеспечивать максимальную вероятность зачатия, беременности и деторождения. И организм женщины в процессе оборвавшейся эволюции не создал надежного механизма защиты от систематических, хотя и необильных кровопотерь, что привело к огромной, поражающей воображение частоте ЖД у менструирующих женщин. Острые кровопотери, бывшие обычным явлением у доисторического человека, окруженного постоянными опасностями, выработали в его организме многообразные и высокоэффективные механизмы борьбы с травмами и связанными с ними кровотечениями. Одним из таких механизмов является депонирование железа.
← + Ctrl + →
Глава 6. Эритроциты
Глава 7. Система гемостаза
Обмен железа
Железо является одним из основных по значению микроэлементов организма. Почти все железо входит в состав различных белков. Из них наиболее важен гемоглобин, функция которого - перенос кислорода от легких к тканям. Гемоглобин состоит из небелковой части - гема, и белковой части - глобина. В молекуле гема железо связано с протопорфирином. Гем не только входит в состав гемоглобина, он содержится в миоглобине, цитохромах, входит в состав каталазы, лактопероксидазы. Основной белок, содержащий железо и не имеющий гемовой группы, - ферритин. Он содержит железо запасов. Железо входит и в состав производного ферритина - гемосидерина. Не содержит группы гема белок трансферрин, переносящий железо. Железо в негемовой форме есть в ряде ферментов (аконитазе, ксантиноксидазе). Основное количество железа в организме (57,6%) входит в состав гемоглобина и содержится в эритроцитах.
Значительное количество железа есть в мышцах (27,6%). Большая часть этого железа входит в состав ферритина (68,1% железа мышц), остальная часть включена в миоглобин (21,9%). В печени откладывается 7,8% железа организма. Железо печени в основном входит в состав ферритина и гемосидерина.
Трансферрин - белок плазмы крови, относящийся к глобулинам. Он имеет 2 активных участка, каждый из которых может связать по одному атому железа в трехвалентной форме. Основной синтез трансферрина у людей происходит в печени. За сутки производится 12-24 мг трансферрина на 1 кг массы, т. е. 5-9% всего количества этого белка.
Содержание железа в организме зависит в основном от его всасывания. Выделение железа из организма - процесс, недостаточно регулируемый. Существует сложный механизм, препятствующий всасыванию избыточного количества железа. Хотя теоретически весь кишечник, включая толстую кишку, способен всасывать железо, основное количество железа всасывается в двенадцатиперстной кишке, а также в начальной части тощей кишки. Чем больше дефицит железа, тем дальше в тощую кишку распространяется зона его всасывания. Процесс всасывания железа у человека включает в себя проникновение железа в слизистую оболочку из просвета кишки, проникновение железа из слизистой оболочки в плазму, заполнение запасов железа в слизистой оболочке и влияние этих запасов на всасывание. Железо проникает в слизистую оболочку из просвета кишки всегда быстрее, чем поступает из слизистой оболочки в плазму. Хотя обе величины зависят от потребностей организма в железе, проникновение железа в слизистую оболочку кишки меньше зависит от содержания железа в организме, чем проникновение железа из слизистой оболочки в плазму. При повышенной потребности организма в железе скорость его поступления в плазму из слизистой оболочки приближается к скорости проникновения в слизистую оболочку кишки. Железо при этом в кишке практически не откладывается. Прохождение железа через слизистую оболочку занимает несколько часов. В этот период кишка невосприимчива к дальнейшему всасыванию железа. Через некоторое время железо вновь всасывается с такой же интенсивностью. При уменьшении потребности организма в железе замедляется его проникновение в кишку, еще больше уменьшается поступление железа из слизистой оболочки в плазму. Большая часть железа, которое не всасывается, откладывается в кишке в виде ферритина.
Всасывание железа, входящего в состав гема, происходит значительно более интенсивно, чем всасывание неорганического пищевого железа. В слизистой оболочке кишки имеется фермент гемоксигеназа, необходимый для распада молекулы гема на билирубин, окись углерода и ионизированное железо. При нормальном содержании железа в организме значительная его часть проходит через слизистую оболочку кишки в ток крови, а определенная часть задерживается в стенке кишки. При сидеропении в слизистой оболочке задерживается значительно меньшая часть, основная часть железа оказывается в плазме. При избытке железа в организме основная часть железа, проникшего в слизистую оболочку, в ней и задерживается. Впоследствии эпителиальная клетка, наполненная железом, движется от основания к концу ворсинки, затем слущивается и выводится с калом вместе с невсосавшимся железом.
