Железо всасывается во всех частях тонкой кишки в основном по следующему механизму. Печень секретирует умеренное количество апотрансферрина в желчь, которая по желчному протоку попадает в двенадцатиперстную кишку. Здесь апотрансферрин связывается со свободным железом, а также с некоторыми соединениями железа, например с гемоглобином и миоглобином мяса, — двумя наиболее важными источниками железа в пище. В результате образуется соединение, называемое трансферрином.
Оно, в свою очередь, связывается с рецепторами в мембранах эпителиальных клеток кишечника. Путем пиноцитоза молекула трансферрина, несущая запас железа, всасывается в эпителиальные клетки, затем выделяется в кровеносные капилляры и транспортируется кровью как трансферрин плазмы.
Всасывание железа из кишечника осуществляется чрезвычайно медленно, с максимальной скоростью лишь несколько миллиграммов в сутки. Следовательно, даже при наличии в пище громадных количеств железа всосаться может лишь небольшая его часть.
а) Регуляция общего содержания железа в организме путем изменения скорости всасывания. Когда организм насыщается железом в такой степени, что практически весь апоферритин оказывается связанным с железом в местах его хранения, скорость дополнительного всасывания железа в кишечнике резко снижается. Наоборот, когда запасы железа истощаются, скорость всасывания может возрастать, вероятно, в 5 раз или более по сравнению с нормой. Таким образом, общее количество железа в организме регулируется в основном путем изменения скорости всасывания.
б) Продолжительность жизни и разрушение красных клеток крови. Когда эритроциты выходят из костного мозга в систему кровообращения, они в норме циркулируют в среднем 120 сут, прежде чем разрушатся. Хотя зрелые клетки не имеют ядра, митохондрий или эндоплазматического ретикулума, они все же имеют цитоплазматические ферменты, способные метаболизировать глюкозу и формировать небольшое количество аденозинтрифосфата. Эти ферменты также: (1) поддерживают пластичность клеточной мембраны; (2) участвуют в транспорте ионов через мембрану; (3) удерживают железо гемоглобина клетки в двухвалентной форме, не давая ему переходить в трехвалентную форму; (4) предупреждают окисление белков красных клеток крови.
Даже при этих условиях активность метаболических систем старых красных клеток крови постепенно снижается, и клетки становятся все более хрупкими, по-видимому, в связи с ослаблением их жизненных процессов.
Сразу после того, как мембрана эритроцитов становится хрупкой, клетки разрываются при прохождении через некоторые сужения круга кровообращения. Многие красные клетки крови подвергаются саморазрушению в селезенке, когда они проходят через ее красную пульпу. Пространства между структурными трабекулами красной пульпы, через которые должны пройти большинство клеток, имеют ширину лишь 3 мкм, тогда как диаметр красной клетки крови равен 8 мкм. Когда селезенку удаляют, количество циркулирующих в крови старых, патологически измененных эритроцитов значительно возрастает.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Всасывание железа: как протекает и от чего зависит
ВСАСЫВАНИЕ ЖЕЛЕЗА: КАК ПРОТЕКАЕТ И ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ
Железо относится к незаменимым микроэлементам, входящим в состав более чем 100 ферментов и принимающим участие в кроветворении, дыхании и иммунных реакциях. Оно является частью гемоглобина – фермента эритроцитов, переносящего кислород. В организме взрослых людей содержится примерно 4 г этого элемента, причем более половины составляет железо гемоглобина. Следует помнить, что синтезировать железо в организме мы не можем и суточная потребность человека обеспечивается продуктами питания. Однако даже богатый железом рацион не всегда является гарантией того, что оно будет усвоено в полном объеме. В среднем всасывание железа из продуктов составляет примерно 10 %, а в ряде случаев еще меньше.
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ МЕТАБОЛИЗМА ЖЕЛЕЗА
Метаболизм у здоровых взрослых людей обычно замкнут в цикл: ежедневно мы теряем примерно 1 мг железа со слущенным эпителием ЖКТ и биологическими жидкостями, и ровно столько же наш организм может усвоить из продуктов питания. Кроме того, при разрушении отслуживших свой срок эритроцитов также происходит высвобождение этого элемента, который утилизируется и снова используется при синтезе гемоглобина. Таким образом, если рацион недостаточно сбалансирован и суточная потребность организма не перекрывается, возможно снижение уровня гемоглобина, спровоцированное дефицитом железа в крови.
