Železo je esenciální prvek pro správné fungování lidského organismu. Hraje klíčovou roli v transportu kyslíku, tvorbě DNA a mnoha dalších biochemických procesech. Poruchy metabolismu železa, ať už se jedná o jeho nedostatek nebo nadbytek, mohou vést k závažným zdravotním komplikacím. Tento článek se zaměřuje na metabolismus železa, jeho normální hodnoty a důsledky jejich odchylek.
Význam železa v organismu
V těle dospělého člověka se nachází přibližně 4-4,5 g železa (více než 70 mmol). Železo je nezbytné pro funkci buněk, účastní se transportu kyslíku jako součást hemu a podmiňuje přenos elektronů v dýchacím řetězci jako součást cytochromů. Nežádoucím účinkem železa je jeho účast v radikálových reakcích, při nichž vznikají reaktivní formy kyslíku.
Příjem a vstřebávání železa
Průměrný denní příjem železa ve stravě se pohybuje mezi 10-50 mg, avšak vstřebává se pouze 10-15 %. Železo se lépe absorbuje ze sloučenin hemu (maso) než nehemové železo z rostlinné stravy. Rostliny navíc obsahují oxaláty, fytáty, taniny a jiné fenolické sloučeniny, které tvoří s železem nerozpustné komplexy, čímž zhoršují jeho vstřebávání.
Po vychytání střevní mukózou se část železa inkorporuje do zásobní formy - feritinu v intestinálních buňkách. Část absorbovaného železa přestupuje do plazmy, kde je transportováno ve vazbě na transferin. Důležitou roli při přenosu železa přes bazolaterální membránu enterocytů má protein ferroportin. Klíčovým regulátorem homeostázy železa je hepcidin, syntetizovaný v játrech, který inhibuje transport železa z buněk vazbou na ferroportin.
Transport a ukládání železa
Plazmatické železo je zachycováno buňkami cílových tkání prostřednictvím receptoru pro transferin a zabudováno do hemu nebo uloženo do zásoby ve formě feritinu. Feritin je nejdůležitější zásobní protein pro železo, který váže velké množství Fe3+ v rozpustné a netoxické formě. Druhým zásobním proteinem je hemosiderin, který vzniká agregací denaturovaného feritinu.
Čtěte také: Jak přibrat s rychlým metabolismem
Laboratorní stanovení železa a jeho metabolismu
Pro stanovení železa v séru se používají kolorimetrické metody, atomová absorpční spektrofotometrie a další speciální techniky. Mezi nejčastěji používané patří fotometrické metody, založené na reakci železa s komplexotvornou látkou.
Sérové železo
Koncentrace sérového železa podléhají cirkadiánnímu rytmu a jsou ovlivněny i dalšími faktory, což omezuje jejich diagnostický význam. Sérové železo je špatným ukazatelem tkáňových zásob železa a je nutné ho vždy posuzovat v kombinaci se sérovým transferinem a vazebnou kapacitou pro železo. Snížené koncentrace doprovázejí nedostatek železa, způsobený např. velkými nebo opakovanými krevními ztrátami, nedostatečným příjmem železa potravou nebo narušenou absorpcí. Nález není specifický, neboť se sníženými hladinami se setkáváme rovněž u akutní infekce nebo chronických zánětlivých onemocněních (přesun železa do tkání).
Transferin a vazebná kapacita pro železo
Železo je transportováno krví ve vazbě na specifický protein transferin, který je syntetizován v játrech. Rychlost jeho tvorby je nepřímo úměrná zásobám železa v organismu. Biologická funkce transferinu spočívá ve schopnosti snadno tvořit netoxické komplexy se železem a přenášet železo do kostní dřeně nebo do zásobních forem (feritinu nebo hemosiderinu). Celková vazebná kapacita pro železo (TIBC) je množství železa, které je transferin schopen vázat v případě, že všechna vazebná místa jsou obsazena. Obvykle je železem nasycena pouze 1/3 transferinu. Ze sérové koncentrace železa a transferinu můžeme vypočítat saturaci transferinu (TfS), která je definována jako poměr sérové koncentrace železa k celkové vazebné kapacitě transferinu pro železo. Citlivým ukazatelem latentního nedostatku železa je pokles saturace transferinu pod 15 %.
Feritin
Sérové koncentrace feritinu jsou měřítkem zásob železa v organismu. Nízké koncentrace indikují vyčerpání celkové tělesné rezervy železa a slouží k časnému odhalení anémie z nedostatku železa ještě v prelatentní fázi. Zvýšené koncentrace feritinu jsou doprovodným jevem vysokých tkáňových zásob železa.
