Železo je nejhojnější přechodný kov na povrchu Země i v organismech a je nezbytným (životně důležitým) stopovým prvkem pro člověka. Vyskytuje se v několika oxidačních stavech, ale pouze Fe2 + - dvojmocný železo, ferosloučeniny - a Fe3 + - trojmocné železo, ferosloučeniny - mají pro organismy jakýkoli význam. Ve sloučeninách železo je obvykle přítomen v dvojmocné formě. Fe2 + pak působí jako redukční činidlo a daruje elektrony. Sloučeniny Fe3 + na druhé straně představují oxidační činidla a jako terminální akceptory elektronů jsou schopné přijímat elektrony [7,19]. Protože Fe2 + ve vodném prostředí řešení mohou spontánně oxidovat na extrémně těžce rozpustný hydroxid Fe3 +, organismy mají určité vlastnosti Proteinů, Jako hemoglobin (krev pigment), transferin or feritin, které váží železo. Stopový prvek tedy zůstává biologicky dostupný navzdory špatné rozpustnosti. Zdravý člověk má celkový tělesný obsah přibližně 3–5 gramů železa - 45–60 mg / kg tělesné hmotnosti. Přibližně 80% z toho je přítomno jako funkční železo. Většina funkčního železa je vyžadována pro erytrocyty (červená krev formování a vývoj buněk a pouze malá část (12%) pro myoglobinu syntéza a mitochondriální dýchací řetězec. Kromě toho musí být k dispozici železo pro biosyntézu závislou na železa enzymy které jsou nezbytné pro transport elektronů. Skladovací orgány železa tvoří asi 20% z celkového počtu. Stopový prvek je uložen ve formě feritin a hemosiderin hlavně v játra, slezina, střevní sliznice a kostní dřeň. Rozlišuje se mezi hemové železo - železo protoporfyrin, dvojmocné Fe - a nehemové železo - ionizované volné železo, může být dvojmocné nebo trojmocné - jako složka anorganických sloučenin. Hemiron je komplex železo-protein, s protetickou skupinou spojenou s molekulou proteinu. Nejdůležitější hém Proteinů zásadní pro metabolismus železa obsahovat hemoglobin, myoglobinu a cytochromy. Více než polovina funkčního železa je vázána hemoglobin (Červené krev pigment) a tedy lokalizován v erytrocyty (červené krvinky). myoglobin je červený svalový pigment a společně s jinými železem enzymy - cytochromy, katalázy, peroxidázy - tvoří asi 15% funkčního železa. Nehemové železo v krmivech pro zvířata je ve formě feritin, hemosiderin a citrát železa.
Metabolismus
Regulace homeostázy železa probíhá kontrolou železa vstřebávání v tenké střevo, především v EU duodenum (duodenum) a jejunum - střední část tenkého střeva, známá také jako „prázdná“ střevo. “ Absorpce je ovlivněna mnoha faktory, například:
- Fyziologická poptávka
- Množství a chemická forma požitého železa
- Stav individuální dodávky - bazální železo vstřebávání je asi 1 mg / den, v nedostatek železa ο vstřebávání rychlost se zvyšuje na 3-5 mg / den, při nadbytku železa je absorpce nižší až o 50%.
- Míra erytropoézy (tvorba červených krvinek).
- Kvantitativní poměry různých dalších organických a anorganických složek stravy.
- Resorpční poměry zažívací trakt.
