7.6. Азотный обмен Азот, углерод, кислород и водород являются основообразующими химическими элементами, без которых (хотя бы в пределах нашей солнечной системы) не возникла бы жизнь. Азот в свободном состоянии обладает химической инертностью и является самым

Обмен веществ Наши болезни все те же, что и тысячи лет назад, но врачи подыскали им более дорогие названия. Народная мудрость - Повышенный уровень холестерина может наследоваться - Ранняя смертность и гены ответственны за утилизацию холестерина - Наследуется ли

Обмен витаминов Ни один из витаминов не осуществляет свои функции в обмене веществ в том виде, в котором он поступает с пищей. Этапы обмена витаминов:1. всасывание в кишечнике с участием специальных транспортных систем;2. транспорт к местам утилизации или депонирования с

Обмен жирных кислот Высвобождающиеся при липолизе жирные кислоты поступают в кровоток и транспортируются в связанном с сывороточными альбуминами состоянии. Поступление СЖК сопровождается появлением в плазме также и глицерола. Глицерол может участвовать в

Обмен кетоновых тел При голодании, длительной физической нагрузке и в случаях, когда клетки не получают достаточного количества глюкозы (желудочно-кишечные расстройства у детей, диета с низким содержанием углеводов, почечная глюкозурия, сахарный диабет), в жировой ткани

Глава 26. Обмен нуклеотидов Практически все клетки организма способны к синтезу нуклеотидов (исключение составляют некоторые клетки крови). Другим источником этих молекул могут быть нуклеиновые кислоты собственных тканей и пищи, однако эти источники имеют лишь

4.3.1. В организме человека содержится 4 – 6 г железа. Из этого количества 65-70% приходится на долю гемоглобина. Значительно меньше Fе находится в составе других гемсодержащих белков (миоглобин, цитохромы), а также металлопротеинов (ферритин, трансферрин). Поэтому обмен железа в организме определяется прежде всего синтезом и распадом гемоглобина эритроцитов. Недостаточное поступление железа в организм проявляется в первую очередь как анемия (железодефицитная). Общая схема обмена железа представлена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2. Обмен железа в организме.

4.3.2. В кишечнике всасывается лишь небольшая часть (около 1/10) имеющегося в пище железа. Транспортной формой железа в крови служит белок плазмы крови трансферрин. Другой белок, участвующий в метаболизме железа – ферритин – служит для депонирования железа, присутствует в большинстве тканей. Железо, освобождающееся при разрушении эритроцитов, может, как правило, повторно использоваться (реутилизироваться) для построения новых молекул хромопротеинов. Однако часть железа теряется организмом, главным образом, с желчью. Эти потери компенсируются поступлением железа с пищей.

4.4. Катаболизм гемоглобина.

4.4.1. Содержание гемоглобина в крови здоровых людей составляет 130-160 г/л. Гемоглобин крови полностью обновляется в течение 120 дней (продолжительность жизни эритроцита).

Разрушение эритроцитов и начальные этапы катаболизма гема происходят в клетках ретикуло-эндотелиальной системы (РЭС), которые находятся в печени (клетки Купфера), селезёнке, костном мозге. Схема катаболизма гемоглобина в тканях приводится на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3. Схема катаболизма гемоглобина в тканях.

4.4.2. Продукты распада гема называют желчными пигментами , так как все они в разных количествах обнаруживаются в желчи. К желчным пигментам относятся: биливердин (зелёного цвета), билирубин (красно-коричневого цвета), уробилиноген и стеркобилиноген (бесцветные), уробилин и стеркобилин (жёлтого цвета). Далее приводятся формулы билирубина и его диглюкуронида.

КИНЕТИКА ОБМЕНА ЖЕЛЕЗА

Механизмом, регулирующим обмен железа в организме

человека, является всасывание железа в желудочно-кишечном тракте.

Выделение его из организма кишечником, с кожей, потом и мочой,

являющееся пассивным процессом, лимитировано.

В последние 30 лет большое количество исследований

в нашей стране и за рубежом посвящено изучению различных аспектов

всасывания железа. Однако механизм абсорбции и специфическая роль

слизистой оболочки кишечника в регуляции запасов железа и его

метаболизма неизвестны.

При среднем поступлении с пищей 10-20 мг железа в сутки у

здорового человека не более 1-2 мг абсорбируется в желудочно-

кишечном тракте. Наиболее интенсивно этот процесс происходит в

двенадцатиперстной кишке и начальных отделах тощей кишки. Желудок

играет лишь незначительную роль в усвоении: в нем абсорбируется не

более 1-2% от общего количества поступающего в желудочно-кишечный

тракт. Соотношение в пище продуктов животного и растительного

происхождения, веществ, усиливающих и тормозящих абсорбцию,

функциональное и морфологическое состояние эпителия желудочно-

кишечного тракта все это оказывает влияние на величину усвоения

Кратко остановимся на процессе всасывания железа, состоящем из

ряда последовательных этапов:

1) начальный захват железа щеточной каймой клеток слизистой

оболочки кишечника;

2) внутриклеточный транспорт его образование лабильных запасов

железа в клетке;

3) освобождение железа из слизистой оболочки кишечника в кровь.