Этот физиологический механизм всасывания действует при обычных содержащихся в нормальной пище концентрациях железа. Если концентрация железа превышает в десятки и сотни раз физиологическую, то всасывание ионного двухвалентного железа во много раз возрастает. Это следует учитывать при лечении больных солями двухвалентного железа. Трехвалентное железо практически не всасывается ни в физиологических концентрациях, ни в избыточных. Всасывание пищевого железа строго лимитировано: за сутки всасывается не более 2-2,5 мг.
Железо содержится во многих продуктах как растительного, так и животного происхождения. Высока концентрация железа в мясе, печени, почках, много железа содержат бобы сои, петрушка, горох, шпинат, сушеные абрикосы, чернослив, изюм. Значительное количество железа содержится в рисе, хлебе, яблоках. Однако имеет значение не количество железа в продукте, а его всасывание из данного продукта. Из продуктов растительного происхождения железо всасывается очень ограниченно, в значительно большей степени - из большинства животных продуктов. Железо, входящее в состав белков, содержащих гем, всасывается значительно лучше, чем из ферритина и гемосидерина, а железо из печени всасывается значительно меньше, чем из мяса. Поэтому хуже всасывается железо из рыбы, так как в ней железо присутствует в основном в виде гемосидерина и ферритина, а в телятине до 90% железа содержится в виде гема.
На всасывание железа влияет ряд факторов. Частота сочетания железодефицитной анемии с ахилией (отсутствие соляной кислоты и фермента пепсина в желудочном соке) еще в XX в. дала основание предполагать, что железо всасывается лишь при нормальной желудочной секреции и ахилия является одним из основных факторов, приводящих к развитию железодефицитной анемии. Однако исследования показали, что нормальная желудочная секреция влияет на всасывание некоторых форм железа, однако это не главный фактор в регуляции его всасывания. Хлористоводородная кислота влияет лишь на всасывание трехвалентного железа. Желудочная секреция не влияет на всасывание железа, входящего в состав гема.
В норме всасывание гемоглобинового железа у здоровых женщин в среднем составляет 16,9 ± 1,6%, у мужчин - 13,6 ± 1%. При железодефицитной анемии всасывание железа резко повышено и не различается у лиц с нормальной и пониженной секрецией. Нормальным оказалось всасывание железа у лиц, перенесших удаление части желудка. У лиц с без анемии всасывание гемоглобинового железа не отличалось от всасывания железа у здоровых лиц. Доказано, что оксалаты, фитаты, фосфаты входят в комплекс с железом и снижают его всасывание, а ряд веществ усиливает всасывание железа. К ним относятся аскорбиновая, янтарная, пировиноградная кислоты, фруктоза, сорбит. Всасывание железа усиливается под влиянием алкоголя.
Недостаток кислорода, снижение запасов железа в организме, активизация кроветворения усиливают всасывание железа. Влияют на всасывание железа насыщение трансферрина, концентрация железа плазмы, скорость оборота железа, уровень эритропоэтина.
После всасывания железо связывается с трансферрином, который переносит железо к эритрокариоцитам костного мозга. Кроме того, трансферрин переносит железо от клеток, где хранятся его запасы, к эритрокариоцитам, а также от фагоцитирующих макрофагов, где железо распадается, к клеткам костного мозга и к местам, где сохраняются запасы железа. Одна молекула трансферрина присоединяет 2 атома железа.
На мембране эритрокариоцита и мембране ретикулоцитов наблюдаются специфические участки для обратимого присоединения трансферрина. Связывание железа с трансферрином и его освобождение - это активные процессы, которые подавляются ингибиторами ферментов. К поверхности ретикулоцита могут присоединяться 25 000-50 000 молекул трансферрина, нагруженных железом. Меченый по железу трансферрин легко присоединяется к ретикулоцитам, но не присоединяется к лейкоцитам, тромбоцитам и зрелым эритроцитам.
После того как трансферрин «разгружает» железо на поверхности эритрокариоцитов, оно проникает внутрь клетки. Трансферрин в большинстве случаев способен возвращаться в плазму, но некоторые его молекулы проникают внутрь эритрокариоцита и связываются с молекулой носителя. Железо проникает в митохондрии, где происходит синтез гема из протопорфирина и железа. Образование ферритина происходит в эритрокариоците из белка апоферритина, синтезируемого в клетке, и железа, проникшего в клетку.
