Željezo je najzastupljeniji prijelazni metal na površini Zemlje kao i u organizmima i važan je (vitalni) element u tragovima za ljude. Javlja se u nekoliko oksidacijskih stanja, ali samo Fe2 + - dvovalentna željezo, fero spojevi - i Fe3 + - trovalentno željezo, fero spojevi - imaju bilo kakvo značenje za organizme. U spojevima, željezo je obično prisutan u dvovalentnom obliku. Fe2 + tada djeluje kao redukcijsko sredstvo i donira elektrone. S druge strane, spojevi Fe3 + predstavljaju oksidirajuća sredstva i kao terminalni akceptori elektrona sposobni su prihvatiti elektrone [7,19]. Od Fe2 + u vodenoj rješenja mogu spontano oksidirati u izuzetno slabo topiv Fe3 + - hidroksid, organizmi posjeduju određene proteini, Kao što su hemoglobin (krv pigment), transferina or feritin, koji vežu željezo. Dakle, element u tragovima ostaje biološki dostupan usprkos slaboj topljivosti. Zdrava osoba ima ukupni tjelesni sadržaj od oko 3-5 grama željeza - 45 do 60 mg / kg tjelesne težine. Otprilike 80% toga prisutno je kao funkcionalno željezo. Većina funkcionalnog željeza potrebna je za eritrocite (crvena krv stanica) formiranje i razvoj, a samo manji dio (12%) za mioglobin sinteza i mitohondrijski dišni lanac. Uz to, željezo mora biti dostupno za biosintezu ovisno o željezu enzimi koji su bitni za transport elektrona. Skladišni organi željeza čine oko 20% od ukupnog broja. Element u tragovima pohranjen je u obliku feritin i hemosiderin uglavnom u jetra, slezena, crijevna sluznica i koštana srž. Razlikuju se hem željezo - željezo protoporfirin, dvovalentno Fe - i nehem željezo - ionizirano slobodno željezo, može biti dvovalentno ili trovalentno - kao komponenta anorganskih spojeva. Hemiron je željezo-proteinski kompleks, s protetskom skupinom povezanom s molekulom proteina. Najvažniji hem proteini bitno za metabolizam željeza uključiti hemoglobin, mioglobin i citokroma. Više od polovice funkcionalnog željeza vezano je za hemoglobin (Crvena krv pigment) i time lokaliziran u eritrociti (crvene krvne stanice). mioglobin crveni je mišićni pigment i zajedno s ostalim željezom enzimi - citokromi, katalaze, peroksidaze - čine oko 15% funkcionalnog željeza. Ne-hem željezo u životinjskoj hrani ima oblik feritin, hemosiderin i željezni citrat.
Metabolizam
Regulacija homeostaze željeza događa se kroz kontrolu željeza apsorpcija u tankog crijeva, prvenstveno u dvanaesnika (duodenum) i jejunum - srednji dio tankog crijeva, poznat i kao „prazan crijevo. " Na apsorpciju utječu brojni čimbenici, kao što su:
- Fiziološka potražnja
- Količina i kemijski oblik unesenog željeza
- Status pojedinačne opskrbe - bazalno željezo apsorpcija je oko 1 mg / dan, u nedostatak željeza o apsorpcija stopa se povećava na 3-5 mg / dan, a višak apsorpcije željeza je niži i do 50%.
- Opseg eritropoeze (proizvodnja crvenih krvnih stanica).
- Kvantitativni omjeri raznih drugih organskih i anorganskih dijetalnih komponenata.
- Omjeri resorpcije probavni trakt.
