حديد هو المعدن الانتقالي الأكثر وفرة على سطح الأرض وكذلك في الكائنات الحية وهو عنصر أساسي (حيوي) تتبع للبشر. يحدث في العديد من حالات الأكسدة ، ولكن فقط Fe2 + - ثنائي التكافؤ حديد، مركبات الحديد - و Fe3 + - الحديد ثلاثي التكافؤ ، مركبات الحديد - لها أي أهمية للكائنات الحية. في المركبات ، حديد عادة ما يكون موجودًا في شكل ثنائي التكافؤ. ثم يعمل Fe2 + كعامل اختزال ويتبرع بالإلكترونات. من ناحية أخرى ، تمثل مركبات Fe3 + عوامل مؤكسدة ، وكمستقبلات نهائية للإلكترون ، فهي قادرة على قبول الإلكترونات [7,19،2]. منذ FeXNUMX + في مائي حلول يمكن أن تتأكسد تلقائيًا إلى Fe3 + - هيدروكسيد قابل للذوبان بشكل ضئيل للغاية ، تمتلك الكائنات الحية بعضًا البروتينات، مثل الهيموغلوبين (دم الصباغ) ، ترانسفيرين or الفيريتينالتي تربط الحديد. وبالتالي ، يظل العنصر النزف متاحًا بيولوجيًا على الرغم من ضعف قابليته للذوبان. يبلغ إجمالي محتوى الجسم حوالي 3-5 جرام من الحديد - 45 إلى 60 مجم / كجم من وزن الجسم. ما يقرب من 80 ٪ من هذا موجود كحديد وظيفي. الغالبية العظمى من الحديد الوظيفي مطلوب لكريات الدم الحمراء (أحمر دم الخلية) للتكوين والتطور ، وقسم صغير فقط (12٪) الميوغلوبين التوليف وسلسلة الجهاز التنفسي الميتوكوندريا. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون الحديد متاحًا للتخليق الحيوي للحديد المعتمد الانزيمات الضرورية لنقل الإلكترون. تمثل أجهزة تخزين الحديد حوالي 20٪ من الإجمالي. يتم تخزين عنصر التتبع في شكل الفيريتين والهيموسيديرين بشكل رئيسي في كبد, طحالالمعوية الغشاء المخاطي و نخاع العظام. يتم التمييز بين حديد الهيم - بروتوبرفيرين الحديد ، والحديد ثنائي التكافؤ - والحديد غير الهيم - الحديد الحر المتأين ، قد يكون ثنائي التكافؤ أو ثلاثي التكافؤ - كمكون من مكونات المركبات غير العضوية. Hemiron هو مركب من الحديد والبروتين ، مع مجموعة اصطناعية مقترنة بجزيء البروتين. أهم الهيم البروتينات ضرورية ل استقلاب الحديد تتضمن الهيموغلوبين, الميوغلوبين و السيتوكرومات. يرتبط أكثر من نصف الحديد الوظيفي الهيموغلوبين (أحمر دم صبغة) وبالتالي مترجمة في كريات الدم الحمراء (خلايا الدم الحمراء). الميوجلوبين هي صبغة حمراء في العضلات ومعها مواد أخرى تحتوي على الحديد الانزيمات - السيتوكرومات ، الكاتالازات ، البيروكسيدات - تشكل حوالي 15٪ من الحديد الوظيفي. يكون الحديد غير الهيم في الأطعمة الحيوانية على شكل الفيريتينوالهيموسيديرين وسيترات الحديد.
الأيض
يحدث تنظيم توازن الحديد من خلال التحكم في الحديد امتصاص في ال الأمعاء الدقيقة، في المقام الأول في أو المناطق (الاثني عشر) والصائم - الجزء الأوسط من الأمعاء الدقيقة ، والمعروف أيضًا باسم "الفارغة القناة الهضمية. " يتأثر الامتصاص بالعديد من العوامل ، مثل:
- الطلب الفسيولوجي
- الكمية والشكل الكيميائي للحديد المبتلع
- حالة العرض الفردي - الحديد الأساسي امتصاص حوالي 1 ملغ / يوم ، بوصة نقص الحديد ال امتصاص يزيد المعدل إلى 3-5 ملغ / يوم ، ويكون امتصاص الحديد الزائد أقل بنسبة تصل إلى 50٪.
