Geležis: apibrėžimas, sintezė, absorbcija, transportavimas ir pasiskirstymas

Geležies yra gausiausias pereinamasis metalas Žemės paviršiuje, taip pat organizmuose, ir yra būtinas (gyvybiškai svarbus) mikroelementas žmonėms. Jis vyksta keliose oksidacijos būsenose, tačiau tik Fe2 + - dvivalentis geležies, feros junginiai - ir Fe3 + - trivalentė geležis, feros junginiai - turi kokią nors reikšmę organizmams. Junginiuose geležies paprastai būna dvivalenčio pavidalo. Tada Fe2 + veikia kaip reduktorius ir dovanoja elektronus. Kita vertus, Fe3 + junginiai atstovauja oksidatoriams ir, būdami galinių elektronų priėmėjai, gali priimti elektronus [7,19]. Kadangi Fe2 + vandenyje sprendimai organizmai gali savaime oksiduotis iki ypač mažai tirpaus Fe3 + - hidroksido, organizmai turi tam tikrų baltymai, Pavyzdžiui, hemoglobinas (kraujas pigmentas), transferinas or feritino, kurie suriša geležį. Taigi, nepaisant blogo tirpumo, mikroelementas išlieka biologiškai prieinamas. Sveiko žmogaus bendras kūno kiekis yra apie 3–5 gramai geležies - 45–60 mg / kg kūno svorio. Maždaug 80% jo yra kaip funkcinė geležis. Didžioji dalis funkcinės geležies reikalinga eritrocitams (raudona kraujas ląstelių) formavimuisi ir vystymuisi, ir tik nedidelė dalis (12%) mioglobinas sintezė ir mitochondrijų kvėpavimo grandinė. Be to, geležis turi būti prieinama priklausomos nuo geležies biosintezei fermentai (enzimai) kurie yra būtini elektronų transportui. Geležies laikymo organai sudaro apie 20% viso kiekio. Mikroelementas yra saugomas feritino ir hemosiderinas daugiausia kepenys, blužnis, žarnyno gleivinė ir kaulų čiulpai. Skiriama hemo geležis - geležies protoporfirinas, dvivalentis Fe - ir neheminis geležies jonizuotas laisvasis geležis, kuris gali būti dvivalentis arba trivalentis - kaip neorganinių junginių komponentas. Hemironas yra geležies-baltymo kompleksas, prie baltymo molekulės sujungta protezavimo grupė. Svarbiausias hemas baltymai būtina geležies apykaita įtraukti hemoglobinas, mioglobinas ir citochromai. Sujungta daugiau nei pusė funkcinės geležies hemoglobinas (raudona kraujas pigmentas) ir taip lokalizuotas eritrocitai (raudonieji kraujo kūneliai). mioglobino yra raudono raumens pigmentas ir kartu su kitais geležies turinčiais fermentai (enzimai) - citochromai, katalazės, peroksidazės - sudaro apie 15% funkcinės geležies. Gyvūnų maiste esanti neheminė geležis yra feritino, hemosiderinas ir geležies citratas.

medžiagų apykaita

Geležies homeostazės reguliavimas vyksta kontroliuojant geležį absorbcija viduje plonoji žarna, pirmiausia dvylikapirštės žarnos (dvylikapirštės žarnos) ir tuščiosios žarnos - vidurinė plonosios žarnos dalis, dar vadinama „tuščia sunaikinti. “ Absorbcijai įtakos turi daugybė veiksnių, tokių kaip:

  • Fiziologinis poreikis
  • Įgertos geležies kiekis ir cheminė forma
  • Individualus tiekimo statusas - bazinė geležis absorbcija yra apie 1 mg per parą geležies trūkumas As absorbcija norma padidėja iki 3-5 mg per parą, perteklinė geležies absorbcija yra mažesnė iki 50%.
  • Eritropoezės mastas (raudonųjų kraujo kūnelių gamyba).
  • Įvairių kitų organinių ir neorganinių maisto komponentų kiekybiniai santykiai.
  • Resorbcijos koeficientai Virškinimo traktas.
  • amžius
  • Ligos, pavyzdžiui, malabsorbcija, tokia kaip celiakija (glitimo sukelta enteropatija), Krono liga, opinis kolitas ir lėtinis atrofinis gastritas, yra susijęs su nepakankama geležies absorbcija