Наиболее вероятно, что синтез ферритина в эритрокариоците нужен для удаления из клетки избыточного железа, не вошедшего в гемоглобин. Этот ферритин собирается в лизосомах, а затем удаляется из клетки как в костном мозге, так и в циркуляции после удаления из клетки ядра. В удалении гранул железа из циркулирующей клетки участвует, по‑видимому, селезенка, так как в эритроцитах людей после удаления селезенки обнаруживаются гранулы железа, а в норме выявить их в зрелых эритроцитах не удается.
Основным белком, используемым для сохранения избытка железа в организме, является ферритин. Ферритин - это водорастворимый комплекс гидроокиси трехвалентного железа и белка - апоферритина. Гидроокись железа соединена с остатком фосфорной кислоты. Молекула ферритина 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 4500 атомов железа, практически 1 молекула содержит около 3000 атомов. Молекулярная масса ферритина зависит от числа атомов железа, а этот показатель может колебаться. В среднем молекулярная масса ферритина близка к 460 000. Ферритин в норме имеется в плазме и практически почти во всех клетках организма, но больше всего - в печени и мышцах.
Гемосидерин - белок, содержащий железо, обнаруживаемый в фагоцитирующих макрофагах и их производных, в макрофагах костного мозга и селезенки, в купферовских клетках печени. Гемосидерин - это частично денатурированный и депротеинизированный ферритин. Иммунологически гемосидерин полностью идентичен ферритину. Молекула ферритина содержит 20% железа, а в гемосидерине железа больше - 25-30%. В отличие от ферритина гемосидерин нерастворим в воде.
Как гемосидерин, так и ферритин используются в качестве белков запаса, однако скорость мобилизации гемосидерина значительно более медленная, чем ферритина. Железо запасов может быть как в паренхиматозных клетках, так и в фагоцитирующих макрофагах. В норме основную часть железа, связанного с трансферрином, организм использует для кроветворения. Фагоцитирующие макрофаги, получившие железо при разрушении в них эритроцитов, в основном передают это железо трансферрину, который вновь использует его для кроветворения. Паренхиматозные клетки тоже содержат железо, но в основном в запасах, и лишь малая часть его передается трансферрину и используется для эритропоэза. Паренхиматозные клетки в свою очередь получают железо из трансферрина.
В отличие от железа макрофагов железо, находящееся в паренхиматозных клетках, расходуется медленно. Аскорбиновая кислота увеличивает освобождение железа из макрофагов, но не влияет на его освобождение из паренхиматозных клеток. 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.
Понятие «лабильный пул железа» появилось при изучении кинетики железа. Оно покидает плазму и входит в интерстициальное пространство тканей. Там железо может связываться с клеточными мембранами. Его часть возвращается в плазму, и этот процесс приводит к отклонению линии клиренса железа, что выявляется в 1‑й или во 2‑й день после введения радиоактивного железа. Изменение в наклоне линии зависит от количества так называемого лабильного пула. Рассчитано, что в норме лабильный пул содержит 80-90 мг железа.
Тканевое железо - это 6-8 мг железа, входящего в состав цитохромов и других ферментов всех тканей организма.
Мужчины за сутки теряют около 1 мг железа. Потери железа у неменструирующих женщин соответствуют этим цифрам. Потери железа у менструирующих женщин намного превышают потери железа у мужчин. Они слагаются из потерь, свойственных мужчинам, и потерь, свойственных только женщинам: потери железа во время менструальных кровотечений, во время беременности, родов и лактации.
По данным различных исследований, потери железа у здоровых женщин колеблются от 2 до 79 мг за одну менструацию. В среднем они теряют за время менструации 30 мл крови, что соответствует 15 мг железа, однако у 11% здоровых женщин количество теряемой крови превышает 80 мл (40 мг железа). Такую кровопотерю гинекологи считают нормальной. У рожавших женщин кровопотеря несколько больше, чем у нерожавших. Таким образом, при расчете потери железа на 1 день месяца следует учитывать, что при нормальных менструациях женщины теряют в день от 0,5 до 1,2 мг железа.
Во время беременности потеря железа составляет не менее 700-800 мг, а потребности в железе во время беременности большие, они составляют 800-1200 мг.
← + Ctrl + →
Глава 6. Эритроциты
Глава 7. Система гемостаза
Железо является одним из тех элементов питания, усвоение которого в огромной степени зависит от продуктов, съеденных
в один прием пищи.
