IJzermetabolisme in het lichaam

Normaal gesproken bevat het lichaam van een gezonde volwassene ongeveer 3-5 g ijzer, dus ijzer kan worden geclassificeerd als een micro-element. IJzer is ongelijkmatig verdeeld in het lichaam. Ongeveer 2/3 van het ijzer bevindt zich in de hemoglobine van rode bloedcellen - dit is de circulerende voorraad (of pool) van ijzer. Bij volwassenen is deze voorraad 2-2,5 g, bij voldragen pasgeborenen - 0,3-0,4 g en bij prematuren - 0,1-0,2 g. Relatief veel ijzer bevindt zich in myoglobine: 0,1 g bij mannen en 0,05-0,07 g bij vrouwen. Het menselijk lichaam bevat meer dan 70 eiwitten en enzymen, waaronder ijzer (bijvoorbeeld transferrine, lactoferrine), de totale hoeveelheid ijzer daarin is 0,05-0,07 g. IJzer dat wordt getransporteerd door het transporteiwit transferrine maakt ongeveer 1% uit (ijzertransportvoorraad). IJzerreserves (depot, reservefonds), die ongeveer een derde van al het ijzer in het menselijk lichaam uitmaken, zijn van groot belang voor de medische praktijk. De volgende organen vervullen de depotfunctie:

• lever;
• milt;
• beenmerg;
• brein.

IJzer bevindt zich in het depot in de vorm van ferritine. De hoeveelheid ijzer in het depot kan worden gekarakteriseerd door de concentratie SF te bepalen. Tegenwoordig is SF de enige internationaal erkende marker voor ijzerreserves. Het eindproduct van het ijzermetabolisme is hemosiderine, dat in weefsels wordt afgezet.

IJzer is de belangrijkste cofactor van de enzymen van de mitochondriale ademhalingsketen, citraatcyclus, DNA-synthese, het speelt een belangrijke rol bij de binding en het transport van zuurstof door hemoglobine en myoglobine; eiwitten die ijzer bevatten, zijn nodig voor het metabolisme van collageen, catecholamines, tyrosine. Vanwege de katalytische werking van ijzer in de reactie Fe ² * <--> Fe ³, vormt vrij niet-gechelateerd ijzer hydroxylradicalen die schade aan celmembranen en celdood kunnen veroorzaken. In het proces van evolutie werd bescherming tegen het schadelijke effect van vrij ijzer opgelost door het vormen van gespecialiseerde moleculen voor de absorptie van ijzer uit voedsel, de absorptie, het transport en de afzetting ervan in een niet-toxische oplosbare vorm. Transport en afzetting van ijzer worden uitgevoerd door speciale eiwitten: transferrine, transferrinereceptor, ferritine. De synthese van deze eiwitten wordt gereguleerd door een speciaal mechanisme en is afhankelijk van de behoeften van het lichaam.

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

Het ijzermetabolisme bij een gezond persoon verloopt in een cyclus

Dagelijks verliest een persoon ongeveer 1 mg ijzer via de lichaamsvloeistoffen en het afgeschilferde epitheel van het maag-darmkanaal. Precies dezelfde hoeveelheid kan via de voeding in het maag-darmkanaal worden opgenomen. Het is belangrijk om te weten dat ijzer alleen via de voeding het lichaam binnenkomt. Er gaat dus dagelijks 1 mg ijzer verloren en 1 mg wordt opgenomen. Tijdens de afbraak van oude rode bloedcellen komt ijzer vrij, dat door macrofagen wordt gebruikt en hergebruikt bij de vorming van heem. Het lichaam heeft een speciaal mechanisme voor de opname van ijzer, maar het wordt passief uitgescheiden, dat wil zeggen dat er geen fysiologisch mechanisme is voor de uitscheiding van ijzer. Als de opname van ijzer uit de voeding niet voldoet aan de behoeften van het lichaam, treedt er daarom ijzertekort op, ongeacht de oorzaak.