Mikroelementas absorbuojamas per maistą tiek kaip ne hemo geležis, ty jonizuota laisva forma kaip laisvi Fe2 + jonai, tiek kaip hemo geležis. Didžioji geležies dalis maiste yra susijusi su baltymai, organinis rūgštys ar kitos medžiagos - geležies protoporfirino (hemo), ferrihidroksido kompleksai. Gyvūniniuose maisto produktuose, ypač mėsoje, 40–60% geležies yra hemo geležyje. Dvivalentė geležis dėl gero tirpumo absorbuojama 15-35%, priklausomai nuo geležies būklės, todėl turi aukštą geležį biologinis prieinamumas. Priešingai, ne hemo geležies, daugiausia vyraujančios trivalentės formos, prieinamumas yra žymiai mažesnis. Ne hemo geležies daugiausia yra augaliniame maiste ir ji retai absorbuojama daugiau kaip 5%. Trivalentė geležis netirpi silpnai šarminėje viršutinės dalies aplinkoje plonoji žarna todėl nėra absorbuojamas. Vienu metu vartojant mėsą ir augalinius maisto produktus, dvigubai padidėja augalinės kilmės geležies absorbcijos greitis. Taip yra dėl mėsoje esančių mažos molekulinės masės kompleksinių medžiagų, įskaitant gyvūninės kilmės baltymus, kurie yra aukštesnės kokybės, dėl didelio amino rūgštys, nei augaliniai baltymai (kiaušinių baltymai). Sulfhidrilo grupės turintys amino rūgštys - metioninas, cisteinas - palankiai vertina trivalentės geležies redukciją į dvivalenčią formą, kuri yra labiau tirpi ir absorbuojama. Pakanka vandenilio chlorido rūgštis gamyba skrandžio sultyse taip pat yra svarbi optimaliam maistinės geležies panaudojimui. Skrandis vandenilio chlorido rūgštis suskaido kompleksu susijungusią geležį į lengviau prieinamus laisvus geležies jonus ir laisvai surištą organinę geležį. Toliau didinti maistinės geležies biologinį prieinamumą:

  • Gastroferrinas - skrandžio sekrecija gleivinė.
  • Vitaminas C - skatina neheminės geležies absorbciją askorbo rūgštimi slopinant blogai tirpios trivalentės geležies susidarymą; suvartojus vos 25 mg vitamino C, žymiai padidėja absorbcija
  • Vitaminas virškinimo procese suriša geležį ir taip pašalina ją iš absorbciją slopinančių fitino rūgšties (fitatų) ir polifenolių poveikio.
  • Fruktozė
  • Polioksikarboksirūgštys vaisiuose ir daržovėse
  • Kiti ekologiški rūgštys, Pavyzdžiui, citrinos rūgštis, vyno rūgštis ir pieno rūgšties.
  • Alkoholis - skatina skrandžio rūgštis sekrecija, padidindama trivalentės geležies absorbciją.

Skatindamos Fe3 + virtimą Fe2 +, šios medžiagos padidina geležies absorbciją. Pavyzdžiui, vitaminas C - 150 gramų špinatų ar kolrabijų - padidina biologinis prieinamumas ne hemo geležies 3-4 kartus. Geležies absorbcija stipriai slopina:

Šios medžiagos su geležimi sudaro sunkiai įsisavinamą kompleksą, todėl blokuoja jos absorbciją. Po to, kai geležis absorbuojama plonosios žarnos ląstelėse gleivinė, jis arba yra saugomas kaip feritinas, geležies kaupimo baltymas, arba pernešamas į plazmą su transportiniu baltymu mobilferrinu. Plazmoje mikroelementas perkeliamas į geležies transportavimo baltymą transferinas. Normalu transferinas koncentracija plazmoje yra 220-370 mg / 100 ml. Serumo transferino lygis yra atvirkščiai susijęs su geležies telkinio dydžiu. Atitinkamai geležies trūkumas, tiek plazmos transferino kiekis, tiek transferino receptoriai koncentracija yra padidėję. Transferrino prisotinimas yra geležies pernašos į audinius rodiklis ir paprastai sumažėja geležies trūkumas. Transferrinas perneša geležį į visas ląsteles ir audinius, kur vėliau prisijungia prie transferino receptorių ir patenka į ląsteles. Nepaprastai svarbu yra mobilizacija kaulų čiulpai. Ten geležis yra būtina nuolatiniam hemoglobino susidarymui, kuris turi pirmenybę prieš kitus sintezės etapus. Maždaug 70–90% geležies, sujungtos su transferinu, reikia hemoglobino sintezei. Galiausiai, formavimas ir plėtra eritrocitai (raudonieji kraujo kūneliai) yra atsakingas už vyraujančią geležies apykaitą. Likę 10–30 proc fermentai (enzimai) ir kofermentai arba yra saugomas kaip feritinas. Jei viršijama feritino laikymo talpa, geležis jungiasi su baltymo hemosiderinu. Feritino svarba yra sandėliavime, transportavime ir detoksikacijos geležies. Kai reikia, geležį galima greitai išlaisvinti iš sandėlio ir panaudoti hemoglobino sintezei. Feritinas yra tinkamiausias geležies būklės žymeklis! Žemas feritino kiekis serume nustatomas esant geležies trūkumui. Kita vertus, geležies perkrovas galima nustatyti padidėjus feritino koncentracijai serume. Jei visos kūno geležies atsargos bus išeikvotos, rizika anemija padidėja dėl sutrikusios hemoglobino biosintezės. Priklausomai nuo amžiaus, lyties ir rasės, hemoglobino koncentracija moterims yra mažesnė nei 12 g / l, vyrams - mažesnė nei 13 g / l. anemija. Hemosiderinas yra apoferritino ir korinio komponento, pvz., Kondensacijos produktas lipidai ir nukleotidai, lokalizuoti daugiausia hepatocituose ir baltymų ląstelėse kaulų čiulpai, kepenysir blužnis. Palyginti su feritinu, hemosiderinas yra nuolatinė geležies atsarga, kurioje mikroelementas yra laikomas medžiagų apykaitai tokia forma, kurios nebėra. Nuo geležies subalansuoti yra kontroliuojamas tik absorbcijos būdu, nėra reguliuojamo geležies išsiskyrimo. Vyrams ir moterims po menopauzės kasdien prarandama apie 1-2 mg (19-36 µmol / l) geležies, išsiskyrus žarnyno epiteliui ir oda ląstelių, su tulžis ir prakaito, ir su šlapimu. Didesnis geležies praradimas pasireiškia kraujuojant dėl ​​susijusio hemoglobino kiekio sumažėjimo. Su juo išsiskiria maždaug 25–60 ml kraujo mėnesinės, todėl per mėnesį prarandama 12.5–30 mg (225–540 µmol) geležies. Moterims geležies poreikis taip pat padidėja nėštumas dėl geležies tiekimo į vaisius. Apie 300 mg mikroelemento tiekiama į vaisius per placenta. Be to, kraujo netekimas atsiranda dėl gimdymo ir žindymo - 0.5 mg, tačiau juos kompensuoja tai, kad nėra mėnesinės keletą mėnesių po to nėštumas. Be to, yra ir kitų geležies trūkumo rizikos grupių. Dėl to, kad nėra reguliuojamų geležies išskyrimo mechanizmų, per didelis geležies suvartojimas su maistu negali būti kompensuojamas padidėjusiu išskyrimu. Tyrimų rezultatas - padidėjęs feritino kiekis -> 200 µg / ml - yra nepriklausomas aterosklerozės (arterijų sukietėjimo) rizikos veiksnys ir gali padvigubinti miokardo infarkto riziką (širdis ataka). Galiausiai geležies būklė yra optimali, kai organizmui yra pakankamai geležies, kad ji galėtų atlikti savo funkcijas, tačiau geležies atsargos nėra pilnos.