Лекція дитячий лікар 1 (22) 2013 міждисциплінарна проблема



Скачать 103.13 Kb.
Pdf просмотр
Дата14.09.2017
Размер103.13 Kb.
ТипЛекція

ЛЕКЦІЯ
ЛЕКЦІЯ
Дитячий лікар
Дитячий лікар
1 (22) 2013
1 (22) 2013

міждисциплінарна проблема
міждисциплінарна проблема
14
Ж
елезо – наиболее распространенный универсальный биологический микроэлемент, который обеспечивает нормальное функционирование клеток всех биологических систем ор- ганизма.
Наиболее значимой функцией железа в организме является его участие в связывании, транспортировке и депонировании кислорода гемоглобином и миоглобином. Однако доказано, что роль железа этим не ограничивается этот микроэлемент является универсальным компонентом живой клетки, участвующим во многих метаболических процессах в организме, росте тела, в процессах тканевого дыхания (в частности в митохондриальном дыхании, что является обязательным условием существования любой клетки на всех этапах эволюции.
Исследованиями последних лет также доказана
роль
железа в обеспечении таких важнейших процессов, как:

деление клетки;

биосинтетические процессы (в том числе и синтез
ДНК);

метаболизм биологически активных соединений
(катехоламинов, коллагена, тирозина и других биологически активных веществ и др.);

энергетический обмен (около половины энзимов или кофакторов цикла Кребса содержат этот металл или функционируют в его присутствии).
Ферменты, содержащие железо, принимают участие в синтезе гормонов щитовидной железы, поддержании высокого уровня иммунной резистентности организма. Так, нормальный уровень железа в организме способствует полноценному функционированию факторов неспецифической защиты, клеточного, гуморального и местного иммунитета. Нормальное содержание железа в организме необходимо для осуществления полноценного фагоцитоза, высокой активности естественных киллеров и бактерицидной способности сыворотки, а также синтеза в достаточном количестве пропердина, комплемента, лизоцима, интерферона, Данные, полученные входе исследований последних лет, свидетельствуют о том, что железо является необходимым для формирования подобных рецепторов рецепторов дофамина) в клетках мозга. Как известно, отсутствие или недостаток дофаминовых рецепторов нарушает нормальное функционирование и развитие дофаминергических нейронов. Распределение железа в тканях мозга отражает локализацию окончаний нейронов, которые синтезируют аминомасляную кислоту. Существует мнение, что низкий уровень железа нарушает процессы деградации аминомасляной кислоты и функционирования нейронов, синтезирующих дофамин.
В тоже время железо является неотъемлемыми незаменимым компонентом разнообразных белков и ферментов, окислительно-восстановительных процессов организма ребенка в целом.
Железо, содержащееся в организме, условно подразделяют на:

функциональное (в составе гемоглобина, миоглобина, энзимов и коферментов);

транспортное (трансферрин, лактоферрин, мобил- феррин);

депонированное (ферритин, гемосидерин);

железо, образующее свободный пул.
Основные фонды железа в организме:

гемовое (клеточное) железо составляет значительную часть (70-75%) от общего количества железа в организме, участвует во внутреннем обмене железа и входит в состав гемоглобина, миоглобина, ферментов (цитохромов, каталаз, пероксидазы, НАДН-дегидрогеназы), металлопротеидов (аконитазы и др
негемовое:

внеклеточное: свободное железо плазмы и железосвязывающие сывороточные белки
(трансферрин, лактоферрин), участвующие в транспорте железа
железо запасов (депо) находится в организме в виде двух белковых соединений – ферри- тина и гемосидерина – с преимущественным отложением в печени, селезенке и мышцах включается в обмен при недостаточности клеточного железа).
Физиологическая роль железа
в организме человека
О.С. Третьякова,
д.м.н., профессор, заведующая кафедрой социальной медицины и экономики здравоохранения
Крымского государственного медицинского университета имени СИ. Георгиевского, г. Симферополь
Д.м.н., профессор
О.С. Третьякова
DL_1(22).indb 14
DL_1(22).indb 14 22.02.2013 14:21:00 22.02.2013 14:21:00

