Järnmetabolism i kroppen

Normalt innehåller en frisk vuxens kropp cirka 3–5 g järn, vilket innebär att järn kan klassificeras som ett mikroelement. Järn är ojämnt fördelat i kroppen. Ungefär 2/3 av järnet finns i hemoglobinet i röda blodkroppar – detta är den cirkulerande järnreserven (eller poolen). Hos vuxna är denna reserv 2–2,5 g, hos fullgångna nyfödda – 0,3–0,4 g och hos för tidigt födda – 0,1–0,2 g. Relativt mycket järn finns i myoglobin: 0,1 g hos män och 0,05–0,07 g hos kvinnor. Människokroppen innehåller mer än 70 proteiner och enzymer, vilka inkluderar järn (till exempel transferrin, laktoferrin), den totala mängden järn i dem är 0,05–0,07 g. Järn som transporteras av transportproteinet transferrin utgör cirka 1 % (järntransportfond). Järnreserver (depå, reservfond), som utgör ungefär 1/3 av allt järn i människokroppen, är oerhört viktiga för medicinsk praxis. Följande organ utför depåfunktionen:

• lever;
• mjälte;
• benmärg;
• hjärna.

Järn finns i depån i form av ferritin. Mängden järn i depån kan karakteriseras genom att bestämma koncentrationen av SF. Idag är SF den enda internationellt erkända markören för järnreserver. Slutprodukten av järnmetabolismen är hemosiderin, som deponeras i vävnader.

Järn är den viktigaste kofaktorn för enzymerna i den mitokondriella andningskedjan, citratcykeln och DNA-syntesen. Det spelar en viktig roll i bindningen och transporten av syre av hemoglobin och myoglobin. Proteiner som innehåller järn är nödvändiga för metabolismen av kollagen, katekolaminer och tyrosin. På grund av järnets katalytiska verkan i reaktionen Fe2 ^* <--> Fe3 ^bildar fritt icke-kelerat järn hydroxylradikaler som kan orsaka skador på cellmembran och celldöd. I evolutionsprocessen löstes skyddet mot den skadliga effekten av fritt järn genom att bilda specialiserade molekyler för absorption av järn från mat, dess absorption, transport och avsättning i en giftfri löslig form. Transport och avsättning av järn utförs av speciella proteiner: transferrin, transferrinreceptor och ferritin. Syntesen av dessa proteiner regleras av en speciell mekanism och beror på kroppens behov.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Järnmetabolismen hos en frisk person är sluten i en cykel

Varje dag förlorar en person cirka 1 mg järn med biologiska vätskor och avskalat epitel i mag-tarmkanalen. Exakt samma mängd kan absorberas i mag-tarmkanalen från maten. Det bör tydligt förstås att järn endast kommer in i kroppen med maten. Således förloras 1 mg järn varje dag och 1 mg absorberas. I processen att förstöra gamla erytrocyter frigörs järn, vilket används av makrofager och återanvänds i konstruktionen av hem. Kroppen har en speciell mekanism för järnabsorption, men det utsöndras passivt, det vill säga det finns ingen fysiologisk mekanism för järnutsöndring. Om absorptionen av järn från maten inte tillgodoser kroppens behov uppstår järnbrist oavsett orsak.