Verdeling van ijzer in het lichaam

1. 70% van de totale hoeveelheid ijzer in het lichaam bestaat uit heemeiwitten; dit zijn verbindingen waarin ijzer gebonden is aan porfyrine. De belangrijkste vertegenwoordiger van deze groep is hemoglobine (58% ijzer); daarnaast omvat deze groep myoglobine (8% ijzer), cytochromen, peroxidasen en catalasen (4% ijzer).
2. Een groep niet-heemenzymen - xanthine-oxidase, NADH-dehydrogenase en aconitase; deze ijzerbevattende enzymen zijn voornamelijk gelokaliseerd in de mitochondriën en spelen een belangrijke rol in het proces van oxidatieve fosforylering en elektronentransport. Ze bevatten zeer weinig metaal en beïnvloeden de algehele ijzerbalans niet; hun synthese is echter afhankelijk van de ijzertoevoer naar de weefsels.
3. De transportvorm van ijzer is transferrine, lactoferrine, een laagmoleculaire ijzerdrager. Het belangrijkste transportferroproteïne van plasma is transferrine. Dit eiwit uit de bètaglobulinefractie met een molecuulgewicht van 86.000 heeft 2 actieve plaatsen, die elk één Fe3 ⁺ -atoom kunnen binden. Er zijn meer ijzerbindingsplaatsen in plasma dan ijzeratomen, en daarom is er geen vrij ijzer aanwezig. Transferrine kan ook andere metaalionen binden - koper, mangaan en chroom - maar met een verschillende selectiviteit, en ijzer wordt primair en sterker gebonden. De belangrijkste plaats van transferrinesynthese zijn levercellen. Met een toename van de hoeveelheid afgezet ijzer in hepatocyten, neemt de transferrinesynthese merkbaar af. Transferrine, dat ijzer transporteert, is gretig voor normocyten en reticulocyten, en de mate van metaalabsorptie hangt af van de aanwezigheid van vrije receptoren op het oppervlak van erytroïde precursors. Het reticulocytenmembraan heeft significant minder bindingsplaatsen voor transferrine dan de pronormocyt, wat betekent dat de ijzeropname afneemt naarmate de erytroïde cel ouder wordt. Laagmoleculaire ijzerdragers zorgen voor intracellulair ijzertransport.
4. Afgezet, reserve- of reserve-ijzer kan in twee vormen voorkomen: ferritine en hemosiderine. De verbinding van reserve-ijzer bestaat uit het eiwit apoferritine, waarvan de moleculen een groot aantal ijzeratomen omringen. Ferritine is een bruine verbinding, oplosbaar in water, en bevat 20% ijzer. Bij overmatige ophoping van ijzer in het lichaam neemt de ferritinesynthese sterk toe. Ferritinemoleculen zijn aanwezig in bijna alle cellen, maar er zijn er vooral veel in de lever, milt en het beenmerg. Hemosiderine is in weefsels aanwezig als een bruin, korrelig, in water onoplosbaar pigment. Het ijzergehalte in hemosiderine is hoger dan in ferritine - 40%. Het schadelijke effect van hemosiderine in weefsels houdt verband met schade aan lysosomen, ophoping van vrije radicalen, wat leidt tot celdood. Bij een gezond persoon bevindt 70% van het reserve-ijzer zich in de vorm van ferritine en 30% in de vorm van hemosiderine. De benuttingssnelheid van hemosiderine is aanzienlijk lager dan die van ferritine. De ijzerreserves in weefsels kunnen worden bepaald op basis van histochemische studies met behulp van een semi-kwantitatieve beoordelingsmethode. Het aantal sideroblasten wordt geteld – nucleaire erytroïde cellen die verschillende hoeveelheden niet-heemijzerkorrels bevatten. De bijzonderheid van de ijzerverdeling in het lichaam van jonge kinderen is dat ze een hoger ijzergehalte hebben in erytroïde cellen en minder ijzer in spierweefsel.

De regulering van de ijzerbalans is gebaseerd op de principes van vrijwel volledige herbenutting van endogeen ijzer en het handhaven van het vereiste niveau door absorptie in het maag-darmkanaal. De halfwaardetijd van ijzeruitscheiding is 4-6 jaar.

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

IJzerabsorptie

Absorptie vindt voornamelijk plaats in het duodenum en het eerste deel van het jejunum. Bij ijzertekort in het lichaam strekt de absorptiezone zich uit in distale richting. De dagelijkse voeding bevat gewoonlijk ongeveer 10-20 mg ijzer, maar slechts 1-2 mg wordt geabsorbeerd in het maag-darmkanaal. De absorptie van heemijzer overtreft de inname van anorganisch ijzer aanzienlijk. Er is geen duidelijke mening over het effect van ijzervalentie op de absorptie ervan in het maag-darmkanaal. VI Nikulicheva (1993) is van mening dat Fe ²⁺ praktisch niet wordt geabsorbeerd, noch bij normale noch bij overmatige concentraties. Volgens andere auteurs is de ijzerabsorptie niet afhankelijk van zijn valentie. Het is vastgesteld dat de doorslaggevende factor niet de valentie van ijzer is, maar de oplosbaarheid ervan in het duodenum bij een alkalische reactie. Maagsap en zoutzuur spelen een rol bij de absorptie van ijzer, zorgen voor het herstel van de oxidevorm (Fe ^H ) naar de oxidevorm (Fe ²⁺ ), ionisatie en de vorming van componenten die beschikbaar zijn voor absorptie, maar dit geldt alleen voor niet-heemijzer en is niet het belangrijkste mechanisme voor het reguleren van de absorptie.

