Біологічні науки - 8

Гарбузова В.Ю., Лось Л.О.

Сумський державний університет

Сучасні дані про фізіологічну роль заліза

 

Залізо властиве всьому живому на землі. Це незамінний елемент для різноманітних фізіологічних процесів. Він входить до складу більш ніж 70 різних за своєю функцією ферментів.  Залізо каталізує процеси транспорту електронів й окиснення-відновлення органічних субстратів. Воно необхідне для цитогенеза, енергозабезпечення, синтезу органічних кислот, функціонування імунної системи. Залізо бере участь у роботі ферментів - оксидаз, у великій кількості присутніх у головному мозку (в деяких його ділянках концентрація заліза більше, ніж у печінці). Залізо, що сконцентроване в головному мозку, відіграє важливу роль у функціонуванні дофамін-, серотонін- і ГАМК-ергічної  систем. Дофамін -  є основним нейротрансміттером екстрапірамідної системи, забезпечує когнітивні і  афективні реакції, а ферменти - оксидази, що беруть участь у роботі серотонін- і ГАМК-ергічних інгібуючих нейро-трансміттерних систем, регулюють поведінку, сон, емоційний тонус, циркадні ритми, рівень тривожності, реакції на стрес, рухову активність.

Залізовмісні молекули виконують чотири основні функції: транспорт електронів (цитохроми, залізосеропротеїди), транспорт і депонування кисню (гемоглобін, міоглобін, еритрокруорин, гемеритрин), участь у формуванні активних центрів окисно-відновних ферментів (оксидази, гідроксилази, супероксиддисмутаза та ін.), транспорт і депонування заліза (трансферин, гемосидерин, феритин, сидерохроми).

Роль заліза обумовлена його здатністю легко окиснюватися й відновлюватися: ферропротеїни є безпосередніми учасниками процесів тканинного дихання,  транспортують кисень і передають електрони, будучи Здатність заліза легко ставати донором й акцептором електронів, перетворюючись із тривалентної форми (Fe3+) у двовалентну (Fe2+) і назад, робить його важливою складовою частиною цитохромів, що зв'язують кисень молекул (гемоглобіну і міоглобіну) різних ферментів. Однак така висока реактивність заліза може бути причиною токсичності, тому майже все залізо в організмі ізолюють білки. У плазмі залізо циркулює тісно пов'язане із трансферрином. Усередині клітини залізо зворотньо вбудоване у ферритин. Значна кількість заліза перебуває в складі залізовмісних протопорфиринів (гема) і залізосульфатних комплексів. Крім цих фізіологічних «пасток», вільного заліза в організмі немає або майже немає, але зв’язане з білком залізо може бути мобілізова­не для одноразового або повторного використання.

Загальна кількість заліза в організмі дорослої людини становить близько 0,0065% маси тіла, тобто від 3000 до 5000 мг. Основна кількість заліза перебуває в гемоглобіні і міоглобіні. Добова потреба організму в залізі для еритропоезу й біосинтетичних функцій перебуває в межах 20-22 мг. У нормі фізіологічні втрати заліза організмом не перевищують 2 мг/доб. і відбуваються за рахунок злущування епітелію й незначної крововтрати (близько 1 мг/доб.). Основну частину необхідного заліза організм одержує за рахунок повернення в циркуляцію заліза, що звільнилося зі старіючих еритроцитів. Залізо, необхідне для підтримки гомеостазу, всмоктується в тонкому кишечнику. Зважаючи на те, що в організмі ссавців немає механізму для видалення значної кількості заліза, і навіть, навпаки, існує високоорганізована й налагоджена система зберігання заліза, організм із їжею повинен одержувати 1,5-2 мг/доб. Від усієї кількості заліза приблизно 70% входить до складу гемопротеїнів - сполук, у яких залізо пов'язане з порфирином; основним з них є гемоглобін. Групу негемових залізовмісних ферментів представляють ксантиноксидаза, НАД-Н-дегідрогеназа, аконитаза й ін., які локалізовані в мітохондріях і відіграють важливу роль у процесах окисного фосфорувания й транспорті електронів. Хоча самі вони містять дуже мало металу й не впливають на баланс заліза в цілому, їх  синтез прямо залежить від забезпеченості тканин залізом.

У нормі гомеостаз заліза підтримується цілою низкою білків і є унікальним процесом життєзабезпечення організму. Відомо, що існує кілька шляхів регуляції гомеостазу заліза, украй важливого процесу, що дає можливість запобігти розвитку як дефіциту, так і перевантаження організму залізом.

Основними залізовмісними  білками організму є ферритин (гемосидерин), трансферрин і лактоферрин. Старіючі еритроцити фагоцитуються макрофагами ретикулоендотеліальної системи, де, за допомогою гемоксигенази, залізо звільняється з порфиринового кільця й переноситься на трансферрин. Трансферрин доставляє залізо до органів і тканин за допомогою трансферринових рецепторів, завдяки чому майже все залізо еритроцитів, що розпадаються, знову виявляється в циркуляції. Активність цих процесів регулюється рівнем заліза в організмі. Депоноване або запасне залізо зберігається у двох формах: ферритина, у якому утримується приблизно 70% заліза, і гемосидерина, на частку якого припадає близько 30% збереженого металу. Ферритин  присутній практично у всіх клітинах, але найбільше його в печінці, селезінці й кістковому мозку. Гемосидерин також утримується в тканинах печінки, легенів, кістковому мозку. Швидкість використання ферритина значно вище, ніж гемосидерина, у зв'язку із чим ферритин утворює  так званий «лабільний (транзитний) пул», а гемосидерин становить «повільно реалізований пул запасного заліза».

 

Література :

1.Recommendations to prevent and control iron deficiency with of the International Nutritional Anemia Consultative Group (INACG), WHO and UNICEF.— Geneve, 2004.— 88 p

2.Руководство по гематологии: в 3 т. / Под ред. А.И. Воробьева.— 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Ньюдиамед, 2002—2004.

3.Анемии у детей: диагностика, дифференциаль­ная диагностика и лечение / Под ред. А.Г. Румянце­ва и Ю.Н. Токарева.— 2-е изд. доп. и перераб.— М.: МАКС Пресс, 2004.— 216 с.