- věk
- Nemoci - například malabsorpce, jako je celiakie (enteropatie vyvolaná lepkem), Crohnova choroba, ulcerózní kolitida a chronická atrofická gastritida, jsou spojeny s nedostatečnou absorpcí železa
Stopový prvek je absorbován potravou jak ve formě nehemového železa, tj. V ionizované volné formě jako volné ionty Fe2 +, tak ve formě hemového železa. Většina železa v potravinách je vázána na Proteinů, organické kyseliny nebo jiné látky - železo protoporfyrin (hem), komplexy ferrihydroxidu. V živočišných potravinách, zejména v mase, je 40 až 60% železa přítomno jako hemové železo. Bivalentní železo je díky své dobré rozpustnosti absorbováno 15-35% v závislosti na stavu železa, a proto má vysokou hladinu biologická dostupnost. Naproti tomu dostupnost nehemového železa, které je převážně v trojmocné formě, je výrazně nižší. Nehemové železo se vyskytuje hlavně v rostlinných potravinách a zřídka se vstřebává více než 5%. Trojmocné železo není rozpustné ve slabě alkalickém prostředí svršku tenké střevo a proto je stažen z absorpce. Současná konzumace masa a rostlinných potravin může zdvojnásobit rychlost absorpce železa rostlinného původu. Je to způsobeno nízkomolekulárními komplexotvornými látkami obsaženými v mase, včetně živočišných bílkovin, které jsou kvalitnější, kvůli vysokému počtu cenných aminokyselinynež rostlinné bílkoviny (vaječné bílky). Obsahující sulfhydrylovou skupinu aminokyseliny - methionin, cystein - upřednostňují redukci trojmocného železa na dvojmocnou formu, která je rozpustnější a vstřebatelnější. Dostatečný kyselina chlorovodíková produkce v žaludeční šťávě je také důležitá pro optimální využití železa v potravě. Žaludeční kyselina chlorovodíková štěpí komplexně vázané železo na snadněji dostupné volné ionty železa a volně vázané organické železo. Další zvýšení biologické dostupnosti železa z potravin:
- Gastroferrin - sekrece žaludku sliznice.
- Vitamin C - podporuje vstřebávání nehemového železa kyselinou askorbovou a inhibuje tvorbu špatně rozpustného trojmocného železa; příjem pouhých 25 mg vitaminu C má za následek výrazné zvýšení absorpce
- Vitamin A váže železo během trávicího procesu, a tím jej odstraňuje z absorpčních účinků kyseliny fytové (fytáty) a polyfenolů
- Fruktóza
- Polyoxikarboxylové kyseliny v ovoci a zelenině
- Jiné organické kyseliny, Jako kyselina citronová, kyselina vinná a kyselina mléčná.
- Alkohol - propaguje žaludeční kyselina sekrece, zvyšující absorpci trojmocného železa.
Podporou přeměny Fe3 + na Fe2 + tyto látky zvyšují absorpci železa. Například, vitamin C - ve 150 gramech špenátu nebo kedlubnu - zvyšuje biologická dostupnost nehemového železa faktorem 3-4. Absorpce železa silně inhibuje:
- Kyselina fytová (fytáty) v obilovinách, kukuřice, rýže a celozrnné a sójové výrobky.
- Vláknina - ne celulóza
- Oxaláty v zelenině - zejména špenát, rebarbora - a kakao.
- Polyfenoly - počítaje v to třísloviny - V káva, Černý čaj, proso, špenát a červené víno.
- Fosvitin ve vaječných žloutcích
- Uhličitany
- Fosfáty
- Vápník soli - maximální inhibiční účinek byl zjištěn při hladinách vápníku ve stravě 300–600 mg.
- Drogy - antacida obsahující hliník, magnézium, a vápník, stejně jako snižování lipidů drogy, může snížit absorpci železa až o 70% (cholestyramin); chelatační činidla, jako je penicilamin, ethylendiamintetraacetát - EDTA - a deferoxamine inhibovat zejména nehemové vstřebávání železa.
- Pojiva žaludeční kyseliny
- Kadmium - Cd2 + - z prostředí
- Nadměrný příjem jiných kovových iontů, jako je např mangan (Mn2 +), kobalt (Co2 +), měď (Cu2 +), zinek (Zn2 +), vést (Pb2 +).
