Биологическая роль железа
кулоэндотелиальной системе печени,
селезенки и костного
мозга. Приблизительно одна треть резервного
железа организма
человека, преимущественно в виде ферритина,
падает на долю
печени. Запасы железа могут быть при
необходимости
мобилизованы для нужд организма и
предохраняют его от
токсичного действия свободно циркулирующего
железа.
Известно, что гепатоциты
и купферовские клетки
печени участвуют в создании резервного
железа, причем в
нормальной печени большая часть пегом и
нового железа обнаружена
в гепатоцитах в виде ферритина. При
парентеральном введении
железа как гепатоциты, так и кунферовские
клетки печени
аккумулируют большое количество
дополнительного ферритина,
хотя последние имеют тенденцию запасать
относительно больше из
лишнего негеминового железа в виде
гемосидерина.
Сферическая белковая оболочка
молекулы ферритина состоит из 24 субъединиц,
имеющих молекулярный вес
18500 - 19000. Общий молекулярный вес
апоферритина 445000.
Электронно-микроскопические исследования
показали, что
ферритин имеет полую оболочку с внутренним
диаметром 70 - 80 А.
Оболочка имеет 6 каналов, расширяющихся
кнутри (их диаметр 9-12 А).
Ядро ферритина состоит из мицелл железо-
фосфатного
комплекса, имеющих кристаллическую
структуру. Захват и
освобождение железа осуществляется через
белковые каналы путем
свободного пассажа, а его отложение и
мобилизация происходят на
поверхности микрокристаллов. Стимуляция
синтеза ферритина
железом является хорошо установленным
фактом.
Как известно, печень
является основным
компонентом ретикулоэндотелиальной системы.
В конце
жизнедеятельности эритроциты фагоцитируются
макрофагами этой
системы, а освобождающееся железо или
оседает в печени в виде
ферритина (гемосидерина), или возвращается в
плазму крови и
захватывается в паренхиматозных клетках
печени и мышц, а также
в макрофагах ретикулоэндотелиальной системы
печени, селезенки и
костного мозга. .
Гемосидерин является
вторым запасным
соединением железа в клетке и содержит
значительно больше
железа, чем ферритин. В отличие от ферритина
он нерастворим в
воде. Существует достаточно
аргументированное предположение,
что преобразование ферритина в гемосидерин
происходит путем
постепенного перенасыщения ферритиновой
молекулы железом с
последующим ее разрушением и образованием
зрелого
гемосидерина.
Внимание исследователей в
последнее время
привлекает циркулирующий в крови ферритин.
Вероятно, он
происходит из клеток ретикулоэндотелиальной
системы. Имеются
предположения, что сывороточный ферритин
является отражением
активной секреции ферритина из печеночных
клеток, возможно из
связанных полисом. Таким образом, его
присутствие в сыворотке в
небольшом количестве не является результатом
разрушения клеток
печени. Не только его происхождение, но и
биологическая роль в
организме человека до настоящего времени
изучены недостаточно.
Не вызывает сомнений точно установленный
факт концентрация
сывороточного ферритина отражает состояние
запасного фонда
железа в организме человека. Отметим, что
хорошая зависимость
отмечена между уровнем сывороточного
ферритина и
мобилизуемыми запасами железа в организме
человека, изученных с
помощью количественных кровопусканий, а
также между
ферритином и концентрацией негеминового
железа в тканях печени,
полученных с помощью биопсии у людей.
Средняя концентрация
его в сыворотке крови у мужчин выше, чем у
женщин, с
колебаниями от 12 до 300 мкг/л.
ВНЕКЛЕТОЧНОЕ ЖЕЛЕЗО
Во внеклеточных жидкостях
железо находится в
связанном состоянии - в виде железо -
белковых комплексов.
Концентрация его в плазме широко варьирует у
здорового человека,
составляет 10,8 - 28,8 мкмоль/л. с
достаточно большими суточными
колебаниями, достигающими 7,2 мкмоль/л.
Общее содержание
железа во всем объеме циркулирующей плазмы у
взрослого человека
составляет 3 - 4 мг. Уровень железа в плазме
крови зависит от ряда
факторов: взаимоотношения процессов
разрушения и образования
эритроцитов, состояния запасного фонда
железа в желудочно-
кишечном тракте. Однако наиболее важной
причиной,
определяющей уровень плазменного железа,
является
взаимодействие процессов синтеза и распада
эритроцитов.
Железо-связывающий белок трансферрин,
открытый шведскими учеными, содержится в
небольшом количестве в плазме крови. Общая
железо-связывающая способность плазмы,
характеризуящаясяпрактически концентрацией
трансферрина, колеблется от 44,7 до 71,6
мкмоль/л, а свободная железо-связывающая
способность - резервная емкость трансферрина
- составляет 28.8 - 50.4 мкмоль/л у
здорового человека. .
В плазме здорового
человека трансферрин может
находиться в 4 молекулярных формах:
1) апотрансферрина;
2) моножелезистого трансферрина А - железо
занимает только
А - пространство;
3) моножелезистого трансферрина В - железо
занимает только В-пространство;
4) дижелезистого транферрина - заняты А и В
пространства.
Молекулярный вес трансферрина 76000 - 80000,
он состоит из единственной полипептидной
цепочки с
расположенными на ней двумя значительно
схожими, если не идентичными,
металлсвязывающими пространствами. Эти
пространства (А и В) наиболее прочно
связывают железо по сравнению с ионами других
металлов. Около 6% железо-связывающего белка
составляют углеводные остатки, находящиеся в
2 ответвляющихся цепочках и заканчивающихся
сиаловой кислотой. Углеводы, вероятно, не
участвуют в механизме захвата железа.
Синтезируется трансферрин преимущественно в
паренхиматозных клетках печени.
Функции трансферрина в организме представляют
значительный интерес. Он не только переносит
железо в различные ткани и органы, но и
«узнает» синтезирующие гемоглобин
ретикулоциты и, возможно другие
нуждающиеся в железе клетки. Трансферрин
отдает железо им только в
том случае, если клетки имеют специфические
рецепторы, связывающие
железо. Таким образом, этот железо-
связывающий белок функционирует
как транспортное средство для железа, обмен
которого в организме
человека зависит как от общего поступления
железа в плазму крови,
так и от его количества, захваченного
различными тканями
соответственно количеству в них специфических
рецепторов для
железа. Кроме того трансферрин обладает
защитной функцией -
предохраняет ткани организма от токсического
действия железа.
Анализируя
биологическую роль трансферрина в
организме, следует упомянуть о результатах
экспериментальных
исследований, свидетельствующих о
способности этого белка
регулировать транспорт железа из лабильных
его запасов в эпителии
клеток желудочно-кишечного тракта в плазму
крови.
Из плазмы железо захватывается
преимущественно костным мозгом
для синтеза гемоглобина и эритроцитов, в
меньшей степени - клетками
ретикулоэндотелиальной системы и
откладывается в виде запасного
железа, некоторое количество его поступает в
неэритропоэтические
ткани и используется для образования
миоглобина и ферментов
тканевого дыхания (цитохромы, каталаза и
т.д.). Все эти процессы
являются сложными и до конца не изученными.
Однако некоторые
этапы наиболее важного процесса передачи
железа трансферрином клеткам костного мозга
можно представить следующим образом:
1) адсорбция трансферрина рецепторными
участками на
поверхности ретикулоцитов;
2) образование прочного соединения между
трансферрином и
клеткой, возможно проникновение белка в
клетку;
3) перенос железа от железо-связывающего
белка к синтезирующему
гемоглобин - аппарату клетки;
4) освобождение трансферрина в кровь.
Известно, что
количество связывающих трансферрин
пространств максимально в ранних эритроидных
предшественниках и
уменьшается по мере созревания этих клеток.
Железо-связывающий белок
лактоферрин обнаружен
во многих биологических жидкостях: молоке,
слезах, желчи,
синовиальной жидкости, панкреатическом соке
и секрете тонкого
кишечника. Кроме того, он находится в
специфических вторичных
гранулах нейтрофильных лейкоцитов, образуясь
в клетках
миелоидного ряда со стадии промиелоцита.
Подобно трансферрину,
лактоферрин способен связывать 2 атома
железа специфическими
пространствами. Он состоит из одной
полипептидной цепочки,
молекулярный вес приблизительно равен 80000.
В физиологических
условиях этот железо-связывающий белок
насыщен железом до 20%
в ничтожных количествах он содержится в
плазме крови,
освобождаясь в нее из нейтрофильных
лейкоцитов. Несмотря на
схожесть лактоферрина и трансферрина, эти
железо-связывающие
белки отличаются друг от друга по антигенным
свойствам, составу
аминокислот, белков и углеводов.
В настоящее время известны
следующие функции
этого белка: бактериостатическая, участие в
иммунных процессах и
абсорбции железа в желудочно-кишечном тракте.
Свободный от
желе
| | скачать работу |
Биологическая роль железа |