Jernmetabolisme i kroppen

Normalt indeholder en rask voksens krop omkring 3-5 g jern, og jern kan derfor klassificeres som et mikroelement. Jern er ujævnt fordelt i kroppen. Omtrent 2/3 af jernet findes i hæmoglobinet i de røde blodlegemer - dette er den cirkulerende jernreserve (eller pulje). Hos voksne er denne pulje 2-2,5 g, hos terminfødte - 0,3-0,4 g, og hos for tidligt fødte - 0,1-0,2 g. Relativt meget jern findes i myoglobin: 0,1 g hos mænd og 0,05-0,07 g hos kvinder. Menneskekroppen indeholder mere end 70 proteiner og enzymer, herunder jern (f.eks. transferrin, lactoferrin), den samlede mængde jern i dem er 0,05-0,07 g. Jern transporteret af transportproteinet transferrin udgør omkring 1% (jerntransportfond). Jernreserver (depot, reservefond), som udgør omkring 1/3 af alt jern i menneskekroppen, er yderst vigtige for lægepraksis. Følgende organer udfører depotfunktionen:

• lever;
• milt;
• knoglemarv;
• hjerne.

Jern findes i depotet i form af ferritin. Mængden af jern i depotet kan karakteriseres ved at bestemme koncentrationen af SF. I dag er SF den eneste internationalt anerkendte markør for jernreserver. Slutproduktet af jernmetabolismen er hæmosiderin, som aflejres i væv.

Jern er den vigtigste kofaktor for enzymerne i den mitokondrielle respirationskæde, citratcyklus og DNA-syntese. Det spiller en vigtig rolle i binding og transport af ilt via hæmoglobin og myoglobin. Proteiner, der indeholder jern, er nødvendige for metabolismen af kollagen, katekolaminer og tyrosin. På grund af jernets katalytiske virkning i reaktionen Fe2 ^* <--> Fe3 ^danner frit, ikke-chelateret jern hydroxylradikaler, der kan forårsage skade på cellemembraner og celledød. I evolutionsprocessen blev beskyttelsen mod den skadelige virkning af frit jern løst ved at danne specialiserede molekyler til absorption af jern fra fødevarer, dets absorption, transport og aflejring i en ikke-giftig, opløselig form. Transport og aflejring af jern udføres af specielle proteiner: transferrin, transferrinreceptor og ferritin. Syntesen af disse proteiner reguleres af en særlig mekanisme og afhænger af kroppens behov.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Jernstofskiftet hos en rask person er lukket i en cyklus

Hver dag mister en person omkring 1 mg jern med biologiske væsker og afskalket epitel i mave-tarmkanalen. Præcis den samme mængde kan absorberes i mave-tarmkanalen fra mad. Det skal forstås klart, at jern kun kommer ind i kroppen med mad. Således mistes 1 mg jern hver dag, og 1 mg absorberes. I processen med at ødelægge gamle erytrocytter frigives jern, som udnyttes af makrofager og genbruges i opbygningen af hæm. Kroppen har en særlig mekanisme til jernabsorption, men det udskilles passivt, det vil sige, at der ikke er nogen fysiologisk mekanisme til jernudskillelse. Hvis absorptionen af jern fra mad ikke opfylder kroppens behov, opstår der derfor jernmangel uanset årsagen.