- مدى تكون الكريات الحمر (إنتاج خلايا الدم الحمراء).
- النسب الكمية لمختلف المكونات الغذائية العضوية وغير العضوية.
- نسب امتصاص الجهاز الهضمي.
- العمر
- الأمراض - على سبيل المثال ، يرتبط سوء الامتصاص مثل الداء البطني (اعتلال الأمعاء الناجم عن الغلوتين) ومرض كرون والتهاب القولون التقرحي والتهاب المعدة الضموري المزمن بعدم كفاية امتصاص الحديد
يتم امتصاص العناصر النزرة من خلال الطعام على شكل حديد غير هيم ، أي في شكل حر مؤين مثل أيونات Fe2 + حرة ، وكحديد الهيم. البروتينات، عضوي الأحماض أو مواد أخرى - بروتوبرفيرين الحديد (الهيم) ، معقدات فيريهيدروكسيد. في الأطعمة الحيوانية ، وخاصة في اللحوم ، يوجد 40 إلى 60٪ من الحديد على شكل حديد الهيم. يتم امتصاص الحديد ثنائي التكافؤ بنسبة 15-35٪ اعتمادًا على حالة الحديد نظرًا لقابلية ذوبانه الجيدة ، وبالتالي فهو يحتوي على نسبة عالية التوافر البيولوجي. في المقابل ، فإن توافر الحديد غير الهيم ، والذي يكون في الغالب في شكل ثلاثي التكافؤ ، أقل بكثير. يوجد الحديد غير الهيم أساسًا في الأطعمة النباتية ونادرًا ما يتم امتصاصه بأكثر من 5٪. الحديد ثلاثي التكافؤ غير قابل للذوبان في البيئة القلوية الضعيفة في الجزء العلوي الأمعاء الدقيقة وبالتالي يتم سحبها من الامتصاص. الاستهلاك المتزامن للحوم والأطعمة النباتية يمكن أن يضاعف معدل امتصاص الحديد من أصل نباتي. ويرجع ذلك إلى انخفاض عوامل الوزن الجزيئي المركب الموجودة في اللحوم ، بما في ذلك البروتينات الحيوانية ، والتي تتميز بجودة أعلى ، نظرًا للعدد الكبير من العناصر القيمة. الأحماض الأمينية، من البروتينات النباتية (بياض البيض). تحتوي على مجموعة سلفهيدريل الأحماض الأمينية - الميثيونين, السيستين - يفضل اختزال الحديد ثلاثي التكافؤ إلى شكل ثنائي التكافؤ ، وهو أكثر قابلية للذوبان والامتصاص. كاف حامض الهيدروكلوريك يعد إنتاج العصارة المعدية مهمًا أيضًا للاستخدام الأمثل للحديد الغذائي. المعدة حامض الهيدروكلوريك يشق الحديد المترابط المعقد إلى أيونات حديد مجانية متاحة بسهولة أكبر وحديد عضوي غير محكم الارتباط. زيادة التوافر البيولوجي للحديد من الطعام:
- جاستروفرين - إفراز المعدة الغشاء المخاطي.
- فيتامين ج - يعزز امتصاص الحديد غير الهيم عن طريق حمض الأسكوربيك الذي يمنع تكوين الحديد ثلاثي التكافؤ الضعيف الذوبان ؛ يؤدي تناول ما لا يزيد عن 25 مجم من فيتامين سي إلى زيادة كبيرة في الامتصاص
- يربط فيتامين أ الحديد أثناء عملية الهضم ، وبالتالي يزيله من التأثيرات المثبطة للامتصاص لحمض الفيتيك (فيتات) والبوليفينول
- الفركتوز
- أحماض بوليوكسي كربوكسيلي في الفواكه والخضروات
- عضوي آخر الأحماض، مثل حمض الستريك, حمض الطرطريك و حمض اللبنيك.
