Железо в организме, регуляция

Железо в организме:

Эритроциты -2300 мг

Функциональные ткани — 500 мг

Запасы — 1000 мг

Экскреция (потери) — 1 мг

Всасывание — 1 мг

Функции железа в организме:

  • Транспорт и хранение кислорода
  • Окислительный метаболизм  (окислительное фосчфорилированиен, цикл Кребса, цитохром Р450)
  • Рост и пролиферация клеток
  • Нейрорецепторная функция

Токсичность железа в организме

  • Образование свободных радикалов, в частности ОН• (часть окислительного стресса)
  • Усиление вирулентности патогенов  (усиление восприимчивости к инфекциям).
  • Железо может привести к повреждению тканей
  • Катализирует превращение перекиси водорода в свободно-радикальные ионы, которые могут атаковать:
  • клеточные мембраны
  • Белки
  • ДНК

С избытком железа связаны гемахроматоз, возможно,  рак,  поражение  сердца и других органов.

Железо в организме

  • 35 — 45 мг / кг  массы тела у мужчин
  • • Всего около 4 г
  • гемоглобин эритроцитов  — 50%
  • -миоглобин мышечной ткани  — 7%
  • -Запасы в ферритине  — 30%
  • • Костный мозг (7%)
  • • Клетки ретикуло-эндотелиальной системы (7%)
  • • Печень (25%)
  • -Другие  гемсодержащие белки — 5%
  • • Цитохромы, миоглобин, другие
  • -В сыворотке  — 0,1%

Железо в организме — транспорт железа в крови 

Эритроциты — железо в составе гемоглобина, с плазмой  не обменивается.
Связанное с трансферрином,  который осуществляет транспорт железа от  органов поставщиков железа (кишечник, печень, костный мозг, макрофаги) через плазму в клетки. В клетки железо переносится с помощью рецептора для трансферрина.

Железо в организме, регуляция. Ферропортин (рис.2).

Ферропортин —  трансмембранный транспортер железа  из тканей доноров железа.

Ферропортин экспортирует железо в плазму из двенадцатиперстной кишки (контроль поглощения),  из макрофагов и гепатоцитов (контроль освобождения железа — продукта катаболизма эритроцитов и запаса железа в ферритине);  в плазме железо   связывается с трансферрином.
Ферропортин  регулирует концентрацию железа в плазме  таким образом, что насыщенность железом трансферрина  составляет ~ 35%  (среднее утреннее значение).

Железо в организме, регуляция. Гепсидин (рис.2)

Гепсидин —   пептид из 25 аминокислот, синтезируется преимущественно в печени, в гепатоцитах. Гепсидин — ключевой регулятор гомеостаза железа.   Гепсидин — ингибирует, тормозит освобождения железа из макрофагов (железо  из старых эритроци тов и из ферритина),гепатоцитов (железо ферритина) и из энтероцитов двенадцатиперстной (всасывание) (рис.3).
Механизм блокирующего действия гепсидина: связывается на поверхности клеточной мембраны с ферропортином, связывание активирует поглощение комплекса гепсидин-ферропортин и расщепление ферропортина в составе лизосомы, ггепсидин возвращается в плазму (рис.3). В отсутствие ферропортина выход железа из энтероцитов, гепатоцитов и макрофагов  блокирован. Таким образом, гепсидин, регулируя трансмембранный транспорт железа,  снижает уровень всасывания железа в кишечнике,  снижает уровень освобождаемого  железа   из гепатоцитов и макрофагов, определяет низкий уровень железа в плазме: в тканях железа много, в плазме — дефицит (рис.3). Говорят о функциональном дефиците железа.

Синтез гепсидина индуцирует интерлейкин воспаления  — ИЛ-6. Синтез гепсидина подавлен при дефиците железа, анемии, гипоксии, неэффективном гемопоэзе.

Как клетки поглощают железо из плазмы? Железо в организме, регуляция.

Связанное с трансферрином железо с током крови поступает ко всем клеткам организма. Клетки организма имеют на поверхности мембраны специфический рецептор — рецептор трансферрина.   Трансферрин  связывается со специфическим  рецепторам   и транспортирует железо в клетку; рецептор и трансферрин (апотрансферрин)   возвращаются к клеточной мембране, рецептор встраивается в мембрану,  а апотрансферрин освобождается  в плазму и  используется повторно.

Скорость поглощения железа   на клеточном уровне регулируется. Количество рецепторов трансферрина на поверхности клеток определяется потребностью отдельной клетки в железе. Самая высокая плотность рецепторов на поверхности созревающих эритроцитов. Зрелые эритроциты не имеют рецептора к трансферрину.