Железо: инструкция по администрированию в целях продления жизни.

Автор: Афоня Радостный

Содержание

 

Введение

Железо — эссенциальный (базовый) микроэлемент, активно участвующий в обеспечении тела кислородом.

Наш организм может самостоятельно создавать многие вещества, но он не умеет синтезировать металлы, в т.ч. железо. Поэтому мы обязаны ежедневно поставлять нашему телу железо с продуктами питания.

Железо гемовое и негемовое

Железо, поступающее с пищей, имеет две основные формы: гемовую и негемовую.

Гем — это небелковая часть гемоглобина, в его состав входит двухвалентное железо.

Гемоглобин состоит из гема и глобина: гемоглобин = гем + глобин.

Гем

Именно атомы железа делают нашу кровь красной.

Мясо, морепродукты и птица содержат как гемовое, так и негемовое железо.

Растения и обогащённые железом продукты содержат только негемовое железо.

Продукты железо гемовое негемовое

Гемовое и негемовое железо (по крайне мере, в виде сульфата железа) не конкурируют за поглощение [18].

Гемовое VS негемового

Хотя считается, что гемовое железо усваивается несколько лучше, чем негемовое, однако крупное популяционное когортное исследование* продемонстрировало, что

общий риск смертности увеличивается на 15%
при более высоком потреблении гемового железа

с пищей, особенно с красным мясом.

Риск причинно-специфических смертей также возрастает при высоком потреблении гемового железа: от 10% (для рака) до 34% (заболевания почек), за исключением смерти от болезни Альцгеймера, которая показала обратную связь. Также было показано, что гемовое железо связано со многими неприятными последствиями для здоровья, такими, как диабет, сердечно-сосудистые заболевания, фатальная ишемическая болезнь сердца. 

_________________________________________

* Более полумиллиона людей в возрасте 50—71 лет находились под наблюдением в течение почти 16 лет, а общее число смертей от различных причин превысило 128 тыс. [43].

 

Вместе с тем, нельзя не отметить, что эти выводы могут быть справедливы не для гемового железа, как такового, а для красного мяса и иных животных продуктов, среди прочего содержащих и гемовое железо.

Роль

Железо играет множество важных ролей в более чем 180 биохимических реакциях в организме человека, включая транспорт электронов в окислительно-восстановительных реакциях (цитохромы, серные белки), окислительно-восстановительные каталитические функции (цитохром p450, каталаза, пероксидаза) и обратимое хранение и транспорт O2 (гемоглобин, миоглобин) [42].

Железо является критически важным компонентом гемоглобина — белка эритроцитов, который переносит кислород из лёгких в органы тела.

Влияние на функции мозга

Избыток Fe может оказывать вредное воздействие на мозг [1]. С другой стороны, дефицит железа может снизить нейротрансмиссию дофамина, что приводит к ухудшению обучения [11].

В работе [11] обнаружены особенности влияния уровня железа на когнитивные функции мужчин и женщин:

особенности влияния уровня железа на когнитивные функции мужчин и женщин

особенности влияния уровня железа на когнитивные функции женщин

Для мужчин оптимум около 150 мкг/дл = 27 мкмоль/л. Это возле верхнего предела российских референсных значений, а потому вызывает сомнения.

Уровень железа в мозге повышается при возрастных дегенеративных заболеваниях, но неизвестно, является ли это причиной или следствием заболевания [26].

Все дистрофические стареющие микроглии показывают перегрузку железом [40].

Если Вас интересуют специфические изменения в МРТ головного мозга, наблюдаемые у людей после воздействия железа, то обратитесь к работе [12].

Гомеостаз

Железо в основном циркулирует по всему телу в замкнутой системе и рециркулируется из старых красных кровяных клеток, при этом единственные значительные потери происходят при сильном кровотечении. Менее 0,1% от общего количества железа теряется в среднем ежедневно с мочой, потом, калом и др. [36].

Гомеостаз железа в организме поддерживается только за счёт потребления и последующей абсорбции, поскольку потери железа не регулируются.

Гепсидин — белок, дирижирующий метаболизмом и гомеостазом железа у млекопитающих. При недостатке железа в организме синтез гепсидина угнетается (гепсидин падает), а при избытке — стимулируется (растёт).

