Железо запасается в организме человека в виде

Железо — незаменимый микроэлемент практически для каждого живого организма. Так как железо легко принимает либо отдает электроны, то свободное железо владеет высокой реакционной свойством и токсично. В биологических организмах его химическая активность ограничивается и направляется методом его ассоциации с простетическими группами и белками. Белки смогут содержать железо как простетическую группу, виде железо-серных кластеров, гема, комплексов с остатками аминокислот в белках, а также с гистидином, глутаматом, аспартататом и тирозином .Железо в организме.

Железосодержащие белки, значание.Железо в организме

  • переносят либо хранят кислорода (к примеру, гемоглобин либо миоглобин),
  • являются ферментами,
  • компонентами сигнальных дорог,
  • компонентами обмена ксенобиотиков — цитохром Р450
  • антимикробных окислительно-восстановительных систем (к примеру, цитохромы, рибонуклеотидредуктазы, синтаза оксида азота, NADPH оксидаза, миелопероксидаза);
  • реализовывают транспорт либо хранение железа (к примеру, трансферрин. лактоферрин. ферритина ) .
  • энергетический метаболизм,
  • пластический метаболизм, включая синтез нуклеотидов,
  • иммунная защита.

Железо в организме. Не смотря на то, что железо есть одним из самых распространенных элементов в земной коре, недостаток железа — распространенное состояние для большинства организмов, живущих в условиях богатой кислородом Земли. Данный парадокс связывают к низкой растворимостью природных окисленных форм железа. Железо растительных продуктов у человека всасывается неэффективно, поскольку находится в форме нерастворимых комплексов, что находит свое отражение в высокой распространенности недостатка железа в популяциях людей, каковые потребляют в основном вегетарианскую пищу. Гем железа из мяса, птицы и рыбы действенно всасывается в кишечнике, но доступность мясных продуктов для человека в эволюции стала сравнительно не так давно и остается социально и географически ограниченной. Так как люди и другие млекопитающие эволюционировали в среде, где недостаток железа был простым явлением, то для действенного сохранения и внутренней рециркуляции железа сформировались тонко регулируемые механизмы. В современном благоустроенном мире при избытке железа в пище большая часть людей способны сократить его всасывание и избегать токсичности чрезмерного накопления железа.

Железо в организмеп. Средний взрослый человек содержит

3-4 г железа, большая часть из которого находится в гемоглобине эритроцитов (

2-3 г железа). Другие богатые железом ткани включают печень и селезенку, основные органы резерва железа. В этих органах железо хранится в макрофагах (фагоцитрующие клетки иммунной системы) и гепатоцитах (клетки печени), связанным со специфическим белком хранения железа, ферритином. Мускулы содержит железо по большей части в миоглобине — белок накопления кислорода. Все клетки содержат железосодержащие белки, нужные для производства энергии (АТФ), процессов синтеза нуклеиновых кислот, белков, жиров и углеводов и других серьёзных функций.

Железо в организме. Железо распределяется по тканям через плазму крови, которая содержит лишь 2-4 мг железа, связанного со специфическим белком переносчиком с трансферрином. За день трансферрин перемещает

20-25 мг железа. Из всех клеток организма самую высокую концентрацию железа,

1 мг / мл гематокрита — имеют эритроциты. Громаднейшее количество железа плазмы — это железо состарившихся эритроцитов, каковые поглощаются из кровотока макрофагами в селезенке и других органах и разрушаются ими. Так как длительность жизни эритроцитов человека есть

15-25 мг ) железа всех эритроцитов должны быть переработаны ежедневно. Со своей стороны, из плазмы железо извлекается по большей части для синтеза гемоглобина в предшественниках эритроцитов. Данный процесс регулируется эритропоэтином, уровень которого определяется степенью насыщенности тканей кислородом — оксигенацией. Не обращая внимания на стремительный оборот и трансформации в применении железа, концентрация железа в плазме в целом стабильна, что говорит о том, что освобождение утилизированного макрофагами железа в плазму регулируется.

Утраты железа организмом составляют лишь 1-2 мг / сутки иобеспечиваются по большей части через слущивание поверхностного эпителия кожи и слизистых. В норме эти утраты уравновешиваются всасыванием железа из пищи в верхнем отделе двенадцатиперстной кишки. Запасы железа у многих людей, потребляющих железо-адекватную пищу, устойчивы. Стабильный уровень железа в организме обеспечивается регуляторными механизмами.

Гомеостаз железа в организме: ткани и транспортеры

Ткани. По окончании рождения в гомеостазе железа у человека принимают участие три ключевых типа клеток:

  • энтероциты двенадцатиперстной кишки, каковые всасывают железо пищи,
  • макрофаги селезенки и печени, каковые перерабатывают железо ветхих эритроцитов и других клеток,
  • гепатоциты, каковые хранят железо и смогут отдавать его при необходимости.

Железо в организме. На протяжении внутриутробного развития плацентарный синцитиотрофобласт переносит железа от матери к плоду. Выход железа из энтероцитов, макрофагов, гепатоцитов и синцитиотрофобласта в плазму регулирует гормон гепсидин, который псинтезируют гепатоциты (а также гепатоциты плода). Железо, не поступившее в плазму сохраняется в макрофагах, гепатоцитах и, быть может, в плаценте как запас. Железо, сохраняемое в энтероцитах быстро теряется из организма, по причине того, что у человека эти клетки обновляются каждые 2-5 дней. Железо скинутых энтероцитов попадают в фекалии. Так, разделение железа между энтероцитами слизистой оболочке оболочки двенадцатиперстной и плазмы действенно определяет содержание железа в организме.

Железо в организме. Преобладающими формами железа в рационе человека являются гем, ферритин и трехвалентное железо в комплексе с другими макромолекулами. Кислая среда желудка и действие пищеварительных ферментов приводит к частичному высвобождению этих форм железа из перивариваемой пищи. Гем и не гемовое железо, видимому, поглощается отдельными механизмами, нельзя исключать, что существует путь поглощения ферритина. О транспорте и метаболизме в энтероците гема и ферритина известно мало, перенос неорганического железа изучен подробно.

Железо запасается в организме человека в виде

Гемовое и негемовое железо в организме переносится через мембрану апикальной части энтероцитов, частичо запасается в виде ферритина, часть его выделяется в виде ферри иона через базолатеральную часть энтероцитов.

Аналогичная последовательность реакций имеет место в лизосомах макрофагов, в то время, когда они фагоцитируют стареющие эритроциты. В составе фаголизосом эритроциты и гемоглобин перевариваются, выделившийся гем окисляется гемоксигеназой-1 (HO-1), освобождая железо, которое или сохраняется в цитоплазме в составе ферритина, или экспортируется в плазму. Как в энтероцитах, так и макрофагах присутствуют два комплекта транспортеров и цитоплазматический белок хранения железа ферритина. Один комплект транспортеров снабжает поглощения железа и поступление его в цитоплазму, а второй комплект транспортеров передает железо из цитоплазмы в плазму крови.

В апикальной части энтероцитов поглощение неорганического двухвалентного железа из просвета кишечника осуществляет транспортер двух валетных металлов DMT1. DMT1- это белок, проникающий через мембрану клеток (интегральный), экспрессируется на границе щеточной каемки двенадцатиперстной, вместе с трансферрином в эндосомах предшественников эритроцитов и других типах клеток, где DMT1 делает очень ключевую роль транспорта железа, поставляемого трансферрином, в цитоплазму. DMT1 присутствует и в мембране макрофагов.

Действенный транспорт железа по DMT1 зависит от концентрации двухвалентного железа и концентрации протонов на конттранспорт. Для транспорта железа через DMT1 нужно восстановление трех валентного железа пищи в двух валентное железо. Эта реакция катализируется цитохромом B на поверхности энтероцитов двенадцатиперстной. Аскорбиновая кислота повышает активность редуктазы Dcytb, возможно, выступая в качестве предпочтительного внутриклеточного донора электронов.

Импорт гема. Железо в организме

В настоящее время известны два вероятных переносчика гема в цитоплазму. Первый — белок-носитель гема 1 (HCP1), второй — транспортер гема млекопитающих. Транспортер гема млекопитающих локализуется в фаголизосомах макрофагов, предполагают, что он участвуют в транспорте гема, извлеченного из стареющих эритроцитов, извлечении железа гема.