ЧТО ПРОИСХОДИТ С ЖЕЛЕЗОМ В РАЗЛИЧНЫХ ОТДЕЛАХ ЖКТ
Желудок. Здесь происходит разрушение связей железа и белка, и под влиянием поступающей с пищей аскорбиновой кислоты элемент из трехвалентной переходит в двухвалентную форму. В кислой среде она связывается мукополисахаридами, образуя сложный комплекс.
Верхние отделы тонкого кишечника. Дальнейшая трансформация образовавшегося комплекса происходит уже в тонком кишечнике. Там он расщепляется на малые комплексы, состоящие из аскорбиновой и лимонной кислоты, железа и ряда аминокислот. Их всасывание происходит преимущественно в верхних отделах тонкого кишечника. Наиболее эффективно оно протекает в двенадцатиперстной и начальной части тощей кишки. Данный процесс включает в себя захват ворсинками слизистой оболочки двухвалентного железа, его окисление в мембране до трехвалентного и последующий перенос элемента к оболочке, где он захватывается ферментом-переносчиком трансферрином и транспортируется в костный мозг. Оттуда элемент попадает в митохондрии, в которых и происходит образование гема.
Нижележащие отделы тонкого кишечника. После того как железо поступает в нижележащие отделы кишечника, где pH выше, оно полимеризуется в недоступные для усвоения коллоидные комплексы и в осажденном виде выделяется из организма в виде гидроокисей.
ФАКТОРЫ, ОТ КОТОРЫХ ЗАВИСИТ ВСАСЫВАНИЕ ЖЕЛЕЗА
Всасывание железа лучше происходит в присутствии янтарной и аскорбиновой кислот, тогда как кальций, напротив, тормозит этот процесс. На скорость поглощения элемента также влияет количество запасов железа в организме. Всасывание ускоряется при их дефиците и замедляется при избытке. Заболевания ЖКТ, в том числе атрофия слизистой желудка, понижают его способность расщеплять белки и способствуют развитию дефицита железа. При секреторной недостаточности поджелудочной железы всасывание этого элемента также нарушается. Недостаточное количество ферментов, препятствующих полимеризации железа, ускоряет образование сложных комплексов, в которых этот элемент уже не может усваиваться слизистой кишечника.
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ, ОКАЗЫВАЮЩИЕ ВЛИЯНИЕ НА ВСАСЫВАНИЕ ЖЕЛЕЗА
Из написанного выше можно сделать вывод, что усвоение железа хорошо проходит в присутствии некоторых витаминов и микроэлементов. Поэтому многие биологически активные добавки к пище, предназначенные для дополнительного обогащения рациона этим элементом, имеют комплексный состав. К ним относится и один из видов гематогена «ФЕРРОГЕМАТОГЕН®-ФАРМСТАНДАРТ». В состав продукта, помимо богатого гемовым железом альбумина (переработанной крови крупного рогатого скота), входит аскорбиновая и фолиевая кислота, медь и витамин В6. Они помогают оптимизировать всасывание микроэлемента и его транспортировку к местам депонирования.
Железо является жизненно важным микроэлементом. Железо входит в состав гемоглобина эритроцитов (красных кровяных телец) и переносит кислород от легких к тканям. Железо необходимо каждой клетке организма, поскольку способствует процессу ее дыхания. Железо входит в состав ферментов, обеспечивая нормальную их работу и протекание метаболических реакций.
Потребности в железе
Взрослым мужчинам и женщинам требуется только 8 мг /день. Женщины детородного возраста нуждаются в дозе 18 мг/сут, во время беременности потребность возрастает до 27 мг/сут.
Железо бывает двух видов: гемовое и негемовое. Гемовое железо содержится только в мясе, птице, рыбе и моллюсках. Негемовое железо содержится в растительных источниках, которые включают сушеную чечевицу, фасоль и горох; изделия из цельнозерновой муки; листовые зеленые овощи; сухофрукты; орехи и семена. Организм усваивает гемовое железо лучше чем негемовое, поэтому у вегетарианцев и тех, кто отказывается от мясной и животной пищи потребность в железе выше и составляет 32 мг/сут.
Необходимо включать богатые железом продукты в каждый прием пищи. Употребляя в пищу продукты с высоким содержанием витамина С, такие, как апельсины, клубника, помидоры, брокколи, цветная капуста, киви и цитрусовые соки — можно увеличить потребление железа. Такой же эффект дает использование посуды из чугуна или нержавеющей стали, железо может проникать из них в приготовленную пищу. Кофе и черный чай тормозят всасывание железа, поэтому лучше отложить их прием хотя бы на час от основного приема пищи.
Если организм не получает достаточного количества микроэлемента может развиться дефицит железа, который в легкой форме проявляется истощением запасов железа, в тяжелой форме — железодефицитной анемией.