Органы-потребители

Львиная доля железа содержится в гемоглобине, а большая часть оставшегося железа хранится в форме ферритина (см. далее) или гемосидерина (продукта распада ферритина) в печени, селезёнке и костном мозге или находится в миоглобине в мышечной ткани [4].

Железо в теле = гемоглобин (железо в работе) + ферритин (банк железа).

Дефицит Fe

По оценкам, железо является дефицитным в рационах одной пятой населения мира [19].

Стадии развития дефицита железа [14]:

Стадии развития дефицита железа

Уровень железа в сыворотке низок при всех формах рака у человека [22].

Дефицит железа уменьшает образование костной ткани и резорбцию кости [23].

Действующие в настоящее время Рекомендации Европейского общества кардиологов по сердечной недостаточности рекомендуют диагностику дефицита железа у всех пациентов с сердечной недостаточностью и внутривенное введение железа с карбоксимальтозой железа для симптоматических пациентов с дефицитом железа.

ЖДА: железодефицитная анемия

Сокращение запасов железа в виде ферритина является первым признаком несоответствия между спросом и предложением железа, поскольку железо мобилизуется из печени и ретикулоэндотелиальной системы. 

Снижение уровня ферритина — первый признак возможного дефицита железа.

Однако сывороточное железо, общая железосвязывающая способность (ОЖСС) и морфология эритроцитов остаются нормальными до тех пор, пока запасы железа не будут исчерпаны. 

После этого уровни железа в сыворотке крови снижаются, ОЖСС увеличивается в попытке повысить усвоение железа. Дисфункциональный эритропоэз и микроцитоз (преобладание микроцитов среди эритроцитов периферической крови) возникают только после того, как насыщение трансферрина (= железо сыворотки/ ОЖСС х100%) падает ниже 15%. Только в этот момент развиваются анемия и низкий уровень гемоглобина [37].

Концентрация гемоглобина ниже 13 г/дл у мужчин и 12 г/дл у женщин возможно свидетельствует о наличии ЖДА [4].

Выделяют три степени тяжести железодефицитной анемии:

  • лёгкую (когда уровень гемоглобина более 90 г на литр);
  • среднюю (если гемоглобин находится в пределах от 70 до 90 г на литр);
  • тяжёлую (уровень гемоглобина менее 70 грамм на литр) [14].

 

С ЖДА связано:

— нарушение минерализации и увеличение резорбции кости [20];

— у мужчин с лёгкой анемией (гемоглобин менее 130 г/л) риск переломов был повышен в 2 раза [20];

— ЖДА может служить эффективным биомаркером долгосрочного риска и прогноза при ишемической болезни сердца и острого коронарного синдрома, сердечной недостаточности и артериальной гипертензии [21].

А есть-ли ЖДА???

С возрастом Вы становитесь «Железным человеком»).

С возрастом Вы становитесь Железным человеком

 

Железо

Ферритин

мкмоль/л

 нг/мл

min

max

mid

min

max

mid

Дети до 14 лет

2,8

22,9

12,9

7

140

73,5

Мужчины от 14 до 18 лет

5,5

30

17,8

20

250

135

Мужчины от 18 лет и старше

11,6

31,3

21,5

20

250

135

Я считаю, что если содержание железа и ферритина находится за границами «взрослых» референсных значений, но в пределах «детских» норм, то необходимы дополнительные исследования, чтобы подтвердить ЖДА. Возможно, что это не анемия, а напротив — чрезвычайно здоровое тело!!!

В то же время при наличии сопутствующих симптомов (например, Хеликобактер пилори), следует предполагать ЖДА и использовать соответствующую терапию.

Анемия хронического заболевания

Некоторые хронические, воспалительные, инфекционные и опухолевые заболевания (такие как ревматоидный артрит, воспалительное заболевание кишечника, злокачественные новообразования и др.) могут вызвать анемию хронического заболевания, также известного как анемия воспаления [6]. Анемия хронического заболевания является второй наиболее распространённой формой анемии во всем мире, она характеризуется[6]:

  • низким содержанием железа в сыворотке крови;
  • снижением насыщения трансферрина;
  • уменьшением сидеробластов костного мозга;
  • увеличением количества ретикулоэндотелиального железа.