В экспериментальных исследованиях показано, что клетки

эпителия слизистой оболочки кишечника чрезвычайно быстро абсорбируют железо

из его полости, причем митохондрии активно участвуют в ранних механизмах

транспорта железа. Значительная часть его (80%) находилась в митохондриях

клеток, а остальная часть - в щеточной кайме в течение 5-20 минут после

введения железа в желудочно-кишечный тракт. Исследования с использованием

достаточную концентрацию железа на поверхности слизистой оболочки клеток для

последующей его абсорбции. При этом железо концентрируется на

щеточной кайме, закисное железо переходит в окисное на мембране

микроворсинок.

Второй этап поступление железа в богатую рибосомами

цитоплазму и латеральное межклеточное пространство, и, наконец,

третий этап перенос железа в кровеносные сосуды собственной

оболочки, где оно захватывается белком крови трансферрином .

Существует точка зрения, что транспортировка железа из цитоплазмы эпителиальных

клеток в кровь может осуществляться ферритином . .

Интенсивность захвата железа из клеток слизистой оболочки

кишечника в кровь зависит от соотношения содержания в плазме

свободного, моножелезистого или дижелезистого (насыщенного)

трансферрина. Свободные молекулы последнего обладают максимальной

способностью связывать железо. Комплекс трансферрин железо

поступает главным образом в костный мозг, небольшая часть его в

запасной фонд, преимущественно в печень, и еще меньшее количество

связанного транферрином железа ассимилируется тканями для

образования миоглобина, некоторых ферментов тканевого дыхания,

нестойких комплексов железа с аминокислотами и белками.

Костный мозг, печень и тонкий кишечник являются тремя

основными органами обмена железа, каждый из которых обладает

системой тканевых рецепторов, специфичных для трансферрина.

Ретикулоциты костного мозга, так же как и клетки эпителия слизистой

оболочки кишечника, имеют повышенную способность захватывать

железо из насыщенных (дижелезистых) форм трансферрина. Таким

образом, ненасыщенный трансферрин лучше связывает, а насыщенный -

лучше отдает железо. Механизмы регуляции активности рецепторных

полей тканей, играющих определенную роль в абсорбции железа, равно

как и взаимоотношения различно насыщенных форм трансферрина до

настоящего времени не раскрыты.

Основным источником плазменного железа является поступления

его из ретикулоэндотелиальной системы внутренних органов (печени,

селезенки, костного мозга), где происходит разрушение гемоглобина

эритроцитов. Небольшое количество железа поступает в плазму из

запасного фонда и при абсорбции его из пищи в желудочно-кишечном

тракте. Преобладающим циклом в интермедиарном обмене железа в

организме человека является образование и разрушение гемоглобина

эритроцитов, что составляет 25 мг железа в сутки.

Ферритин сыворотки крови, вероятно, осуществляет

транспортировку железа от ретикулоэндотелиальных к паренхиматозным

клеткам печени, однако его роль в общем обмене железа в организме

человека представляется минимальной.

Обмен железа между транспортным и тканевым его фондами

изучен недостаточно. Это объясняется прежде всего тем, что механизмы,

пути и количественные аспекты движения железа из тканей, исключая

эритропоэтические, в плазму крови и наоборот изучены мало. Расчетные

данные однако, свидетельствуют о том, что величина плазменно-

тканевого обмена железа приблизительно составляет 6 мг в сутки.

Общая картина обмена железа в организме человека представлена

Железо — один из жизненно важных человеческого тела, участвует в транспорте кислорода, тканевом дыхании, процессах детоксикации, деления клеток, передаче генетической информации, защите от инфекций. проводится в лаборатории.

В теле человека находится 3-4 грамма железа или 50 мг/кг у мужчины и 35 мг/кг у женщины в репродуктивном возрасте (13-50 лет).

Распределение железа

• до 2/3 железа находится в составе эритроцитов крови и их предшественниках в красном костном мозге, переносит кислород к тканям
• 10% в миоглобине – белке скелетных мышц
• 15% в ферментах печени обеспечивающих обезвреживание
• 10% в макрофагах
• 0,1% железа связано с трансферрином в крови, т.е. находится «в пути» по кровеносным сосудам, за день это количество обновляется 5 раз

Уровень железа в сыворотке крови у взрослого 8-10 мг/л.

Виды железа

1. функционирующее или «рабочее » — выполняет нужные организму функции, составляет 75% железа
2. депонированное – запасное или резервное железо для пополнения рабочего пула, представлено ферритином и гемосидерином, до 25%

Формы

А сколько нужно?

Потребности человеческого организма в железе меняются на протяжении жизни.

Количество железа у доношенного новорожденного ребенка составляет около 75 мг/кг массы тела, большая часть его была получена плодом в третьем триместре беременности. Данные объемы быстро израсходуются на протяжении первых месяцев жизни из-за активного роста ребенка.

Только с достижением половой зрелости нормы потребления железа уравновешиваются с расходами.