De absorptie van heemijzer is onafhankelijk van de maagsecretie. Heemijzer wordt opgenomen in de vorm van een porfyrinestructuur en splitst zich alleen in het darmslijmvlies af van heem en vormt geïoniseerd ijzer. IJzer wordt beter opgenomen uit vleesproducten (9-22%) die heemijzer bevatten, en veel slechter uit plantaardige producten (0,4-5%), die niet-heemijzer bevatten. IJzer wordt op verschillende manieren uit vleesproducten opgenomen: ijzer wordt slechter opgenomen uit de lever dan uit vlees, omdat ijzer in de lever aanwezig is in de vorm van hemosiderine en ferritine. Het koken van groenten in een grote hoeveelheid water kan het ijzergehalte met 20 % verlagen.

De opname van ijzer uit moedermelk is uniek, hoewel het ijzergehalte laag is: 1,5 mg/l. Bovendien verhoogt moedermelk de opname van ijzer uit andere producten die tegelijkertijd worden geconsumeerd.

Tijdens de spijsvertering komt ijzer de enterocyt binnen, vanwaar het langs de concentratiegradiënt in het bloedplasma terechtkomt. Bij een ijzertekort in het lichaam versnelt de overdracht ervan vanuit het lumen van het maag-darmkanaal naar het plasma. Bij een overschot aan ijzer in het lichaam blijft het grootste deel van het ijzer achter in de cellen van het darmslijmvlies. De met ijzer beladen enterocyt verplaatst zich van de basis naar de top van de villus en verdwijnt samen met het afgeschilferde epitheel, waardoor overtollig metaal niet in het lichaam kan komen.

De ijzeropname in het maag-darmkanaal wordt beïnvloed door verschillende factoren. De aanwezigheid van oxalaten, fytaten, fosfaten en tannine in gevogelte vermindert de ijzeropname, omdat deze stoffen complexen vormen met ijzer en dit uit het lichaam verwijderen. Ascorbinezuur, barnsteenzuur, pyrodruivenzuur, fructose, sorbitol en alcohol daarentegen bevorderen de ijzeropname.

In plasma bindt ijzer zich aan zijn transportmiddel, transferrine. Dit eiwit transporteert ijzer voornamelijk naar het beenmerg, waar het doordringt in de rode bloedcellen en transferrine terugkeert naar het plasma. IJzer komt terecht in de mitochondriën, waar heemsynthese plaatsvindt.

De verdere route van ijzer vanuit het beenmerg kan als volgt worden beschreven: bij de fysiologische hemolyse komt er dagelijks 15-20 mg ijzer vrij uit de rode bloedcellen, dat door fagocyterende macrofagen wordt gebruikt. Vervolgens wordt het grootste deel weer gebruikt voor de synthese van hemoglobine en blijft er slechts een klein deel over als reserve-ijzer in de macrofagen.

30% van het totale ijzergehalte in het lichaam wordt niet gebruikt voor erytropoëse, maar opgeslagen in depots. IJzer in de vorm van ferritine en hemosiderine wordt opgeslagen in parenchymateuze cellen, voornamelijk in de lever en milt. In tegenstelling tot macrofagen verbruiken parenchymateuze cellen ijzer zeer langzaam. De ijzeropname door parenchymateuze cellen neemt toe bij een significant ijzeroverschot in het lichaam, hemolytische anemie, aplastische anemie en nierfalen, en neemt af bij ernstig metaaltekort. De ijzerafgifte uit deze cellen neemt toe bij bloedingen en neemt af bij bloedtransfusies.

Het algemene beeld van het ijzermetabolisme in het lichaam is onvolledig als we weefselijzer buiten beschouwing laten. De hoeveelheid ijzer die deel uitmaakt van ferro-enzymen is klein – slechts 125 mg – maar het belang van weefselrespiratie-enzymen is moeilijk te overschatten: zonder deze enzymen zou het leven van elke cel onmogelijk zijn. De ijzerreserve in cellen stelt ons in staat om te voorkomen dat de synthese van ijzerhoudende enzymen direct afhankelijk is van schommelingen in de inname en het verbruik ervan in het lichaam.

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

Fysiologische verliezen en kenmerken van ijzermetabolisme

Het fysiologische ijzerverlies van een volwassene bedraagt ongeveer 1 mg per dag. IJzer gaat verloren via exfoliërend huidepitheel, epidermale aanhangsels, zweet, urine, ontlasting en exfoliërend darmepitheel. Bij vrouwen gaat er ook ijzer verloren via bloed tijdens menstruatie, zwangerschap, bevalling en lactatie, en bedraagt dit ongeveer 800-1000 mg. Het ijzermetabolisme in het lichaam wordt weergegeven in diagram 3. Het is interessant om op te merken dat het ijzergehalte in het serum en de transferrinesaturatie gedurende de dag veranderen. Hoge ijzerconcentraties in het serum worden 's ochtends waargenomen en lage waarden 's avonds. Slaapgebrek leidt bij mensen tot een geleidelijke afname van het ijzergehalte in het serum.

