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:

1. Rлеточные мембраны.
2. Белки.
3. 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%.

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.

Регуляция. Ферропортин

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).

Регуляция. Гепсидин

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 эритроцитов и из ферритина), гепатоцитов (железо ферритина) и из энтероцитов двенадцатиперстной (всасывание).

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. 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. 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?

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.