ROLA ŻELAZA
advertisement
x60ROLA ŻELAZA W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA Żelazo należy do najlepiej poznanych składników pokarmowych. Postęp badań nad żelazem i jego rolą w prawidłowym funkcjonowaniu ustroju wynika przede wszystkim z powszechnych na całym świecie niedoborów żelaza i związanych z tym zmian chorobowych. Wysiłki naukowców zmierzają do wyjaśnienia wpływu żelaza na organizm człowieka, opisania szczegółowych funkcji metabolicznych tego pierwiastka oraz do opracowania efektywnych, zintegrowanych metod zapobiegania niedoborom. Rozwój badań w dużej mierze możliwy był dzięki temu, iż pomiar zawartości żelaza we krwi, a przede wszystkim w erytrocytach, odzwierciedla stan zaopatrzenia organizmu w ten pierwiastek. Łatwość pozyskania krwi i względnie niskie koszty analiz pozwoliły na szeroko zakrojone prace badawcze. Żelazo jest po tlenie, krzemie, glinie, czwartym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem na kuli ziemskiej. W roztworach wodnych występuje w dwóch stopniach utleniania - jako jon żelazawy (Fe2+) i żelazowy (Fe3+). Szczególną własnością żelaza jest łatwość przechodzenia z jednego stanu utlenienia w drugi, co pozwala mu na sprawowanie funkcji katalitycznych w reakcjach oksydoredukcyjnych, gdzie działa jako donor lub akceptor elektronów. Duża część biologicznych funkcji żelaza w procesach przemian tlenowych i energetycznych opiera się właśnie na tej jego właściwości. Poprzez swoją reaktywność i duży potencjał oksydacyjny żelazo może mieć negatywny wpływ na organizm poprzez katalizowanie reakcji tworzenia wolnych rodników Kontrolę nad niekorzystnymi przemianami biochemicznymi ułatwia związanie żelaza z proteinami oraz system enzymów unieczynniających wolne rodniki. WCHŁANIANIE ŻELAZA W rozważaniach nad wchłanianiem żelaza istotne znaczenie ma podział żelaza dostarczanego z dietą na żelazo hemowe występujące głównie w produktach pochodzenia zwierzęcego i niehemowe występujące przede wszystkim w produktach roślinnych. W produktach żywnościowych ponad 80 % żelaza występuje w formie niehemowej (w postaci soli żelazawych). Wchłanianie żelaza niehemowego zależy w znacznym stopniu od kompozycji przyjmowanej diety. Zwiększeniu bioprzyswajalności służy wzbogacenie diety m.in, w witaminę C oraz spożywanie produktów pochodzenia roślinnego łącznie z mięsem i rybami. Dobremu wchłanianiu żelaza niehemowego nie służy dieta bogata w mleko, sery, jajka, kawę oraz herbatę. Żelazo hemowe pochodzi z hemoglobiny i mioglobiny mięsa oraz ryb. Mimo, że stanowi tylko ok. 20% żelaza zawartego w diecie, to organizm wchłania go znacznie więcej niż żelaza niehemowego i wchłanianie to jest mniej uzależnione od innych składników pożywienia. Żelazo wchłaniane jest w jelicie cienkim (dwunastnica i początkowy odcinek jelita czczego), po uprzednim zjonizowaniu pod wpływem kwasu solnego pochodzącego z soku żołądkowego. Żelazo przechodzi przez nabłonek jelitowy jako dwuwartościowe i utlenia się do trójwartościowego. W komórkach nabłonka jelitowego łączy się z białkiem zwanym apoferrytyną tworząc ferrytynę. Żelazo przechodząc z komórek nabłonka do krwi łączy się z transferyną - białkiem transportującym żelazo do szpiku kostnego, gdzie jest wykorzystywane w procesie erytropozy (tworzenia krwinek czerwonych). Poza funkcją transportową transferyna pełni także funkcję magazynową.W porównaniu z osobami zdrowymi, posiadającymi zrównoważone zapasy żelaza, bioprzyswajalność żelaza rośnie nawet dziesięciokrotnie u osób wykazujących niedobory tego pierwiastka. Jest to swoisty mechanizm organizmu regulujący gospodarkę żelazem. Ogólnie można przyjąć, że zależnie od czynników modulujących bioprzyswajalność, wchłanianie żelaza waha się od 5 do ok. 25%. Należy to uwzględnić podając dzienne spożycie żelaza, które wynosi od kilku do 60 mg na dobę. Dla lepszego zrozumienia zagadnień związanych gospodarką żelazem należy wprowadzić pojęcie tzw. gęstości żelaza, czyli jego ilości w mg na 1000 