Jernmetabolismen i kroppen

Normalt inneholder kroppen til en frisk voksen omtrent 3–5 g jern, og jern kan derfor klassifiseres som et mikroelement. Jern er ujevnt fordelt i kroppen. Omtrent 2/3 av jernet finnes i hemoglobinet i røde blodlegemer – dette er det sirkulerende jernreservoaret (eller bassenget). Hos voksne er dette reservoaret 2–2,5 g, hos fullbårne nyfødte – 0,3–0,4 g, og hos premature nyfødte – 0,1–0,2 g. Relativt mye jern finnes i myoglobin: 0,1 g hos menn og 0,05–0,07 g hos kvinner. Menneskekroppen inneholder mer enn 70 proteiner og enzymer, som inkluderer jern (for eksempel transferrin, laktoferrin), og den totale mengden jern i dem er 0,05–0,07 g. Jern som transporteres av transportproteinet transferrin utgjør omtrent 1 % (jerntransportreservoar). Jernreserver (depot, reservefond), som utgjør omtrent 1/3 av alt jern i menneskekroppen, er ekstremt viktige for medisinsk praksis. Følgende organer utfører depotfunksjonen:

• lever;
• milt;
• beinmarg;
• hjerne.

Jern finnes i depotet i form av ferritin. Mengden jern i depotet kan karakteriseres ved å bestemme konsentrasjonen av SF. I dag er SF den eneste internasjonalt anerkjente markøren for jernreserver. Sluttproduktet av jernmetabolismen er hemosiderin, som avsettes i vev.

Jern er den viktigste kofaktoren for enzymene i den mitokondrielle respirasjonskjeden, citratsyklusen og DNA-syntesen. Det spiller en viktig rolle i binding og transport av oksygen av hemoglobin og myoglobin. Proteiner som inneholder jern er nødvendige for metabolismen av kollagen, katekolaminer og tyrosin. På grunn av den katalytiske virkningen av jern i reaksjonen Fe2 ^* <--> Fe3 ^, danner fritt ikke-chelatert jern hydroksylradikaler som kan forårsake skade på cellemembraner og celledød. I evolusjonsprosessen ble beskyttelse mot den skadelige effekten av fritt jern løst ved å danne spesialiserte molekyler for absorpsjon av jern fra mat, dets absorpsjon, transport og avsetning i en giftfri løselig form. Transport og avsetning av jern utføres av spesielle proteiner: transferrin, transferrinreseptor, ferritin. Syntesen av disse proteinene reguleres av en spesiell mekanisme og avhenger av kroppens behov.

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

Jernmetabolismen hos en frisk person er lukket i en syklus

Hver dag mister en person omtrent 1 mg jern gjennom biologiske væsker og avskallede epitelceller i mage-tarmkanalen. Nøyaktig samme mengde kan absorberes i mage-tarmkanalen fra mat. Det bør forstås tydelig at jern bare kommer inn i kroppen gjennom mat. Dermed går 1 mg jern tapt og 1 mg absorberes hver dag. I prosessen med å ødelegge gamle erytrocytter frigjøres jern, som utnyttes av makrofager og gjenbrukes i konstruksjonen av hem. Kroppen har en spesiell mekanisme for jernopptak, men det skilles ut passivt, det vil si at det ikke finnes noen fysiologisk mekanisme for jernutskillelse. Derfor, hvis opptaket av jern fra mat ikke dekker kroppens behov, oppstår jernmangel uavhengig av årsak.