Fordeling af jern i kroppen

1. 70% af den samlede mængde jern i kroppen er en del af hæmoproteiner; disse er forbindelser, hvor jern er bundet til porphyrin. Hovedrepræsentanten for denne gruppe er hæmoglobin (58% jern); derudover omfatter denne gruppe myoglobin (8% jern), cytokromer, peroxidaser, katalaser (4% jern).
2. En gruppe af non-hæm-enzymer - xanthinoxidase, NADH-dehydrogenase, aconitase; disse jernholdige enzymer er hovedsageligt lokaliseret i mitokondrierne og spiller en vigtig rolle i processen med oxidativ fosforylering og elektrontransport. De indeholder meget lidt metal og påvirker ikke den samlede jernbalance; deres syntese afhænger dog af tilførslen af jern til vævene.
3. Transportformen for jern er transferrin, lactoferrin, en lavmolekylær jernbærer. Plasmaets primære transportferroprotein er transferrin. Dette protein fra beta-globulinfraktionen med en molekylvægt på 86.000 har 2 aktive steder, som hver kan binde et Fe3 ⁺ -atom. Der er flere jernbindingssteder i plasma end jernatomer, og derfor er der intet frit jern i det. Transferrin kan også binde andre metalioner - kobber, mangan, krom, men med forskellig selektivitet, og jern bindes primært og mere fast. Det primære sted for transferrinsyntese er leverceller. Med en stigning i niveauet af deponeret jern i hepatocytter reduceres transferrinsyntesen mærkbart. Transferrin, som bærer jern, er ivrigt for normocytter og reticulocytter, og mængden af metalabsorption afhænger af tilstedeværelsen af frie receptorer på overfladen af erytroide forstadier. Reticulocytmembranen har betydeligt færre bindingssteder for transferrin end pronormocytten, hvilket betyder, at jernoptagelsen falder, når erytroide cellen ældes. Lavmolekylære jernbærere sørger for intracellulær jerntransport.
4. Deponeret, reserve- eller ekstrajern kan forekomme i to former - ferritin og hæmosiderin. Forbindelsen med reservejern består af proteinet apoferritin, hvis molekyler omgiver et stort antal jernatomer. Ferritin er en brun forbindelse, opløselig i vand, der indeholder 20% jern. Ved overdreven ophobning af jern i kroppen øges syntesen af ferritin kraftigt. Ferritinmolekyler er til stede i næsten alle celler, men der er især mange af dem i leveren, milten og knoglemarven. Hæmosiderin er til stede i væv som et brunt, granulært, vanduopløseligt pigment. Jernindholdet i hæmosiderin er højere end i ferritin - 40%. Den skadelige virkning af hæmosiderin i væv er forbundet med skader på lysosomer, ophobning af frie radikaler, hvilket fører til celledød. Hos en rask person er 70% af reservejernet i form af ferritin og 30% i form af hæmosiderin. Hæmosiderinudnyttelseshastigheden er betydeligt lavere end for ferritin. Jernreserver i væv kan vurderes baseret på histokemiske undersøgelser ved hjælp af en semi-kvantitativ vurderingsmetode. Antallet af sideroblaster tælles - nukleare erytroide celler, der indeholder forskellige mængder af ikke-hæmjerngranuler. Det særlige ved jernfordelingen i små børns krop er, at de har et højere jernindhold i erytroide celler og mindre jern i muskelvæv.

Regulering af jernbalancen er baseret på principperne om næsten fuldstændig genudnyttelse af endogent jern og opretholdelse af det nødvendige niveau på grund af absorption i mave-tarmkanalen. Halveringstiden for jernudskillelse er 4-6 år.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Jernoptagelse

Absorptionen sker hovedsageligt i tolvfingertarmen og den indledende del af jejunum. Ved jernmangel i kroppen strækker absorptionszonen sig i distal retning. Den daglige kost indeholder normalt omkring 10-20 mg jern, men kun 1-2 mg absorberes i mave-tarmkanalen. Absorptionen af hæmjern overstiger betydeligt indtaget af uorganisk jern. Der er ingen klar mening om jernvalensens effekt på dets absorption i mave-tarmkanalen. VI Nikulicheva (1993) mener, at Fe2 ⁺ praktisk talt ikke absorberes, hverken ved normale eller overskydende koncentrationer. Ifølge andre forfattere afhænger jernabsorptionen ikke af dets valens. Det er blevet fastslået, at den afgørende faktor ikke er jernets valens, men dets opløselighed i tolvfingertarmen ved en alkalisk reaktion. Mavesaft og saltsyre deltager i absorptionen af jern, sikrer genoprettelse af oxidformen (FeH ⁾ til oxidformen (Fe2 ⁺ ), ionisering og dannelse af komponenter, der er tilgængelige for absorption, men dette gælder kun for ikke-hæmjern og er ikke den primære mekanisme til regulering af absorption.

