Источники и кишечный барьер
Организм получает железо двумя путями: извне с пищей (экзогенный путь) и за счет распада старых эритроцитов (эндогенная реутилизация). Чтобы пищевое железо усвоилось, необходима кислая среда желудка и присутствие восстановителей. Главный из них — витамин С, который переводит трехвалентное железо в двухвалентное (Fe2+). Именно в такой форме микроэлемент проникает в энтероциты (клетки слизистой кишечника).
Внутри энтероцитов работает механизм «слизистого блока». Его задача — не пустить в кровь лишнее железо:
- Если потребность организма низкая, в клетках активно синтезируется белок апоферритин. Он связывает ионы железа, превращаясь в ферритин (Fe3+). Это железо остается в слизистой и удаляется с калом при естественном слущивании эпителия.
- Если есть дефицит, синтез апоферритина тормозится, и ионы свободно проходят сквозь энтероцит в кровоток.
Транспорт и клеточный рецепторный захват
Покидая кишечник через базальную мембрану, ион Fe2+ попадает в плазму, где снова окисляется до Fe3+. За это отвечает медьсодержащий фермент ферроксидаза (также известная как церулоплазмин). В ходе реакции медь восстанавливается (Cu2+ → Cu+), а подготовленное железо связывается с транспортным гликопротеином апотрансферрином. Образуется комплекс трансферрин-Fe3+, который разносится по всему организму.
Поступление железа в ткани-мишени идет через специфические рецепторы к трансферрину:
- Комплекс связывается с рецептором на поверхности клетки.
- Путем эндоцитоза образуется пузырек (эндосома).
- Внутри клетки железо высвобождается (снова как Fe2+) и идет на нужды метаболизма.
Количество рецепторов на мембране напрямую зависит от внутриклеточных запасов. При нехватке железа транскрипция гена рецептора усиливается, и клетка захватывает больше трансферрина из крови.
Распределение, депонирование и выведение
Поступившее в ткани железо расходуется на создание гемопротеинов (например, гемоглобина в костном мозге или миоглобина в мышцах) и железосерных белков. Излишки депонируются в печени, селезенке и костном мозге.
Основной белок-хранилище — ферритин. Однако, если железа поступает слишком много и емкость ферритина исчерпывается, он трансформируется в гемосидерин. Это плохо растворимый комплекс, способный накапливать до 37% железа в своей структуре.
Массовые потери микроэлемента в норме минимальны. Организм теряет его с калом (включая желчь и слущенный эпителий), потом, мочой, а также во время менструаций, кровотечений, беременности и лактации. При этом значительная часть железа постоянно находится в циркуляции: макрофаги ретикулоэндотелиальной системы захватывают разрушенные эритроциты, высвобождают железо из гемоглобина и отдают его обратно в кровь.
Правило валентностей: «Едим третье, всасываем второе, возим третье, используем второе». Пища (Fe3+) → Кишечник (Fe2+) → Кровь (Fe3+) → Внутри клетки (Fe2+).
Вопросы с занятий и экзамена
Зачем нужна медь в обмене железа?
Медь является кофактором ферроксидазы (церулоплазмина). Без этого фермента железо не сможет окислиться до Fe3+ при выходе в кровь и не свяжется с белком-переносчиком трансферрином.
В чем отличие ферритина от гемосидерина?
Ферритин — это физиологическое растворимое депо железа. Гемосидерин образуется только при избытке микроэлемента, когда резервы ферритина переполнены; он представляет собой нерастворимое скопление.
Как регулируется поступление железа в кровь?
Через механизм «слизистого блока» в энтероцитах. При избытке железа в организме синтезируется апоферритин, который связывает железо внутри клеток кишечника, не пуская его в кровоток.
Что ещё разобрать по теме
- Механизм окислительно-восстановительных реакций с участием аскорбиновой кислоты.
- Роль макрофагов ретикулоэндотелиальной системы в реутилизации гемоглобина.
- Биохимическая структура гемсодержащих и железосерных белков.
- Генетическая регуляция синтеза рецепторов к трансферрину на уровне транскрипции.
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Обмен железа» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Метаболизм гема и обмен железа»
Весь раздел «Метаболизм гема и обмен железа»Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.