Медико-биологические основы обеспечения организма железом

 

Эритропоэз

 

Эритропоэз - один из самых мощных процессов образования клеток в организме. За 70 лет человек производит около 3,5 тонн эритроцитов. У взрослого человека эритропоэз протекает в костном мозге. Родоначальниками кроветворения являются стволовые клетки, способные давать все ростки клеток крови.

 

Эритроидный ряд клеток.

Собственно эритроидный ряд (см. табл. 2.1.1) начинается с проэритробластов - потомков стволовых клеток, у которых появляется чувствительность к эритропоэтину. В проэритробластах начинается синтез гемоглобина, продолжающийся в ряду созревающих клеток. По мере накопления гемоглобина в последующих клетках деление приостанавливается, ядро уменьшается в размере. На последнем этапе ядро из клетки удаляется, затем исчезают остатки РНК, еще выявляемые при специальной окраске в молодых эритроцитах - ретикулоцитах. Наиболее известным фактором, регулирующим эритропоэз, является гормон эритропоэтин (ЭПО), синтезируемый в почках. Уровень ЭПО повышается при быстром развитии гипоксии - обильная кровопотеря, острый гемолиз, острая ишемия почек, подъем в горы. При хронических анемиях уровень ЭПО, как правило, нормален, исключая апластическую анемию, сопровождающуюся чрезвычайно высоким уровнем гормона.

 

табл. 2.1.1

 

Регуляция эритропоэза

Наряду с ЭПО, в крови присутствуют ингибиторы эритропоэза (ИЭПО). Это разнообразные вещества, часть которых относится к среднемолекулярным токсинам, образующимся в нормальных и патологических процессах. Баланс активности ЭПО и ИЭПО регулирует эритропоэз. При необходимости экстренной регенерации индуцируется эритропоэтиновый механизм - значительное преобладание активности ЭПО над активностью ИЭПО. При почечной недостаточности и ряде хронических заболеваний, сопровождающихся повышенным образованием или нарушением выведения среднемолекулярных токсинов, активность ИЭПО доминирует над ЭПО, что ведет к угнетению эритропоэза и развитию анемии хронических заболеваний.

Синтез гемоглобина

 

Гемоглобин составляет 95% белка эритроцитов. Молекула гемоглобина состоит из двух пар различных по структуре цепей глобинового белка, в каждой из которых находится железосодержащая протопорфириновая группа - гем. Синтез гемоглобина начинается с ранних этапов эритропоэза и идет путем синхронной продукции гема и глобиновых цепей с образованием законченной молекулы.

Образование гемоглобина регулируется ЭПО, рост концентрации которого ускоряет синтез глобина. Активность поступления железа в клетки костного мозга также регулирует образование гемоглобина. Уровень железа в клетках определяет скорость образования гема. В свою очередь, свободный гем через белки-регуляторы усиливает синтеза глобина. Эта связь систем синтеза гема и глобина синхронизирует их работу - в норме лишь незначительное количество свободного протопорфирина и глобина остается не связанным в гемоглобине.

 

Регенерация красной крови

 

Действие многих факторов ведет к нарушению мембран и внутренней структуры эритроцитов. Физиологический гемолиз измененных эритроцитов - постоянный процесс в организме. Основная масса эритроцитов разрушается в селезенке. Здесь имеется открытый кровоток, и эритроциты плотно контактируют с макрофагами в паренхиме органа. У здорового человека разрушается 180-270 млн. эритроцитов в сутки. Железо этих эритроцитов накапливается в макрофагах и обменивается через трансферрин крови с костным мозгом и другими органами и тканями. В норме скорость регенерации красной крови соответствует уровню физиологического гемолиза. При массивной кровопотере или повышенном кроверазрушении активность эритропоэза за счет выброса ЭПО может возрастать в сотни раз. Адекватный уровень эритропоэза невозможен при недостатке или нарушениях обмена ряда незаменимых, поступающих только с пищей веществ. Витамин В12 и фолиевая кислота, участвуя в обмене нуклеотидов, являются незаменимыми факторами для синтеза ДНК и деления любых клеток. Недостаток в организме этих витаминов приводит к развитию мегалобластных анемий: В12-дефицитной и фолиеводефицитной анемии. Недостаточное поступление железа в клетки костного мозга ограничивает возможность синтеза гема и, как следствие, - гемоглобина. Угнетение синтеза гема наблюдается и при недостатке витамина В6, в связи с тем, что этот процесс осуществляется ферментами, зависимыми от пиридоксина. Недостаток в организме железа и витамина В6 сопровождается развитием микроцитарных анемий: сидеропенической (ЖДА) и сидеробластной, соответственно.

Метаболизм железа

Обмен железа

В организме здорового человека содержится около 3-4 г железа (40-50 мг Fe/кг). Выделяют три фонда железа: - функциональное железо находится в составе гемоглобина, миоглобина и железосодержащих энзимов. - транспортная форма представлена железом в составе трансферрина. - депонированное железо находится в составе ферритина и гемосидерина внутренних органов. Обмен железа является высокоорганизованным процессом, в котором все железо, выделяемое при распаде гемоглобина и других железосодержащих белков, вновь утилизируется. Поэтому, несмотря на то, что ежедневно абсорбируется и выводится лишь малая часть железа (0,03-0,05%), его метаболизм очень динамичный. Кинетика железа здорового мужчины весом 70 кг имеет следующие параметры: эритроциты - 2000-2500 мг; плазма - 4 мг; запасы - 800-1000 мг; миоглобин и ферменты - 300 мг; всасывание - 1-2 мг/сутки; потери - 1-2 мг/сутки; высвобождение при гемолизе - 25 мг/сутки; потребление при эритропоэзе - 25 мг/сутки.

Содержание железа в сыворотке в норме приведено ниже (Табл.2.4.1).

 

Табл. 2.4.1

Возраст	Содержание железа
	Мкг/дл		Ммоль/л
Новорожденные	100-200		17,9-44,75
Дети до 2 лет		40-100		7,16-17,9
Дети старше 2 лет		50-120		8,95-21,48
Взрослые:
Мужчины женщины		50-160 40-150		8,95-28,64 7,16-26,85