Fördelning av järn i kroppen

1. 70 % av den totala mängden järn i kroppen ingår i hemoproteiner; dessa är föreningar där järn är bundet till porfyrin. Den huvudsakliga representanten för denna grupp är hemoglobin (58 % järn); dessutom inkluderar denna grupp myoglobin (8 % järn), cytokromer, peroxidaser, katalaser (4 % järn).
2. En grupp av icke-hemenzymer - xantinoxidas, NADH-dehydrogenas, akonitas; dessa järninnehållande enzymer är huvudsakligen lokaliserade i mitokondrierna och spelar en viktig roll i processen för oxidativ fosforylering och elektrontransport. De innehåller mycket lite metall och påverkar inte den totala järnbalansen; deras syntes beror dock på järntillförseln till vävnaderna.
3. Transportformen för järn är transferrin, laktoferrin, en lågmolekylär järnbärare. Det huvudsakliga transportferroproteinet i plasma är transferrin. Detta protein i beta-globulinfraktionen med en molekylvikt på 86 000 har 2 aktiva platser, som var och en kan binda en Fe3 ⁺ -atom. Det finns fler järnbindningsplatser i plasma än järnatomer, och därför finns det inget fritt järn i det. Transferrin kan också binda andra metalljoner - koppar, mangan, krom, men med annan selektivitet, och järn binds primärt och fastare. Den huvudsakliga platsen för transferrinsyntes är leverceller. Med en ökning av nivån av deponerat järn i hepatocyter minskar transferrinsyntesen märkbart. Transferrin, som bär järn, är ivrigt för normocyter och retikulocyter, och mängden metallabsorption beror på närvaron av fria receptorer på ytan av erytroida prekursorer. Retikulocytmembranet har betydligt färre bindningsplatser för transferrin än pronormocyten, vilket innebär att järnupptaget minskar när erytroida cellen åldras. Lågmolekylära järnbärare säkerställer intracellulär järntransport.
4. Deponerat, reserv- eller extrajärn kan förekomma i två former - ferritin och hemosiderin. Reservjärnföreningen består av proteinet apoferritin, vars molekyler omger ett stort antal järnatomer. Ferritin är en brun förening, löslig i vatten och innehåller 20 % järn. Vid överdriven ansamling av järn i kroppen ökar syntesen av ferritin kraftigt. Ferritinmolekyler finns i nästan alla celler, men det finns särskilt många av dem i levern, mjälten och benmärgen. Hemosiderin finns i vävnader som ett brunt, granulärt, vattenolösligt pigment. Järnhalten i hemosiderin är högre än i ferritin - 40 %. Hemosiderins skadliga effekt i vävnader är förknippad med skador på lysosomer och ansamling av fria radikaler, vilket leder till celldöd. Hos en frisk person är 70 % av reservjärnet i form av ferritin och 30 % i form av hemosiderin. Hemosiderinutnyttjandet är betydligt lägre än för ferritin. Järnreserver i vävnader kan bedömas baserat på histokemiska studier med hjälp av en semi-kvantitativ bedömningsmetod. Antalet sideroblaster räknas - nukleära erytroida celler som innehåller olika mängder icke-hemjärngranuler. Det speciella med järnfördelningen i små barns kropp är att de har ett högre järninnehåll i erytroida celler och mindre järn i muskelvävnad.

Reglering av järnbalansen baseras på principerna om nästan fullständig återanvändning av endogent järn och bibehållande av den erforderliga nivån på grund av absorption i mag-tarmkanalen. Halveringstiden för järnutsöndring är 4–6 år.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Järnupptag

Absorption sker huvudsakligen i tolvfingertarmen och den initiala delen av jejunum. Vid järnbrist i kroppen sträcker sig absorptionszonen i distal riktning. Den dagliga kosten innehåller vanligtvis cirka 10-20 mg järn, men endast 1-2 mg absorberas i mag-tarmkanalen. Absorptionen av hemjärn överstiger avsevärt intaget av oorganiskt järn. Det finns ingen tydlig uppfattning om effekten av järnvalens på dess absorption i mag-tarmkanalen. VI Nikulicheva (1993) anser att Fe2 ⁺ praktiskt taget inte absorberas vare sig vid normala eller överskottskoncentrationer. Enligt andra författare beror järnabsorptionen inte på dess valens. Det har fastställts att den avgörande faktorn inte är järnets valens, utan dess löslighet i tolvfingertarmen vid en alkalisk reaktion. Magsaft och saltsyra deltar i absorptionen av järn, säkerställer återställning av oxidformen (FeH₂ ⁾ till oxidformen (Fe₂ ⁺ ), jonisering och bildandet av komponenter som är tillgängliga för absorption, men detta gäller endast icke-hemjärn och är inte den huvudsakliga mekanismen för att reglera absorptionen.

