Метаболізм вітамінів і мінеральних речовин (стр. 24 )

Залізо їжі Депоноване залізо: Розпад Нb

(10–20 мг) Феритин

Гемосидерин

Перетравлювання 1–2 мг Циркуляція Втрати (1–2мг/доб)

Всмоктування [кровотечі, розпад

клітин]

Екскреція Синтез гемоглобіну Ферменти тканин фекаліями 80–95 % Коферменти

Цитохроми

Рисунок 16 – Схема метаболізму заліза в організмі людини

Гомеостаз заліза підтримується за рахунок трьох механізмів, які забезпечують стабільну концентрацію мікроелемента в організмі, регулюють його внутрішньоклітинний метаболізм і біодоступність:

1) абсорбція заліза з продуктів харчування у ШКТ, яка компенсує його фізіологічні втрати (див. вище);

2) внутрішньоклітинна регуляція надходження заліза системою ІRE / IRP (Iron Responsive Element / Iron Regulatory Protein) та його депонування в феритині. Ця система забезпечує потреби клітини в залізі та одночасно попереджає переванта-ження клітин залізом і його токсичний вплив;

3) еритрофагоцитоз і рециркуляція заліза з еритроцитів, що забезпечує основні потреби заліза під час еритропоезу.

Пул заліза у складі трансферину плазми крові знаходиться у стані динамічної рівноваги із депонованим залізом у феритині та гемосидерині.

Невелика частка заліза, яка вивільняється із зруйнованих еритроцитів, повторно використовується для утворення нових молекул гемоглобіну. При зниженні кількості Fe у крові воно у першу чергу мобілізується з феритину клітин РЕС (печінки, селезінки, кісткового мозку), потім – з феритину слизової оболонки кишечника, в останню чергу – абсорбується з порожнини кишечника. Вивільненню заліза з феритину передує його відновлення з Fe3+ до Fe2+.

Регуляція надходження заліза у клітини. Вміст заліза в клітинах визначається співвідношенням швидкостей його надходження, використання та депонування і контролюється двома молекулярними механізмами. Швидкість надходження заліза у клітини, які не належить до клітин РЕС, залежить від кількості білків-рецепторів трансферину в їх мембранах. Надлишок заліза в клітинах депонує феритин. Синтез апоферитину та рецепторів трансферину регулюється на рівні трансляції цих білків і залежить від вмісту заліза у клітинах.

При низьких концентраціях заліза у клітині специфічний регуляторний білок (IRP) приєднується до відповідних ділянок м-РНК (ІRE), що кодує структуру апоферитину і перешкоджає зв'язуванню з ними білкових факторів ініціації трансляції. У результаті цього швидкість трансляції апоферитину і його вміст у клітині знижуються. У цей самий час регуляторний білок (IRP) сприяє синтезу та збільшенню кількості білків-рецепторів до трансферину, що прискорює надходженню заліза у клітину.

При підвищенні кількості заліза у клітинах, воно зв'язується з регуляторним білком (IRP), це призводить до окиснення SH-груп його активного центру, зниженню спорідненості до чутливих ділянок м-РНК (ІRE). Наслідком цього є, по-перше, прискорення синтезу апоферитину і збільшення ступеня депонування заліза у клітині; по-друге, зниження швидкості трансляції білків-рецепторів трансферину і зменшення їх кількості, що призводить до зниження вмісту заліза всередині клітини.

Екскреція. Від 80 до 95 % заліза, що надходить з їжею, не абсорбується у кишечнику і виділяється з фекаліями. Добова втрата заліза організмом людини становить 1 мг/добу. Втрати зростають у жінок під час менструації. Залізо виділяється з організму з калом, сечею і жовчю. Частина його втрачається з епітелієм шкіри і потім використовується на ріст волосся та нігтів. Людина повинна регулярно поповнювати втрати заліза, вживаючи Fe – вмісні продукти.

Біологічна роль Fe

· Бере участь в окисно-відновних процесах.

· Входить до складу залізо - та гемовмісних білків.

· Бере участь у процесі кровотворення.

· Транспортує кисень до органів і тканин організму.

· Підтримує імунітет та фагоцитоз.

Дефіцит заліза, або залізодефіцитна анемія, розвивається внаслідок зниження надходження заліза в організм, підвищення потреби в ньому або надмірної втрати. За даними ВООЗ близько 20 % населення світу має дефіцит заліза.

