Żelazo: Jak je uzupełniać i co je obniża + Pokarmy bogate w żelazo

Co wiemy o żelazie?

Żelazo jest pierwiastkiem chemicznym, który jest szeroko rozpowszechniony w naszym środowisku. 30,1% jest drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem na Ziemi po tlenie.

Występuje również w Słońcu, gwiazdach i meteorytach.

Żelazo jest znane ludzkości od czasów prehistorycznych, a jego produkcja przemysłowa rozpoczęła się około XVIII wieku.

Nazwa chemiczna żelaza to Fe. Pochodzi ona od łacińskiej nazwy ferrum , co tłumaczy się jako siła.

Żelazo jest pierwiastkiem z grupy VIII układu okresowego pierwiastków chemicznych i znajduje się w okresie 4.

Należy do grupy pierwiastków zwanych pierwiastkami przejściowymi lub metalami przejściowymi.

Nazwa ta pochodzi z czasów, gdy chemicy przypisywali pierwiastkom w środku układu okresowego właściwości przejściowe między metalami alkalicznymi a niemetalami.

Pod względem właściwości żelazo jest metalem stałym o barwie od jasnoszarej do białej. Jest twarde, kruche, topliwe i ma niską odporność na korozję. Łatwo się utlenia, tworząc uwodnione tlenki (rdzę) pod wpływem wilgoci z powietrza.

W postaci elementarnej żelazo jest bardzo niestabilne i reaktywne, zwłaszcza w obecności wilgoci atmosferycznej lub w wysokich temperaturach. Może rozpuszczać się pod wpływem kwasów mineralnych.

Tabelaryczne zestawienie podstawowych informacji chemicznych i fizycznych na temat żelaza

Zdecydowana większość żelaza występuje naturalnie w postaci minerałów zawierających ten pierwiastek. Należą do nich hematyt (Fe2O3), magnetyt (Fe3O4), syderyt (FeCO3), które są głównymi rudami żelaza, oraz limonit (FeO(OH)-nH2O) lub takonit.

Żelazo jest wykorzystywane do produkcji stopów, takich jak stal, stal nierdzewna, żeliwo itp.

Oprócz tego, że jest znane jako jedna z najważniejszych substancji przemysłowych, żelazo można również uznać za jeden z najważniejszych pierwiastków w ludzkim ciele pod względem jego szerokiego zastosowania w procesach biochemicznych.

Ludzie byli świadomi znaczenia żelaza w odniesieniu do zdrowia i chorób od czasów starożytnych. Pierwsze wykorzystanie żelaza do celów medycznych wiąże się z Egipcjanami, Grekami i Rzymianami.

W XVII wieku żelazo było stosowane w leczeniu chlorozy, stanu spowodowanego niedoborem żelaza.

Jednak przekonujące dowody na to, że żelazo nieorganiczne jest niezbędne do syntezy hemoglobiny, pojawiły się dopiero w 1932 roku.

Jaka jest inna biologiczna funkcja żelaza i w jakich procesach życiowych jest ono niezbędne?

Jakie jest znaczenie żelaza dla ludzi?

Żelazo jest pierwiastkiem niezbędnym dla prawie wszystkich organizmów żywych. Bierze udział w wielu procesach metabolicznych, w tym w przenoszeniu tlenu i elektronów oraz tworzeniu DNA.

Jest to jeden z tak zwanych pierwiastków mikrobiogennych, które zwykle stanowią mniej niż 0,005% masy ciała.

W organizmie człowieka znajduje się około 3-4 gramów żelaza, które rozkłada się następująco:

• 65-70% w cząsteczkach hemoglobiny, która jest czerwonym pigmentem krwi zawartym w czerwonych krwinkach.
• 3-4% w mioglobinie, białku znajdującym się w mięśniach, które umożliwia wiązanie tlenu.
• 15-30% to żelazo magazynowe, które jest związane z białkiem - ferrytyną lub hemosyderyną.
• około 1% w enzymach, takich jak cytochromy, oksydaza cytochromowa lub peroksydaza
• 0,1% to żelazo transportowe, które znajduje się w osoczu krwi, gdzie wiąże się z białkami (zwłaszcza z transferyną).

Stężenie żelaza w organizmie jest ściśle regulowane, ponieważ żelazo jest zdolne do generowania wolnych rodników i może powodować uszkodzenie tkanek, gdy występuje w nadmiarze.

Żelazo pełni kilka ważnych funkcji w organizmie człowieka.

Przede wszystkim bierze udział w transporcie gazów znajdujących się we krwi - w szczególności tlenu.

Do prawie 70% żelaza wchodzi w skład hemoglobiny, która znajduje się w czerwonych krwinkach, a konkretnie jednej z części hemoglobiny zwanej hemem.

Hem jest złożonym związkiem niebiałkowym, którego głównym atomem jest żelazo. Hem wraz z białkową częścią globiny tworzy cząsteczkę hemoglobiny.

Hemoglobina jest odpowiedzialna za przenoszenie tlenu we krwi, z płuc do tkanek i komórek. Tlen wiąże się z cząsteczką hemoglobiny w komorach płuc. Powstaje oksyhemoglobina. W ten sposób tlen jest przenoszony do komórek.

Hemoglobina jest również w stanie wiązać i przenosić dwutlenek węgla z komórek do płuc, gdzie jest on następnie wydychany jako odpad. W przeciwieństwie do tlenu, który wiąże się z hemoglobiną, dwutlenek węgla wiąże się z częścią białkową - globiną.

Oprócz hemoglobiny, żelazo jest również składnikiem mioglobiny. Jest to białko występujące w mięśniach, które również bierze udział w transporcie tlenu, ale w komórkach mięśniowych. Występuje w komórkach mięśniowych serca i mięśniach szkieletowych.

Strukturalnie mioglobina jest znacznie prostsza niż hemoglobina.

Jedna cząsteczka hemoglobiny jest w stanie związać 4 cząsteczki tlenu. W przypadku cząsteczki mioglobiny jest to tylko jedna cząsteczka tlenu.

Oprócz powyższych, znamy inne biologiczne funkcje żelaza w organizmie człowieka.

• Zapewnia ono prawidłowe funkcjonowanie mózgu, mięśni, tarczycy i układu odpornościowego.
• Bierze udział w produkcji energii.
• Ma pozytywny wpływ na skórę, włosy i paznokcie.
• Tłumi zmęczenie.
• Wspomaga zdrowie psychiczne, zmniejsza ryzyko chorób psychicznych.
• Wspomaga rozwój płodu.

Jak organizm przetwarza żelazo?

Wchłanianie

Żelazo dostaje się do organizmu wraz z pożywieniem. Jest ono wchłaniane głównie we wczesnej części przewodu pokarmowego za pośrednictwem określonego białka nośnikowego. Następnie dostaje się do krwi.

Główną wchłanianą formą żelaza jest forma dwuwartościowa, tj. Fe+2. Trójwartościowa forma Fe+3 ma niską zdolność wchłaniania.

Odsetek wchłoniętego żelaza w porównaniu do całkowitego żelaza w diecie jest stosunkowo niski i wynosi 5-35%. Odsetek ten zależy od okoliczności, a zwłaszcza od stanu fizycznego spożytego żelaza.

Przy fizjologicznym pH żelazo o stopniu utlenienia +2 jest w znacznym stopniu utleniane do nierozpuszczalnej formy żelaza o stopniu utlenienia +3. pH obniża się w początkowej części jelita cienkiego z powodu działania kwasu żołądkowego. Prowadzi to do redukcji Fe+3 do Fe+2 i znacznego wzrostu szybkości wchłaniania żelaza.

Tak więc kwas żołądkowy ma znaczący wpływ na wchłanianie żelaza. W przypadku jego niedoboru wchłanianie żelaza jest zmniejszone.

We krwi żelazo jest wiązane z białkiem transferyną, przez którą jest transportowane do komórek lub szpiku kostnego.

Regulacja poziomu żelaza

Ilość żelaza w organizmie musi być stale kontrolowana ze względu na jego możliwą toksyczność w wysokich stężeniach. Dlatego konieczne jest utrzymanie równowagi w przyjmowaniu, transporcie, przechowywaniu i wykorzystywaniu żelaza. Mówimy wtedy o utrzymaniu homeostazy.

Ponieważ organizm ludzki nie posiada mechanizmów aktywnego wydalania żelaza z organizmu, jego poziom musi być ściśle kontrolowany i regulowany od momentu wchłonięcia.

Funkcję takiego regulatora pełni hepcydyna, hormon peptydowy wytwarzany w komórkach gruczołu krokowego, który utrzymuje homeostazę poprzez koordynację procesu magazynowania i utylizacji żelaza oraz instruowanie krwi, aby w razie potrzeby zmniejszała lub zwiększała wchłanianie.

Zaburzenie poziomu lub funkcji hepcydyny prowadzi do nadmiaru żelaza w organizmie lub odwrotnie, do jego niedoboru.

Magazynowanie

Żelazo jest przechowywane w organizmie w postaci zapasów ustrojowych.

Przez zapasy żelaza w organizmie (żelazo magazynowe) rozumiemy żelazo związane z białkami ferrytyną i hemosyderyną. Stężenie tych dwóch białek daje nam obraz zapasów żelaza.

Większość żelaza jest związana z ferrytyną. Żelazo jest trudniejsze do uwolnienia z hemosyderyny.

Żelazo związane w ten sposób jest nierozpuszczalne i koncentruje się głównie w wątrobie, śledzionie i szpiku kostnym.

Wydalanie

Organizm ludzki nie posiada mechanizmu aktywnego wydalania żelaza, dlatego jest ono w dużej mierze magazynowane w organizmie i nie może być łatwo usunięte.

W niektórych sytuacjach, takich jak krwawienie, miesiączka lub ciąża, żelazo może być tracone z organizmu w pewnych ilościach. Podczas miesiączki dorosła kobieta traci około 2 mg żelaza dziennie.

Okresowa utrata żelaza następuje również w wyniku fizjologicznego rozpadu komórek skóry, układu pokarmowego lub moczowo-płciowego, jednak straty te są bardzo niewielkie (około 1 mg dziennie).

Biorąc pod uwagę ograniczone możliwości wydalania żelaza, regulacja jego poziomu jest uważana za niezbędną i konieczną.

Co ze spożyciem żelaza w diecie?

Żelazo w diecie może występować w dwóch podstawowych formach - jako żelazo hemowe lub niehemowe.

Głównym źródłem formy hemowej jest hemoglobina i mioglobina z żywności takiej jak mięso, drób, ryby i owoce morza.

Szybkość wchłaniania żelaza w tym przypadku jest wysoka (15-25% całkowitej zawartości żelaza) i jest tylko minimalnie ograniczona przez skład spożywanego w tym samym czasie pokarmu.

Niehemowa forma żelaza występuje w największej ilości w zbożach, roślinach strączkowych, warzywach i owocach. Szybkość wchłaniania żelaza jest już znacznie niższa (2-20% całkowitej zawartości żelaza) i jest również pod znacznym wpływem innych składników diety.

W praktyce jednak zawartość żelaza niehemowego w diecie jest wielokrotnie wyższa niż zawartość żelaza hemowego. Dlatego też, pomimo niższego wskaźnika wchłaniania, żelazo niehemowe ma większy udział w diecie.

Które substancje, żywność lub leki, wpływają (zmniejszają lub zwiększają) wchłanianie żelaza?

Tabelaryczny przegląd żywności i niektórych leków, które wpływają na wchłanianie żelaza w przewodzie pokarmowym

W badaniach na zwierzętach wykazano, że na wchłanianie żelaza wpływają również metale - mangan, kobalt, stront lub ołów. Metale te konkurują ze sobą o wiązanie się z transporterem w celu wchłaniania.

Nie zapominaj o witaminie C

Witamina C odgrywa bardzo ważną rolę we wchłanianiu żelaza w przewodzie pokarmowym, co wykazano w kilku badaniach naukowych.

Jej działanie polega na redukcji nierozpuszczalnych form Fe+3 do rozpuszczalnych Fe+2, a także na łagodnym działaniu chelatującym. Pomaga poprawić rozpuszczalność żelaza.

Jest nawet w stanie znacznie zmniejszyć hamujące działanie fitynianów, polifenoli, wapnia i białek mleka.

Suplementy żelaza powinny być zatem przyjmowane na przykład z sokiem pomarańczowym.

Gotowanie, przetwarzanie przemysłowe lub przechowywanie żywności zawierającej witaminę C powoduje jej rozkład, co eliminuje jej korzystny wpływ na wchłanianie żelaza.

Witamina C jest jedną z niewielu substancji, które zwiększają wchłanianie żelaza w dietach wegetariańskich i wegańskich, dlatego konieczne jest zoptymalizowanie wchłaniania poprzez włączenie warzyw i owoców zawierających wystarczające ilości tej witaminy.

W kontekście żywności zawierającej żelazo ważne jest również, aby wspomnieć, jakie powinno być idealne dzienne spożycie żelaza dla danej osoby, w zależności od jej płci lub wieku.

Jakie jest zalecane dzienne spożycie żelaza?

Według Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności zalecenia dotyczące dziennego spożycia żelaza są następujące.

Tabela dziennego spożycia żelaza w zależności od wieku i płci

Niedobór żelaza a jego nadmiar

Podobnie jak w przypadku prawie wszystkich substancji niezbędnych dla organizmu, odchylenia od fizjologicznego poziomu żelaza mają negatywny wpływ na zdrowie.

Mogą wystąpić dwa stany - nadmiar żelaza w organizmie lub jego niedobór.

Istnieją grupy ryzyka osób, które są bardziej narażone na niedobór żelaza.

Niedobór żelaza jest najbardziej prawdopodobny w populacjach, które mają niewystarczający dostęp do diety bogatej w żelazo w przyswajalnej formie. Jest to szczególnie prawdziwe w fazie rozwojowej, kiedy zapotrzebowanie na żelazo jest wysokie.

Rozumiemy przez to grupy takie jak dzieci, młodzież, kobiety w wieku rozrodczym i kobiety w ciąży.

U dzieci i nastolatków zwiększone zapotrzebowanie na żelazo wynika z ich szybkiego wzrostu, a u kobiet w wieku rozrodczym z nadmiernej utraty krwi podczas regularnych miesiączek.

Podczas ciąży organizm kobiety potrzebuje więcej żelaza ze względu na szybki wzrost łożyska i płodu.

Regularni dawcy krwi, osoby cierpiące na choroby układu pokarmowego, problemy z sercem lub nowotwory również mogą być narażone na zmniejszenie zapasów żelaza w organizmie.

Niedobór żelaza - jak się objawia i co go powoduje?

Niedobór żelaza definiuje się jako stan, w którym zapasy żelaza w organizmie nie są obecne, a dostarczanie żelaza do tkanek jest upośledzone.

Niedobór żelaza jest zwykle określany jako niedokrwistość. Jednak niedobór może występować bez rozwoju niedokrwistości. Ten stan jest rzadszy i objawia się pewnymi zmianami funkcjonalnymi w organizmie.

Jednak zdecydowana większość przypadków niedoboru żelaza wiąże się z niedokrwistością.

Anemia w prawdziwym tego słowa znaczeniu to stan charakteryzujący się niską liczbą czerwonych krwinek lub niską ilością hemoglobiny w krwinkach.

Powstawanie i ilość czerwonych krwinek zależy nie tylko od dostępności żelaza, ale także od szeregu innych powiązanych czynników, takich jak produkcja erytropoetyny w nerkach (substancji koordynującej produkcję czerwonych krwinek), szpiku kostnego (gdzie powstają komórki) i stanu odżywienia.

Skąd mam wiedzieć, czy mam anemię?

Krótkotrwały niedobór żelaza zwykle nie daje widocznych objawów. W rzeczywistości organizm wykorzystuje własne zapasy do pokrycia krótkotrwałego niedoboru żelaza, głównie z mięśni, wątroby, śledziony i szpiku kostnego.

Długotrwały niedobór może powodować osłabienie, zmęczenie, brak energii, problemy z pamięcią i koncentracją, problemy trawienne i zwiększoną podatność na infekcje.

Najpoważniejszymi konsekwencjami długotrwałej anemii są zaburzenia funkcjonalne wpływające głównie na zdolności poznawcze i rozwój (zdolność postrzegania i myślenia) lub funkcje odpornościowe.

U kobiet w ciąży niedokrwistość wiąże się z niekorzystnymi skutkami zarówno dla matki, jak i płodu - zwiększonym ryzykiem sepsy, niską masą urodzeniową płodu lub ryzykiem śmierci matki i płodu.

Niedokrwistość nie jest chorobą samą w sobie, lecz objawem rozwiniętej choroby lub procesu chorobowego w organizmie.

Przyczyn niedoboru żelaza - anemii - może być kilka, oto niektóre z nich:

• Niewystarczające spożycie przyswajalnych form żelaza w diecie
• Niewystarczające spożycie witamin i minerałów, które również biorą udział w tworzeniu czerwonych krwinek (witamina B12, witamina A, ryboflawina, miedź).
• Upośledzone wchłanianie żelaza
• Fizjologicznie zwiększone zapotrzebowanie na żelazo (podczas wzrostu, ciąży, menstruacji, u pacjentów poddawanych dializie)
• Nadmierna utrata krwi
• Krwawienie z przewodu pokarmowego lub moczowo-płciowego
• Stosowanie niektórych leków (kortykosteroidy, leki stosowane w leczeniu gruźlicy)
• Niektóre choroby (ostre i przewlekłe infekcje, stany pooperacyjne, choroby tarczycy lub nerek)
• Choroby krwi, takie jak niedokrwistość sierpowatokrwinkowa, talasemia, niedokrwistość aplastyczna, niedokrwistość hemolityczna
• Otyłość
• Alkoholizm
• Dieta wegetariańska, brak mięsa

Niedobór żelaza spowodowany nieodpowiednim spożyciem żelaza w diecie można zrekompensować na kilka sposobów.

Kluczowe kroki to wybór żywności bogatej w żelazo, fortyfikowanie żywności żelazem, czyli celowe dodawanie tego pierwiastka do żywności w celu zwiększenia jego zawartości.

Następnie poprawa wchłaniania żelaza lub uzupełnienie go w postaci suplementów diety lub leków.

Suplementy diety z żelazem

Przed rozpoczęciem suplementacji żelaza należy zawsze wziąć pod uwagę, że niedokrwistość może być spowodowana chorobą. Choroba ta powinna być brana pod uwagę w pierwszej kolejności.

Obecnie na rynku dostępne są produkty jednoskładnikowe lub złożone produkty multiwitaminowe zawierające żelazo.

Najczęściej stosowane są sole żelaza, takie jak siarczan żelazawy i glukonian żelazawy, ze względu na ich niski koszt i wysoką wchłanialność. Są one przyjmowane doustnie.

Wchłanianie żelaza jest najwyższe, gdy są one podawane doustnie. Jednak ta metoda podawania może powodować nudności i bóle brzucha. W takim przypadku dawkę należy zmniejszyć lub przyjmować jednocześnie z jedzeniem.

Objawami nadużywania żelaza i wiarygodnym wskaźnikiem, że dawka jest zbyt wysoka, są nudności, zaparcia, bóle brzucha, wymioty lub zawroty głowy.

Przyjrzyjmy się również temu, co z kolei jest konsekwencją nadmiaru żelaza w organizmie.

Jakie są konsekwencje nadmiaru żelaza?

Niebezpieczeństwo żelaza polega na tym, że może ono przyspieszać produkcję toksycznych rodników tlenowych, które uszkadzają komórki i tkanki.

Ponadto w fizjologicznym pH i w obecności tlenu szybko się utlenia i wytrąca w postaci nierozpuszczalnych wodorotlenków żelaza.

Wysoki poziom żelaza w organizmie człowieka prowadzi do jego odkładania się w narządach takich jak wątroba, serce, trzustka czy skóra, co powoduje ich zmiany patologiczne i rozwój chorób.

Przyczyną nadmiaru żelaza w organizmie może być:

• Jego nadmierne spożycie w diecie
• Powtarzające się transfuzje krwi
• Choroby związane ze zwiększonym rozpadem hemoglobiny

Choroby charakteryzujące się nagromadzeniem żelaza w narządach nazywane są hemochromatozą lub hemosyderozą.

Hemochromatoza jest chorobą dziedziczną spowodowaną nadmiernym wchłanianiem żelaza w przewodzie pokarmowym.

Hemosyderoza zwykle występuje u pacjentów z nabytą lub wrodzoną niedokrwistością, którzy wielokrotnie otrzymują transfuzje krwi, a organizm nie jest w stanie prawidłowo wykorzystać otrzymanego żelaza.

Negatywnymi konsekwencjami i powikłaniami tych zaburzeń są uszkodzenia wątroby, serca i gruczołów. Prowadzą one do marskości wątroby, raka wątroby, cukrzycy, chorób tarczycy, chorób serca i nerwów oraz chorób zapalnych stawów.

Początkowe objawy obejmują osłabienie, bóle brzucha, nadmierną pigmentację skóry, nieregularne bicie serca, zawał serca, niewydolność serca, utratę miesiączki, wypadanie włosów, ból i zapalenie stawu biodrowego, osteoporozę oraz zmiękczenie wątroby i śledziony.

Jakie są opcje leczenia wysokiego poziomu żelaza?

Obecnie terapia chelatacyjna jest jedyną metodą zapobiegawczą i leczniczą.

Zabieg ten zmniejsza ilość żelaza w tkankach i zapobiega jego kumulacji, a także neutralizuje jego toksyczne formy.

Zasada leczenia polega na tym, że żelazo wiąże się ze środkiem chelatującym, a następnie jest eliminowane z organizmu wraz z moczem lub kałem.

Środki chelatujące mogą być podawane dożylnie (do żyły) lub doustnie.

Przykładami stosowanych środków chelatujących są deferoksamina (do podawania dożylnego), deferiprone lub deferasirox (oba do podawania doustnego).