- كحول - يروّج حمض المعدة إفراز ، وزيادة امتصاص الحديد ثلاثي التكافؤ.
من خلال تعزيز تحويل Fe3 + إلى Fe2 + ، تزيد هذه المواد من امتصاص الحديد. على سبيل المثال، vitamin C - في 150 جرام من السبانخ أو الكرنب - يزيد من التوافر البيولوجي من الحديد غير الهيم بمعامل 3-4. يمنع امتصاص الحديد بشدة:
- حمض الفيتيك (فيتات) في الحبوب ، حبوب ذرةوالأرز والحبوب الكاملة ومنتجات الصويا.
- الألياف الغذائية - وليس السليلوز
- الأوكزالات في الخضار - وخاصة السبانخ ، راوند - و كاكاو.
- البوليفينول - بما في ذلك العفص - في قهوة, شاي أسودوالدخن والسبانخ والنبيذ الأحمر.
- فوسفيتين في صفار البيض
- الكربونات
- الفوسفات
- الكلسيوم أملاح - تم العثور على أقصى تأثير مثبط عند مستويات الكالسيوم الغذائية 300-600 مجم.
- المخدرات - مضادات الحموضة تحتوي الألومنيوم, المغنيسيومو الكلسيوم، وكذلك لخفض الدهون المخدراتيمكن أن تقلل من امتصاص الحديد بنسبة تصل إلى 70٪ (كوليسترامين) ؛ عوامل مخلبية مثل البنسيلامين ، إيثيلين ديامينيتراسيتات - EDTA - و ديفيروكسامين تمنع امتصاص الحديد غير الهيم على وجه الخصوص.
- روابط حمض المعدة
- الكادميوم - Cd2 + - من البيئة
- الإفراط في تناول أيونات المعادن الأخرى ، مثل المنغنيز (Mn2 +) ، الكوبالت (Co2 +) ، copper (Cu2 +) ، zinc (Zn2 +) ، قيادة (Pb2 +).
- نقص البروتين في النظام الغذائي
تشكل هذه المواد مركبًا من الحديد يصعب امتصاصه وبالتالي يمنع امتصاصه. بعد امتصاص الحديد في خلايا الأمعاء الدقيقة الغشاء المخاطييتم تخزينه إما على شكل فيريتين ، وهو بروتين تخزين الحديد ، أو يتم نقله إلى البلازما بمساعدة بروتين النقل موبيلفيرين. في البلازما ، يتم نقل عنصر التتبع إلى بروتين نقل الحديد ترانسفيرين. الطبيعي، العادي ترانسفيرين من التركيز في البلازما 220-370 مجم / 100 مل. يرتبط مستوى ترانسفيرين المصل عكسيًا بحجم حوض الحديد. وفقًا لذلك ، في نقص الحديد، كل من محتوى ترانسفيرين البلازما ومستقبل الترانسفيرين من التركيز تزداد. تشبع الترانسفيرين هو مؤشر على انتقال الحديد إلى الأنسجة وعادة ما ينخفض في نقص الحديد. ينقل الترانسفيرين الحديد إلى جميع الخلايا والأنسجة ، حيث يرتبط لاحقًا بمستقبلات الترانسفيرين ويتم امتصاصه في الخلايا. من الأهمية بمكان التعبئة ل نخاع العظام. هناك ، الحديد ضروري لتكوين الهيموجلوبين المستمر ، والذي يأخذ الأولوية على خطوات التوليف الأخرى. ما يقرب من 70 إلى 90٪ من الحديد المرتبط بالترانسفيرين مطلوب لتخليق الهيموجلوبين. أخيرًا ، تكوين وتطوير كريات الدم الحمراء (خلايا الدم الحمراء) هي المسؤولة عن معدل دوران الحديد السائد ، أما نسبة 