Розрізняють фізіологічні та патологічні причини розвитку анемії:

· недостатнє надходження Fe з їжею при неповноцінному харчуванні, дієті з обмеженням м'ясних продуктів;

· вагітність, часті пологи;

· підвищена потреба у Fe2+, дитячий вік;

· захворювання ШКТ, ахлоргідрія, хронічні проноси;

· хронічні кровотечі;

· паразитарні інфекції.

Дефіцит Fe призводить до порушення синтезу гему та гемоглобіну. Утворюється своєрідне «порочне коло»: зниження синтезу гемоглобіну → синтез неповноцінних еритроцитів → стимуляція вивільнення еритропоетину → збільшення продукції дефектних еритроцитів → зниження синтезу гемоглобіну.

Розрізняють три основні стадії розвитку залізодефіцитної анемії:

· виснаження запасів заліза у кістковому мозку та печінці. Зазвичай на цій стадії виявити дефіцит заліза під час медичного обстеження неможливо. Концентрація гемоглобі-ну в еритроцитах залишається нормальною. Єдиною озна-кою недостатності Fe є зменшення кількості феритину у сироватці крові;

· функціональний дефіцит заліза. Концентрація гемоглобіну падає до нижньої межі норми, запаси заліза виснажені настільки, що не можуть забезпечити нормальний перебіг еритропоезу у кістковому мозку та утворення нормальних еритроцитів. Зменшується кількість феритину у сироватці крові та насичення трансферину залізом, збільшується вміст протопорфірину в еритроцитах через неможливість останнього зв'язатися з Fe;

· прояви ознак залізодефіцитної анемії. Розвиток гіпсохромної мікроцитарної анемії. На цій останній стадії концентрація гемоглобіну остаточно падає, вміст феритину знижується, насичення трансфернину залізом низьке, кількість протопорфірину в еритроцитах досягає верхньої межі норми.

Ознаки залізодефіцитної анемії залежать від швидкості розвитку та тривалості захворювання. Хронічна анемія середньої тяжкості зазвичай проходить непомітно, оскільки організм хворого звикає до дефіциту заліза.

Залізодефіцитна анемія проявляється у першу чергу порушеннями серцево-судинної та дихальної системи, швидкою стомлюваністю, задишкою, серцебиттям, особливо після фізичних навантажень, зміною смаку, нюху. Основними озна-ками захворювання є блідість шкіри та слизових оболонок, ламкість і зміна форми нігтів, випадіння волосся, запаморо-чення, головні болі, шум у вухах, порушення сну, концентрації уваги, зниження імунітету, часті бактеріальні та вірусні інфекції.

Надлишок заліза спостерігається при підвищенні його абсорбції, парентеральному введенні, багаточисельних перели-ваннях крові. У клітинах накопичується гемосидерин. Його відкладення у гепатоцитах викликає цироз печінки, у міокардіоцитах – серцеву недостатність, у підшлунковій залозі – руйнування β-клітин Лангерганса.

Існує два типа захворювань, при яких залізо накопичується в організмі: гемохроматоз і гемосидероз.

Гемохроматоз характеризується пошкодженням клітин через надмірне відкладення в них Fe. Коли кількість заліза у клітинах перевищує обсяг феритинового депо, воно зв'язується з білковою частиною феритину і він перетворюється на гемоси-дерин. Останній погано розчинний у воді, вміщує до 37% заліза. Накопичення гранул гемосидерину у печінці, підшлунковій залозі, селезінці, серці призводить до пошкодження цих органів.

Причини виникнення:

· генетичні порушення регуляції абсорбції та виділення Fe внаслідок дефекту експресії відповідних білків. При ідеопа-тичному гемохроматозі надлишок заліза відкладається у гепатоцитах, підшлунковій залозі, серці, м'язах, шкірі, що викликає цироз печінки, цукровий діабет, кардіоміопатії, «бронзовий діабет» - пігментацію шкіри.

· Неефективний еритропоез при таласемії.

· Переливання крові, гемодіаліз.

Гемосидероз виникає як наслідок вродженої гемолітичної анемії, таласемії, переливання крові та інш.

Отруєння залізом характеризується блюванням, діареєю, запаленням нирок, зниженням артеріального тиску, паралічем.