Het ijzermetabolisme in het lichaam wordt beïnvloed door sporenelementen: koper, kobalt, mangaan en nikkel. Koper is nodig voor de opname en het transport van ijzer; de werking ervan wordt gerealiseerd via cytochroomoxidase en ceruloplasmine. De invloed van mangaan op het hematopoëseproces is niet specifiek en hangt samen met het hoge oxiderende vermogen ervan.

Om te begrijpen waarom ijzertekort het vaakst voorkomt bij jonge kinderen, adolescente meisjes en vrouwen in de vruchtbare leeftijd, bekijken we de kenmerken van het ijzermetabolisme in deze groepen.

IJzerstapeling bij de foetus vindt plaats gedurende de hele zwangerschap, maar het meest intensief (40%) in het laatste trimester. Een vroeggeboorte van 1-2 maanden leidt daarom tot een 1,5-2 keer lagere ijzervoorraad in vergelijking met voldragen kinderen. Het is bekend dat de foetus een positieve ijzerbalans heeft, tegen de concentratiegradiënt in ten gunste van de foetus. De placenta neemt ijzer intensiever op dan het beenmerg van de zwangere vrouw en kan ijzer opnemen uit de hemoglobine van de moeder.

Er zijn tegenstrijdige gegevens over het effect van ijzertekort bij de moeder op de ijzervoorraad van de foetus. Sommige auteurs zijn van mening dat sideropenie tijdens de zwangerschap de ijzervoorraad van de foetus niet beïnvloedt; anderen geloven dat er een direct verband is. Er kan worden aangenomen dat een afname van het ijzergehalte van de moeder leidt tot een tekort aan ijzervoorraad bij de pasgeborene. Het ontwikkelen van ijzergebreksanemie als gevolg van aangeboren ijzertekort is echter onwaarschijnlijk, aangezien de incidentie van ijzergebreksanemie, hemoglobinewaarden en serumijzer op de eerste dag na de geboorte en in de daaropvolgende 3-6 maanden niet verschillen tussen kinderen van gezonde moeders en moeders met ijzergebreksanemie. Het ijzergehalte in het lichaam van een voldragen en premature pasgeborene is 75 mg/kg.

Bij kinderen moet, in tegenstelling tot volwassenen, het ijzer uit de voeding niet alleen de fysiologische verliezen van dit micro-element aanvullen, maar ook voldoen aan de groeibehoefte. Deze bedraagt gemiddeld 0,5 mg/kg per dag.

De belangrijkste voorwaarden voor het ontstaan van ijzertekort bij te vroeg geboren baby's, kinderen van meerlingzwangerschappen en kinderen jonger dan 3 jaar zijn:

• snelle uitputting van de reserves als gevolg van onvoldoende inname van ijzer van buitenaf;
• verhoogde behoefte aan ijzer.

IJzermetabolisme bij adolescenten

Een kenmerk van het ijzermetabolisme bij adolescenten, met name meisjes, is een duidelijke discrepantie tussen de verhoogde behoefte aan dit micro-element en de lage inname ervan. De redenen voor deze discrepantie zijn: snelle groei, slechte voeding, sportactiviteiten, hevige menstruatie en een aanvankelijk laag ijzergehalte.

Bij vrouwen in de vruchtbare leeftijd zijn de belangrijkste factoren die leiden tot de ontwikkeling van ijzertekort in het lichaam hevige en langdurige menstruatie en meerlingzwangerschappen. De dagelijkse ijzerbehoefte voor vrouwen die 30-40 ml bloed verliezen tijdens de menstruatie is 1,5-1,7 mg/dag. Bij groter bloedverlies neemt de ijzerbehoefte toe tot 2,5-3 mg/dag. In feite kan slechts 1,8-2 mg/dag via het maag-darmkanaal binnenkomen, dat wil zeggen dat 0,5-1 mg/dag ijzer niet kan worden aangevuld. Het tekort aan micro-elementen zal dus 15-20 mg per maand, 180-240 mg per jaar en 1,8-2,4 g per 10 jaar bedragen, dat wil zeggen dat dit tekort de ijzerreserve in het lichaam overschrijdt. Daarnaast zijn het aantal zwangerschappen, de tijd ertussen en de duur van de lactatie van belang voor de ontwikkeling van ijzertekort bij een vrouw.