Можно съесть продукт, содержащий большое количество железа, но оно не усвоится, если в этот же прием
пищи будет употреблено вещество, блокирующее всасывание. И наоборот, можно съесть относительно немного железа, но при
употреблении стимуляторов всасывания организм получит вещество в полном объеме.
Другими словами, всасывание железа напрямую зависит от его растворимости в кишечнике, а это, в свою очередь, определяется составом съеденной за один прием пищи.
Приведем общую таблицу веществ, ускоряющих или тормозящих всасывание железа , а потом рассмотрим подробно, с чем связано такое влияние.
| Продукты и вещества, ТОРМОЗЯЩИЕ всасывание железа |
Продукты и вещества, УСКОРЯЮЩИЕ всасывание железа |
||||
| Продукты | Степень влияния | Активное вещество | Продукты | Степень влияния | Активное вещество |
| цельные зернопродукты, кукуруза | --- | фитат | печень/мясо/рыба | +++ | "мясной фактор" |
| чай, зеленые листовые овощи | --- | полифенолы | апельсин, груши, яблоки | +++ | витамин С |
| молоко, сыр | -- | кальций плюс фосфат | сливы, бананы | ++ | витамин С |
| шпинат | - | полифенолы, оксалиновая кислота | цветная капуста | ++ | витамин С |
| яйцо | - | фосфопротеин, альбумин | помидоры, зеленый перец, огурцы | + | витамин С |
| морковь, картофель, свекла, тыква, брокколи, помидоры, капуста | ++ | лимонная, яблочная, винная кислоты | |||
| кефир, квашеная капуста | ++ | кислоты | |||
Источник:
British Nutrition Foundation. Iron: nutritional and physiological significance. Report of the British Nutrition Foundation Task Force. London, Chapman & Hall.
Витами С стимулирует всасывание железа
Витамин С является сильнейшим активатором всасывания железа. Это связано со способностью аскорбиновой кислоты повышать его растворимость и образовывать растворимые соединения.Как снизить блокирующее действие фитатов на всасывание железа
Фитаты – это форма хранения фосфатов и минералов, присутствующие в злаках, овощах, семенах, орехах. Они являются одним из самых сильных веществ, которые блокируют всасывание железа и даже небольшое количество может сделать недоступным все железо, съеденное в данный прием пищи.К счастью, есть ряд простых методов, которые снижают уровень фитатов:
- ферментация,
- проращивание,
- помол,
- вымачивание,
- обжаривание.
Вымачивание и проращивание способствует разрушению фитата в зерновых и бобовых.
Полифенолы блокируют всасывание железа
Феноловые соединения существуют почти во всех растениях и являются частью их системы защиты против насекомых и животных. Несколько феноловых соединений связывают железо и таким образом препятствуют его всасыванию. Эти соединения содержатся в- кофе,
- какао,
- во многих овощах, нескольких травах, специях.
Такое сильное воздействие позволяет даже использовать чай в виде лекарства для лечения перегрузки по железу.
К сожалению, можно часто видеть, как мамочки, не поимая действия чая, дают маленькому ребенку этот напиток к крайне раннем возрасте, и
даже грудничкам. Это может в значительной степени способствовать развитию недостаточности железа.
При рождении запасов железа много, но они истощаются в первые 6 месяцев жизни, и далее ребеночек полностью зависит от получения этого элемента из пищи.
Величину запасов железа можно оценить путем измерения уровня ферритина в сыворотке.
Организм регулирует всасывание железа исходя из запасов
Железо относится к таким жизненно важным элементам питания, которые организм умеет накапливать.Это очень важно помнить и если в какие-то периоды Вы потребляете много железа (хороший урожай яблок, яблочные разгрузочные дни и т.п.), то потом нужно на какой-то период потребление железа снижать.
Наш организм природа создала очень умным, он способен регулировать всасывание при большом количестве запасов. Крайне опасно считать какой-то минерал, витамин «полезным» и стараться есть его как можно больше. Все организму нужно ровно в том количестве, в каком нужно. Если уже НЕ нужно, а Вы продолжаете насыщать организм НЕ нужным уже элементом, то это неизбежно приводит к проблемам со здоровьем.
При избыточном потреблении железа повышается риск:
- инфекций,
- сердечно-сосудистых заболеваний,
- неинсулинзависимого диабета,
- рака.
Кроме того, высокий уровень потребления железа может мешать всасыванию меди и цинка, т.к. эти 3 минерала имеют один и тот же механизм всасывания.
Определить, сколько Вам нужно потреблять железа в сутки, можно в