10 إلى 30٪ المتبقية فهي متاحة للتراكم الانزيمات والإنزيمات المساعدة أو يتم تخزينها على شكل فيريتين. إذا تم تجاوز السعة التخزينية للفيريتين ، يرتبط الحديد ببروتين تخزين الهيموسيديرين. تكمن أهمية الفيريتين في التخزين والنقل و تخلص من السموم الحديد. عند الحاجة ، يمكن إطلاق الحديد بسرعة من التخزين واستخدامه في تخليق الهيموجلوبين. يمثل الفيريتين العلامة الأنسب لحالة الحديد! تم العثور على مستويات منخفضة من الفيريتين في الدم في نقص الحديد. من ناحية أخرى ، يمكن اكتشاف حمولات الحديد الزائدة مع زيادة تركيزات الفيريتين في الدم. إذا تم استنفاد إجمالي احتياطيات الجسم من الحديد ، فإن خطر حدوث ذلك الأنيميا الزيادات بسبب اختلال التخليق الحيوي للهيموجلوبين. اعتمادًا على العمر والجنس والعرق ، تشير تركيزات الهيموغلوبين أقل من 12 جم / لتر عند النساء وأقل من 13 جم / لتر عند الرجال الأنيميا. الهيموسيديرين هو منتج مكثف لأبوفيريتين ومكونات خلوية ، مثل الدهون والنيوكليوتيدات ، المترجمة بشكل أساسي في خلايا الكبد وخلايا نخاع العظام, كبدو طحال. بالمقارنة مع الفيريتين ، يعتبر الهيموسيديرين مخزنًا دائمًا للحديد ، حيث يتم تخزين عنصر التتبع لعملية التمثيل الغذائي في شكل لم يعد متاحًا. منذ الحديد تحقيق التوازن يتم التحكم فيه حصريًا عن طريق الامتصاص ، ولا يوجد إفراز منظم للحديد. في الرجال والنساء بعد انقطاع الطمث ، يُفقد حوالي 1-2 مجم (19-36 ميكرو مول / لتر) من الحديد يوميًا مع تساقط الظهارة المعوية و بشرة خلايا مع النكد والعرق والبول. تحدث خسائر أكبر للحديد مع النزيف بسبب فقدان الهيموجلوبين المصاحب. يتم إخراج ما يقرب من 25-60 مل من الدم الحيض، مما أدى إلى فقدان 12.5-30 مجم (225-540 ميكرولتر) من الحديد شهريًا. تزداد أيضًا متطلبات المرأة من الحديد أثناء فترة الحمل بسبب توريد الحديد إلى جنين. يتم توفير حوالي 300 مجم من عنصر التتبع إلى جنين من خلال مشيمة. بالإضافة إلى ذلك ، يحدث فقدان الدم نتيجة الولادة والرضاعة الطبيعية - 0.5 مجم - ولكن يتم تعويض ذلك من خلال عدم وجود الحيض لبضعة أشهر بعد ذلك فترة الحمل. بالإضافة إلى ذلك ، هناك مجموعات خطر أخرى لنقص الحديد. نظرًا لعدم وجود آليات إفراز منظمة للحديد ، لا يمكن تعويض الإفراط في تناول الحديد الغذائي عن طريق زيادة الإطراح. نتيجة للدراسات ، فإن مستويات الفيريتين المرتفعة -> 200 ميكروغرام / مل - هي عامل خطر مستقل لتصلب الشرايين (تصلب الشرايين) ويمكن أن يضاعف من خطر احتشاء عضلة القلب (قلب هجوم). أخيرًا ، تكون حالة الحديد مثالية عندما يتوفر ما يكفي من الحديد للجسم لأداء وظائفه ، ولكن مخازن الحديد ليست ممتلئة.