kcal, która powinna wynosić 5-6 mg O niedoborach żelaza wynikających z nieprawidłowego żywienia mówi się zazwyczaj w przypadku podaży żelaza nie wystąrczającej dla zaopatrzenia organizmu w pulę żelaza funkcjonalnego. Do niedoborów tych dochodzi po wyczerpaniu zapasów magazynowych żelaza. Na poziomie komórkowym niedobór żelaza może być także skutkiem nieprawidłowego uwalniania pierwiastka z puli zapasowej, pomimo prawidłowego dostarczania go z pokarmem i odpowiedniego stanu ilościowego magazynów. NIEDOKRWISTOŚĆ Z NIEDOBORU ŻELAZA Według definicji określonej przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) o niedokrwistości mówimy wtedy, gdy poziom hemoglobiny w krwinkach czerwonych spada: u mężczyzn poniżej 130 g/1 (13 g%), u kobiet - 120 g/1 (12 g%), u kobiet w ciąży - 110 g/1 (11 g%), u dzieci w wieku od 6 do 14 lat - 120 g/1 (12 g%) a u dzieci w wieku 6 miesięcy do 6 lat poniżej 110 g/1 (11 g%). Definicja ta jest bardzo szeroka i daje tylko ogólny pogląd na problem niedokrwistości. Należy pamiętać, że wśród wielu stanów chorobowych objawiających się niedokrwistością, tylko część spowodowana jest niedoborami żelaza. Niedokrwistość na tle niedoborów żywieniowych może powstawać przede wszystkim z powodu niedostatecznej ilości żelaza i kwasu foliowego. Niedobory innych składników pokarmowych, takich jak białka, witaminy B2, B6, B12, C, E oraz miedzi i kobaltu, mogą sprzyjać jej powstawaniu, lecz wykazują mniejszy wpływ, gdyż występują rzadziej. Do innych typów niedokrwistości należą m.in. niedokrwistości o podłożu immunologicznym oraz niedokrwistości w przebiegu chorób przewlekłych. Cechą charakterystyczną niedokrwistości z niedoboru żelaza, poza zmniejszeniem ogólnej ilości hemoglobiny jest: · spadek MCHC - średniego stężenia hemoglobiny w erytrocytach · spadek MCH - średniej zawartości hemoglobiny w erytrocytach · zmniejszenie MCV - średniej objętości erytrocytów · ogólna tendencja do mikro i anizocytozy (zmniejszenia i nieregularności kształtów erytrorytów) · zmniejszony poziom ferrytyny w osoczu · zwiększony poziom całkowitej zdolności wiązania żelaza PRZYCZYNY NIEDOKRWISTOŚCI: 1. Dietetyczne · niezbilansowana dieta · nadmiar substancji utrudniających wchłanianie żelaza w przewodzie pokarmowym 2. Utrata krwi spowodowana przez: · obfite krwawienia miesięczne · inne niż miesiączkowe krwawienia z dróg rodnych · krwawienia z przewodu pokarmowego · inne krwawienia 3. Nadmierny rozpad krwinek czerwonych 4. Niedostateczne wytwarzanie krwinek czerwonych, zaburzenia syntezy hemoglobiny S. Choroby przewodu pokarmowego utrudniające wchłanianie żelaza i innych substancji krwiotwórczych 6. Zakażenia pasożytnicze przewodu pokarmowego 7. Stany zapalne i infekcje 8. Nowotwory Przy niedokrwistości upośledzona jest zdolność krwi do zaopatrywania tkanek w tlen niezbędny do wytwarzania energii. Niedotlenienie tkanek wywołuje zaburzenia układu nerwowego, niemożność skupienia uwagi, łatwe męczenie się podczas pracy fizycznej i umysłowej, rozdrażnienie, upośledzenie pamięci i zmniejszenie zdolności ustroju do utrzymania właściwej temperatury. Aby dostarczyć tkankom dostateczną ilość tlenu serce wykonuje wzmożoną pracę, co może doprowadzić do napadów bólów wieńcowych oraz do powstania niewydolności krążenia. W miarę pogłębiania się niedokrwistości objawy przybierają na sile. Na niedokrwistość z niedoboru żelaza najbardziej narażone są kobiety (średnio dwa razy częściej niż mężczyźni). Wiąże się to z utratą żelaza podczas miesiączek. Stopnie zmniejszonej zawartości żelaza w organizmie. Rozróżnia się 3 stopnie zmniejszonej zawartości żelaza w organizmie: · pierwszy - zmniejszenie zapasów żelaza w ustroju (obniżenie stężenia ferrytyny w surowicy krwi) bez zaburzeń czynności fizjologicznych ustroju, świadczący tylko o podatności organizmu na niedobory żelaza. Ryzyko rozwoju niedokrwistości jest minimalne, ponieważ organizm może zwiększyć wchłanianie żelaza w miarę zmniejszania się jego zapasów; · drugi - ilość żelaza w ustroju jest niewystarczająca do syntezy hemoglobiny i innych substancji zawierających żelazo (stopień wysycenia transferyny żelazem obniża się i wzrasta stężenie protoporfiryny w erytrocytach). Ze względu na to, że stężenie hemoglobiny nie spada poniżej normy, etap ten określany jest jako niedobór żelaza bez występowania niedokrwistości; · trzeci - jawna niedokrwistość na tle niedoborów żelaza (stężenie hemoglobiny spada poniżej norm dla danego wieku i płci). WPŁYW ŻELAZA NA ORGANIZM CZŁOWIEKA Wpływ niedoborów żelaza na przebieg i wynik ciąży. Na szczególną uwagę zasługują kobiety w ciąży i kobiety karmiące, gdyż ich organizm potrzebuje większych ilości żelaza. Wykazano, iż niedobory tego pierwiastka mają ścisły związek z niekorzystnym przebiegiem ciąży, zwiększonym ryzykiem poronień, porodami przedwczesnymi, zwiększoną umieralnością niemowląt. Dzieci matek wykazujących niedobory żelaza nie są w stanie zgromadzić w czasie ciąży odpowiednich jego zapasów Obserwuje się u nich mniejszą wagę urodzeniową, spowolniony rozwój, większą chorobowość oraz podatność na zakażenia. Wpływ żelaza na wydolność fizyczną. Obok hemoglobiny żelazo występuje w mioglobinie i cytochromach. Niedobory tego pierwiastka odbijają się negatywnie na wydolności fizycznej, gdyż mioglobina odpowiada za transport i uwalnianie koniecznego do pracy mięśni tlenu. Brak żelaza nie pozwala na jej prawidłową funkcję, przez co mięśnie nie mogą otrzymywać odpowiedniej ilości tlenu do przemian metabolicznych. Ważnym ogniwem w metabolizmie komórkowym są cytochromy - zawierające żelazo białka odpowiedzialne za oddychanie komórkowe, czyli wytwarzanie energii w komórkach i tkankach ustroju. Poprzez zaburzenie transportu elektronów zmniejszone jest wytwarzanie ATP podstawowego związku wysokoenergetycznego organizmu. Niedobór żelaza powoduje także zaburzenia glikolizy beztlenowej w cytozolu komórek mięśniowych. Poprzez enzym akonitazę żelazo uczestniczy w cyklu kwasów trójkarbóksylowych w mitochondriach komórkowych, a więc może wpływać na procesy przekształceń energii oraz tworzenie się bursztynianu, jabłczanu, szczawiooctanu metabolitów niezbędnych do syntez związków istotnych dla funkcjonowania organizmu. Niedokrwistość ma swoje istotne znaczenie dla układu sercowo-naczyniowego. Zmniejszona zdolność krwi do przenoszenia tlenu wymusza na organizmie większy wysiłek hemodynamiczny, czyli szybsze przepompowywanie większej ilości krwi, aby wyrównać zapotrzebowanie na tlen. Może to prowadzić do nadciśnienia, nadmiernego obciążenia mięśnia sercowego, bólów wieńcowych, niewydolności aparatu zastawkowego serca, pojawiania się szmerów w okolicy serca, a w szczególnie zaawansowanych przypadkach do niewydolności krążenia. Żełazo a reakcje odpornościowe Żelazo odpowiedzialne jest za odporność humoralną i komórkową organizmu, wywiera wpływ zarówno na specyficzne, jak i nie specyficzne reakcje odpornościowe (tabela 3). W regulacji nieswoistych procesów odpornościowych bierze także udział transferryna białko transportowe żelaza. Bakteriostatyczne działanie transferryny określane jest mianem odporności alimentacyjnej. Mechanizm tego zjawiska polega na konkurencji pomiędzy gospodarzem a drobnoustrojem o czynniki wzrostowe organizmu, do których należą m.in. wapń, cynk i żelazo. Zaangażowanie transferryny w tych procesach prowadzi do odebrania żelaza mikroorganizmom, co prowadzi do zahamowani wzrostu bakterii. Mechanizm ten ma swoje implikacje praktyczne: mimo obserwowanego w czasie infekcji spadku poziomu żelaza we krwi nie należy wprowadzać suplementacji; wspomaganie organizmu preparatami z zawartością żelaza należy rozpocząć dopiero w okresie rekonwalescencji. Zwiększona podatność na zakażenia i problemy z odpornością związane z niedoborem żelaza mają swoje szczególne odzwierciedlenie u dzieci. Jak już wspomniano, duże znaczenie w rozwoju - w tym immunologicznego - płodu, a potem dziecka, ma stan zaopatrzenia matki w żelazo, dlatego też