Признаки железодефицитной анемии:
Лабораторные показатели обмена железа:
Трансферрин — это транспортный белок, который осуществляет перенос железа. Трансферрин транспортирует железо, всосавшееся в клетках кишечника, и железо разрушенных эритроцитов для повторного использования. В норме трансферрин насыщается железом только на 33%. При истощении запасов железа, синтез трансферрина активируется, а при увеличении — падает.
Ферритин — основная форма депонирования железа. Клетки печени, костного мозга, тонкого кишечника синтезируют ферритин, который связывает и хранит железо в нетоксичной для организма форме. В первую очередь при возрастающей потребности в железе, железо расходуется из тканей. На начальной стадии дефицита железа (прелатентной) необходимо оценивать уровень ферритина.
ОЖСС — общая железосвязывающая способность сыворотки. Это исследование позволяет определить степень так называемого Fe-голодания сыворотки крови. Второй показатель, после ферритина, который позволяет заподозрить дефицит железа.
Уровень гемоглобина оценивают совместно с уровнем железа сыворотки. Совместная интерпретация обоих результатов помогает провести дифференциальную диагностику анемий.
Все вышеперечисленные анализы необходимо сдавать натощак или спустя 6–8 часов после последнего приема пищи. Накануне сдачи крови желательно избегать чрезмерных физических и эмоциональных нагрузок, прием алкоголя.
Роль железа в организме: дефицит, избыток, источники
Материал прокомментировала и проверила Наталья Поленова, семейный доктор, кардиолог и диетолог GMS Clinic
Организм не вырабатывает железо самостоятельно, человек получает 1-2 мг этого элемента вместе с пищей. Примерно столько же каждый из нас теряет с ороговевшими клетками кожи и кишечника.
Функции железа
Железо помогает поддерживать многие важные функции организма, влияя на уровень жизненной энергии, концентрацию внимания, желудочно-кишечные процессы, иммунную систему и регуляцию температуры тела. Его недостаток или избыток моментально сказывается на самочувствии.
Обменные процессы
Железо — важный компонент гемоглобина, состоящего из красных кровяных телец (эритроцитов). Гемоглобин содержит около двух третей железа в организме. Он соединяется с кислородом, а эритроциты разносят его из легких по всему телу. Этот минерал также входит во многие элементы, отвечающие за холестериновый обмен, переработку калорий в энергию, борьбу с токсинами. Благодаря железу со своими функциями лучше справляется иммунная система, а эритроциты с его помощью отправляют углекислый газ в легкие для переработки. Оно также необходимо для поддержания здоровья клеток, кожи, волос и ногтей.
Беременность
В период беременности в женском организме увеличивается количество жидкости. За счет этого резко растет объем крови и производство эритроцитов, которые нужны для обеспечения плода кислородом и необходимыми веществами. Кровь становится жиже, падает уровень гемоглобина. Организм потребляет железо максимально. Дефицит минерала может привести к ранним родам, низкому весу младенца после рождения, а также к нарушению его когнитивного развития. Беременные женщины с железодефицитом больше склонны к инфекционным заболеваниям, поскольку он негативно влияет на иммунную систему [1].
Энергия
Недостаточное количество железа в рационе может повлиять на эффективность, с которой организм использует энергию. Благодаря роли переносчика кислорода к мышцам и мозгу, железо играет важную роль в умственной и физической активности. Низкий уровень этого элемента может привести к проблемам с концентрацией внимания, раздражительности и снижению выносливости.
Норма железа
Рекомендуемая суточная норма потребления железа зависит от возраста, пола, образа жизни и состояния здоровья [2].
Дети нуждаются в большем количестве железа, чем взрослые: в период роста и формирования организма любые полезные вещества расходуются гораздо быстрее. Дневная норма зависит от возраста ребенка: 4 –8 лет — 10 мг, 9–13 лет — 8 мг. Начиная с подросткового возраста, когда у девочек начинается менструация, их суточная потребность в железе увеличивается.
В возрасте 19 –50 лет женщины должны получать 18 мг железа каждый день, в то время как мужчинам того же возраста достаточно 8 мг [3]. После наступления менопаузы ежедневная норма железа для женщин приравнивается к мужской — 8 мг каждый день.
Иногда человеку требуется больше железа, чем обычно. Следить за уровнем железа в крови необходимо при беременности и кормлении, почечной недостаточности, язве или желудочно-кишечных расстройствах, которые препятствуют нормальному усвоению минерала. В случае дефицита следует проконсультироваться с врачом.