 

Диагностировать ее не просто.

Сидеробластная анемия

Сидеробластные анемии характеризуются недостаточной утилизацией железа в костном мозге со снижением синтеза гема, несмотря на наличие достаточного или повышенного количества железа (железонасыщенная анемия). Сидеробластные анемии иногда характеризуются наличием полихроматофилии и эритроцитов с базофильной зернистостью (сидероцитов).

Сидеробластную анемию необходимо предполагать у пациентов с микроцитарной анемией или повышением показателя RDW, особенно в сочетании с повышением уровня сывороточного железа, сатурации ферритина и трансферрина [15].

Признаки дефицита

О значимом дефиците железа могут сигнализировать, в частности [24]:

  • учащённое сердцебиение при небольшой физической нагрузке;
  • растрескивание слизистых оболочек в уголках рта, покраснение и сглаженность поверхности языка, атрофия вкусовых сосочков;
  • ломкость, утончение, деформация ногтей;
  • извращение вкуса (тяга к поеданию непищевых веществ), особенно у детей младшего возраста, затруднённое глотание, запоры;
  • повышение общей заболеваемости (простудные и инфекционные болезни у детей, гнойничковые поражения кожи, энтеропатии);
  • головные боли и головокружения;
  • слабость, утомляемость;
  • непереносимость холода;
  • ухудшение памяти и концентрации.

Избыток

Избыток Fe может оказывать вредное воздействие на мозг. Увеличенный уровень Fe связан с повышенным риском развития ряда хронических заболеваний, таких как болезнь сердца, рак, сахарный диабет 2 типа и нейродегенеративные заболевания [1].

Избыток железа оказывает антагонистическое действие на пре-остеобласты, нарушая дифференцировку клеток [23], ингибирует метаболизм остеобластов [20].

Повышенный статус железа увеличивает риск инсульта. Более высокий трансферрин, указывающий на более низкий статус железа, также был связан со снижением риска инсульта [27].

Хорошо известно, что пациенты с перегрузкой Fe часто подвержены инфекционным заболеваниям [28].

Изменения метаболизма железа при различных состояниях

Изменения метаболизма железа при различных состояниях

Состояния

Железо (сыворотка)

ОЖСС

% насыщения трансферрина

Дефицит железа

Беременность

Анемия хронических заболеваний

Гемохроматоз

Сидеробластическая анемия

Дефицит белка

нет данных

 

Старение

Хотя в целом с возрастом количество железа в теле увеличивается, однако весьма часто можно встретить и дефицит Fe, причём одновременно допустимо и отложение этого металла в органах (мозг и др.).

Нарушение метаболизма железа играет важную роль в большом количестве состояний, связанных со старостью. Железодефицит (с анемией или без неё), анемия воспаления и анемия хронического заболевания — всё это широко распространено у пожилых людей.

что старение связано с накоплением железа в клеткахКритически важно, что старение связано с накоплением железа в клетках, что может вызывать внутриклеточную перегрузку железом, приводя в итоге к развитию активных форм кислорода с последующим повреждением тканей и дисфункцией органов [49, 50].

При старении происходит накопление железа в мозге, причём по данным [40], «ожелезнение» мозга связано только с возрастом, индексом массы тела и курением. А пол, объем головного мозга, уровень железа в сыворотке или связанные с железом генетические полиморфизмы влияния не оказывают

Депонирование железа с возрастом отличается в разных областях мозга; важно, что такие регионы с повышенным бременем железа часто участвуют в нейродегенеративных заболеваниях [41].

Подтверждение изменённого гомеостаза железа в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера открыло возможность использования сорбентов железа в качестве нового терапевтического подхода [41].

Вегетарианство

Вероятность небольшого дефицита железа возможна у вегетарианцев (хотя в каждом случае надлежит исследовать, является ли этот дефицит реальным, либо «вычисленным», то есть обнаруженным на основе «норм», которые были установлены для невегетарианцев!).

Вегетарианство также может вызывать низкие уровни ферритина в сыворотке, причём одно исследование показало это у 19% вегетарианцев [52].

«Пищевое» железо

Иногда в рекламе столовых приборов Вы можете встретить фразу, что они изготовлены из «пищевого» железа. Такого особого железа не существует в природе, эта посуда и столовые предметы изготовлены из обычного легированного железа.

