Pertukaran besi dalam tubuh

Biasanya, tubuh orang dewasa dewasa mengandung sekitar 3-5 g besi, sehingga besi bisa diklasifikasikan sebagai trace element. Besi didistribusikan tidak merata di tubuh. Sekitar 2/3 zat besi terkandung dalam hemoglobin eritrosit - itu adalah kolam besi bersirkulasi (atau kolam renang). Pada orang dewasa, kolam ini berukuran 2-2,5 g, pada bayi baru lahir penuh - 0,3-0,4 g, dan pada bayi prematur - 0,1-0,2 g. Relatif banyak zat besi terkandung dalam mioglobin: 0,1 g - pada pria dan 0,05-0,07 g - pada wanita. Dalam tubuh manusia mengandung lebih dari 70 protein dan enzim, yang meliputi zat besi (misalnya transferin, laktoferin), jumlah besi di dalamnya adalah 0,05-0,07 g. Besi, yang diangkut dengan transferin protein transpor, sekitar 1% dana transportasi besi). Untuk praktik kedokteran, cadangan besi (depot, dana cadangan), yang sekitar 1/3 dari total besi dalam tubuh manusia, sangat penting. Badan berikut melakukan fungsi depot:

• hati;
• limpa;
• sumsum tulang;
• otak.

Besi terkandung di dalam depot dalam bentuk feritin. Jumlah zat besi di depot dapat dicirikan dengan menentukan konsentrasi SF. Sampai saat ini, SF adalah satu-satunya penanda cadangan besi yang diakui secara internasional. Produk akhir dari pertukaran besi adalah hemosiderin yang disimpan dalam jaringan.

Besi - kofaktor paling penting dari enzim rantai pernafasan mitokondria, siklus sitrat, sintesis DNA, berperan penting dalam pengikatan dan pengangkutan oksigen oleh hemoglobin dan mioglobin; Protein yang mengandung zat besi diperlukan untuk metabolisme kolagen, katekolamin, tirosin. Karena tindakan katalitik besi dalam reaksi Fe ² * <-> Fe ³, besi tak bersoda membentuk radikal hidroksil, yang dapat menyebabkan kerusakan selaput sel dan kematian sel. Dalam perjalanan evolusi, perlindungan terhadap efek merusak dari besi bebas diselesaikan dengan pembentukan molekul khusus untuk penyerapan zat besi dari makanan, penyerapan, pengangkutan dan pengendapan dalam bentuk terlarut yang tidak beracun. Transportasi dan pengendapan besi dilakukan oleh protein khusus: transferin, reseptor transferin, feritin. Sintesis protein ini diatur oleh mekanisme khusus dan bergantung pada kebutuhan organisme.

[1], [2], [3], [4]

Metabolisme zat besi pada orang sehat tertutup dalam satu siklus

Setiap hari, seseorang kehilangan sekitar 1 mg zat besi dengan cairan biologis dan epitel kumulatif dari saluran pencernaan. Persis jumlah yang sama bisa diserap ke dalam saluran pencernaan dari makanan. Harus jelas bahwa zat besi masuk ke tubuh hanya dengan makanan. Dengan demikian, setiap hari 1 mg zat besi hilang dan 1 mg diserap. Dalam proses penghancuran eritrosit tua, zat besi dilepaskan, yang digunakan oleh makrofag dan sekali lagi digunakan dalam konstruksi heme. Di dalam tubuh ada mekanisme khusus penyerapan zat besi, namun ditarik secara pasif, yaitu tidak ada mekanisme fisiologis untuk ekskresi besi. Akibatnya, jika penyerapan zat besi dari makanan tidak memuaskan kebutuhan tubuh, maka zat besi timbul terlepas dari penyebabnya.