Solubilní transferinový receptor (sTfR)
Železo transportované krví transferinem je zachycováno buňkami prostřednictvím specifického transferinového receptoru (TfR). Oddělením extracelulárních domén receptoru se do cirkulace uvolňuje solubilní frakce transferinového receptoru (sTfR). Zvýšení sTfR je spolehlivým ukazatelem nedostatku železa pro krvetvorbu. Se zvýšenými hladinami sTfR se setkáváme u anemií z nedostatku železa nebo u hemolytických anemií. Cenné je stanovení sTfR u anemických pacientů, u nichž je zvýšen feritin z důvodů reakce akutní fáze.
Čtěte také: Metabolismus a zdravý život
Nedostatek železa (Sideropenie)
Nedostatek železa v organismu bývá zpravidla způsoben jeho nedostatečným vstřebáváním ze střeva nebo chronickými ztrátami krve a může vyústit v sideropenickou anémii. Anémie je však zpravidla pozdní příznak postupně se vyvíjející sideropenie. V krevním obraze se projeví až po téměř úplném vymizení železa.
Rozlišujeme několik stádií nedostatku železa:
- Prelatentní nedostatek železa: Dochází k postupnému poklesu zásob, ale ještě není ovlivněna dodávka železa do erytroblastů kostní dřeně.
- Latentní nedostatek železa: Zásoby železa jsou v podstatě vyčerpány. Feritin je snížen pod dolní hranici normy a je doprovázen i snížením hladiny železa v séru a sníženou dodávkou do erytroblastů kostní dřeně. Zvyšuje se vazebná kapacita pro železo.
- Manifestní nedostatek železa: Dochází k rozvoji anémie s poklesem hodnot hemoglobinu pod dolní hranici normy. U anémie z nedostatku železa je typický nález nízkého sérového železa a feritinu a zvýšená koncentrace transferinu.
Hemoglobin a anémie
Hemoglobin je červený transportní metaloprotein obsažený v červených krvinkách, který má zásadní roli v našem těle. Jeho hlavní funkcí je přenos kyslíku z plic do tkání a zpětný přenos oxidu uhličitého z tkání do plic. Normální hodnoty hemoglobinu se liší podle věku a pohlaví. Standardně by se měla hladina hemoglobinu u dospělých mužů pohybovat mezi 130 až 180 g/l a u dospělých žen mezi 120 až 160 g/l. Příliš nízké hodnoty hemoglobinu mohou vést k anémii, neboli chudokrevnosti. V takovém případě má tělo nedostatek kyslíku pro normální funkci orgánů. Na druhé straně ani příliš vysoké hodnoty, které se označují jako polyglobulie, nejsou pro naše zdraví v pořádku. Zvýšené hodnoty hemoglobinu nám totiž způsobit problémy s viskozitou krve. Hladina hemoglobinu může být ovlivněna řadou faktorů, včetně genetických predispozic a životního stylu.
Strava bohatá na železo, vitamín B12 a kyselinu listovou jsou zásadní pro správnou tvorbu a udržování hladiny hemoglobinu. Mezi potraviny bohaté na železo patří červené maso, fazole, čočka a vybrané druhy zeleniny. V případě nedostatku je často předepsána suplementace železa a vitamínů.
Přetížení železem (Hemochromatóza)
Organismus není vybaven exkreční cestou pro železo, a proto se za určitých okolností může přebytečné železo hromadit ve tkáních. Včasná diagnostika může zabránit poškození tkání nadbytkem železa. Přetížení železem se rozvíjí většinou velmi pomalu. Hromadění železa v tkáních souvisí s onemocněním, které označujeme jako hemochromatóza.
Čtěte také: Efektivní hubnutí: Průvodce
- Primární hemochromatóza: Je dědičné onemocnění způsobené zvýšenou resorpcí železa ze střeva. Přebytečné železo se ukládá v parenchymatózních orgánech jako jsou játra, srdce, pankreas, nadledviny. V postižených orgánech působí toxicky a narušuje jejich funkci tím, že může katalyzovat chronické reakce vedoucí k tvorbě volných radikálů.
- Sekundární hemochromatóza: Se může vyvinout jako následek např. opakovaných transfúzí, nadbytečného příjmu přípravků obsahujících železo nebo hemolytické anémie.
Otrava železem
Náhodné požití většího množství přípravků s obsahem železa hrozí dětem. Smrtelná dávka pro dítě je 600 mg. Příznaky zahrnují nevolnost, zvracení (i zvracení krve), bolesti břicha, průjem (někdy krvavý). Velké ztráty tekutin jsou příčinou šoku, selhání ledvin a smrti. Pokud nemocný přežije tuto fázi otravy, může po 12 hodinách upadnout do bezvědomí, křečí a jaterního selhání. V takových případech je nutné zvážit intravenózní podání desferoxaminu k vyvázání vstřebaného železa. V moči se objeví růžově červený komplex deferoxaminu se železem.