ЛЕКЦІЯ
ЛЕКЦІЯ
Дитячий лікар
Дитячий лікар
1 (22) 2013
1 (22) 2013

міждисциплінарна проблема
міждисциплінарна проблема
15
Основные железосодержащие субстраты организма и их главные функции представлены в
таблице
Как уже отмечалось, железо входит в состав большого числа белков организма. Наиболее значимые
железо-
содержащие белки:

гемопротеины: гемоглобин, миоглобин, цитохромы, цитохромоксидаза, гомогентизиноксидаза, пероксидаза, миелопероксидаза, каталаза;

железофлавопротеины: цитохром-С-редуктаза, сукци натдегидрогеназа, пролиноксидаза, НАДФ- дегидрогеназа, ацил-КоА-дегидрогеназа, ксанти- нооксидаза и др.;

белки разных молекулярных конфигураций: трансфер- рин, ферритин, гемосидерин, мобилферрин, лак- тоферрин и др.
С точки зрения практической значимости железосодержащих белков, выполняющих важную роль в организме, интерес представляют многие из них, например миоглобин, трансферрин, лактоферрин, мобилферрин, ферритин, гемосидерин и др.
Железо входит в состав основного белка эритроцитов
гемоглобина. Гем – небелковая часть молекулы гемоглобина является комплексным соединением пигмента протопорфирина с ионом двухвалентного железа. Второй компонент гемоглобина представлен белком
глобином. Именно он осуществляет транспорт кислорода из легких в ткани и углекислого газа в легкие. Известно, что железо легко вступает в связь с кислородом, и хотя кислород является окислителем, при его соединении с железом окисления не наблюдается. Ион железа лишь сопровождает молекулу кислорода к месту окисления, в котором и освобождает кислород для его действительного окисления. В свою очередь гемоглобин выполняет и другую не менее важную функцию – выводит с места окисления углекислый газ. И если в клетку кислород вводится гемом, то углекислый газ выводится глобином. Интересно, что именно соединение железа с кислородом обеспечивает красный цвет крови.
Доказано, что не весь кислород, доставленный гемоглобином, расходуется сразу организм частично оставляет его про запас в мышцах. В ситуациях, требующих значительной мышечной работы, возникает физиологическая потребность в больших количествах кислорода, превышающих поступающие с кровью. Вот тут организм и вспоминает о мышечных запасах, представленных
миоглобином – пигментным протеидом мышечной ткани, в состав которого входят также гем и глобин.
Трансферрин – специфический транспортный белок плазмы, выполняющий функцию белка – носителя железа в плазме крови. В норме он представлен вор- ганизме одной изоформой и обычно насыщен железом лишь на 1/3. В молекуле трансферрина есть
2 участка для связывания Fe
3+
: один на С-конце, другой на конце приблизительно 10% молекул содержат атома железа. Сродство ку трансферрина значительно выше, чем к Fe
2+
. Прежде чем железо будет включено в состав трансферрина, происходит его окисление при участии этого белка. Высвобождение железа из трансферрина требует присутствия анионов в основном НСО
3
- и Н
2
РО
4
-
), которые связываются со специальными участками молекулы. Трансферрин осуществляет доставку трехвалентного железа ко всем клеткам, прежде всего к костному мозгу, где в митохондриях эритроидных клеток осуществляется синтез гема, а в миелоидных клетках, кроме того, синтезируется значительное количество лактоферрина. Трансферрин осуществляет и обратный транспорт железа из тканевых депо, макрофагов (в которых происходит реутилизация железа из разрушающихся эритроцитов) к костному мозгу. При этом значительно ниже скорость реутилиза- ции и меньше количество железа, освобожденного из ферритина и гемосидерина паренхиматозных клеток, чем из макрофагов.
Биологическая роль трансферрина состоит не только в связывании и транспортировке железа, но ив усиленном накоплении его в случае избытка последнего. Но все же основной функцией трансферрина является связывание железа и его транспорт к местам депонирования или утилизации для обеспечения потребностей организма.
Синтез трансферрина осуществляется всеми клетками, нов наибольшем количестве – гепатоцитами, энтероцитами и клетками костного мозга.
Так как трансферрин является переносчиком железа, его рассматривают как один из факторов неспецифи- ческой резистентности организма доказано, что при инфекциях и различного рода иммунных процессах для обеспечения функционирования систем клеточного и гуморального иммунитета и, прежде всего, фаго- цитирующих макрофагов, необходимо определенное количество железа.
Таблица.
Основные железосодержащие
субстраты организма и их функции
Железосодержащие
субстраты
Основная
физиологическая функция
Гемовые
Гемоглобин
Транспорт кислорода
Миоглобин
Транспорт и депонирование кислорода в мышцах
Каталаза
Разложение Н
2
О
2
Цитохром
Тканевое дыхание
Пероксидаза
Окисление веществ с помощью Н
2
О
2
Негемовые
Трансферрин
Транспорт железа
Лактоферрин
Транспорт железа
Мобилферрин
Внутриклеточный транспорт железа
Ферритин
Тканевое депонирование железа
Гемосидерин
Тканевое депонирование железа
Ксантиноксидаза
Образование мочевой кислоты
Дегидрогеназы
Катализ окислительно- восстановительных реакций 15
DL_1(22).indb 15 22.02.2013 14:21:00 22.02.2013 14:21:00