Distribusi zat besi dalam tubuh

1. 70% dari total jumlah zat besi dalam tubuh adalah bagian dari hemoprotein; Ini adalah senyawa di mana besi terikat pada porphyrin. Perwakilan utama kelompok ini adalah hemoglobin (58% zat besi); Selain itu, kelompok ini meliputi mioglobin (8% zat besi), sitokrom, peroksidase, katalase (4% zat besi).
2. Sekelompok enzim non-heme - xanthine oxidase, NADH dehydrogenase, aconitase; Enzim-enzim yang mengandung besi ini dilokalisasi terutama di mitokondria, memainkan peran penting dalam proses fosforilasi oksidatif, pengangkutan elektron. Mereka mengandung logam yang sangat sedikit dan tidak mempengaruhi keseimbangan besi secara keseluruhan; Namun, sintesisnya tergantung pada pemberian jaringan dengan zat besi.
3. Bentuk pengangkutan besi adalah transferin, laktoferin, pembawa besi dengan berat molekul rendah. Ferroprotein transpor transportasi utama adalah transferin. Protein fraksi beta-globulin dengan berat molekul 86.000 ini memiliki 2 tempat aktif, yang masing-masing dapat menempelkan satu atom Fe3 ⁺ setiap kalinya . Dalam plasma ada lebih banyak situs pengikat besi daripada atom besi dan, karenanya, tidak ada besi bebas di dalamnya. Transferrin dapat mengikat ion logam lainnya - tembaga, mangan, kromium, namun dengan selektivitas berbeda, dan mengikat besi terlebih dahulu dan lebih kuat. Situs utama sintesis transferrin adalah sel hati. Dengan meningkatnya kadar zat besi yang diendapkan dalam hepatosit, sintesis transferin sangat berkurang. Transferrin, membawa besi, aviden ke normosit dan retikulosit, dan jumlah serapan logam tergantung pada adanya reseptor bebas pada permukaan nenek moyang erythroid. Pada membran reticulocyte, ada situs pengikat transferin yang jauh lebih sedikit daripada pada protromoksi, yaitu, seiring dengan usia sel erythroid, penangkapan besi berkurang. Pembawa besi berbobot molekul rendah menyediakan transportasi besi ke dalam sel.
4. Simpanan, cadangan atau cadangan besi bisa dalam dua bentuk - feritin dan hemosiderin. Senyawa besi cadangan terdiri dari protein apoferritin, molekul yang mengelilingi sejumlah besar atom besi. Feritin - senyawa coklat, larut dalam air, mengandung besi 20%. Dengan akumulasi zat besi yang berlebihan dalam tubuh, sintesis feritin meningkat drastis. Molekul feritin ada di hampir semua sel, tapi terutama di hati, limpa, dan sumsum tulang. Hemosiderin hadir dalam jaringan dalam bentuk pigmen coklat, granular, tidak larut dalam air. Kandungan besi dalam hemosiderin lebih tinggi dari pada feritin - 40%. Efek merusak hemosiderin dalam jaringan dikaitkan dengan kerusakan lisosom, akumulasi radikal bebas, yang menyebabkan kematian sel. Pada orang sehat, 70% besi cadangan dalam bentuk feritin, dan 30% dalam bentuk hemosiderin. Tingkat penggunaan hemosiderin jauh lebih rendah dari pada feritin. Toko besi dalam jaringan dapat dinilai berdasarkan studi histokimia, dengan menerapkan metode evaluasi semi kuantitatif. Hitung jumlah sideroblasts - sel erythroid nuklir yang mengandung sejumlah butiran besi non-heme yang berbeda. Fitur distribusi zat besi di tubuh anak-anak muda adalah kandungan zat besi yang lebih tinggi pada sel eritroid dan lebih sedikit zat besi pada jaringan otot.

Regulasi keseimbangan besi didasarkan pada prinsip reutilisasi endogen besi yang hampir lengkap dan pemeliharaan tingkat yang dibutuhkan karena penyerapan pada saluran cerna. Waktu paruh pengangkatan besi adalah 4-6 tahun.

[5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14],

Penyerapan zat besi

Penyerapan terjadi terutama di duodenum dan bagian awal jejunum. Dengan kekurangan zat besi di dalam tubuh, zona hisap menyebar secara distal. Dalam makanan sehari-hari biasanya mengandung sekitar 10-20 mg zat besi, namun hanya 1-2 mg yang diserap di saluran cerna. Penyerapan besi heme sangat melebihi aliran besi anorganik. Mengenai pengaruh valensi besi pada penyerapannya di saluran cerna, tidak ada pendapat tegas. VI Nikulicheva (1993) percaya bahwa Fe ²⁺ praktis tidak diserap baik dalam konsentrasi normal atau berlebihan. Menurut penulis lain, penyerapan zat besi tidak tergantung pada valensinya. Ditemukan bahwa valensi zat besi, dan kelarutannya dalam duodenum dalam reaksi alkali, sangat penting. Asam lambung dan asam klorida yang terlibat dalam penyerapan zat besi, menyediakan pemulihan dari bentuk oksida (Fe ^H ) di zaknsnuyu (Fe ²⁺ ), ionisasi, pembentukan komponen yang tersedia untuk penyerapan, tetapi hanya berlaku untuk besi non-heme tidak mekanisme utama regulasi penyerapan.