- Dob
- Bolesti - na primjer, malapsorpcija poput celijakije (enteropatija izazvana glutenom), Crohnova bolest, ulcerozni kolitis i kronični atrofični gastritis povezani su s nedovoljnom apsorpcijom željeza
Element u tragovima apsorbira se kroz hranu i kao ne-hem željezo, tj. U ioniziranom slobodnom obliku kao slobodni ioni Fe2 + i kao hem željezo. Većina željeza u hrani veže se na proteini, organski kiseline ili druge tvari - željezni protoporfirin (hem), kompleksi ferihidroksida. U životinjskoj hrani, posebno u mesu, od 40 do 60% željeza prisutno je kao hem željezo. Dvovalentno željezo apsorbira se 15-35%, ovisno o statusu željeza, zbog svoje dobre topljivosti i stoga ima visoku vrijednost bioraspoloživost. Suprotno tome, dostupnost ne-hem željeza, koje je pretežno u trovalentnom obliku, znatno je manja. Ne-hem željezo uglavnom se nalazi u biljnoj hrani i rijetko se apsorbira više od 5%. Trovalentno željezo nije topljivo u slabo alkalnom okruženju gornjeg dijela tankog crijeva te se zbog toga povlači iz apsorpcije.Istovremena konzumacija mesa i biljne hrane može udvostručiti brzinu apsorpcije željeza biljnog podrijetla. To je zbog sredstava za kompleksiranje s niskom molekularnom masom sadržanih u mesu, uključujući životinjske bjelančevine, koje su više kvalitete, zbog velikog broja vrijednih aminokiseline, nego biljni proteini (bjelanjci). Sadrži sulfhidrilnu skupinu aminokiseline - metionina, cistein - favoriziraju redukciju trovalentnog željeza u dvovalentni oblik, koji je topljiviji i upijajući. Dovoljno klorovodična kiselina proizvodnja u želučanom soku također je važna za optimalno iskorištavanje željeza u prehrani. Želučani klorovodična kiselina cijepa složeno vezano željezo u dostupnije slobodne ione željeza i slabo vezano organsko željezo. Daljnje povećanje bioraspoloživosti željeza iz hrane:
- Gastroferrin - želučana sekrecija sluznica.
- Vitamin C - pospješuje apsorpciju ne-hem željeza askorbinskom kiselinom inhibirajući stvaranje slabo topljivog trovalentnog željeza; unos od samo 25 mg vitamina C rezultira značajnim povećanjem apsorpcije
- Vitamin A veže željezo tijekom probavnog procesa, uklanjajući ga tako utjecaje fitinske kiseline (fitati) i polifenola koji inhibiraju apsorpciju
- Fruktoza
- Polioksikarboksilne kiseline u voću i povrću
- Ostalo organsko kiseline, Kao što su limunska kiselina, vinska kiselina i mliječna kiselina.
- Alkohol - promovira želučane kiseline sekrecija, povećavajući apsorpciju trovalentnog željeza.
Također promičući pretvorbu Fe3 + u Fe2 +, ove tvari povećavaju apsorpciju željeza. Na primjer, Vitamin C - u 150 grama špinata ili kelerabe - povećava bioraspoloživost nehemskog željeza za faktor 3-4. Apsorpcija željeza snažno inhibira:
- Fitinska kiselina (fitati) u žitaricama, kukuruz, riža i proizvodi od cjelovitog zrna i soje.
- Dijetalna vlakna - ne celuloza
- Oksalati u povrću - posebno špinatu, rabarbara - i kakao.
- Polifenoli - uključujući tanini - u kava, crni čaj, prosa, špinata i crnog vina.
- Fosvitin u žumanjcima
- Karbonati
- fosfati
- Kalcij soli - maksimalan inhibitorni učinak pronađen je pri prehrambenoj razini kalcija od 300-600 mg.
- Droge - antacidi koji sadrži aluminijum, magneziji kalcijum, kao i snižavanje lipida droge, može smanjiti apsorpciju željeza i do 70% (kolestiramin); helatna sredstva kao što su penicilamin, etilendiamintetraacetat - EDTA - i deferoksamin posebno inhibiraju apsorpciju željeza bez hema.
- Veziva želučane kiseline
- Kadmij - Cd2 + - iz okoliša
- Prekomjerni unos ostalih metalnih iona, kao što je mangan (Mn2 +), kobalt (Co2 +), bakar (Cu2 +), cink (Zn2 +), dovesti (Pb2 +).
- Nedostatak proteina u prehrani
Te tvari sa željezom tvore kompleks koji je teško apsorbirati i zato blokiraju njegovu apsorpciju. Nakon što se željezo apsorbira u stanicama tankog crijeva sluznica, ili se čuva kao feritin, protein proteina za skladištenje željeza, ili se prenosi u plazmu uz pomoć transportnog proteina mobilferrin. U plazmi se element u tragovima prenosi na protein proteina željeza transferina. Normalno transferina koncentracija u plazmi je 220-370 mg / 100 ml. Razina serumskog transferina obrnuto je u korelaciji s veličinom bazena željeza. Sukladno tome, u nedostatak željeza, i sadržaj transferina u plazmi i receptor za transferin koncentracija su povećani. Zasićenost transferinom pokazatelj je prijevoza željeza u tkiva i obično se smanjuje u nedostatak željeza. Transferrin transportira željezo u sve stanice i tkiva, gdje se potom veže na receptore za transferin i unosi u stanice. Od ključne je važnosti mobilizacija za koštana srž. Tamo je željezo neophodno za kontinuirano stvaranje hemoglobina, koji ima prioritet nad ostalim koracima sinteze. Za sintezu hemoglobina potrebno je približno 70 do 90% željeza vezanog za transferin. Napokon, formiranje i razvoj eritrociti (crvene krvne stanice) odgovoran je za pretežni promet željeza. Preostalih 10 do 30% dostupno je za izgradnju enzimi i koenzima ili se čuva kao feritin. Ako se prekorači skladišni kapacitet feritina, željezo se veže za proteinski hemosiderin. Važnost feritina leži u skladištenju, transportu i detoksikacija željeza. Po potrebi se željezo može brzo osloboditi iz skladišta i koristiti za sintezu hemoglobina. Ferritin je najprikladniji biljeg za status željeza! Niske razine feritina u serumu nalaze se u nedostatku željeza. Preopterećenja željezom, s druge strane, mogu se otkriti povećanom koncentracijom feritina u serumu. Ako se potroše ukupne tjelesne rezerve željeza, rizik od anemija povećava se zbog poremećene biosinteze hemoglobina. Ovisno o dobi, spolu i rasi, koncentracije hemoglobina ispod 12 g / L u žena i ispod 13 g / L u muškaraca ukazuju anemija. Hemosiderin je proizvod kondenzacije apoferritina i staničnih komponenata, kao što je lipidi i nukleotidi, lokalizirani prvenstveno u hepatocitima i stanicama koštana srž, jetrai slezena. U usporedbi s feritinom, hemosiderin je trajna zaliha željeza u kojoj se element u tragovima skladišti za metabolizam u obliku koji više nije dostupan. Od željeza uravnotežiti kontrolira se isključivo apsorpcijom, nema reguliranog izlučivanja željeza. U muškaraca i žena u menopauzi, oko 1-2 mg (19-36 µmol / L) željeza gubi se svakodnevno odbacivanjem crijevnog epitela i koža stanice, sa žuč i znojem i s mokraćom. Veći gubici željeza javljaju se kod krvarenja zbog povezanog gubitka hemoglobina. Otprilike 25-60 ml krvi se izluči s menstruacija, što je rezultiralo gubitkom 12.5-30 mg (225-540 µmol) željeza mjesečno. Potreba žene za željezom također se povećava tijekom trudnoća zbog opskrbe željeza fetus. Oko 300 mg elementa u tragovima isporučuje se u fetus kroz posteljica. Uz to, gubici krvi nastaju kao rezultat porođaja i dojenja - 0.5 mg - ali se nadoknađuju odsutnošću menstruacija nekoliko mjeseci nakon trudnoća. Uz to, postoje i druge rizične skupine zbog nedostatka željeza. Zbog činjenice da ne postoje regulirani mehanizmi izlučivanja željeza, prekomjerni prehrambeni unos željeza ne može se nadoknaditi povećanim izlučivanjem. Kao rezultat studija, povišene razine feritina -> 200 µg / ml - neovisni su čimbenik rizika za aterosklerozu (otvrdnjavanje arterija) i mogu udvostručiti rizik od infarkta miokarda (srce napad). Napokon, status željeza je optimalan kada tijelo ima dovoljno željeza za obavljanje svojih funkcija, ali zalihe željeza nisu pune.
