Состояния, связанные с избыточным накоплением железа

Обмен железа в норме

В норме дневной рацион человека содержит около 10-20 мг железа (90% в свободном состоянии, 10% в соединении с гемом), из которых всасывается 1-1,5 мг. Количество всосавшегося железа зависит от его запасов в организме: чем выше потребность, тем больше железа всасывается. Всасывание происходит в верхних отделах тонкой кишки и является активным процессом, при котором железо может переноситься даже против градиента концентрации. Однако механизмы переноса неизвестны. Выявлены белки, которые могут быть переносчиками железа, но их точная роль ещё не установлена.

В клетках слизистой оболочки железо находится в цитозоле. Некоторая его часть связывается и хранится в виде ферритина, который впоследствии либо используется, либо теряется в результате слущивания клеток. Часть железа, предназначенная для метаболизма в других тканях, переносится через базолатеральную мембрану клетки (механизм не изучен) и связывается с трансферрином, основным транспортным белком железа в крови.

Трансферрин является гликопротеином, синтезируемым в основном в печени. Он может связывать 2 молекулы железа. Общая железосвязывающая способность сыворотки, обусловленная трансферрином, равна 250-370 мкг%. В норме трансферрин насыщен железом примерно на треть. Физиологическое поглощение железа ретикулоцитами и гепатоцитами зависит от рецепторов трансферрина на клеточной поверхности, которые обладают сродством преимущественно к трансферрину, связанному с железом. Комплекс железа с рецептором входит внутрь клетки, где железо высвобождается. При насыщении клетки железом клеточные рецепторы трансферрина угнетаются. Когда происходит полное насыщение трансферрина, наблюдаемое, например, при выраженном гемохроматозе, железо циркулирует в формах, не связанных с трансферрином, в виде соединений с низкомолекулярными хелаторами. В такой форме железо легко поступает в клетки независимо от степени насыщения их железом.

В клетках железо откладывается в виде ферритина - комплекса белка апоферритина (субъединиц Н и L) с железом, который при электронной микроскопии имеет вид частиц диаметром 50 А, свободно располагающихся в цитоплазме. В одной молекуле ферритина может находиться до 4500 атомов железа. При высоких концентрациях железа синтез апоферритина усиливается.

Скопления распавшихся молекул ферритина представляют собой гемосидерин, который окрашивается в голубой цвет ферроцианидом. Приблизительно треть запасов железа в организме находится в виде гемосидерина, количество которого увеличивается при заболеваниях, связанных с избыточным накоплением железа.

Липофусцин, или пигмент изнашивания, накапливается в связи с перегрузкой железом. Он имеет жёлто-коричневый цвет и не содержит железа.

При увеличении потребности в синтезе гемоглобина мобилизуется железо, депонированное в виде ферритина или гемосидерина.

В норме в организме содержится около 4 г железа, из них 3 г в составе гемоглобина, миоглобина, каталазы и других дыхательных пигментов или ферментов. Запасы железа составляют 0,5 г, из них 0,3 г находятся в печени, но при обычном гистологическом исследовании с окраской на железо обычными методами они не видны. Печень - основное место хранения железа, всасывающегося в кишечнике. При её предельном насыщении железо откладывается в других паренхиматозных органах, включая ацинарные клетки поджелудочной железы и клетки передней доли гипофиза. Ретикулоэндотелиальная система играет ограниченную роль в накоплении железа и становится местом преимущественного отложения железа лишь при его внутривенном введении. Железо из разрушенных эритроцитов накапливается в селезёнке.

Избыточное накопление железа и повреждение печени

Фиброз и повреждение клеток печени прямо связаны с содержанием в них железа. Характер повреждения не зависит от причины накопления железа, будь то наследственный гемохроматоз или частые переливания крови. Фиброз наиболее выражен в перипортальных зонах - местах преимущественного отложения железа. Скармливание крысам карбонила железа приводит к хроническому повреждению и фиброзу печени.

При небольших запасах железа оно хранится в виде ферритина. При избыточном поступлении в клетку железо откладывается в виде гемосидерина.

Удаление железа путём кровопусканий или введения хелаторов приводит к улучшению состояния больных и биохимических показателей функции печени, уменьшению или предупреждению её фиброза.

Возможны несколько механизмов повреждающего действия железа на печень. Под влиянием железа усиливается перекисное окисление липидов мембран органелл, что приводит к нарушению функции лизосом, митохондрий и микросом, снижению активности цитохром-С-оксидазы митохондрий. Нарушается стабильность мембран лизосом с выделением гидролитических ферментов в цитозоль. В опытах на животных показано, что перегрузка железом приводит к активации звёздчатых клеток печени (липоцитов) и усилению синтеза коллагена типа I. В настоящее время механизмы активации звёздчатых клеток изучаются. Введение животным антиоксидантов предотвращает фиброз печени, несмотря на перегрузку железом.

Наследственный гемохроматоз

Впервые это заболевание было описано в 1886 г. как бронзовый диабет. Наследственный гемохроматоз - аутосомно-рецессивное нарушение обмена веществ, при котором происходит усиленное всасывание железа в кишечнике на протяжении многих лет. В тканях накапливается избыточное количество железа, которое может достигать 20-60 г. Если ежедневно в тканях будет задерживаться по 5 мг потребляемого с пищей железа, то для накопления 50 г потребуется около 28 лет.