Absorptionsprocessen för hemjärn är inte beroende av magsekretion. Hemjärn absorberas i form av en porfyrinstruktur och endast i tarmslemhinnan avskiljs det från hemjärn och bildar joniserat järn. Järn absorberas bättre från köttprodukter (9–22 %) som innehåller hemjärn, och mycket sämre från växtprodukter (0,4–5 %) som innehåller icke-hemjärn. Järn absorberas från köttprodukter på olika sätt: järn absorberas sämre från levern än från kött, eftersom järn i levern finns i form av hemosiderin och ferritin. Att koka grönsaker i en stor mängd vatten kan minska järnhalten med 20 %.

Järnupptaget från bröstmjölk är unikt, även om dess innehåll är lågt - 1,5 mg/l. Dessutom ökar bröstmjölk upptaget av järn från andra produkter som konsumeras samtidigt med det.

Under matsmältningen kommer järn in i enterocyten, varifrån det passerar in i blodplasman längs koncentrationsgradienten. Vid järnbrist i kroppen accelereras dess överföring från mag-tarmkanalens lumen till plasman. Vid ett överskott av järn i kroppen behålls huvuddelen av järnet i cellerna i tarmslemhinnan. Enterocyten, laddad med järn, rör sig från basen till toppen av villus och förloras tillsammans med det avskalade epitelet, vilket förhindrar att överskott av metall kommer in i kroppen.

Processen för järnupptag i mag-tarmkanalen påverkas av olika faktorer. Närvaron av oxalater, fytater, fosfater och tanniner hos fjäderfä minskar järnupptaget, eftersom dessa ämnen bildar komplex med järn och avlägsnar det från kroppen. Tvärtom ökar askorbinsyra, bärnstenssyra och pyruvinsyra, fruktos, sorbitol och alkohol järnupptaget.

I plasma binder järn till sin bärare, transferrin. Detta protein transporterar järn främst till benmärgen, där järn penetrerar erytrocyterna, och transferrin återvänder till plasman. Järn går in i mitokondrierna, där hemsyntes sker.

Järns vidare väg från benmärgen kan beskrivas enligt följande: under fysiologisk hemolys frigörs 15-20 mg järn per dag från erytrocyter, vilket används av fagocyterande makrofager; sedan går huvuddelen av det återigen till syntesen av hemoglobin och endast en liten mängd återstår i form av reservjärn i makrofager.

30 % av kroppens totala järninnehåll används inte för erytropoesen, utan deponeras i depåer. Järn i form av ferritin och hemosiderin lagras i parenkymceller, främst i levern och mjälten. Till skillnad från makrofager förbrukar parenkymceller järn mycket långsamt. Järnintaget från parenkymceller ökar vid betydande järnöverskott i kroppen, hemolytisk anemi, aplastisk anemi, njursvikt och minskar vid svår metallbrist. Järnfrisättningen från dessa celler ökar vid blödning och minskar vid blodtransfusioner.

Den övergripande bilden av järnmetabolismen i kroppen blir ofullständig om vi inte tar hänsyn till vävnadsjärn. Mängden järn som ingår i ferroenzymer är liten - endast 125 mg, men vikten av vävnadsandningsenzymer är svår att överskatta: utan dem skulle varje cells liv vara omöjligt. Järnreserven i celler gör att vi kan undvika direkt beroende av syntesen av järnhaltiga enzymer på fluktuationer i dess intag och förbrukning i kroppen.

[ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ]

Fysiologiska förluster och egenskaper hos järnmetabolism

Fysiologiska järnförluster från en vuxens kropp är cirka 1 mg per dag. Järn förloras genom exfolierande hudepitel, epidermala bihang, svett, urin, avföring och exfolierande tarmepitel. Hos kvinnor förloras järn också med blod under menstruation, graviditet, förlossning och amning, vilket är cirka 800-1000 mg. Järnmetabolismen i kroppen visas i diagram 3. Det är intressant att notera att järnhalten i serum och transferrinmättnaden förändras under dagen. Höga järnkoncentrationer i serum observeras på morgonen och låga värden på kvällen. Sömnbrist hos människor leder till en gradvis minskning av järnhalten i serum.