Железо и выпадение волос

Установлено, что у людей, страдающих облысением, уровень железа был ниже [59].

Другие исследования подтвердили это утверждение. Например, было продемонстрировано [60], что у женщин с выпадением волос наблюдался низкий уровень ферритина в сыворотке, что свидетельствует о дефиците железа. 

Вот одно из объяснений, почему снижение уровня железа приводит к выпадению волос: когда в организме мало железа, то он направляет ферритин, хранящийся в волосяных фолликулах, для использования в других частях тела. Снижение уровня ферритина в волосяных фолликулах может ослабить сами волосы и привести к их выпадению.

Если Вы наблюдаете у себя выпадение волос, то есть смысл проверить уровень железа. Хотя, конечно, это не единственная причина, но начать можно с этого.

Взаимодействие

Улучшают его абсорбцию

Аскорбиновая кислота способствует восстановлению трёхвалентного железа в двухвалентное, которое всасывается лучше. Увеличение дозы витамина С демонстрировало дозозависимый ответ на абсорбцию железа при одновременном приеме у здоровых добровольцев, начиная от отсутствия изменений в абсорбции сульфата железа при дозах аскорбиновой кислоты ниже 100 мг до 48% увеличения абсорбции элементарного железа 30 мг с аскорбиновой кислотой 500 мг [35].

А также улучшают усвоение: витамин В12, кислота желудочного сока, пепсин, медь, простые углеводы — лактоза, фруктоза, сорбит, а также аминокислоты: гистидин, лизин и цистеин, полиоксикарбоновые кислоты, такие как цитрат и малат, продукты из мяса, рыбы или птицы [22, 24, 25].

Кислая среда способствует образованию двухвалентных ионов железа, что является оптимальным состоянием для всасывания их кишечником [22]. Следовательно, железо хорошо принимать с яблочным уксусом?

Некоторые ягоды и фрукты улучшают усвоение железа (особенно папайа, гуава и манго), тогда как другие наоборот, ухудшают (яблоко, виноград) [61]:

Усвояемость железа вместе с фруктами и ягодами

Ухудшают его абсорбцию

Пшеничные отруби, фитин, клетчатка, соевый белок, чай и кофе, избыток фосфатов (входят в состав яиц, сыра и молока), оксалатов, кальция, цинка, витамина Е, дисфункция щитовидной железы, гастриты с пониженной кислотообразующей функцией, длительный приём антацидов или препаратов для уменьшения кислотности, дисбактериоз [22, 24,25].

Марганец (Mn) угнетает всасывание железа и может в повышенных дозах привести к снижению синтеза гемоглобина [22].

Хром, цинк и железо имеют общие пути усвоения [22].

Zn: базальная концентрация железа в сыворотке и площадь под кривыми железа значительно снизились после перорального приёма цинка (15—10 мг/день в течение 3 месяцев). Значения гемоглобина, среднего корпускулярного объёма, ферритина, трансферрина, насыщения трансферрина, церулоплазмина и общего белка были в пределах нормальных контрольных диапазонов [17]. Но эти данные относятся к периоду через 210 минут после принятий цинка, а не натощак!

Кальций особенно склонен к ингибированию всасывания железа: исследование показало, что приём добавки кальция (300 мг или 600 мг кальция) одновременно с приёмом добавки железа снижает всасывание железа на 49% и 62% соответственно [38].

Диеты с низким содержанием жиров ингибируют усвоение железа, цинка, марганца и кальция [9].

Оно ухудшает абсорбцию

Избыток железа: медь и цинк [24].

Приём добавок, содержащих 25 мг элементарного железа или более, может снизить абсорбцию цинка и концентрацию цинка в плазме [7, 8].

Высокие дозы двухвалентного железа (но не трехвалентного железа) или других минералов (кальций, магний и цинк) из добавок могут снижать всасывание каротиноидов, таких как бета-каротин, ликопен и астаксантин, из пищевых продуктов и/или добавок [39].

Схема взаимодействия

Схема взаимодействия железа

Фасилитаторы поглощения железа: цитраты и аскорбаты.

Фасилитаторы поглощения железа: цитраты и аскорбаты.