często konieczna jest suplementacja żelazem kobiet planujących ciążę oraz kobiet ciężarnych i karmiących. Wpływ żelaza na funkcje układu nerwowego Żelazo jest niezbędne do prawidłowego funkcjonowania ośrodkowego układu nerwowego. Bierze udział w produkcji osłonek mielinowych włókien nerwowych i utrzymaniu ich prawidłowej funkcji. Jest także potrzebne do normalnego metabolizmu dopaminy, gdyż niedobór żelaza upośledza jej wychwyt zwrotny w mózgu. Niedobór żelaza wpływa również na przemiany oraz funkcje serotoniny i GABA. Zaburzenia funkcji ośrodkowego układu nerwowego odbijają się w szczególny sposób na rozwoju dzieci. W przypadku niedoboru żelaza może u nich dochodzić do zaburzeń koncentracji, zdolności kognitywnych i procesu uczenia się. Obserwowana jest również gorsza sprawność i koordynacja psychoruchowa. U dorosłych znaczne niedobory żelaza mogą prowadzić do łatwego męczenia się podczas pracy fizycznej i umysłowej, rozdrażnienia, upośledzenia pamięci, problemów z koncentracją. Regulacja temperatury organizmu Niedokrwistość na tle niedoborów żelaza obniża zdolność ustroju do utrzymania właściwej temperatury ciała przy niskiej temperaturze otoczenia. Wynika to z niewystarczającego transportu tlenu. zaburzeń wytwarzania energii w organizmie oraz zmniejszonego wydzielania hormonu tyreotropowego i hormonów tarczycy: Niedobór żelaza powoduje zwiększone ryzyko zatrucia ołowiem Wykazano związek pomiędzy niedoborami żelaza a zwiększonym ryzykiem zatrucia ołowiem, szczególnie u małych dzieci. Jest to wynikiem zwiększonej absorpcji ołowiu przez organizm o zmniejszonych zasobach żelaza. SKUTKI NADMIARU ŻELAZA W ORGANIZMIE Negatywne skutki nadmiaru żelaza wynikają głównie z jego aktywności chemicznej i zdolności do katalizowania reakcji tworzenia niebezpiecznych dla ustroju wolnych rodników Występujące w nadmiarze żelazo wykazuje właściwości prooksydacyjne. Do ostrego zatrucia żelazem dochodzi głównie w przypadku pomyłkowego spożycia dużej ilości środków zawierających żelazo. Jest ono szczególnie niebezpieczne u małych dzieci, dlatego też należy ze szczególną starannością przestrzegać zasad bezpiecznego przechowywania preparatów suplementacyjnych. W przebiegu ostrego zatrucia może dochodzić do martwicy krwotocznej w obrębie przewodu pokarmowego, z nudnościami i krwawą biegunką. Towarzyszy temu kwasica metaboliczna oraz indukowane żelazem uszkodzenie mitochondriów W przypadku przewlekłego nadmiaru żelaza może dochodzić do hemosyderozy, czyli uszkodzenia ważnych narządów przez gromadzące się związki żelaza. ZASADY SUPLEMENTACJI ŻELAZEM Zalecane dzienne spożycie żelaza u kobiet wynosi ok. 17-26 mg, zaś u mężczyzn ok. 1S mg (dokładne wartości w zależności od płci, wieku, stanu fizjologicznego i wykonywanej pracy podano w tabeli 4). Grupy osób szczególnie zagrożonych niedoborami żelaza: · wcześniaki · dzieci matek z niedokrwistością · dzieci powyżej 4 miesiąca życia (wyczerpanie się zapasów żelaza przekazanych niemowlęciu przez matkę) · młodzież w okresie intensywnego wzrostu · kobiety ciężarne i karmiące · miesiączkujące kobiety (w szczególności kobiety o bardzo obfitych miesiączkach) · osoby na diecie odchudzającej lub wegetariańskiej · osoby spożywające żywność wysoko przetworzoną · sportowcy · osoby cierpiące na choroby w obrazie których obserwuje się przewlekłe krwawienia W ofercie firmy California Fitness znajduje się wiele złożonych preparatów witaminowych i mineralnych zawierających w swoim składzie żelazo w dawkach wystarczających na uzupełnienie standardowych potrzeb. W przypadku leczenia niedokrwistości można sięgnąć, pod kontrolą lekarza, po Iron Plus, zawierający zwiększoną dawkę żelaza w postaci chelatowej z dodatkiem witaminy C ułatwiającej jego wchłanianie i przyswajanie. Poniżej przedstawiono tabelę prezentującą preparaty California Fitness i ilość zawartego w nich żelaza. Może być ona pomocna w doborze właściwego suplementu żywieniowego do indywidualnych potrzeb zainteresowanych osób.