К уровню железа необходимо относиться с особенным вниманием спортсменам, поскольку интенсивные тренировки могут разрушать эритроциты. Также следить за этим параметром нужно вегетарианцам и веганам, поскольку железо, получаемое из растительной пищи, усваивается недостаточно.
Дефицит железа
Если наступает железодефицит, то ткани и мышцы перестают получать необходимый объем кислорода, который способствует их эффективному функционированию. Это может привести к анемии.
Причины, по которым может наступить анемия [4]:
Снижение уровня железа может также происходить во время внешних и внутренних кровотечений, операций с кровопотерями, частого донорства. Влияют на уровень этого минерала перенесенная анорексия и хронические заболевания, связанные с нарушением всасывания железа. Также риск дефицита повышается во время активного роста ребенка, при приеме антикоагулянтов и антиагрегантов. Анемия может быть вызвана нерегулярным питанием, скудным и однообразным рационом, а также питанием, основанным на схемах вегетарианства и веганства.
Дефицит железа приводит к симптомам, которые могут значительно повлиять на качество жизни. Признаки его нехватки в организме бывают разными в зависимости от тяжести анемии, скорости ее развития, возраста, состояния здоровья. В некоторых случаях люди долгое время не испытывают никаких симптомов.
Симптомы дефицита железа
Самыми распространенными признаками дефицита считаются:
Также при дефиците железа встречаются следующие симптомы:
Длительная железодефицитная анемия приводит к тяжелым последствиям. Нарушается работа сердечно-сосудистой системы, пищеварительного тракта, развивается постепенная атрофия мышц. У женщин происходят сбои менструального цикла, а при беременности возникает угроза выкидыша и преждевременных родов.
Избыток железа
Как и любое вещество, в больших количествах железо может быть токсично для организма. За процесс регуляции и поддержания его запасов в равновесии отвечает гормон гепсидин. Некоторые нарушения, которые подавляют выработку гепсидина, могут привести к отравлению минералом.
В обычном состоянии в крови циркулирует очень мало свободного железа, поскольку оно плотно связано с белками. При накоплении в клетках, оно катализирует вредные процессы. Ускоряется окисление жиров, из-за этого образуются свободные радикалы. Они представляют собой атомы кислорода, имеющие высокую окислительную способность, повреждающую органеллы (постоянные элементы клеток, необходимые для ее существования) клеток и их стенки.
Избыток этого элемента встречается гораздо реже, чем дефицит. Передозировка может наступить внезапно или проявляться медленно в течение долгого времени.
Такое состояние может быть вызвано:
Ранние симптомы отравления железом могут включать боль в животе, тошноту и рвоту. Постепенно избыток минерала накапливается во внутренних органах, вызывая серьезные повреждения мозга и печени.
Продукты с железом
Существует два основных типа железа, содержащиеся в продуктах питания: гемовое и негемовое.
Гемовое железо поступает в организм из животного белка — мяса или рыбы. Негемовое можно получить из зелени, орехов, бобовых, но его биодоступность составляет 5-12%, в то время как гемового железа — 14-18% [15]. Железо из продуктов животного происхождения усваивается организмом лучше, чем из растительных источников.
Наиболее богаты гемовым железом моллюски, мясные субпродукты, красное мясо, птица и яйца. Также большую порцию железа содержит шоколад — 19% от суточной нормы в 28 г [16].
Для веганов и вегетарианцев богатым источником железа могут стать гречка, нут, гранат, киноа, бобы, шпинат.
Важно правильно употреблять пищу, содержащую железо. Продукты, насыщенные этим минералом, хорошо сочетаются с фруктами и овощами с высоким уровнем витамина С. Такое соседство увеличивает усвоение железа [17]. П родукты, насыщенные кальцием, наоборот, подавляют всасывание железа, поэтому их лучше употреблять в разное время [18].
Препараты железа и витамины
Питаться сбалансировано следует всем и всегда, независимо от уровня железа в крови. Но в случае анемии, выраженного снижения уровней ферритина или железа одной диеты недостаточно.
При низком уровне железа или железодефицитной анемии врач назначает специальные препараты, которые помогут улучшить ситуацию. Адекватное медикаментозное лечение дополняет диетические рекомендации и позволяет быстро достичь нормальных параметров обмена железа в крови. Контролировать следует не только уровень гемоглобина, но и железа, ферритина, железосвязывающей способности крови.
Необходимо не просто добиться нормального уровня всех показателей обмена железа, но и постоянно поддерживать его. В этом могут помочь препараты железа или БАДы с его содержанием. Они различаются дозировкой, переносимостью и влиянием на ЖКТ. Выбор сейчас достаточно велик — не ошибиться поможет терапевт.
