Фазлутдинов К.К.

14.10.2022 (обновленно 14.10.2022)

371 просмотров

Физиологическое влияние железа (Fe) на организм человека, польза и вред

Содержание:

1. Общие сведения о железе

2. Роль железа в организме человека

3. Метаболизм железа

4. Дефицит железа в организме

5. Избыток железа в организме

1. Общие сведения о железе.

Химический элемент Fe ⦏ferrum⦐ расположен в 4 периоде, побочной подгруппе VIII группы периодической таблицы хим. элементов Д.И.Менделеева. Является четвертым по распространенности в природе химическим элементом.

В соединениях может иметь степень окисления +2, +3, +6, что объясняется строением внешнего электронного слоя 3s²3p⁶3d⁶4s². В природе чаще встречается в виде соединений, называемых рудами (в переводе значит “рыжий” ⎼ цвет, выдающий присутствие трехвалентного железа):

• Fe₂O₃ ⎼ красный железняк (гематит);
• Fe₂O₃ × FeO ⎼ магнитный железняк;
• Fe₂O₃ × H₂O ⎼ бурый железняк.

Манипуляции древнего человека с железной рудой положили начало нашей цивилизации.  

Простое вещество железо ⎼ пластичный серебристо-белый металл средней активности, но при повышенной температуре или повышенной влажности быстро поддается коррозии. Обладает свойством ферромагнитности, благодаря чему железо-никелевое ядро Земли обеспечивает естественный магнетизм планеты.

2. Роль железа в организме человека

Железо уникальный микроэлемент. Его основная функция ⎼ обеспечение органов и тканей кислородом, поддержание окислительно-восстановительных процессов. Для этого молекула железа входит в состав белка гемоглобина (именно железо окрашивает кровь в красный цвет). А также других белков (более 70), например:

• ферритин и гемосидерин ⎼ запас железа в депо: печени, селезенке, костном мозге;

• миоглобин ⎼ запас кислорода в скелетных мышцах и мышце сердца;

• каталаза, цитохром ⎼ продуцирование энергии;

• трансферрин ⎼ транспорт железа из тонкого кишечника в депо.

В норме количество железа в организме взрослого человека 3-5 мг, в том числе в разных белках:

Восполнение железа в организме происходит двумя путями:

1. Эндогенный. При распаде молекул гемоглобина в макрофагах печени, селезенки и костного мозга освободившиеся атомы железа повторно используются для синтеза гемоглобина. Таким образом закрывается 97% суточной потребности железа.

2. Экзогенный. Суточная норма потребления железа с пищей составляет 10-20 мг. При этом, в зависимости от условий, из этого количества всасывается не более 10% (1-2 мг).

Ежесуточная норма восполнения железа с питанием зависит от возраста и пола:

• дети ⎼ от 4 до 18 мг/сут;
• мужчины ⎼ 10 мг/сут;
• женщины ⎼ 18 мг/сут (при беременности и лактации норма увеличивается до 30 мг/сут).

Опираясь на нормы следует учитывать, что количество усвоенного железа может значительно отличаться от количества, содержащегося в съеденных продуктах. Биодоступность железа зависит от:

1. Формы ⎼ гемовое усваивается быстрее, с меньшими потерями.

2. Веществ, повышающих биодоступность железа ⎼ витамин С, лимонная кислота, яблочная кислота, фруктоза, сорбит, алкоголь и другие.

3. Ингибиторов, снижающих биодоступность железа ⎼ кальций, фитиновая кислота (содержится в орехах, зерновых, бобовых), оксалаты (содержатся в чае, кофе, шоколаде, молоке,..) и другие.

4. Диеты ⎼ при смешанной диете биодоступность составляет 14-18%, при вегетарианской ⎼ 5-12%.

Железо с самой высокой биодоступностью содержится в грудном молоке, но в количестве, достаточном лишь до 6-ти месячного возраста младенца. 

3. Метаболизм железа 

Железо в свободном виде для организма токсично, так как катализирует образование свободных радикалов из пероксида водорода (ведет к повреждению мембран и гибели клеток): 

H₂O₂ + Fe²⁺ → HO^– + Fe³⁺ + HO^∙

Поэтому все железо в организме связано белками и ферментами. С пищей железо поступает в двух формах: гемовой Fe²⁺ и негемовой Fe³⁺. Всасывание гемовой формы железа происходит в верхних отделах тонкого кишечника:

Ионы железа отщепляются от гема с образованием иона железа, который через энтероцит попадает в плазму крови. Здесь образуется соединение с белком трансферрином, который доставляет железо в депо (костный мозг). Трансферрин возвращается в плазму крови на новым ионом железа. Железо, по мере необходимости, проникает в митохондрии, где происходит синтез гема и образование необходимых организму железосодержащих белков. 

Всасывание негемовой формы железа требует дополнительных реакций. Под воздействием желудочного сока и соляной кислоты железо восстанавливается до гемовой формы (Fe³⁺ → Fe²⁺), щелочная среда двенадцатиперстной кишки нейтрализует кислоту. Дальнейший процесс абсорбции ничем не отличается от выше описанного. 

Метаболический цикл железа в организме замкнутый. Потеря железа организмом (примерно 1 мг/сут) происходит только с физиологическими жидкостями и сщелушиванием эпителия ЖКТ и кожи. Такое же количество восполняется с пищей. Полупериод выведения железа 4-6 лет.

Метаболизм железа в организме поддерживают микроэлементы: медь Cu, кобальт Co, марганец Mn, никель Ni.

Для организма человека одинаково плохо как недостаток, так и избыток железа. Но механизмов вывода лишнего железа нет. Поэтому уровень железа в организме поддерживается с помощью гуморальной регуляции, которая учитывает количества запасенного организмом железа: 

• При уменьшении запасов почки вырабатывают гормон эритропоэтин, способствующий увеличению всасываемости железа. 
• Для предотвращения избыточного железа печень синтезирует гормон гепсидин, который ингибирует процесс всасывания железа в кишечнике.

4. Дефицит железа в организме 

Признаки недостатка в организме железа не являются специфическими. Это может быть:

• плохой аппетит;
• головокружение, слабость;
• апатичность, повышенная раздражительность ;
• бледность кожных покровов;
• сухость во рту; 
• ломкость ногтей и волос.

Последствия недостатка в организме железа:

1. Хроническая усталость.
2. Снижение иммунитета, расположенность к инфекционным заболеваниям.
3. Задержка роста и развития у детей.
4. Изменения в тканях и органах.
5. Железодефицитная анемия (далее -ЖДА). 

По данным Всемирной организации здравоохранения дефицит железа входит в число 10 наиболее опасных факторов риска развития различных заболеваний, нетрудоспособности и смертности во всем мире. 

На планете 2 миллиарда человек страдают ЖДА, у 3 миллиардов ⎼ скрытый ЖДА. В том числе среди:

• детей до 2-х лет ⎼ 48%;
• детей школьного возраста ⎼ 53%;
• мужчин ⎼ 25%;
• женщин ⎼ 42%; 
• беременных женщин ⎼ 51%.

5. Избыток железа в организме 

Повышенное содержание железа ⎼ гемосидероз (приобретенный или наследственный) ⎼ имеет накопительный эффект и может проявиться после 40 лет. При этом происходит повреждение печени, которое может прогрессировать до цирроза, диабета, артрита, сердечной недостаточности.

Признаки избытка железа в организме:

• усталость;
• недомогание;
• боли в животе неясного генеза.