- Nedostatek bílkovin ve stravě
Tyto látky tvoří komplex se železem, který se obtížně vstřebává, a proto blokují jeho absorpci. Poté, co je železo absorbováno v buňkách tenkého střeva sliznice, je buď skladován jako feritin, zásobní protein železa, nebo přenášen do plazmy pomocí transportního proteinu mobilferrinu. V plazmě se stopový prvek přenáší na transportní protein železa transferin. Normální transferin koncentrace v plazmě je 220-370 mg / 100 ml. Hladina sérového transferinu nepřímo koreluje s velikostí zásoby železa. V souladu s tím v nedostatek železa, jak obsah plazmového transferinu, tak receptor transferinu koncentrace jsou zvýšeny. Saturace transferinu je indikátorem transportu železa do tkání a obvykle se snižuje nedostatek železa. Transferin transportuje železo do všech buněk a tkání, kde se následně váže na receptory transferinu a je přijímáno do buněk. Zásadní význam má mobilizace do kostní dřeň. Zde je železo nezbytné pro pokračující tvorbu hemoglobinu, která má přednost před jinými syntézními kroky. Přibližně 70 až 90% železa vázaného na transferin je zapotřebí pro syntézu hemoglobinu. A konečně, vznik a rozvoj erytrocyty (červené krvinky) je zodpovědný za převládající obrat železa. Zbývajících 10 až 30% je k dispozici pro akumulaci enzymy a koenzymy nebo je uložen jako feritin. Pokud je překročena skladovací kapacita feritinu, je železo vázáno na zásobní protein hemosiderin. Význam feritinu spočívá ve skladování, přepravě a detoxikace ze železa. V případě potřeby lze železo rychle uvolnit ze skladu a použít k syntéze hemoglobinu. Ferritin představuje nejvhodnější značku pro stav železa! Nízké hladiny feritinu v séru se vyskytují při nedostatku železa. Na druhé straně je přetížení železem detekovatelné při zvýšené koncentraci feritinu v séru. Pokud jsou vyčerpány celkové zásoby železa v těle, riziko anémie zvyšuje v důsledku narušení biosyntézy hemoglobinu. V závislosti na věku, pohlaví a rase ukazují koncentrace hemoglobinu pod 12 g / l u žen a pod 13 g / l u mužů anémie. Hemosiderin je kondenzační produkt apoferritinu a buněčných složek, jako je např lipidy a nukleotidy, lokalizované primárně v hepatocytech a buňkách kostní dřeň, játra, a slezina. Ve srovnání s feritinem je hemosiderin trvalým zásobníkem železa, ve kterém je stopový prvek uložen pro metabolismus ve formě, která již není k dispozici. Od železa vyvážit je řízen výhradně absorpcí, nedochází k žádnému regulovanému vylučování železa. U mužů a žen po menopauze se ztrácí asi 1–2 mg (19–36 µmol / l) železa denně vylučováním střevního epitelu a kůže buňky, s žluč a pot a močí. K větším ztrátám železa dochází při krvácení v důsledku související ztráty hemoglobinu. Vylučuje se přibližně 25-60 ml krve menstruace, což vedlo ke ztrátě 12.5-30 mg (225-540 µmol) železa za měsíc. Během ženy se také zvyšuje potřeba železa u ženy těhotenství kvůli dodávce železa do plod. Asi 300 mg stopového prvku se dodává do plod přes placenta. Kromě toho dochází ke ztrátám krve v důsledku porodu a kojení - 0.5 mg - jsou však kompenzovány absencí menstruace několik měsíců poté těhotenství. Kromě toho existují další rizikové skupiny pro nedostatek železa. Vzhledem k tomu, že neexistují regulované mechanismy vylučování železa, nelze nadměrný příjem železa ve stravě kompenzovat zvýšeným vylučováním. Výsledkem studií je, že zvýšené hladiny feritinu -> 200 µg / ml - jsou nezávislým rizikovým faktorem pro aterosklerózu (kornatění tepen) a mohou zdvojnásobit riziko infarktu myokardu (srdce Záchvat). Stav železa je konečně optimální, když má tělo k dispozici dostatek železa pro výkon jeho funkcí, ale zásoby železa nejsou plné.
