מטבוליזם של ברזל בגוף

בדרך כלל, גופו של מבוגר בריא מכיל כ-3-5 גרם ברזל, לכן ניתן לסווג ברזל כמיקרו-יסוד. ברזל מפוזר באופן לא אחיד בגוף. כ-2/3 מהברזל נמצא בהמוגלובין של כדוריות הדם האדומות - זהו מאגר הברזל במחזור הדם. אצל מבוגרים, מאגר זה הוא 2-2.5 גרם, אצל יילודים שנולדו במועד - 0.3-0.4 גרם, ואצל פגים - 0.1-0.2 גרם. כמות ברזל גדולה יחסית נמצאת במיוגלובין: 0.1 גרם אצל גברים ו-0.05-0.07 גרם אצל נשים. גוף האדם מכיל יותר מ-70 חלבונים ואנזימים, הכוללים ברזל (לדוגמה, טרנספרין, לקטופרין), כמות הברזל הכוללת בהם היא 0.05-0.07 גרם. ברזל המועבר על ידי חלבון ההובלה טרנספרין מהווה כ-1% (מאגר הובלת ברזל). מאגרי ברזל (מחסן, קרן רזרבה), המהווים כשליש מכלל הברזל בגוף האדם, חשובים ביותר לפרקטיקה הרפואית. האיברים הבאים מבצעים את תפקיד המחסן:

• כָּבֵד;
• טְחוֹל;
• מח עצם;
• מוֹחַ.

ברזל נמצא במאגר בצורת פריטין. ניתן לאפיין את כמות הברזל במאגר על ידי קביעת ריכוז ה-SF. כיום, SF הוא הסמן הבינלאומי היחיד המוכר לעתודות ברזל. התוצר הסופי של מטבוליזם הברזל הוא המוסידרין, אשר מופקד ברקמות.

ברזל הוא הקו-פקטור החשוב ביותר של האנזימים של שרשרת הנשימה המיטוכונדריאלית, מחזור הציטראט, סינתזת ה-DNA, והוא ממלא תפקיד חשוב בקישור והובלת חמצן על ידי המוגלובין ומיוגלובין; חלבונים המכילים ברזל נחוצים למטבוליזם של קולגן, קטכולאמינים וטירוזין. בשל הפעולה הקטליטית של ברזל בתגובה Fe2 ^* <-->Fe3 ^, ברזל חופשי שאינו קשור לקלציה יוצר רדיקלים הידרוקסיליים שיכולים לגרום נזק לקרומי התא ולמוות תאי. בתהליך האבולוציה, ההגנה מפני ההשפעה המזיקה של ברזל חופשי נפתרה על ידי יצירת מולקולות מיוחדות לספיגת ברזל מהמזון, ספיגתו, הובלתו ושקיעתו בצורה מסיסה לא רעילה. הובלה ושקיעת ברזל מתבצעים על ידי חלבונים מיוחדים: טרנספרין, קולטן טרנספרין, פריטין. הסינתזה של חלבונים אלה מווסתת על ידי מנגנון מיוחד ותלויה בצורכי הגוף.

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

מטבוליזם הברזל אצל אדם בריא סגור במעגל

בכל יום, אדם מאבד כ-1 מ"ג ברזל דרך נוזלים ביולוגיים ואפיתל מקולף של מערכת העיכול. אותה כמות בדיוק יכולה להיספג במערכת העיכול מהמזון. יש להבין בבירור שברזל נכנס לגוף רק עם המזון. לכן, בכל יום אובד 1 מ"ג ברזל ו-1 מ"ג נספג. בתהליך ההרס של תאי דם אדומים ישנים, משתחרר ברזל, אשר מנוצל על ידי מקרופאגים ומשמש שוב בבניית ההם. לגוף יש מנגנון מיוחד לספיגת ברזל, אך הוא מופרש באופן פסיבי, כלומר, אין מנגנון פיזיולוגי להפרשת ברזל. לכן, אם ספיגת הברזל מהמזון אינה עונה על צרכי הגוף, מתרחשת חוסר ברזל ללא קשר לסיבה.

פיזור הברזל בגוף

1. 70% מכמות הברזל הכוללת בגוף היא חלק מהמופרוטאינים; אלו הן תרכובות שבהן ברזל קשור לפורפירין. הנציג העיקרי של קבוצה זו הוא המוגלובין (58% ברזל); בנוסף, קבוצה זו כוללת מיוגלובין (8% ברזל), ציטוכרומים, פראוקסידאזות, קטלאזות (4% ברזל).
2. קבוצה של אנזימים לא-המיים - קסנטין אוקסידאז, NADH דהידרוגנאז, אקוניטאז; אנזימים אלה המכילים ברזל ממוקמים בעיקר במיטוכונדריה, ממלאים תפקיד חשוב בתהליך הזרחון החמצוני, הובלת אלקטרונים. הם מכילים מעט מאוד מתכת ואינם משפיעים על מאזן הברזל הכללי; עם זאת, הסינתזה שלהם תלויה באספקת ברזל לרקמות.
3. צורת ההובלה של ברזל היא טרנספרין, לקטופרין, נשא ברזל בעל מולקולות נמוכות. פרוטאין ההובלה העיקרי של הפלזמה הוא טרנספרין. חלבון זה של מקטע בטא-גלובולין עם משקל מולקולרי של 86,000 מכיל 2 אתרים פעילים, שכל אחד מהם יכול לחבר אטום Fe3 ⁺ אחד. ישנם יותר אתרי קישור ברזל בפלזמה מאשר אטומי ברזל, ולכן אין בו ברזל חופשי. טרנספרין יכול גם להיקשר יוני מתכת אחרים - נחושת, מנגן, כרום, אך עם סלקטיביות שונה, והברזל נקשר בעיקר ובצורה חזקה יותר. המקום העיקרי של סינתזת טרנספרין הוא תאי כבד. עם עלייה ברמת הברזל שהופקד בהפטוציטים, סינתזת הטרנספרין מצטמצמת באופן ניכר. טרנספרין, הנושא ברזל, נלהב לנורמוציטים ולרטיקולוציטים, וכמות ספיגת המתכת תלויה בנוכחות קולטנים חופשיים על פני השטח של מבשרי אריתרואידים. לקרום הרטיקולוציטים יש פחות אתרי קישור משמעותית לטרנספרין מאשר לפרונורמוציט, כלומר ספיגת הברזל פוחתת ככל שהתא האריתרואידי מזדקן. נשאי ברזל בעלי מולקולות נמוכות מספקים הובלת ברזל תוך תאית.
4. ברזל מופקד, ברזל רזרבי או ברזל רזרבי יכול להופיע בשתי צורות - פריטין והמוסידרין. תרכובת הברזל הרזרבי מורכבת מחלבון אפופריטין, שמולקולותיו מקיפות מספר רב של אטומי ברזל. פריטין הוא תרכובת חומה, מסיסה במים, המכילה 20% ברזל. עם הצטברות מוגזמת של ברזל בגוף, הסינתזה של פריטין עולה בחדות. מולקולות פריטין קיימות כמעט בכל התאים, אך ישנן רבות במיוחד בכבד, בטחול ובמח העצם. המוסידרין קיים ברקמות כפיגמנט חום, גרגירי, בלתי מסיס במים. תכולת הברזל בהמוסידרין גבוהה יותר מאשר בפריטין - 40%. ההשפעה המזיקה של המוסידרין ברקמות קשורה לנזק לליזוזומים, הצטברות של רדיקלים חופשיים, מה שמוביל למוות תאי. אצל אדם בריא, 70% מהברזל הרזרבי נמצא בצורת פריטין, ו-30% בצורת המוסידרין. שיעור ניצול המוסידרין נמוך משמעותית מזה של פריטין. ניתן להעריך את עתודות הברזל ברקמות על סמך מחקרים היסטוכימיים באמצעות שיטת הערכה חצי-כמותית. נספר מספר הסידרובלסטים - תאי אריתרואיד גרעיניים המכילים כמויות שונות של גרגירי ברזל שאינם מסוג "הם". הייחודיות של פיזור הברזל בגוף של ילדים צעירים היא שיש להם תכולת ברזל גבוהה יותר בתאי אריתרואיד ופחות ברזל ברקמת שריר.

ויסות מאזן הברזל מבוסס על עקרונות של ניצול חוזר כמעט מלא של ברזל אנדוגני ושמירה על הרמה הנדרשת עקב ספיגה במערכת העיכול. זמן מחצית החיים של הפרשת הברזל הוא 4-6 שנים.

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

ספיגת ברזל

ספיגה מתרחשת בעיקר בתריסריון ובחלק הראשוני של המעי הגס. במקרה של מחסור בברזל בגוף, אזור הספיגה משתרע לכיוון הדיסטלי. התזונה היומית מכילה בדרך כלל כ-10-20 מ"ג ברזל, אך רק 1-2 מ"ג נספגים במערכת העיכול. ספיגת ברזל ההם עולה משמעותית על צריכת הברזל האנאורגני. אין דעה ברורה לגבי השפעת הערכיות של הברזל על ספיגתו במערכת העיכול. VI Nikulicheva (1993) סבורה כי Fe2 ⁺ כמעט ולא נספג, לא בריכוזים רגילים ולא בריכוזים עודפים. לדברי מחברים אחרים, ספיגת ברזל אינה תלויה בערכיות שלו. נקבע כי הגורם המכריע אינו הערכיות של ברזל, אלא מסיסותו בתריסריון בתגובה בסיסית. מיץ קיבה וחומצה הידרוכלורית משתתפים בספיגת ברזל, מבטיחים את שחזור צורת התחמוצת (FeH2 ⁾ לצורת התחמוצת (Fe2 ⁺ ), יינון ויצירת רכיבים זמינים לספיגה, אך זה חל רק על ברזל שאינו ברזל מסוג הם ואינו המנגנון העיקרי לוויסות הספיגה.

תהליך ספיגת ברזל ההם אינו תלוי בהפרשת הקיבה. ברזל ההם נספג בצורת מבנה פורפירין ורק ברירית המעי הוא מתפצל מההם ויוצר ברזל מיונן. ברזל נספג טוב יותר ממוצרי בשר (9-22%) המכילים ברזל ההם, ופחות טוב ממוצרים צמחיים (0.4-5%), המכילים ברזל שאינו-הם. ברזל נספג ממוצרי בשר בדרכים שונות: ברזל נספג בצורה גרועה יותר מהכבד מאשר מבשר, מכיוון שהברזל בכבד נמצא בצורת המוסידרין ופריטין. בישול ירקות בכמות גדולה של מים יכול להפחית את תכולת הברזל ב-20 %.

ספיגת הברזל מחלב אם היא ייחודית, אם כי תכולתו נמוכה - 1.5 מ"ג/ליטר. בנוסף, חלב אם מגביר את ספיגת הברזל ממוצרים אחרים הנצרכים בו זמנית איתו.

במהלך העיכול, ברזל נכנס לאנטרוציטים, משם הוא עובר לפלזמת הדם לאורך מפל הריכוזים. כאשר יש מחסור בברזל בגוף, העברתו מלומן מערכת העיכול לפלזמה מואצת. כאשר יש עודף ברזל בגוף, עיקר הברזל נשמר בתאי רירית המעי. האנטרוציטים, עמוסי ברזל, נעים מבסיס הסיסי לראש ואובדים יחד עם האפיתל המקולף, מה שמונע ממתכת עודפת להיכנס לגוף.

תהליך ספיגת הברזל במערכת העיכול מושפע מגורמים שונים. נוכחותם של אוקסלטים, פיטטים, פוספטים וטאנין בעופות מפחיתה את ספיגת הברזל, שכן חומרים אלה יוצרים קומפלקסים עם ברזל ומסירים אותו מהגוף. לעומת זאת, חומצות אסקורביות, סוקסיניות ופירובית, פרוקטוז, סורביטול ואלכוהול משפרים את ספיגת הברזל.

בפלזמה, ברזל נקשר לנשא שלו, טרנספרין. חלבון זה מעביר ברזל בעיקר למח העצם, שם ברזל חודר לתאי דם אדומים, וטרנספרין חוזר לפלזמה. ברזל נכנס למיטוכונדריה, שם מתרחשת סינתזת ההם.

את המסלול הנוסף של ברזל ממח העצם ניתן לתאר כדלקמן: במהלך המוליזה פיזיולוגית, משתחררים 15-20 מ"ג ברזל ביום מהאדיתרוציטים, אשר מנוצלים על ידי מקרופאגים פגוציטים; לאחר מכן החלק העיקרי שלו עובר שוב לסינתזה של המוגלובין ורק כמות קטנה נשארת בצורת ברזל רזרבית במקרופאגים.

30% מתכולת הברזל הכוללת בגוף אינה משמשת לאריתרופויזה, אלא מאוחסנת במאגרים. ברזל בצורת פריטין והמוסידרין מאוחסן בתאים פרנכימטיים, בעיקר בכבד ובטחול. שלא כמו מקרופאגים, תאים פרנכימטיים צורכים ברזל לאט מאוד. צריכת הברזל על ידי תאים פרנכימטיים עולה עם עודף ברזל משמעותי בגוף, אנמיה המוליטית, אנמיה אפלסטית, אי ספיקת כליות ויורדת עם מחסור חמור במתכות. שחרור הברזל מתאים אלה עולה עם דימום ויורד עם עירויי דם.

התמונה הכוללת של חילוף החומרים של ברזל בגוף תהיה חלקית אם לא ניקח בחשבון ברזל ברקמות. כמות הברזל המרכיבה את הפרואנזימים קטנה - רק 125 מ"ג, אך קשה להפריז בחשיבותם של אנזימי נשימה ברקמות: בלעדיהם, חייו של כל תא יהיו בלתי אפשריים. עתודת הברזל בתאים מאפשרת לנו להימנע מתלות ישירה של סינתזה של אנזימים המכילים ברזל בתנודות בצריכה ובצריכה שלו בגוף.

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

הפסדים פיזיולוגיים ומאפיינים של מטבוליזם ברזל

אובדן ברזל פיזיולוגי מגוף מבוגר הוא כ-1 מ"ג ליום. ברזל אובד עם קילוף אפיתל העור, גפיים אפידרמליות, זיעה, שתן, צואה ואפיתל המעי המתקלף. אצל נשים, ברזל אובד גם עם הדם במהלך הווסת, הריון, לידה והנקה, שהם כ-800-1000 מ"ג. מטבוליזם הברזל בגוף מוצג בתרשים 3. מעניין לציין שתכולת הברזל בסרום ורוויית הטרנספרין משתנה במהלך היום. ריכוזי ברזל גבוהים בסרום נצפים בבוקר וערכים נמוכים בערב. חוסר שינה אצל אנשים מוביל לירידה הדרגתית בתכולת הברזל בסרום.

חילוף החומרים של ברזל בגוף מושפע ממצעים קורטים: נחושת, קובלט, מנגן וניקל. נחושת נחוצה לספיגה והובלה של ברזל; השפעתה מתממשת באמצעות ציטוכרום אוקסידאז, צרולופלזמין. השפעת המנגן על תהליך ההמטופויזה אינה ספציפית וקשורה ליכולת החמצון הגבוהה שלו.

כדי להבין מדוע מחסור בברזל שכיח ביותר בקרב ילדים צעירים, נערות מתבגרות ונשים בגיל הפוריות, בואו נבחן את המאפיינים של מטבוליזם הברזל בקבוצות אלו.

הצטברות ברזל בעובר מתרחשת לאורך כל ההריון, אך באופן אינטנסיבי ביותר (40%) בשליש האחרון. לכן, פגות של חודש-חודשיים מובילה לירידה באספקת הברזל פי 1.5-2 בהשוואה לילדים שנולדו במועד. ידוע כי לעובר יש מאזן ברזל חיובי, הפועל כנגד מפל הריכוזים לטובת העובר. השליה לוכדת ברזל בצורה אינטנסיבית יותר ממח העצם של האישה ההרה, ויש לה את היכולת לספוג ברזל מההמוגלובין של האם.

ישנם נתונים סותרים לגבי השפעת חוסר ברזל אצל האם על מאגרי הברזל של העובר. חלק מהמחברים סבורים כי סידרופניה בהריון אינה משפיעה על מאגרי הברזל של העובר; אחרים סבורים כי קיים קשר ישיר. ניתן להניח כי ירידה בתכולת הברזל בגוף האם מובילה לחוסר במאגרי ברזל אצל היילוד. עם זאת, התפתחות אנמיה מחוסר ברזל עקב חוסר ברזל מולד אינה סבירה, מכיוון ששכיחות אנמיה מחוסר ברזל, רמות המוגלובין וברזל בסרום ביום הראשון לאחר הלידה וב-3-6 החודשים שלאחר מכן אינם שונים בילדים שנולדו לאמהות בריאות ולאמהות עם אנמיה מחוסר ברזל. תכולת הברזל בגוף של יילוד שנולד במועד ופג היא 75 מ"ג/ק"ג.

אצל ילדים, בניגוד למבוגרים, ברזל תזונתי צריך לא רק להשלים את האובדן הפיזיולוגי של מיקרו-אלמנט זה, אלא גם לענות על צורכי הגדילה, שהם בממוצע 0.5 מ"ג/ק"ג ליום.

לפיכך, התנאים המוקדמים העיקריים להתפתחות מחסור בברזל אצל פגים, ילדים מהריונות מרובים וילדים מתחת לגיל 3 הם:

• דלדול מהיר של עתודות עקב צריכת ברזל חיצונית לא מספקת;
• צורך מוגבר בברזל.

מטבוליזם של ברזל אצל מתבגרים

מאפיין של מטבוליזם הברזל בקרב מתבגרים, ובמיוחד בנות, הוא פער בולט בין הצורך המוגבר במיקרו-אלמנט זה לבין צריכתו הנמוכה בגוף. הסיבות לפער זה הן: גדילה מהירה, תזונה לקויה, פעילות ספורטיבית, וסת כבדה ורמת ברזל נמוכה בתחילה.

אצל נשים בגיל הפוריות, הגורמים העיקריים המובילים להתפתחות מחסור בברזל בגוף הם וסת כבדה וממושכת, הריונות מרובי עוברים. דרישת הברזל היומית לנשים המאבדות 30-40 מ"ל דם במהלך הווסת היא 1.5-1.7 מ"ג/יום. עם אובדן דם גדול יותר, דרישת הברזל עולה ל-2.5-3 מ"ג/יום. למעשה, רק 1.8-2 מ"ג/יום יכולים להיכנס דרך מערכת העיכול, כלומר, 0.5-1 מ"ג/יום של ברזל לא ניתן לחדש. לפיכך, מחסור המיקרו-יסודות יהיה 15-20 מ"ג לחודש, 180-240 מ"ג לשנה, 1.8-2.4 גרם ל-10 שנים, כלומר, מחסור זה עולה על תכולת הברזל העתודה בגוף. בנוסף, מספר ההריונות, המרווח ביניהם ומשך ההנקה חשובים להתפתחות מחסור בברזל אצל אישה.