Дневная потребность, мг/день

Дети

• 0-6 месяцев – 0,27
• 7-12 месяцев – 11
• 1-3 года – 7
• 4-8 лет – 10
• 9-13 лет – 8

Мужчины

• 14-18 лет – 11
• 19-90 лет – 8

Женщины

• 14-18 лет – 15
• 19-50 лет – 18
• 51-90 лет – 8

Беременность — 27

Кормление грудью — 10

Да, железо, безусловно нужный микроэлемент, но в то же время — токсичный.

Свободное железо Fe 2+ стимулирует образование свободных радикалов, при этом повреждает печень, сердечную мышцу, эндокринные железы (щитовидная, яичники/яичник, гипофиз). Поэтому железо всегда связано с одним из переносчиков, а его всасывание и распределение находятся под строгим контролем. У мужчин железа в теле больше чем у женщин, что вызвано не только большей мышечной массой, но и количеством эритропоэтина (подробнее читай в статье о ).

Обмен железа

Метаболизм железа направлен на регуляцию процессов его поглощения и выведения с целью поддержания оптимального баланса.

Основные органы в обмене железа:

• кишечник
• печень
• красный костный мозг
• макрофаги в ретикуло-эндотелиальной системе (РЭС) – селезенка, лимфатические узлы, костный мозг

Этапы обмена железа:

1. всасывание
2. транспорт
3. использование
4. выделение

Поступление

При рождении ребенок имеет 250 мг железа, при грудном кормлении получает его с грудным молоком, при искусственном – из молочных смесей.

Железо пищевых продуктов находится в в 2-х формах:

1. гемовое (ионизированное, закисное) Fe 2+ — легко всасывается, источник — продукты животного происхождения
2. негемовое (неионизированное, окисное) Fe 3+ — самостоятельно не всасывается, требует превращения в Fe 2+ , источник – растительные продукты

Для человека основной источник железа — гемовое железо Fe 2+ , его больше всего в красном мясе (до 2/3 потребляемого Fe). О источниках железа в продуктах питания написано .

Всасывание

На поверхности слизистой 12-ти перстной и верхней части тощей кишки у здорового человека всасывается около 10% железа пищи — 1-2 мг за сутки, это количество отвечает объему физиологических потерь (1-2 мг/сутки). При повышенной потребности, например, при кровотечениях, поглощение вырасает в 10 раз.

В зависимости от валентности всасывание железа проходит разными путями:

1. негемовое железо Fe 3+ переходит в Fe 2 + под влиянием фермента на поверхности каймы энтероцита – дуоденального цитохромома содержащего витамин С (аскорбиновую кислоту).
2. Fe 2+ поступает в клетку эпителия кишечника при помощи специального переносчика DMT 1

Гемм в энтероците освобождается от переносчика ферментом гемоксигеназой на свободное железо. Точные механизмы транспорта железа внутри кишечных клеток не установлены.

Внутри энтероцита железо хранится в форме ферритина или переносится в .

С базальной мембраны энтероцита, обращенной к сосудам, железо попадает в кровь при помощи феропортина и связывается со своим специфическим переносчиком – трансферрином . При выходе из клетки железо переходит в техвалентную форму Fe 3+ с помощью гефестина, а процесс контролируется белком гепсидином (читай далее).

Процесс всасывания железа контролируется, но выведение – нет!

Транспорт в крови

Одна молекула трансферрина связывает 2 молекулы трехвалентного железа.

Метаболизм железа экономен, это закрытый цикл, где максимально используется железо уже находящееся в обороте. Основой этого круговорота служат молекулы из «погибших» . Таким образом, за день рециркулируется около 20 мг железа, что в 10 раз больше поступлений.

На втором месте по значению в рециркуляции находятся макрофаги, захватывающие старые эритроциты. Внутри макрофага эритроцит распадается, а гемоксигеназа высвобождает железо из гемоглобина. Железо из макрофага после окисления церулоплазмином через феропортин попадает снова в кровь к трансферрину.

Использование клетками тела

Клетка, которой нужно железо, располагает на своей поверхности трансферриновые рецепторы, с которыми связывается трансферрин.

Рецептор-опосредованным эндоцитозом внутрь клетки попадают комплекс «трансферриновый рецептор-трансферрин-железо».

Fe 3+ высвобождается из этой связи и превращается в Fe 2 + , выходит из эндосомы через специальный транспортер-переносчика DMT 1 (тот же что и на слизистой кишечника). Трансферриновый рецептор возвращается на поверхность клетки и отщепляет свободный трансферрин в кровь.

Внутри клетки Fe 2 + или поступает в митохондрии (где фермент ферохелатаза вкладывает его в протопорфирин – так заканчивается синтез гемма для гемоглобина) или депонируется в форме ферритина – сложной молекулы из белков и железа (Fe 3+).

При железодефиците повышается количество трансферриновых рецепторов, при избытке – уменьшается.

Выведение

Потеря железа постоянна — при слущивании эпителия кишечника (выходит с калом) и с кровью (в физиологических условиях только при менструациях). За сутки 1-2 милиграмма.

Организм не способен избыток железа удалить.

Складирование

Ферритин и гемосидерин — депо-формы железа. Но, из ферритина его можно использовать повторно, из гемосидерина – нет.