Absorptionsprocessen for hæmjern afhænger ikke af mavesekretion. Hæmjern absorberes i form af en porphyrinstruktur, og kun i tarmslimhinden adskilles det fra hæmjern og danner ioniseret jern. Jern absorberes bedre fra kødprodukter (9-22%), der indeholder hæmjern, og meget dårligere fra planteprodukter (0,4-5%), som indeholder ikke-hæmjern. Jern absorberes fra kødprodukter på forskellige måder: jern absorberes dårligere fra leveren end fra kød, da jern i leveren findes i form af hæmosiderin og ferritin. Kogning af grøntsager i en stor mængde vand kan reducere jernindholdet med 20 %.

Absorptionen af jern fra modermælk er unik, selvom dens indhold er lavt - 1,5 mg/l. Derudover øger modermælk absorptionen af jern fra andre produkter, der indtages samtidig med det.

Under fordøjelsen trænger jern ind i enterocytten, hvorfra det passerer ind i blodplasmaet langs koncentrationsgradienten. Når der er jernmangel i kroppen, accelererer dets overførsel fra mave-tarmkanalens lumen til plasmaet. Når der er et overskud af jern i kroppen, tilbageholdes størstedelen af jernet i cellerne i tarmslimhinden. Enterocytten, der er fyldt med jern, bevæger sig fra bunden til toppen af tarmtotten og går tabt sammen med det afskallede epitel, hvilket forhindrer overskydende metal i at trænge ind i kroppen.

Jernoptagelsesprocessen i mave-tarmkanalen påvirkes af forskellige faktorer. Tilstedeværelsen af oxalater, fytater, fosfater og tanniner hos fjerkræ reducerer jernoptagelsen, da disse stoffer danner komplekser med jern og fjerner det fra kroppen. Tværtimod forbedrer ascorbinsyre, ravsyre og pyrodruesyre, fruktose, sorbitol og alkohol jernoptagelsen.

I plasma binder jern sig til sin bærer, transferrin. Dette protein transporterer primært jern til knoglemarven, hvor jern trænger ind i erytrocytterne, og transferrin vender tilbage til plasmaet. Jern trænger ind i mitokondrierne, hvor hæmsyntese finder sted.

Jerns videre vej fra knoglemarven kan beskrives som følger: Under fysiologisk hæmolyse frigives 15-20 mg jern pr. dag fra erytrocytter, som udnyttes af fagocytiske makrofager; derefter går hoveddelen igen til syntesen af hæmoglobin, og kun en lille mængde forbliver i form af reservejern i makrofager.

30% af kroppens samlede jernindhold bruges ikke til erytropoiese, men deponeres i depoter. Jern i form af ferritin og hæmosiderin lagres i parenkymatøse celler, hovedsageligt i leveren og milten. I modsætning til makrofager forbruger parenkymatøse celler jern meget langsomt. Jernindtaget i parenkymatøse celler stiger med betydeligt jernoverskud i kroppen, hæmolytisk anæmi, aplastisk anæmi, nyresvigt og falder ved svær metalmangel. Jernfrigivelsen fra disse celler stiger med blødning og falder ved blodtransfusioner.

Det samlede billede af jernmetabolismen i kroppen vil være ufuldstændigt, hvis vi ikke tager højde for vævsjern. Mængden af jern, der er en del af ferroenzymer, er lille - kun 125 mg, men betydningen af vævsrespirationsenzymer er vanskelig at overvurdere: uden dem ville enhver celles levetid være umulig. Jernreserven i celler gør det muligt at undgå direkte afhængighed af syntesen af jernholdige enzymer af udsving i kroppens indtag og forbrug.

[ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ]

Fysiologiske tab og træk ved jernmetabolisme

Fysiologisk jerntab fra en voksens krop er omkring 1 mg pr. dag. Jern går tabt ved eksfolierende hudepitel, epidermale vedhæng, sved, urin, afføring og eksfolierende tarmepitel. Hos kvinder går jern også tabt med blod under menstruation, graviditet, fødsel og amning, hvilket er omkring 800-1000 mg. Jernmetabolismen i kroppen er vist i diagram 3. Det er interessant at bemærke, at jernindholdet i serum og transferrinmætningen ændrer sig i løbet af dagen. Høje jernkoncentrationer i serum observeres om morgenen og lave værdier om aftenen. Søvnmangel hos mennesker fører til et gradvist fald i jernindholdet i serum.

Jernstofskiftet i kroppen påvirkes af sporstofferne: kobber, kobolt, mangan, nikkel. Kobber er nødvendigt for absorption og transport af jern; dets virkning opnås gennem cytokromoxidase, ceruloplasmin. Mangans virkning på hæmatopoieseprocessen er uspecifik og er forbundet med dets høje oxiderende kapacitet.

For at forstå, hvorfor jernmangel er mest almindelig hos små børn, unge piger og kvinder i den fødedygtige alder, lad os se på jernmetabolismens karakteristika i disse grupper.

Jernophobning hos fosteret forekommer gennem hele graviditeten, men mest intensivt (40%) i sidste trimester. Derfor fører præmaturitet på 1-2 måneder til en reduktion af jernforsyningen på 1,5-2 gange sammenlignet med fuldbårne børn. Det er kendt, at fosteret har en positiv jernbalance, der går mod koncentrationsgradienten til fordel for fosteret. Moderkagen optager jern mere intensivt end den gravide kvindes knoglemarv og har evnen til at absorbere jern fra moderens hæmoglobin.

Der er modstridende data om effekten af moderens jernmangel på fostrets jernlagre. Nogle forfattere mener, at sideropeni under graviditet ikke påvirker fostrets jernlagre; andre mener, at der er en direkte sammenhæng. Det kan antages, at et fald i jernindholdet i moderens krop fører til en mangel på jernlagre hos den nyfødte. Udvikling af jernmangelanæmi på grund af medfødt jernmangel er dog usandsynlig, da forekomsten af jernmangelanæmi, hæmoglobinniveauer og serumjern i den første dag efter fødslen og i de følgende 3-6 måneder ikke adskiller sig hos børn født af raske mødre og mødre med jernmangelanæmi. Jernindholdet i kroppen hos en fuldbåren og for tidligt født nyfødt er 75 mg/kg.

Hos børn skal jernet i modsætning til voksne ikke blot genopbygge de fysiologiske tab af dette mikroelement, men også opfylde vækstbehovet, som i gennemsnit er 0,5 mg/kg pr. dag.

De vigtigste forudsætninger for udvikling af jernmangel hos for tidligt fødte babyer, børn fra flerfoldsgraviditeter og børn under 3 år er således:

• hurtig udtømning af reserver på grund af utilstrækkeligt eksogent jernindtag;
• øget behov for jern.

Jernmetabolisme hos unge

Et kendetegn ved jernstofskiftet hos unge, især piger, er en udtalt forskel mellem det øgede behov for dette mikroelement og dets lave indtag i kroppen. Årsagerne til denne forskel er: hurtig vækst, dårlig ernæring, sportsaktiviteter, kraftig menstruation og et initialt lavt jernniveau.

Hos kvinder i den fødedygtige alder er de vigtigste faktorer, der fører til udvikling af jernmangel i kroppen, kraftig og langvarig menstruation samt flerfoldsgraviditeter. Det daglige jernbehov for kvinder, der mister 30-40 ml blod under menstruation, er 1,5-1,7 mg/dag. Med større blodtab stiger jernbehovet til 2,5-3 mg/dag. Faktisk kan kun 1,8-2 mg/dag trænge ind gennem mave-tarmkanalen, det vil sige, at 0,5-1 mg jern/dag ikke kan genopfyldes. Manglen på mikroelementer vil således være 15-20 mg pr. måned, 180-240 mg pr. år, 1,8-2,4 g pr. 10 år, det vil sige, at denne mangel overstiger kroppens indhold af jernreserve. Derudover er antallet af graviditeter, intervallet mellem dem og amningens varighed vigtige for udviklingen af jernmangel hos en kvinde.