Для улучшения усвоения железа необходимо употреблять железосодержащие продукты совместно с продуктами, богатыми аскорбиновой кислотой (черная смородина, красный болгарский перец, шиповник, зеленый лук, грейпфрут) и медью (вишня, инжир, гречка, овсянка, шпинат, салат).
Нужно учитывать, что если запивать железосодержащие блюда чаем или молоком, то усвоение минерала снижается более чем в два раза. Лучше всего запивать их фруктовыми и овощными соками, в которых много меди, аскорбиновой кислоты и органических кислот, улучшающих усвоение железа.
Комментарий эксперта
Наталья Поленова, кандидат медицинских наук, кардиолог, терапевт GMS Clinic
К сожалению, очень часто пациентки с дефицитом железа длительное время пребывают в этом состоянии, страдают от неспецифических симптомов, таких как тахикардия, головокружение, общая слабость, выпадение волос. Они посещают врачей самых разных специальностей: кардиологов, неврологов, дерматологов, проходят множество дополнительных видов обследования, но так и не получают необходимого им простого и эффективного лечения. Если женщина детородного возраста обращается к врачу любой специальности с указанными выше неспецифическими симптомами, начинать диагностический поиск следует именно с железодефицитного состояния.
Корректировать дефицит железа можно довольно быстро, у врачей внушительный арсенал таблетированных, жидких, парентеральных лекарственных форм, а также БАДов. После коррекции железодефицитного состоянии многие пациентки сожалеют, что столько лет их качество жизни страдало, они находились в сниженном ресурсном состоянии, в то время как помочь им можно было довольно быстро и просто.
Среди пациентов мужского пола железодефицитная анемия встречается в десятки раз реже, чем у девушек. Зоной особого внимания здесь считаются доноры, регулярно участвующие в сдаче крови. Этой категории лиц тоже время от времени требуется назначение препаратов железа в адекватной дозировке. У всех остальных представителей сильного пола (без известных хронических заболеваний) риск избытка железа, конечно, выше, чем его дефицит. Поэтому самостоятельное и необоснованное применение препаратов железа молодыми здоровыми мужчинами не просто бесполезно, но и опасно.
Когда целевые показатели обмена железа на фоне приема препаратов будут достигнуты (цель лечения ЖДА — введение железа в количестве, необходимом для нормализации уровня гемоглобина: у женщин 120-140 г/л, у мужчин 130-160 г/л) и произошло восполнение тканевых запасов железа (ферритин сыворотки> 40-60 мкг/л), возникает задача в закреплении результата. Для этого необходимо профилактическое (курсовое) назначение препаратов железа группам риска: женщинам при обильных мено/метроррагиях, донорам крови, веганам, пациентам с хроническими заболеваниями ЖКТ.
Очень важно при выявлении анемии не просто назначить железосодержащие препараты, но и выявить причину дефицита, чтобы не пропустить дебют опасного, в том числе, онкологического заболевания. Исключив угрожающую здоровью патологию, можно спокойно и методично корректировать обмен железа до достижения нормальных показателей.
Необходимое количество эритроцитов, циркулирующих в кровяном русле, поддерживается путем контроля их образования, а не продолжительности жизни. Клетки крови развиваются из стволовых клеток, расположенных в костном мозге, и дифференцирующихся в лимфоциты, тромбоциты, гранулоциты и эритроциты. Их производство контролирует механизм обратной связи, и до тех пор, пока уже образованные клетки не созреют или не выйдут из костного мозга в кровоток, новые клетки не развиваются, чтобы их заменить (Danielson и Wirkstrom, 1991). Эритропоэтин (ЭПО), вырабатываемый почками гормон, играет важную роль на этапе развития будущих эритроцитов. ЭПО, возможно, взаимодействует со специфическими рецепторами на поверхности эритроидных стволовых клеток и стимулирует их превращение в пронормобласты, самую раннюю стадию развития эритроцитов, которые могут быть обнаружены при исследовании костного мозга. На следующем этапе, ЭПО стимулирует непрерывное развитие красных кровяных клеток путем усиления синтеза гемоглобина. Образовавшиеся ретикулоциты остаются в костном мозге около трех дней перед тем, как попасть в кровяное русло, где они приблизительно через 24 часа теряют свое ядро, митохондрии, рибосомы и приобретают хорошо знакомую двояковогнутую форму эритроцитов.
Таблица 1-1
Распределение железа в организме взрослого человека. (Danielson с соавторами, 1996).