Fordeling av jern i kroppen

1. 70 % av den totale mengden jern i kroppen er en del av hemoproteiner; dette er forbindelser der jern er bundet til porfyrin. Hovedrepresentanten for denne gruppen er hemoglobin (58 % jern); i tillegg inkluderer denne gruppen myoglobin (8 % jern), cytokromer, peroksidaser, katalaser (4 % jern).
2. En gruppe ikke-heme enzymer - xantinoksidase, NADH-dehydrogenase, akonitase; disse jernholdige enzymene er hovedsakelig lokalisert i mitokondriene, spiller en viktig rolle i prosessen med oksidativ fosforylering, elektrontransport. De inneholder svært lite metall og påvirker ikke den totale jernbalansen; syntesen deres avhenger imidlertid av tilførselen av jern til vevet.
3. Transportformen for jern er transferrin, laktoferrin, en lavmolekylær jernbærer. Det viktigste transportferroproteinet i plasma er transferrin. Dette proteinet i beta-globulinfraksjonen med en molekylvekt på 86 000 har 2 aktive steder, som hver kan feste ett Fe3 ⁺ -atom. Det er flere jernbindingssteder i plasma enn jernatomer, og dermed er det ikke noe fritt jern i det. Transferrin kan også binde andre metallioner - kobber, mangan, krom, men med ulik selektivitet, og jern bindes primært og fastere. Hovedstedet for transferrinsyntese er leverceller. Med en økning i nivået av avsatt jern i hepatocytter, reduseres transferrinsyntesen merkbart. Transferrin, som bærer jern, er ivrig for normocytter og retikulocytter, og mengden metallabsorpsjon avhenger av tilstedeværelsen av frie reseptorer på overflaten av erytroide forløpere. Retikulocyttmembranen har betydelig færre bindingssteder for transferrin enn pronormocytten, noe som betyr at jernopptaket avtar etter hvert som erytroidecellen eldes. Lavmolekylære jernbærere sørger for intracellulær jerntransport.
4. Avsatt, reserve- eller ekstrajern kan forekomme i to former - ferritin og hemosiderin. Forbindelsen med reservejern består av proteinet apoferritin, hvis molekyler omgir et stort antall jernatomer. Ferritin er en brun forbindelse, løselig i vann, og inneholder 20 % jern. Ved overdreven akkumulering av jern i kroppen øker syntesen av ferritin kraftig. Ferritinmolekyler er tilstede i nesten alle celler, men det er spesielt mange av dem i leveren, milten og benmargen. Hemosiderin er tilstede i vev som et brunt, granulært, vannuløselig pigment. Jerninnholdet i hemosiderin er høyere enn i ferritin - 40 %. Den skadelige effekten av hemosiderin i vev er forbundet med skade på lysosomer, akkumulering av frie radikaler, noe som fører til celledød. Hos en frisk person er 70 % av reservejernet i form av ferritin, og 30 % i form av hemosiderin. Utnyttelsesgraden av hemosiderin er betydelig lavere enn for ferritin. Jernreserver i vev kan vurderes basert på histokjemiske studier ved bruk av en semi-kvantitativ vurderingsmetode. Antall sideroblaster telles - kjerneære erytroide celler som inneholder forskjellige mengder ikke-hemjerngranuler. Det særegne ved jernfordelingen i kroppen til små barn er at de har et høyere jerninnhold i erytroide celler og mindre jern i muskelvev.

Regulering av jernbalansen er basert på prinsippene om nesten fullstendig gjenbruk av endogent jern og opprettholdelse av det nødvendige nivået på grunn av absorpsjon i mage-tarmkanalen. Halveringstiden for jernutskillelse er 4–6 år.

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

Jernopptak

Absorpsjon skjer hovedsakelig i tolvfingertarmen og den første delen av jejunum. Ved jernmangel i kroppen strekker absorpsjonssonen seg i distal retning. Det daglige kostholdet inneholder vanligvis omtrent 10–20 mg jern, men bare 1–2 mg absorberes i mage-tarmkanalen. Absorpsjonen av hemjern overstiger betydelig inntaket av uorganisk jern. Det finnes ingen klar oppfatning av effekten av jernvalens på absorpsjonen i mage-tarmkanalen. VI Nikulicheva (1993) mener at Fe2 ⁺ praktisk talt ikke absorberes verken ved normale eller overskytende konsentrasjoner. Ifølge andre forfattere avhenger ikke jernabsorpsjonen av valensen. Det er fastslått at den avgjørende faktoren ikke er jernets valens, men dets løselighet i tolvfingertarmen ved en alkalisk reaksjon. Magesaft og saltsyre deltar i absorpsjonen av jern, sikrer gjenopprettelse av oksidformen (FeH ⁾ til oksidformen (Fe2 ⁺ ), ionisering og dannelse av komponenter som er tilgjengelige for absorpsjon, men dette gjelder bare ikke-hemjern og er ikke hovedmekanismen for å regulere absorpsjonen.

Absorpsjonsprosessen av hemjern er ikke avhengig av magesekresjon. Hemjern absorberes i form av en porfyrinstruktur, og det er bare i tarmslimhinnen at det splittes av fra hemjern og danner ionisert jern. Jern absorberes bedre fra kjøttprodukter (9–22 %) som inneholder hemjern, og mye dårligere fra planteprodukter (0,4–5 %) som inneholder ikke-hemjern. Jern absorberes fra kjøttprodukter på forskjellige måter: jern absorberes dårligere fra leveren enn fra kjøtt, siden jern i leveren finnes i form av hemosiderin og ferritin. Å koke grønnsaker i store mengder vann kan redusere jerninnholdet med 20 %.

Opptaket av jern fra morsmelk er unikt, selv om innholdet er lavt - 1,5 mg / l. I tillegg øker morsmelk opptaket av jern fra andre produkter som konsumeres samtidig med det.

Under fordøyelsen kommer jern inn i enterocytten, hvorfra det passerer inn i blodplasmaet langs konsentrasjonsgradienten. Når det er jernmangel i kroppen, akselererer overføringen fra mage-tarmkanalens lumen til plasmaet. Når det er et overskudd av jern i kroppen, beholdes mesteparten av jernet i cellene i tarmslimhinnen. Enterocytten, lastet med jern, beveger seg fra bunnen til toppen av villus og går tapt sammen med det avskallede epitelet, som forhindrer at overflødig metall kommer inn i kroppen.

Jernopptaksprosessen i mage-tarmkanalen påvirkes av ulike faktorer. Tilstedeværelsen av oksalater, fytater, fosfater og tanniner hos fjærfe reduserer jernopptaket, ettersom disse stoffene danner komplekser med jern og fjerner det fra kroppen. Tvert imot øker askorbinsyre, ravsyre og pyrodruesyre, fruktose, sorbitol og alkohol jernopptaket.

I plasma binder jern seg til bæreren transferrin. Dette proteinet transporterer jern primært til benmargen, hvor jern trenger inn i erytrocyttene, og transferrin går tilbake til plasmaet. Jern går inn i mitokondriene, hvor hemsyntese skjer.

Den videre veien for jern fra benmargen kan beskrives som følger: under fysiologisk hemolyse frigjøres 15-20 mg jern per dag fra erytrocytter, som brukes av fagocytiske makrofager; deretter går hoveddelen av det igjen til syntesen av hemoglobin, og bare en liten mengde gjenstår i form av reservejern i makrofager.

30 % av det totale jerninnholdet i kroppen brukes ikke til erytropoiesen, men avsettes i depoter. Jern i form av ferritin og hemosiderin lagres i parenkymatøse celler, hovedsakelig i lever og milt. I motsetning til makrofager forbruker parenkymatøse celler jern svært sakte. Jerninntaket fra parenkymatøse celler øker med betydelig jernoverskudd i kroppen, hemolytisk anemi, aplastisk anemi, nyresvikt og avtar ved alvorlig metallmangel. Jernfrigjøring fra disse cellene øker med blødning og avtar ved blodtransfusjoner.

Det overordnede bildet av jernmetabolismen i kroppen vil være ufullstendig hvis vi ikke tar hensyn til vevsjern. Mengden jern som er en del av ferroenzymer er liten - bare 125 mg, men viktigheten av vevsrespirasjonsenzymer er vanskelig å overvurdere: uten dem ville livet til enhver celle være umulig. Jernreserven i celler lar oss unngå direkte avhengighet av syntesen av jernholdige enzymer av svingninger i inntak og forbruk i kroppen.