Значне накопичення заліза в організмі людей похилого віку стимулює утворення вільних радикалів, прискорює атероскле-роз, загальне старіння організму.

Надлишок заліза супроводжується дефіцитом міді, цинку, кальцію, хрому, а також надлишком кобальту.

6.2.2. Йод (І2)

У природі йод зустрічається у вигляді солей – йодидів, йодатів, у морській солі – переважають йодистий натрій і магній. В організм людини йод надходить у складі продуктів тваринного та рослинного походження, частково з питною водою. Вміст йоду у сільськогосподарських продуктах залежить від його кількості у воді та ґрунті. У багатьох регіонах світу спостерігається дефіцит І2 у ґрунті та питній воді, що призво-дить до розвитку йододефіцитних станів у населення. З 20-х років ХХ сторіччя у різних країнах світу використовують метод йодування солі та харчових продуктів для корекції йододефі-циту. Йодована сіль повинна додаватися у готову їжу, щоб знизити втрату мікроелемента в процесі приготування.

Джерела:

· продукти тваринного похо­дження. Особливо багаті на І2 продукти моря: морська риба – камбала, палтус, пікша, тріс-ка, оселедець, сардини, креветки, морські гребінці, краби;

· продукти рослинного похо­дження: червоні та бурі водорості, зокрема морська капуста (ламінарія), насіння яблук;

· питна вода, йодована сіль, морська вода, у якій вміст йоду дорівнює близько 50 мкг/л.

Добова потреба у йоді залежить від віку та фізіологічного стану людини. Для дорослих і дітей старше 11 років вона становить 120 – 150 мкг.

Рекомендоване добове споживання:

· дорослі: 150 мкг;

· новонароджені до 12 міс.: 50 мкг;

· діти до 7 років: 90 мкг;

· діти від 7 до 12 років: 120 мкг;

· вагітність, лактація: 200 мкг.

Додаткове надходження йоду необхідне у період вагітності, годування груддю для забезпечення потреб плода, що росте, та новонародженої дитини.

Всмоктування. За 1 добу людина вживає від 50 до 100 мкг йоду. Йодиди з їжі швидко абсорбуються у кишечнику. Йод також потрапляє в організм через легені з повітрям, незначна кількість – через шкіру.

Концентрація йоду у крові становить 10–15 мкг/л і зали-шається відносно сталою. Навіть при значному надходженні мікроелемента, кількість його у крові нормалізується впродовж 1 доби. Близько 35 % йоду крові міститься у плазмі, решта – у формених елементах.

Загальний позаклітинний запас йоду становить близько 250 мкг і складається з:

· екзогенного йоду з ШКТ;

· йоду, що виділяється тиреоцитами;

· йоду, який вивільняється при обміні тиреоїдних гормонів у периферійних тканинах.

У крові наявний органічний та неорганічний йод. Органічна форма представлена переважно тироксином, близько 10 % – трийодтироніном та дийодтироніном. Упродовж 1 доби з щитоподібної залози у кров вивільняється 100 – 300 мкг йоду у складі гормонів.

Поширення у тканинах. Загальний вміст йоду в організмі людини – від 15 до 35 мг, але розподілений він нерівномірно. Основна кількість мікроелемента зосереджена у щитоподібній залозі – 1000–12000 мкг/г, менша – у печінці (0,2 мкг/г), яєчниках, нирках, шкірі, волоссі, нігтях, передміхуровій залозі, жовчі. Йод здатен накопичуватися у ліпідах жирової тканини, слизовій оболонці шлунка, слинних та молочних залозах у період лактації.

В організмі людини йод знаходиться переважно в органічній формі. Клітини щитоподібної залози, за рахунок йодного насоса, захоплюють йодиди з крові та використовують їх для утворення органічних сполук йоду – тиреоглобуліну та тиреоїдних гормонів (Т3, Т4).

Йод також наявний в організмі у вигляді йодид-іонів, які легко проникають через клітинні мембрани та поширюються у позаклітинному просторі, еритроцитах, накопичуються у щитовидній, слинних і залозах слизової оболонки шлунка.

Сталий рівень йоду в організмі людини підтримується за рахунок його екскреції та поповнення через екзогенні (їжа, вода, повітря) та ендогенні джерела (щитовидна і слинні залози, шлунковий сок, продукти катаболізму Т3, Т4).