Ферритин представляет собой сферический гетерополимерный белок, складывающийся из 24 субъединиц тяжелого (Н) либо легкого (L) типа. Относится к системному гомеостазу железа, цитоплазматический ферритин может хранить много железа. H-субъединицы ферритина функционируют как феррооксидаза, окисляющая цитоплазматическое Fe 2+ до Fe 3+ — формы хранения.

Двухвалентного железа доставляется ферритина в цитоплазматических шаперонов, главным образом, поли (RC) связывающий белок 1 (PCBP1) (223). Выход железа из ферритина может происходить через закрытых порах либо аутофагии и деградации лизосом ферритина (129, 240). Как железа переходит из ферритина до железа экспортеров не известно.

Железо запасается в организме человека в виде

Растворимая, относительно бедная железом форма ферритина, находится в плазме крови. Эта форма — полимер из 24-субъединиц, представленными по большей части L-ферритином, источником ферритина плазмы являются главным образом макрофаги. Концентрация ферритина в сыворотке в целом коррелируют с запасами железа, но не при всех физиологических и патологических состояниях. При патологических состояниях макрофаги смогут содержать значительно меньше либо больше железа, чем запасы его в паренхиме ткани, либо ситуации, в которых синтез ферритина обусловлен воспалением — ферритин — белок острой фазы.

Единственным известным млекопитающих железо экспортером железа у млекопитающих есть белок ферропортин. Ферропортин содержится в мембранах клеток, участвующих в передаче железа в плазму — базолатеральные мембраны энтероцитов двенадцатиперстной. мембраны макрофагов, синусоидальные поверхности гепатоцитов, а базальная поверхность синцитиобласта плаценты. Ферропортин транспортирует из клетки Fe 2+. и Zn 2+. но не двухвалентные Mn, Cu, либо Cd; механизмы переноса не известны.

Экспорт железа из клеток зависит от состава семьи медьсодержащих феррооксидаз, а также церулоплазмина, гефестина и, быть может, циклопена, каковые применяют молекулярный кислород для окисления ферро в ферри, Церулоплазмин — содержащий медь белок экспрессируется в печени и сетчатке. В плазме содержится растворимая форма церулоплазмина. Гефестин и циклопен — трансмембранные белки, каковые экспрессируется соответственно в энтероцитах и плаценте. Недостаток церулоплазмина мешает как всасыванию железа в кишечнике, так и высвобождению железа из макрофагов и приводит к накоплению железа в мозге и в гепатоцитах.

Митохондрии имеют решающее значение для метаболизма железа, будучи неповторимой площадкой для синтеза гема и основным местомбиосинтеза железо-серных кластеров ([Fe-S]). Правильная регуляция транспорта железа в митохондрии имеет серьёзное значение для биосинтеза, образования гемоглобина и сборки белка фелезо-серных кластеров в ходе синтеза эритроцитов.

Железо запасается в организме человека в виде

Предполагается, что железо транспортируется в митохондрии посредством митоферрина.

Идентифицированы три молекулы как вероятные транспортеры гема из митохондрий, где осуществляется его синтез :

  • белок резистентности к раку молочной железы
  • ABC-митохондриальный эритроидный транспортер
  • рецептор подгруппы С кошачьего вируса (FLVCR)

Внеклеточный транспорт железа

При обычных событиях, трехвалентное железо экспортируется из клеток ферропортином и связывается с трансферрином -траспортером железа в плазме. Трасферрин может переносить до двух ионов трехвалентного железа, и доставить их в целевую ткань для поглощения посредством рецептора трансферрина-1 (TfR1).

В дополнение к трасферрину, плазменные белки гемопексин и гаптоглобин связывают свободные гем и гемоглобин, соответственно, ограничивая их токсическое воздействие и содействуя утилизации в железо. Гемопексин и гаптоглобин играются серьёзную гомеостатическую роль на протяжении гемолитической стресса и болезней.

Железо запасается в организме человека в виде

Гормональный контроль гомеостаза железа осуществляет гепсидин — гормон, синтезируемый печенью.