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

Fysiologiske tap og trekk ved jernmetabolisme

Fysiologisk jerntap fra kroppen til en voksen er omtrent 1 mg per dag. Jern går tapt med eksfolierende hudepitel, epidermale vedheng, svette, urin, avføring og eksfolierende tarmepitel. Hos kvinner går jern også tapt med blod under menstruasjon, graviditet, fødsel og amming, som er omtrent 800–1000 mg. Jernmetabolismen i kroppen er vist i diagram 3. Det er interessant å merke seg at jerninnholdet i serum og transferrinmetningen endrer seg i løpet av dagen. Høye jernkonsentrasjoner i serum observeres om morgenen og lave verdier om kvelden. Søvnmangel hos mennesker fører til en gradvis reduksjon i jerninnholdet i serum.

Jernmetabolismen i kroppen påvirkes av sporstoffer: kobber, kobolt, mangan, nikkel. Kobber er nødvendig for absorpsjon og transport av jern; effekten oppnås gjennom cytokromoksidase, ceruloplasmin. Effekten av mangan på hematopoieseprosessen er uspesifikk og er assosiert med dens høye oksidasjonsevne.

For å forstå hvorfor jernmangel er vanligst hos små barn, ungdomsjenter og kvinner i fertil alder, la oss se på kjennetegnene ved jernmetabolismen i disse gruppene.

Jernophobning hos fosteret skjer gjennom hele svangerskapet, men mest intensivt (40 %) i siste trimester. Derfor fører prematur fødsel på 1–2 måneder til en reduksjon i jernforsyningen med 1,5–2 ganger sammenlignet med fullbårne barn. Det er kjent at fosteret har en positiv jernbalanse, som går mot konsentrasjonsgradienten i fosterets favør. Morkaken fanger opp jern mer intensivt enn den gravide kvinnens beinmarg, og har evnen til å absorbere jern fra morens hemoglobin.

Det finnes motstridende data om effekten av mors jernmangel på fosterets jernlagre. Noen forfattere mener at sideropeni under graviditet ikke påvirker fosterets jernlagre; andre mener at det er en direkte sammenheng. Det kan antas at en reduksjon i jerninnholdet i mors kropp fører til mangel på jernlagre hos den nyfødte. Utvikling av jernmangelanemi på grunn av medfødt jernmangel er imidlertid usannsynlig, siden forekomsten av jernmangelanemi, hemoglobinnivåer og serumjern i løpet av den første dagen etter fødselen og i de påfølgende 3-6 månedene ikke er forskjellig hos barn født av friske mødre og mødre med jernmangelanemi. Jerninnholdet i kroppen til en fullbåren og prematur nyfødt er 75 mg/kg.

Hos barn, i motsetning til voksne, må jernet fra næringsstoffene ikke bare erstatte de fysiologiske tapene av dette mikroelementet, men også dekke vekstbehovet, som i gjennomsnitt er 0,5 mg/kg per dag.

Dermed er de viktigste forutsetningene for utvikling av jernmangel hos premature babyer, barn fra flerlingsgraviditeter og barn under 3 år:

• rask uttømming av reserver på grunn av utilstrekkelig eksogent jerninntak;
• økt behov for jern.

Jernmetabolisme hos ungdom

Et trekk ved jernmetabolismen hos ungdom, spesielt jenter, er en uttalt forskjell mellom det økte behovet for dette mikroelementet og det lave inntaket i kroppen. Årsakene til denne forskjellen er: rask vekst, dårlig ernæring, sportsaktiviteter, kraftig menstruasjon og et initialt lavt jernnivå.

Hos kvinner i fertil alder er de viktigste faktorene som fører til utvikling av jernmangel i kroppen kraftig og langvarig menstruasjon, flerlingsgraviditet. Det daglige jernbehovet for kvinner som mister 30–40 ml blod under menstruasjon er 1,5–1,7 mg/dag. Med større blodtap øker jernbehovet til 2,5–3 mg/dag. Faktisk kan bare 1,8–2 mg/dag komme inn gjennom mage-tarmkanalen, det vil si at 0,5–1 mg jern/dag ikke kan etterfylles. Dermed vil mikroelementmangelen være 15–20 mg per måned, 180–240 mg per år, 1,8–2,4 g per 10 år, det vil si at denne mangelen overstiger innholdet av jernreserve i kroppen. I tillegg er antall graviditeter, intervallet mellom dem og ammeperiodens varighet viktige for utviklingen av jernmangel hos en kvinne.