Proses penyerapan zat besi heme tidak bergantung pada sekresi lambung. Besi hem diserap dalam bentuk struktur porfirin dan hanya di selaput lendir usus adalah belahan dadanya dari heme dan pembentukan besi terionisasi. Besi lebih baik diserap dari produk daging (9-22%) yang mengandung besi heme, dan jauh lebih buruk - dari tanaman (0,4-5%), dimana ada besi non-heme. Dari produk daging, zat besi berasimilasi dengan cara berbeda: zat besi diserap dari hati lebih buruk daripada daging, karena di dalam zat besi terdapat dalam bentuk hemosiderin dan feritin. Sayuran mendidih dalam jumlah besar air bisa mengurangi kandungan zat besi hingga 20 %.

Uniknya penyerapan zat besi dari ASI, meski kandungannya rendah - 1,5 mg / l. Selain itu, ASI meningkatkan penyerapan zat besi dari makanan lain yang dikonsumsi bersamaan dengan itu.

Dalam proses pencernaan, zat besi memasuki enterocyte, dari mana ia melewati gradien konsentrasi ke dalam plasma darah. Dengan kekurangan zat besi di dalam tubuh, pengalihannya dari lumen saluran cerna ke plasma dipercepat. Dengan kelebihan zat besi di dalam tubuh, sebagian besar zat besi tetap ada di sel mukosa usus. Enterocyte yang sarat dengan besi bergerak dari pangkal ke puncak villi dan hilang dengan epitel habis, yang mencegah asupan logam yang berlebihan ke dalam tubuh.

Proses penyerapan zat besi di saluran cerna dipengaruhi oleh berbagai faktor. Kehadiran oksalat, phytates, fosfat, tanin dalam burung mengurangi penyerapan zat besi, karena zat ini membentuk kompleks dengan zat besi dan melepaskannya dari tubuh. Sebaliknya, asam askorbat, suksinat dan piruvat, fruktosa, sorbitol, alkohol meningkatkan penyerapan zat besi.

Dalam plasma, zat besi mengikat pembawanya - transferin. Protein ini mengangkut besi terutama ke sumsum tulang, di mana besi menembus ke dalam eritrositosit, dan transferin kembali ke plasma. Besi memasuki mitokondria, di mana sintesis heme berlangsung.

Jalur besi lebih lanjut dari sumsum tulang dapat digambarkan sebagai berikut: dengan hemolisis fisiologis dari eritrosit, 15-20 mg zat besi per hari dilepaskan, yang digunakan oleh makrofag fagosit; maka sebagian besar kembali ke sintesis hemoglobin dan hanya sejumlah kecil yang tersisa sebagai kelenjar ludah di makrofag.

30% dari total kandungan besi dalam tubuh tidak digunakan untuk eritropoiesis, namun disimpan di depot. Besi dalam bentuk feritin dan hemosiderin disimpan dalam sel parenkim, terutama di hati dan limpa. Tidak seperti makrofag, sel parenkim menggunakan zat besi dengan sangat lambat. Asupan zat besi pada sel parenkim meningkat dengan kelebihan besi yang signifikan dalam tubuh, anemia hemolitik, anemia aplastik, insufisiensi ginjal dan penurunan dengan defisit logam yang jelas. Pelepasan besi dari sel-sel ini meningkat dengan perdarahan dan berkurang dengan transfusi darah.

Pola keseluruhan metabolisme zat besi dalam tubuh akan tidak lengkap jika Anda tidak memperhitungkan jaringan rekening. Jumlah besi yang merupakan bagian dari ferroenzim kecil - hanya 125 mg, namun pentingnya enzim respirasi jaringan tidak dapat terlalu tinggi: tanpa mereka, kehidupan sel tidak akan mungkin terjadi. Stok zat besi dalam sel memungkinkan untuk menghindari ketergantungan langsung dari sintesis enzim yang mengandung zat besi pada fluktuasi asupan dan pengeluarannya di dalam tubuh.

[15], [16], [17], [18], [19]

Kehilangan fisiologis dan kekhasan metabolisme zat besi

Kehilangan fisiologis besi dari tubuh pada orang dewasa sekitar 1 mg per hari. Besi hilang bersamaan dengan mengupas epitel kulit, pelengkap epidermis, kemudian, dengan urine, feses, dengan sluschivayuschimsya epitel usus. Wanita, di samping itu, bergabung dengan hilangnya zat besi dengan darah selama menstruasi, selama kehamilan, persalinan, menyusui, yaitu sekitar 800-1000 mg. Pertukaran zat besi dalam tubuh disajikan dalam Skema 3. Menarik untuk dicatat bahwa kandungan zat besi dalam serum dan kejenuhan transferrin bervariasi dalam sehari. Amati konsentrasi zat besi serum tinggi di pagi hari dan nilai rendah di malam hari. Perampasan orang tidur menyebabkan penurunan kadar zat besi secara bertahap dalam serum.