Järnmetabolismen i kroppen påverkas av spårämnen: koppar, kobolt, mangan, nickel. Koppar är nödvändigt för absorption och transport av järn; dess effekt uppnås genom cytokromoxidas, ceruloplasmin. Mangans effekt på hematopoesprocessen är ospecifik och är förknippad med dess höga oxidationsförmåga.

För att förstå varför järnbrist är vanligast hos små barn, tonårsflickor och kvinnor i fertil ålder, låt oss titta på egenskaperna hos järnmetabolismen i dessa grupper.

Järnackumulering hos fostret sker under hela graviditeten, men mest intensivt (40 %) under sista trimestern. Därför leder prematuritet på 1-2 månader till en minskning av järntillförseln med 1,5-2 gånger jämfört med fullgångna barn. Det är känt att fostret har en positiv järnbalans, vilket går mot koncentrationsgradienten till fostrets fördel. Moderkakan fångar järn mer intensivt än den gravida kvinnans benmärg och har förmågan att absorbera järn från moderns hemoglobin.

Det finns motstridiga data om effekten av moderns järnbrist på fostrets järndepåer. Vissa författare anser att sideropeni under graviditet inte påverkar fostrets järndepåer; andra tror att det finns ett direkt samband. Man kan antas att en minskning av järnhalten i moderns kropp leder till en brist på järndepåer hos det nyfödda barnet. Utvecklingen av järnbristanemi på grund av medfödd järnbrist är dock osannolik, eftersom incidensen av järnbristanemi, hemoglobinnivåer och serumjärn under den första dagen efter födseln och under de följande 3-6 månaderna inte skiljer sig åt hos barn födda av friska mödrar och mödrar med järnbristanemi. Järnhalten i kroppen hos en fullgången och för tidigt född nyfödd är 75 mg/kg.

Hos barn, till skillnad från vuxna, måste näringsjärnet inte bara ersätta de fysiologiska förlusterna av detta mikroelement, utan också tillgodose tillväxtbehovet, vilket i genomsnitt är 0,5 mg/kg per dag.

Således är de viktigaste förutsättningarna för utveckling av järnbrist hos för tidigt födda barn, barn från flergraviditeter och barn under 3 år:

• snabb utarmning av reserver på grund av otillräckligt exogent järnintag;
• ökat behov av järn.

Järnmetabolism hos ungdomar

Ett kännetecken för järnmetabolismen hos ungdomar, särskilt flickor, är en uttalad skillnad mellan det ökade behovet av detta mikroelement och dess låga intag i kroppen. Orsakerna till denna skillnad är: snabb tillväxt, dålig kost, sportaktiviteter, riklig menstruation och en initialt låg järnnivå.

Hos kvinnor i fertil ålder är de viktigaste faktorerna som leder till utveckling av järnbrist i kroppen riklig och långvarig menstruation, flergraviditeter. Det dagliga järnbehovet för kvinnor som förlorar 30-40 ml blod under menstruationen är 1,5-1,7 mg/dag. Med större blodförlust ökar järnbehovet till 2,5-3 mg/dag. Faktum är att endast 1,8-2 mg/dag kan komma in via mag-tarmkanalen, det vill säga att 0,5-1 mg järn/dag inte kan återställas. Således kommer mikronäringsämnesbristen att vara 15-20 mg per månad, 180-240 mg per år, 1,8-2,4 g per 10 år, det vill säga att denna brist överstiger kroppens järnreservinnehåll. Dessutom är antalet graviditeter, intervallet mellan dem och amningstiden viktiga för utvecklingen av järnbrist hos en kvinna.