Взаимодействие с лекарствами

Взаимодействие железа с лекарствами

См. также ЗДЕСЬ.

Гипотеза мягкого дефицита железа

Около 35 лет тому назад было высказано предположение, что состояние устойчивого истощения железа или мягкого дефицита железа полезно для организма. Оно оказывает первичное защитное действие против ишемической болезни сердца, уменьшает размер атеросклеротического поражения и увеличивает стабильность бляшки [46, 47]. Полагается, что минимально проатерогенный уровень гепсидина находится вблизи низких уровней, ассоциируемых с железной анемией или гомозиготным гемохроматозом [48]. 

Повышенные концентрации железа могут индуцировать активные формы кислорода, участвуя в реакции Фентона, что впоследствии приводит к повреждению тканей с последующим воспалительным ответом [49].

Повышенная концентрация ферритина в плазме, как маркер повышения концентрации железа, предсказывает рост риска смертности от всех причин [49].

В работе [57] выяснилось, что уровень полезных липопротеинов высокой плотности в сыворотке в группе японских женщин с дефицитом железа без анемии был значительно выше, чем в нормальной группе. Тем не менее, уровни общего холестерина, триглицеридов и липопротеинов низкой плотности существенно не различались между группами. Однако именно липопротеины высокой плотности обладают антиатеросклеротическим действием. Поэтому, возможно, что невысокий статус железа способствует защите сосудов.

Показатели статуса железа в организме

Уровень железа в сыворотке

Примерные значения такие (мкмоль/л).Железный человек

  • Дети до 14 лет: 2,8-22,9.
  • Мужчины от 14 до 18 лет: 5,5-30.
  • Мужчины от 18 лет и старше: 11,6-31,3.
  • Женщины от 14 до 18 лет: 3,5-29.
  • Женщины от 18 лет и старше: 9,0-30,4.

 

Уровень железа в сыворотке отличается у детей, мужчин и женщин.

Гемоглобин (Hb)

Вероятно, Вы знаете, что гемоглобин нужен для того, чтобы переносить кислород в ткани. Он содержится в эритроцитах.

Считается, что если гемоглобин менее 120 г/л, то это признак анемии. Это положение весьма относительно — надлежит исследовать всю совокупность характеристик состояния железа в организме.

Ферритин

Ферритин – самый информативный показатель запасов железа. Он выполняет функцию основного внутриклеточного депо железа у человека. Понятно, что чем ниже уровень ферритина, тем скуднее закрома железа в Вашем теле.

Ферритин – банк железа.

Концентрация ферритина в сыворотке наиболее точно корреспондирует с величиной запасов железа. Снижение уровня сывороточного ферритина ниже 12 микрограмм на литр — наиболее точный диагностический признак мягкого дефицита железа, в том числе при отсутствии анемии [14].

Однако чем выше ферритин, тем вероятнее смерть [51].

чем выше ферритин, тем вероятнее смерть

Уровни ферритина обратно пропорционально связаны с сывороточным лептином* независимо от воспаления и веса, что указывает, что уровни диетического железа играют важную роль в регуляции аппетита и обмена веществ через экспрессию лептина [21]. «Железный человек» склонен переедать.

* Лептин является гормоном сытости. Его более низкие уровни при высоком содержании железа  в диете обеспечивают механизм для увеличения голода.

Если Вам часто хочется кушать — проверьте уровень ферритина.

Поскольку ферритин — один из белков острой фазы, то его уровень также может быть повышен за счет воспаления и повреждения клеток печени. Нормальный или даже повышенный его уровень не всегда удостоверяет достаточность запасов железа в организме, особенно у онкологических больных [54]. Для более уверенной оценки следует также определять содержание C-реактивного белка (СРБ) и активность аланинаминотрансферазы, чтобы исключить влияние воспаления и поражения печени на уровень ферритина [55].

Трансферрин

Трансферрин – транспортный белок крови, функцией которого является перенос ионов железа (когда трансферрин не связан с железом, он представляет собой апопротеин).

 Соединение апопротеин+железо в крови доставляет железо в места его депонирования и использования. Там железо либо включается в состав ферритина и гемосидерина (т.е. «складируется»), либо поступает в клетки, которые синтезируют соединения с содержанием железа: гемоглобин, цитохром, миоглобин.