Metabolisme zat besi dalam tubuh dipengaruhi oleh unsur jejak: tembaga, kobalt, mangan, nikel. Tembaga diperlukan untuk asimilasi dan pengangkutan besi; Efeknya adalah melalui sitokrom oksidase, ceruloplasmin. Tindakan mangan pada proses hematopoiesis tidak spesifik dan dikaitkan dengan kemampuan oksidatifnya yang tinggi.

Untuk memahami mengapa kekurangan zat besi paling sering terjadi pada anak kecil, remaja putri dan wanita usia subur, kita akan mempertimbangkan fitur metabolisme zat besi dalam kelompok ini.

Akumulasi zat besi pada janin terjadi sepanjang seluruh kehamilan, namun paling intensif (40%) pada trimester terakhir. Oleh karena itu, prematuritas dalam 1-2 bulan menyebabkan penurunan ketersediaan zat besi dengan faktor 1,5-2 dibandingkan dengan anak-anak usia penuh. Diketahui bahwa janin memiliki keseimbangan positif zat besi, yang bertentangan dengan gradien konsentrasi yang mendukung janin. Plasenta lebih intensif menangkap zat besi daripada sumsum tulang dari wanita hamil, dan memiliki kemampuan untuk memetabolisme zat besi dari hemoglobin ibu.

Efek kekurangan zat besi pada ibu pada persediaan mikroelemen pada janin tidak konsisten. Beberapa penulis percaya bahwa sideropenia wanita hamil tidak mempengaruhi toko besi janin; Yang lain percaya bahwa ada ketergantungan langsung. Kita bisa berasumsi bahwa dengan penurunan kandungan zat besi di tubuh ibu, defisit toko besi pada bayi baru lahir berkembang. Namun, anemia defisiensi besi akibat kekurangan bawaan dari besi tidak mungkin, karena kejadian anemia defisiensi besi, kadar hemoglobin dan zat besi serum selama hari pertama setelah lahir dan untuk 3-6 bulan ke depan tidak berbeda pada anak-anak yang lahir dari ibu yang sehat dan ibu dengan anemia defisiensi besi. Kandungan zat besi di tubuh bayi prematur dan prematur yang baru lahir adalah 75 mg / kg.

Pada anak-anak, tidak seperti orang dewasa, zat besi pencernaan seharusnya tidak hanya menggantikan kerugian fisiologis dari unsur jejak ini, tetapi juga memberikan kebutuhan pertumbuhan, yang rata-rata 0,5 mg / kg per hari.

Dengan demikian, prasyarat utama untuk pengembangan defisiensi besi pada bayi prematur, anak-anak dari kehamilan multipel, anak di bawah 3 tahun adalah:

• Penipisan stok yang cepat dengan asupan zat besi eksogen yang tidak mencukupi;
• Kebutuhan zat besi meningkat.

Metabolisme zat besi pada remaja

Keunikan metabolisme besi pada remaja, terutama pada anak perempuan, adalah perbedaan yang jelas antara meningkatnya kebutuhan akan unsur jejak ini dan asupannya yang rendah ke dalam tubuh. Alasan perbedaan ini: pertumbuhan yang cepat, gizi buruk, olahraga, haid melimpah, tingkat rendah zat besi awal.

Pada wanita usia subur, faktor utama yang menyebabkan perkembangan kekurangan zat besi dalam tubuh adalah haid yang melimpah dan berkepanjangan, kehamilan multipel. Kebutuhan zat besi pada wanita setiap hari yang kehilangan 30-40 ml darah untuk menstruasi, adalah 1,5-1,7 mg / hari. Dengan kehilangan darah yang lebih besar, kebutuhan zat besi meningkat menjadi 2,5-3 mg / hari. Faktanya, hanya 1,8-2 mg / hari yang bisa dikirim melalui saluran pencernaan, yaitu 0,5-1 mg / hari besi tidak bisa diisi ulang. Dengan demikian, dalam sebulan defisiensi mikronutrien akan mencapai 15-20 mg, 180-240 mg per tahun, 1,8-2,4 g selama 10 tahun, yaitu defisiensi ini melebihi kandungan besi cadangan di dalam tubuh. Selain itu, untuk pengembangan defisiensi besi pada wanita, jumlah kehamilan, interval antara mereka, durasi menyusui sangat penting.