ЛЕКЦІЯ
ЛЕКЦІЯ
Дитячий лікар
Дитячий лікар
1 (22) 2013
1 (22) 2013

міждисциплінарна проблема
міждисциплінарна проблема
16
Помимо этого трансферрин является ростовым фактором без него не осуществляется рост большинства клеточных структур
in vitro. Трансферрин оказался селективным ростовым фактором опухолей при раке простаты и мелкоклеточном раке легких.
К группе трансферринов также относятся лакто- феррин и мобилферрин. Их физиологическая роль в организме до недавнего времени была изучена недо- статочно.
Лактоферрин – железосодержащий полифункцио- нальный белок из семейства трансферринов.
Лактоферрин является одним из компонентов иммунной системы организма, принимает участие в системе неспе- цифического гуморального иммунитета, регулирует функции иммунокомпетентных клеток и является белком острой фазы воспаления. Важную роль этого белка в обеспечении иммунной защиты организма косвенно подтверждает присутствие лактоферрина в секреторных выделениях. Этот белок широко представлен в различных секреторных жидкостях (молозиво, молоко, слюна, слезы, секреты носовых желез, семенная жидкость, а также в сыворотке крови, лейкоцитах. Лактоферрин – один из основных белков грудного молока. В тоже время его содержание у человека и различных животных индивидуально. Так, в молоке человека уровень лактоферрина максимальный, в молоке коровы враз ниже, ау собаки крыс его практически нет. Содержание лактоферрина в молозиве человека (й день лактации) достигает 43% от общего количества белка, но, уменьшаясь в процессе лактации, в зрелом молоке оно составляет примерно 25%.
Лактоферрин может проявлять антимикробное действие, отнимая железо, необходимое для роста бактерий. Катионная природа этого белка обусловливает его бактерицидный эффект связываясь с некоторыми компонентами бактериальной стенки, лактоферрин разрушает ее. Установлено, что лактоферрин эффективно защищает организм и от кишечных инфекций. Также он может влиять на воспалительный процесс, вызванный другой микробной инфекцией. Присутствие лакто- феррина предотвращает развитие гастритов, вызванных
Helicobacter pylori, поддерживает целостность слизистой кишечника, снижает токсичность и даже смертность при инфицировании патогенным штаммом кишечной палочки. Не так давно новозеландскими учеными установлено, что лактоферрин может регулировать рост костной ткани, являясь сильным активатором роста и защиты от остеопороза.
Из всего вышеизложенного следует, что
физиологиче-
ские свойства лактоферрина весьма разнообразны:

защита организма от бактериальных, вирусных и грибковых инфекций;