Трансферитин — транспортёр железа.

При истощении запасов железа синтез трансферрина активируется, при увеличении — падает. Простыми словами: больше железа — меньше трансферрина, меньше железа — больше трансферрина.

В большинстве случаев железодефицитная анемия сопровождается повышением уровня трансферрина [56].

Более высокий трансферрин, указывающий на более низкий статус железа, был связан со снижением риска инсульта [27].

Уровень трансферрина снижается при воспалительных процессах.

Общая железосвязывающая способность ОЖСС

Отражает максимальное количества железа, которое трансферритин может переносить (связывать).

ОЖСС — суммарная грузоподъёмность перевозчика железа.

Процент насыщения трансферрина

Процент насыщения трансферрина железом = (железо в сыворотке/ОЖСС)*100.

Процент насыщения трансферрина железом — средняя загрузка перевозчика железа.

Насыщение трансферрина (transferrin saturation — TSAT) лучше отражает доступность железа для процессов кроветворения [53].

Низкое насыщение трансферрина железом (< 20%) при нормальном или даже повышенном уровне ферритина в сыворотке может указывать на функциональный дефицит железа [54] — запасы есть, но перевозчик работает не в полную силу.

 Ненасыщенная железосвязывающая способность НЖСС

Рассчитывается путём вычитания сывороточного железа из ОЖСС.

Цветовой показатель крови

Если цветовой показатель крови, вследствие недостатка гемоглобина, меньше 0,8, то предполагается гипохромная анемия (гипохромия, гипохромазия).

Для стандартного контроля

Достаточно сдать:

— кровь: содержание железа, ферритина, гемоглобина.

— ногти (волосы): содержание железа.

Если же эти показатели находятся за пределами оптимальных значений (см. далее) или референсных значений, то надлежит исследовать такие параметры:

  • Средний объем эритроцита (MCV) — повышен при ЖДА.
  • Распределение эритроцитов по объёму (RDW) — повышено при ЖДА.
  • Трансферрин (Тr) — при истощении запасов железа синтез трансферрина активируется (Тr возрастает).
  • Общую железосвязывающую способность сыворотки (ОЖСС).
  • Процент насыщения трансферрина = Железо сыворотки/ ОЖСС х100%.

 

Сравнение чувствительности показателей [13]

Сравнение чувствительности показателей статуса железа

Чем больше площадь под кривой, тем более точный тест для выявления ЖДА. Ферритин — № 1.

Оценку содержания железа в печени позволяет дать компьютерная томография печени.

Оптимальный уровень

Не удалось обнаружить работ, которые выявили бы оптимальный уровень железа в целях продления жизни.

В статье [58] отмечается, что более высокие уровни железа связаны с более низким риском высокого уровня холестерина, они также уменьшают риск образования артерий с накоплением жирных веществ. Однако при этом возникает более высокий риск образования тромбов, связанный с медленным кровотоком — частой причиной инсульта, и более высокий риск бактериальной инфекции кожи. Т.е. явно видно, что кривая статуса железа U-образная, следовательно, имеет надир (самое глубокое место), где значение оптимально. Увы, прямых указаний на эту величину я в научной литературе не нашёл, хотя отчень-отчень старался :).

Исходя из Принципа оптимального содержания нутриентов, и гипотезы мягкого дефицита железа (см. выше) я предполагаю, что оптимальным для статуса железа является уровень, характерный для детей:

 

Железо

Ферритин

мкмоль/л

 нг/мл

min

max

mid

min

max

mid

Дети до 14 лет

2,8

22,9

12,9

7

140

73,5

 

Теперь о гемоглобине.

Коэффициенты риска смертности от всех причин в соответствии с уровнями гемоглобина (Hb) среди взрослых китайцев (20—100 лет) [44] показаны на рисунке. Гистограмма отражает распределение уровней Hb в когорте. 

Коэффициенты риска смертности от всех причин в соответствии с уровнями гемоглобина

Видим, что для женщин особенно желательно поддерживать уровень гемоглобина в пределах 115—130 г/л, для мужчин 125—150 г/л.

Примерно к таким же результатам пришли авторы работы [45], которые, однако, не учли половое различие: