Železo je najhojnejším prechodným kovom na povrchu Zeme aj v organizmoch a je pre človeka nevyhnutným (životne dôležitým) stopovým prvkom. Vyskytuje sa v niekoľkých oxidačných stavoch, ale iba dvojmocný Fe2 + železo, ferozlúčeniny - a Fe3 + - trojmocné železo, ferozlúčeniny - majú pre organizmy akýkoľvek význam. V zlúčeninách železo je obvykle prítomný v dvojmocnej forme. Fe2 + potom pôsobí ako redukčné činidlo a daruje elektróny. Na druhej strane zlúčeniny Fe3 + predstavujú oxidačné činidlá a ako terminálne akceptory elektrónov sú schopné prijímať elektróny [7,19]. Pretože Fe2 + vo vod riešenie môžu spontánne oxidovať na extrémne ťažko rozpustný hydroxid Fe3 +, organizmy majú určité vlastnosti proteíny, Ako sú hemoglobín (krv pigment), transferín or feritín, ktoré viažu železo. Stopový prvok teda zostáva biologicky dostupný napriek zlej rozpustnosti. Zdravý človek má celkový obsah tela asi 3 - 5 gramov železa - 45 až 60 mg / kg telesnej hmotnosti. Asi 80% z toho je prítomné ako funkčné železo. Väčšina funkčného železa je potrebná pre erytrocyty (červené krv bunka) a vývoj a iba malá časť (12%) pre myoglobín syntéza a mitochondriálny dýchací reťazec. Okrem toho musí byť k dispozícii železo pre biosyntézu závislú od železa enzýmy ktoré sú nevyhnutné pre transport elektrónov. Skladovacie orgány železa tvoria asi 20% z celkového množstva. Stopový prvok je uložený vo forme feritín a hemosiderín hlavne v pečeň, slezina, črevá sliznice a kostná dreň. Rozlišuje sa medzi hemové železo - železo protoporfyrín, dvojmocné Fe - a nehemové železo - ionizované voľné železo, ktoré môže byť dvojmocné alebo trojmocné - ako zložka anorganických zlúčenín. Hemiron je komplex železo-bielkovina s protetickou skupinou spojenou s molekulou proteínu. Najdôležitejší hém proteíny nevyhnutné pre metabolizmus železa zahrnúť hemoglobín, myoglobín a cytochrómy. Viac ako polovica funkčného železa je viazaná hemoglobín (červená krv pigment) a tak lokalizované v erytrocyty (červené krvinky). myoglobín je červený svalový pigment a spolu s ostatnými obsahuje železo enzýmy - cytochrómy, katalázy, peroxidázy - tvorí asi 15% funkčného železa. Nehemové železo v živočíšnych potravinách je vo forme feritín, hemosiderín a citrát železitý.
metabolizmus
Regulácia homeostázy železa nastáva prostredníctvom kontroly železa vstrebávanie v tenké črevo, predovšetkým v USA dvanástnik (duodenum) a jejunum - stredná časť tenkého čreva, známa tiež ako „prázdna“ črevo. “ Absorpciu ovplyvňuje množstvo faktorov, ako napríklad:
- Fyziologická náročnosť
- Množstvo a chemická forma požitého železa
- Individuálny stav dodávky - bazálne železo vstrebávanie je asi 1 mg / deň, v nedostatok železa the,en vstrebávanie rýchlosť sa zvyšuje na 3 - 5 mg / deň, pri nadmernom vstrebávaní železa je nižšia až o 50%.
- Miera erytropoézy (tvorba červených krviniek).
- Kvantitatívne pomery rôznych ďalších organických a anorganických zložiek potravy.
- Resorpčné pomery tráviaci trakt.
- Vek
- Choroby - napríklad malabsorpcia, ako je celiakia (enteropatia vyvolaná lepkom), Crohnova choroba, ulcerózna kolitída a chronická atrofická gastritída, súvisia s nedostatočnou absorpciou železa.
Stopový prvok je absorbovaný potravou ako nehémové železo, tj. Vo forme ionizovaného železa ako voľné ióny Fe2 +, aj ako hemové železo. Väčšina železa v potravinách je viazaná na proteíny, organické kyseliny alebo iné látky - železo protoporfyrín (hém), komplexy ferrihydroxidu. V potravinách pre zvieratá, najmä v mäse, je 40 až 60% železa obsiahnuté ako hemové železo. Dvojmocné železo je vďaka svojej dobrej rozpustnosti absorbované o 15-35% v závislosti od stavu železa, a preto má vysokú hladinu biologická dostupnosť. Na rozdiel od toho je dostupnosť nehemového železa, ktoré je prevažne v trojmocnej forme, podstatne nižšia. Nehemové železo sa nachádza hlavne v rastlinných potravinách a zriedka sa vstrebáva viac ako 5%. Trojmocné železo nie je rozpustné v slabo alkalickom prostredí zvršku tenké črevo a je preto stiahnutý z absorpcie. Súčasná konzumácia mäsa a rastlinných potravín môže zdvojnásobiť rýchlosť absorpcie železa rastlinného pôvodu. Je to spôsobené nízkomolekulárnymi komplexotvornými látkami obsiahnutými v mäse vrátane živočíšnych bielkovín, ktoré sú kvalitnejšie, a to vďaka vysokému počtu cenných látok. aminokyseliny, ako rastlinné bielkoviny (vaječné bielky). Obsahujúce sulfhydrylové skupiny aminokyseliny - metionín, cysteín - uprednostňujú redukciu trojmocného železa na dvojmocnú formu, ktorá je rozpustnejšia a vstrebateľnejšia. Dostatočné kyselina chlorovodíková produkcia v žalúdočnej šťave je tiež dôležitá pre optimálne využitie železa v strave. Žalúdočné kyselina chlorovodíková štiepi komplexne viazané železo na ľahšie dostupné voľné ióny železa a voľne viazané organické železo. Ďalej zvyšujte biologickú dostupnosť železa z potravy:
- Gastroferín - sekrécia žalúdka sliznice.
- Vitamín C - podporuje vstrebávanie nehémového železa kyselinou askorbovou a inhibuje tvorbu zle rozpustného trojmocného železa; príjem len 25 mg vitamínu C má za následok výrazné zvýšenie absorpcie
- Vitamín A viaže železo počas tráviaceho procesu, a tým ho odstraňuje z absorpčných inhibičných vplyvov kyseliny fytovej (fytáty) a polyfenolov.
- Fruktóza
- Polyoxikarboxylové kyseliny v ovocí a zelenine
- Ostatné organické kyseliny, Ako sú kyselina citrónová, kyselina vínna a kyselina mliečna.
- Alkohol - propaguje žalúdočnej kyseliny sekrécia, zvyšujúca absorpciu trojmocného železa.
Podporou premeny Fe3 + na Fe2 + tieto látky zvyšujú absorpciu železa. Napríklad, vitamín C - v 150 gramoch špenátu alebo kaleráb - zvyšuje biologická dostupnosť nehémového železa faktorom 3-4. Absorpcia železa silne inhibuje:
- Kyselina fytová (fytáty) v obilninách, kukurica, ryža a celozrnné a sójové výrobky.
- Vláknina - nie celulóza
- Oxaláty v zelenine - najmä špenát, rebarbora - a kakao.
- Polyfenoly - počítajúc do toho taníny - V káva, čierny čaj, proso, špenát a červené víno.
- Fosvitín vo vaječných žĺtkoch
- Uhličitany
- fosfáty
- Vápnik soli - maximálny inhibičný účinok sa zistil pri hladinách vápnika v potrave 300 - 600 mg.
- Drogy - antacidá obsahujúce hliník, magnéziuma vápnik, ako aj znižovanie lipidov drogy, môže znížiť absorpciu železa až o 70% (cholestyramín); chelatačné činidlá, ako je penicilamín, etyléndiamíntetraacetát - EDTA - a deferoxamínu inhibovať najmä nehemové vstrebávanie železa.
- Spojivá žalúdočnej kyseliny
- Kadmium - Cd2 + - z prostredia
- Nadmerný príjem iných iónov kovov, ako napr mangán (Mn2 +), kobalt (Co2 +), meď (Cu2 +), zinok (Zn2 +), viesť (Pb2 +).
- Nedostatok bielkovín v strave
Tieto látky tvoria so železom komplex, ktorý sa ťažko vstrebáva, a preto blokujú jeho absorpciu. Po vstrebaní železa v bunkách tenkého čreva sliznice, buď sa ukladá ako feritín, proteín na ukladanie železa, alebo sa prenáša do plazmy pomocou transportného proteínu mobilferrínu. V plazme sa stopový prvok prenáša na transportný proteín železa transferín, Normálne transferín koncentrácie v plazme je 220 - 370 mg / 100 ml. Hladina sérového transferínu nepriamo koreluje s veľkosťou zásoby železa. V súlade s tým v nedostatok železaobsah plazmového transferínu aj receptor transferínu koncentrácie sú zvýšené. Saturácia transferínu je indikátorom transportu železa do tkanív a obvykle sa znižuje v nedostatok železa. Transferín transportuje železo do všetkých buniek a tkanív, kde sa následne viaže na receptory transferínu a je absorbovaný do buniek. Zásadný význam má mobilizácia do kostná dreň. Tam je železo nevyhnutné pre pokračujúcu tvorbu hemoglobínu, ktorá má prednosť pred ostatnými syntetickými krokmi. Približne 70 až 90% železa viazaného na transferín je potrebné na syntézu hemoglobínu. A konečne, formovanie a rozvoj erytrocyty (červené krvinky) je zodpovedný za prevažujúci obrat železa. Zvyšných 10 až 30% je k dispozícii na akumuláciu enzýmy a koenzýmy alebo sa skladuje ako feritín. Ak je skladovacia kapacita feritínu prekročená, je železo viazané na zásobný proteín hemosiderín. Dôležitosť feritínu spočíva v skladovaní, preprave a detoxikácia zo železa. V prípade potreby sa môže železo rýchlo uvoľniť zo skladu a použiť na syntézu hemoglobínu. Feritín predstavuje najvhodnejší marker pre stav železa! Nízke hladiny feritínu v sére sa vyskytujú pri nedostatku železa. Na druhej strane preťaženie železom je zistiteľné pri zvýšených koncentráciách feritínu v sére. Ak sú vyčerpané celkové zásoby železa v tele, riziko anémia sa zvyšuje v dôsledku narušenej biosyntézy hemoglobínu. V závislosti od veku, pohlavia a rasy naznačujú koncentrácie hemoglobínu u žien pod 12 g / l a u mužov pod 13 g / l anémia. Hemosiderín je kondenzačný produkt apoferitínu a bunkových zložiek, ako sú napr lipidy a nukleotidy, lokalizované primárne v hepatocytoch a bunkách kostná dreň, pečeňa slezina. V porovnaní s feritínom je hemosiderín trvalým zásobníkom železa, v ktorom je stopový prvok uložený pre metabolizmus v podobe, ktorá už nie je k dispozícii. Keďže železo vyvážiť sa riadi výlučne absorpciou, nedochádza k regulovanému vylučovaniu železa. U mužov a postmenopauzálnych žien sa stratou asi 1-2 mg (19-36 µmol / l) železa denne vylučovaním črevného epitelu a koža bunky, s žlč a pot a močom. K väčším stratám železa dochádza pri krvácaní v dôsledku súvisiaceho úbytku hemoglobínu. Vylučuje sa približne 25-60 ml krvi menštruácie, čo má za následok stratu 12.5-30 mg (225-540 μmol) železa za mesiac. Počas ženy sa tiež zvyšuje potreba železa u ženy tehotenstva z dôvodu dodávky železa do plod. Asi 300 mg stopového prvku sa dodáva do plod cez placenta. K stratám krvi navyše dochádza v dôsledku pôrodu a dojčenia - 0.5 mg - sú však kompenzované absenciou menštruácie na pár mesiacov po tehotenstva. Okrem toho existujú ďalšie rizikové skupiny pre nedostatok železa. Vzhľadom na to, že neexistujú regulované mechanizmy vylučovania železa, nemožno nadmerný príjem železa v strave kompenzovať zvýšeným vylučovaním. Výsledkom štúdií je, že zvýšené hladiny feritínu -> 200 µg / ml - sú nezávislým rizikovým faktorom pre aterosklerózu (kôrnatenie tepien) a môžu zdvojnásobiť riziko infarktu myokardu (srdce útok). Nakoniec je stav železa optimálny, ak má telo dostatok železa na vykonávanie jeho funkcií, ale zásoby železa nie sú plné.