контроль концентрации ионов железа в биологических жидкостях;

противовоспалительная и иммуномодулирующая активность;

противоаллергенное действие;

регуляция клеточного роста и дифференцировки для костной ткани и кишечника);

замедление роста раковых опухолей и метастазиро- вания.
На
рисунке 1
представлены основные эффекты лактоферрина.
Другой белок семейства трансферринов, мукозный трансферрин
мобилферрин, является внутриклеточным переносчиком железа.
Депонирование железа осуществляется белками
фер-
ритином и гемосидерином. Существует целое семейство тканеспецифичных ферритинов.
Ферритин – специфический белок, депонирующий железо он состоит из водорастворимого комплекса гидроокиси трехвалентного железа с апоферритином: железо составляет 1/5 молекулы ферритина (1 молекула ферритина содержит более 3000 атомов железа).
Основной функцией ферритина считается связывание и накопление железа в физиологически доступной и нетоксичной для организма форме. Эта функция хорошо изучена ферритиновая форма хранения железа обеспечивает, при необходимости, мобилизацию железа для синтеза гемоглобина, других гемосодержащих и негемовых железосодержащих соединений.
Синтезируется ферритин клетками печени, селезенки, костного мозга, тонкого кишечника, поджелудочной железы, почек, легких, щитовидной железы, плаценты, а также лейкоцитами. Синтезированный в различных органах ферритин используется для обеспечения функций этих органов, однако в небольших количествах он поступает ив плазму крови. В клинической практике уровень ферритина рассматривается как показатель запасов железа в организме. В наибольшем количестве ферритин содержится в макрофагах костного мозга, селезенке, печении сидеробластах. Из ферритиновой формы железо способно активно мобилизоваться. При нарастающем дефиците железа коли-
Образование комплексов с биополимерами
Л акт о ф ер р и н
Рисунок 1.
Основные эффекты лактоферрина в организме человека
Апоптоз
Иммуномодулятор
Противовоспалительный
Антибактериальный
Противовирусный
Противогрибковый
Антипаразитический
Амидолитический
Протеиназный
Рибонуклеазный
Дезоксирибонуклеазный
Фосфатазный
Ингибитор протеиназ
Фактор роста
Транскрипционный фактор
Связывание металлов переходной группы 16
DL_1(22).indb 16 22.02.2013 14:21:00 22.02.2013 14:21:00

ЛЕКЦІЯ
ЛЕКЦІЯ
Дитячий лікар
Дитячий лікар
1 (22) 2013
1 (22) 2013

міждисциплінарна проблема
міждисциплінарна проблема
17
чество гранул ферритина в клетках уменьшается вплоть до полного его исчезновения. В случае избытка железа в организме ферритин превращается в гемосидерин.
В организме существует много гетерогенных изо- форм ферритина, каждая из которых органоспеци- фична по молекулярной структуре, что обеспечивает выполнение ими специфических функций.
Основную железодепонирующую функцию в организме выполняет ферритин печени. Ферритин слизистой оболочки тонкого кишечника отвечает за перенос железа, всосавшегося в энтероциты, к трансферрину плазмы. Ферритин системы фагоцитирующих макрофагов абсорбирует железо, высвобождающееся после деструкции эритроцитов и железосодержащих структур, для процессов его реутилизации. Плацентарный ферритин осуществляет абсорбцию и перенос железа от материнского трансферрина к фетальному. При этом передача железа от беременной женщины плоду происходит против градиента концентрации. Транспла- центарный транспорт железа является активным процессом и происходит только водном направлении – от материк плоду. Это приводит к тому, что уже после й недели гестации уровень сывороточного железа и фер- ритина у плода выше, чему матери.
Ферритин эритроидных клеток-предшественниц обеспечивает адекватное поступление железа для нужд гемопоеза, а ферритин селезенки выполняет депонирующую роль и обеспечивает отдачу железа трансфер- рину плазмы.
Общеизвестно, что уменьшение уровня ферритина в сыворотке крови является ранним признаком латентного дефицита железа. В комплексе с изменениями других параметров железа он может свидетельствовать о наличии железодефицитной анемии. Резкое повышение уровня концентрации ферритина в сыворотке крови может быть признаком гемохроматоза или посттрансфузионного гемосидероза. В последнее время рекомендуется перед началом лечения железодефицит- ной анемии определять базисный уровень ферритина, а также исследовать его уровень в динамике лечения. Восстановление уровня ферритина в сыворотке свидетельствует о насыщении депо железом и является сигналом для перехода от терапевтических доз препаратов железа к поддерживающим. Это позволяет проводить профилактику синдрома перегрузки железом. В тоже время нормальный уровень ферритина в сыворотке крови при наличии сидеропенического и анемического синдромов может свидетельствовать о нарушении процессов утилизации железа в эритроидных клетках-пред- шественницах.
Таким образом, определение уровня ферритина в сыворотке крови имеет важное диагностическое и диффе- ренциально-диагностическое значение и может использоваться как критерий адекватности лечения в случае железодефицитных состояний.
Уровень ферритина значительно возрастает при острых воспалительных процессах, а также в период инфицирования вирусом приобретенного иммуноде- фицита.
Вышеперечисленное позволяет рассматривать фер- ритин как острофазовый протеин, обладающий выраженными цитотоксичными и цитотропными свойствами. Имеются данные и о цитопротекторных свойствах ферритина, который в силу своих уникальных биохимических способностей вовлекается в широкий спектр метаболических процессов.
Ферритин связан взаимодействием с фактором некроза опухоли, выделяемым в результате действия вирусов, интерлейкинов, ионизирующего излучения и т. д. Доказано, что фактор некроза опухоли запускает синтез
Н-субъединиц ферритина в клетках, что может рассматриваться как компенсаторно-приспособительная реакция для подавления окислительного стресса.
Уровень ферритина в сыворотке крови увеличивается при наличии различных онкозаболеваний: раке яичников, простаты, поджелудочной железы, легких, прямой кишки гепатоцелюлярной карциноме и др. Имеются данные о том, что уровень ферритина возрастает при лимфогранулематозе, лимфомах, острых лей- козах, хроническом миелолейкозе, миеломной болезни превышение нормального уровня ферритина в сыворотке крови при этих заболеваниях достигает 5-7 раз. Концентрация ферритина повышается и при разных заболеваниях печени (гепатиты, цирроз и др, сопровождающихся деструкцией гепатоцитов. При этом ферритин непосредственно высвобождается из клеток печени, которая является его основным депо. То есть повышение содержания ферритина в сыворотке крови может рассматриваться как в качестве онкомаркера, таки в качестве проявления заболевания печени.
Гемосидерин – железосодержащий пигмент, образующийся при распаде крови входе финальной трансформации эритроцитов. Нерастворим вводе. Гемосидерин образуется при распаде гемоглобина и последующей денатурации и депротеинизации белка ферритина, отвечающего за хранение железа в организме. При распаде гемоглобина образуется билирубин и молекулы доступного для дальнейшего усвоения железа. Именно они и формируют впоследствии пигмент гемосидерин, который встречается как в виде вещества, диффузно пропитывающего ткани и клетки, таки в виде глыбок в соединительной ткани) и зерен (в клетках. Наиболее часто железо в виде гемосидерина депонируется в организме человека в макрофагах селезенки и печени. В редких случаях гемосидерин может откладываться в структурах костного мозга. Мобилизация железа из гемосидерина происходит медленно.
Обычно в организме имеется относительно постоянный запас железа в виде растворимого вводе ферритина и нерастворимого гемосидерина. Первый служит временным хранилищем запасов железа, второй – формой отложения избытка в тканях.
Рассматривая железо в целостном контексте, следует отметить, что в организме здорового человека содержится примерно 4-5 г железа (железо, входящее в состав гемоглобина, составляет примерно 2,7-3,0 г. При этом железо составляет лишь 0,0065% от массы тела человека примерно 35 мг/кг массы тела (у новорожденных,
DL_1(22).indb 17
DL_1(22).indb 17 22.02.2013 14:21:00 22.02.2013 14:21:00

ЛЕКЦІЯ
ЛЕКЦІЯ
Дитячий лікар
Дитячий лікар
1 (22) 2013
1 (22) 2013

міждисциплінарна проблема
міждисциплінарна проблема
18
как доношенных, таки недоношенных, запасы железа составляют 70-75 мг/кг массы тела. Его концентрация в течение суток может значительно варьировать (от
12,5 до 30,4 мкмоль/л). Самая высокая концентрация железа в крови регистрируется в утренние часы (между
7 и 10 часами, а наименьшая – вечером (между 20 и Примерно 70-75% этого количества требуется для насыщения гемоглобина, заключенного в эритроцитах,
5-10% железа приходится на миоглобин, который участвует в передаче кислорода и углекислого газа в мышцах находятся в резерве, преимущественно в печени, 1% составляет железо ферментов, около 0,1% всего железа связаны с трансферрином в плазме крови
(рис. 2)
В организме человека существуют механизмы, направленные на удержание железа. Железо осуществляет практически замкнутый круговорот. Освободившись из эритроцитов при физиологическом гемолизе, железо реутилизируется. С желчью в кишечник за сутки выделяется до 25 мг железа, откуда оно абсорбируются энтеро- цитами слизистой оболочки и включается в общий метаболизм. Биологический период полувыведения железа из организма составляет 1800 суток, что является свидетельством высококумулятивных свойств этого элемента.
Дефицит железа в организме человека сводится не только к гематологическим проявлениям, но и обусловливает нарушение функций всех клеток (особенно в высокоаэробных тканях, порождающее негативные последствия нарушений метаболизма железа в организме человека. Недостаток этого жизненно важного микроэлемента непременно приводит к нарушению образования гемоглобина, развитию анемии и, как следствие, к трофическим расстройствам в органах и тканях. Уменьшение количества железа во многих случаях проявляется аномалией поведения человека и психическими нарушениями.
Железо играет важную роль в поддержании высокого уровня иммунной резистентности ребенка. Доказано, что дефицит железа приводит к росту заболеваемости органов дыхания и желудочно-кишечного тракта. Помимо этого, уменьшение содержания железа в плазме крови отмечается при острых и хронических воспалительных процессах, опухолях, остром инфаркте миокарда. Лихорадка и острые стадии инфекционных заболеваний всегда сопровождаются снижением уровня железа в крови, развивающимся в результате компенсаторно- приспособительных реакций (уменьшая поставку железа к тканям, организм таким образом тормозит размножение бактерий за счет уменьшения интенсивности деления клеток и включения в них альтернативных аутоокислительных процессов).
Таким образом, роль железа в организме невозможно переоценить. По своей биологической значимости для человека железо можно сравнить с хлорофиллом растений – настолько необходимым оно является для жизнеобеспечения организма.
Поступление железа с пищей (суточная потребность 10-20 мг)
Рисунок 2.
Распределение железа в организме
Всасывание в кишечнике (1-2 мг в день)
Костный мозг образование гемоглобина
Белок трансферрин переносчик железа)
Ферритин (депо железа в печении других органах)
Другие процессы
Выводится 1-2 мг вдень

Каталог: uploads -> files -> 2013
2013 -> Вопросы к экзамену по нервным болезням, нейрохирургии и медицинской генетике для студентов лечебного факультета
2013 -> «оздоровительные системы»
2013 -> Методичка для студентов к 5 занятию по клинической цитологии. Тема занятия : Компенсаторно-приспособительные процессы. Предопухолевые заболевания. Опухоли. Основные вопросы темы
2013 -> Методические рекомендации практических занятий для студентов лечебного факультета 4 курса 8 семестр
2013 -> Учебно-методическое пособие по фармацевтической химии для студентов III курса фармацевтического факультета
2013 -> Национальные клинические рекомендации по диагностике и лечению спонтанного пневмоторакса
2013 -> Вопросы к итоговому занятию по теме: "Систематика цветковых растений 1"


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница