Лекция №15. Содержание темы: Роль железа в организме. Всасывание железа, транспорт, фонды железа. Трансферрин



Скачать 403,37 Kb.
страница1/3
Дата26.06.2015
Размер403,37 Kb.
  1   2   3
Лекция №15.

Содержание темы:

  1. Роль железа в организме.

  2. Всасывание железа, транспорт, фонды железа. Трансферрин.

  3. Сывороточное железо, ОЖСС, НЖСС.

  4. Дефицит железа в организме.


Железо входит в состав гемоглобина (включено в состав молекулы гема), где выполняет важнейшую функцию связывания и доставки кислорода клеткам организма человека. Поэтому железо необходимо для синтеза и функционирования гемоглобина. Общее содержание железа в организме «стандартного» человека составляет около 4,2 г. Примерно 75-80% его общего количества входит в состав гемоглобина, 20-25% железа является резервным, 5-10% входит в сосав миоглобина, около 1% содержится в дыхательных ферментах, катализирующих процессы дыхания в клетках и тканях. Уровень железа в сыворотке имеет выраженные суточные колебания: в послеобеденный период он ниже, чем утром, приблизительно на 7 мкмоль/л. Резервное железо запасается, главным образом, в печени, селезенке и костном мозге, где хранится в белках ферритине и гемосидерине. Часть ферритина присутствует в плазме, а его концентрация служит надежным индикатором состояния запасов железа в организме.

Железо осуществляет свою биологическую функцию, главным образом, в составе других биологически активных соединений (гемоглобин, миоглобин, железосодержащие ферменты), которые выполняют четыре основные функции:

  • транспортирование электронов (цитохромы, железосеропротеиды);

  • транспортирование и депонирование кислорода (гемоглобин, миоглобин);

  • участие в формировании активных центров окислительно-восстановительных ферментов (оксидазы, гидроксилазы и др.);

  • транспортирование и депонирование железа (трансферрин, гемосидерин, ферритин).

Гомеостаз железа в организме обеспечивается в первую очередь регуляцией его всасывания в желудочно-кишечном тракте в связи с ограниченной способностью организма к выделению этого элемента. Существует выраженная обратная зависимость между обеспеченностью организма человека железом и его всасыванием в пищеварительном тракте.

Всасывание железа зависит от:

  • возраста и обеспеченности организма железом;

  • состояния желудочно-кишечного тракта;

  • количества и химических форм железа поступающего, с пищей;

  • количества и форм прочих компонентов пищи.

Для оптимального всасывания железа необходима нормальная секреция желудочного сока. Аскорбиновая кислота, восстанавливающая железо и образующая с ним хелатные комплексы, повышает доступность этого элемента, так же как и прочие органические кислоты. Другим компонентом пищи, улучшающим всасывание железа, является «фактор животного белка». Улучшают всасывание железа простые углеводы: лактоза, фруктоза, сорбит, а также такие аминокислоты, как гистидин, лизин. цистеин, образующие с железом легко всасываемые хелаты.

Всасывание железа снижают такие напитки, как кофе и чай, полифенольные соединения, которых прочно связывают этот элемент.

Поэтому чай применяется для профилактики повышенного усвоения железа у больных талассемией. Большое влияние на усвоение железа оказывают различные заболевания. Оно усиливается при недостаточности железа, при анемиях (гемолитической, апластической, мегалобластной), гиповитаминозе В6 и гемохроматозе, что объясняется усилением эритропоэза, истощением запасов железа и гипоксией.

Организм человека хорошо сохраняет железо. после того как эритроциты прожив, 120 суток, погибают, железо возвращается в резерв костного мозга для образования новых эритроцитов. За счет распада гемоглобина в сутки высвобождается около 21-24 мг железа, что во много раз превышает поступление железа из пищеварительного тракта (1-1,5 мг/сутки). Гемоглобин, поступающий в плазму крови при распаде эритроцитов, специфически связывается с гаптоглобином, что предупреждает его фильтрацию через почки.

Железо выделяется из организма в основном путем слущивания слизистой оболочки кишечника и с желчью. Оно теряется также с волосами, ногтями, мочой и потом. общее количество выделяемого таким образом железа составляет у здорового мужчины 0,6-1 мг в сутки, а у женщин репродуктивного возраста – более 1, 5 мг.

нормальная сбалансированная диета обеспечивает поступление в желудочно-кишечный тракт около 10-15 мг железа ежедневно. Основными источниками железа служат мясо, рыба, овощи и крупы. Железо из животной пищи усваивается в несколько раз лучше, чем из растительной. В норме из пищи всасывается около 10% содержащейся в ней железа (1-1,5 мг в день), что вполне достаточно для возмещения дневных потерь.

Таким образом, концентрация железа в сыворотке зависит от:


  • резорбции в желудочно-кишечном тракте;

  • накопления в кишечнике, селезенке и костном мозге,

  • от синтеза и распада гемоглобина и его потери организмом.

Оценка содержания железа в сыворотке крови может потребоваться тогда, когда подозревается наличие дефицита или избытка железа в организме пациента.

Железодефицитные состояния (железодефицитная анемия) – одно из наиболее распространенных заболеваний человека. Избыток железа в организме встречается значительно реже. Для подтверждения дефицита или избытка железа необходимо проведение комплекса биохимических тестов, характеризующих метаболизм железа.

К таким тестам относятся:

  • определение концентрации железа в сыворотке,

  • общей железосвязывающей способности сыворотки (ОЖСС),

  • трансферрина и ферритина в сыворотке крови.

Каждый из этих тестов имеет свою цель. Выполнение каждый в отдельности, они не всегда являются надежными показателями метаболизма железа в организме. При комплексном исследовании этих показателей их ценность существенно возрастает.

Определение содержания сывороточного железа, а также общей и ненасыщенной железосвязывающей способности сыворотки крови обычно основывается на формировании окрашенных комплексов, образующихся при взаимодействии железа с определенными химическими реагентами.



Общая железосвязывающая способность сыворотки (ОЖСС) является показателем концентрации в сыворотке трансферрина.
ТРАНСФЕРРИН

Трансферрин относится к b-глобулинам. Главная функция трансферрина – это транспортирование всосавшегося в кишечнике железа в его депо (печень, селезенка), ретикулоциты и их предшественники в костном мозге. Трансферрин способен также связывать ионы других металлов (цинка, кобальта и др.). Из общего количества трансферрина в организме человека только 25-40% содержит железо. Основное место синтеза трансферрина – печень. В сопоставлении с содержанием железа в сыворотке крови уровень трасферрина является более стабильной величиной с менее выраженными различиями по полу и возрасту. Определение концентрации трансферрина в сыворотке является наиболее достоверным тестом оценки железодефицитных состояний.

Референтные величины трансферрина составляют от 2 до 3,5 г/л. При дефиците железа в организме и снижении уровня железа в сыворотке крови содержание трансферрина повышается. Такое разнонаправленное изменение этих показателей является одним из наиболее важных признаков железодефицитной анемии. Подобные же изменения могут наблюдаться при беременности и в детском возрасте, однако они не менее выражены. Увеличение содержания трансферрина в этих случаях связано с усилением его синтеза для обеспечения повышенных потребностей организма в железе при беременности и росте организма у детей. В то же время необходимо отметить, что трансферрин является одним из «отрицательных» белков «острой фазы», и при различных воспалительных заболеваниях его концентрация снижается, что может привести к ошибкам и диагностике дефицита железа. Основными причинами сниженного содержания трансферрина в хроническом гепатите,, циррозе печени, хронической нефропатии, голодании, неопластических процессах, а также значительная потеря белка при нефротическом синдроме или заболеваниях тонкой кишки.

Снижение содержания трансферрина и повышение концентрации желлеза в сыворотке обнаруживают при состояниях, характеризующих накоплением железа в организме (идиопатический гемохроматоз), или в случаях гипопластических, гемолитических и мегалобластических анемий, что является следствием угнетения синтеза белка под влиянием высоких концентрация железа.

Определение уровня сывороточного железа, показателей общей железосвязывающей способности сыворотки крови (ОЖСС) помогает оценить особенности обмена железа при отдельных формах патологии. В норме содержание сывороточного железа составляет у женщин 7,16-26,85 мкмоль/л, у мужчин – 8,95-28,64 мкмоль/л, НЖСС = 26,8-41,2 мкмоль/л (ненасыщенное железосвязывающая способность сыворотки), ОЖСС = 53,2-71,6 мкмоль/л. Коэффициент насыщения железом трансферрина равен около 30%.

Трансферрин – железотранспартирующий белок, играет функцию буфера для защиты тканей от токсического действия свободных ионов железа, уменьшает выведение железа с мочой.

Дефицит железа в организме может быть вызван следующими состояниями:

1) недостаточным поступлением с пищей, например при длительном молочно-растительном питании;

2) плохом усвоении в ЖКТ: при анацидных и гипацидных гастритах, резекции желудка и кишечника, при глистных инвазиях, профузных поносах у детей;

3) усиленной утилизации органами и тканями: при беременности, быстром росте организма, повышенной физической активности (при этом уровень железа в плазме крови снижается);

4) потерей железа: при кровотечениях, дисфункциональных метроррагиях, фибромиомах (даже некровоточащих) и вследствие активации клеточных элементов системы фагоцитирующих мононуклеаров;

5) временным перераспределением железа в организме: при системных заболеваниях соединительной ткани (коллагенозах, ревматизме, ревматоидном полиартрите), злокачественных новообразованиях (карциноматозе, лимфогранулематозе, остром и хроническом лейкозах), хроническом гепатите, циррозе печени, острых и хронических нагноительных заболеваниях лёгких, септических состояниях, уремии, инфаркте миокарда.

Дефицит железа может быть следующих видов:

- скрытый, характеризующийся уменьшением содержания или отсутствием резервного железа, нормальным уровнем гемоглобина и железа в какой-то промежуток времени (уровень ферритина снижен, сывороточного железа – в норме); Ферритин – депо железа; имеется в клетках печёночной паренхимы, в клетках РЭС косного мозга, селезенке, печени. Это белок апоферритин. Количество ферритина в крови находится в прямой зависимости с имеющимся запасом железа. Поэтому определение плазменного феритина является наилучшим индикатором для оценки баланса железа в организме. Однако эта корреляция нарушается при повреждениях печени, хронических воспалениях и инфекциях, росте злокачественных ново образований.

- относительный, обусловленным временным перераспределением железа при воспалительных процессах, инфекционных заболеваниях, некрозах и опухолях (содержание сывороточного железа снижено, резервного – не изменено);

- абсолютный, характеризующийся отсутствием резервного железа, снижением уровня сывороточного железа, гипогемоглобинемией.

Концентрация железа в плазме (сыворотке) крови снижается при анемиях, связанных с воспалением, гнойной септической инфекцией, ревматизмом, остеомиелитом. Уровень сывороточного железа уменьшён при ахилической анемии, раке, квашиоркоре, нефротическом синдроме, инфаркте миокарда.

Высокое содержание железа может быть при недостаточном его использовании в кроветворных органах, либо при повышенном поступлении в организм. При заболеваниях печени (хроническом гепатите, всех формах желтух) увеличено содержание сывороточного железа.

Повышенное поступление железа в организм характерно для гемохроматоза, при котором из-за наследственного нарушения механизма, ограничивающего всасывание железа в ЖКТ, нерегулируемо утилизируется большое количество железа. Гемохроматозувеличение накопления железа, связанное с повреждением ткани.

Гемосидерин – нерастворимый комплекс, который может накапливать до 35% (от своей массы) гидроксида Fe, образуя в клетках видимые в микроскоп гранулы. В состав гемосидерина входят также нуклеотиды, липиды и углеводы.

Гемосидерозувеличение накопления железа без повреждения ткани. Излишки железа откладываются в паренхиматозных органах в виде гемосидерина: отложение железа в печени приводит к её циррозу, в поджелудочной железе – к сахарному диабету, в коже – к пигментации. Увеличение содержания железа наблюдается при гемолитической анемии, повторных трансфузиях, талассемиях, дефиците витамина B12, избыточной терапии препаратами железа и др.

ЖЕЛЕЗОДЕФИЦИТНЫЕ АНЕМИИ

Основным патогенетическим механизмом развития ЖДА является недостаток в организме железа – основного строительного материала для построения молекул гемоглобина, в частности его железосодержащей части – гема.

Основными критериями ЖДА являются следующие:


  • низкий цветовой показатель;

  • гипохромия эритроцитов, микроцитоз;

  • снижение уровня сывороточного железа;

  • повышение общей железосвязывающей способности сыворотки; снижение содержания ферритина в сыворотке.

Нормальные значения содержания железа в сыворотке (плазме) крови: 8,9-31,2 мкмоль/л.
КЛИНИКО-ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

СНИЖЕНИЕ ОЖСС (ПОВЫШЕНИЕ СЫВОРОТОЧНОГО ЖЕЛЕЗА)

  • при хронических инфекциях;

  • злокачественных новообразованиях;

  • при отравлении железом;

  • заболеваниях почек;

  • нефрозе;

  • квашиоркоре и талассемии;

  • повышенное поступление в организм: гемохроматоз, избыточное парентеральное введение препаратов железа, повторные гемотрансфузии, острое отравление препаратами железа у детей;

  • анемии: гемолитические анемии, гипо- и апластические анемии, витамин В12- (В6-) – и фолиеводефицитные и гиперхромные анемии;

  • хронический холецистит;

  • применение таких лекарственных средств, как хлорамфеникол (левомицетин), эстрогены, метотрексат.


ПОВЫШЕНИЕ ОЖСС (СНИЖЕНИЕ СЫВОРОТОЧНОГО ЖЕЛЕЗА)

  • при железодефицитной анемии;

  • на поздних сроках беременности;

  • при оральной контрацепции;

  • недостаточное поступление железа в организм (молочно-растительная диета, заболевания желудка и кишечника);

  • ремиссия пернициозной анемии (авитаминоз В12);

  • гипотиреоз;

  • нефротический синдром;

  • хронические заболевания печени (гепатит, цирроз);

  • прием аллопуринола, андрогенов, аспирина, холестирамина, глюкокортикоидов.


Лекция №16.

Содержание темы:

  1. Представление об осмотическом, коллоидно-осмотическом давлении крови.

  2. Буферные системы в плазме крови.

  3. Регуляция кислотно-основного состояния физиологическими системами организма.

  4. Алкалозы и ацидозы, причины развития, КДЗ исследования КОС (кислотно-основное состояние).


Осмотическое давление создается белками плазмы, а также растворенными в плазме крови кристаллоидами. Осмотическое давление, обусловленное белками плазмы, называется ОНКОТИЧЕСКИМ.

ОНКОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ играет важную роль в обмене воды между кровью и тканями.

Крупные молекулы белков плазмы не проходят через эндотелиальную стенку капилляров. Оставаясь внутри кровеносного русла, они удерживают в крови некоторое количество воды.



ОНКОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ – коллоидно-осмотическое давление, доля осмотического давления, создаваемая высоко-молекулярными компонентами раствора. Скорость фильтрации жидкости через стенку капилляра определяется разницей между онкотическим давлением белков плазмы и гидростатическим давлением крови, создаваемым работой сердца. При заболеваниях, сопровождающихся уменьшением концентрации в крови белков (особенно альбуминов), онкотическое давление снижается, и это может явиться одной из причин накопления жидкости в межклеточном пространстве, в результате чего развиваются отеки.

ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ – избыточное гидростатическое давление на раствор, отделенный от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану (осмос). Это давление стремится уровнять концентрации обоих растворов вследствие встречной диффузии молекул растворенного вещества и растворителя.

Мера градиента осмотического давления, то есть различия водного потенциала двух растворов, разделенных полупроницаемой мембраной, называется тоничностью. Раствор, имеющий более высокое осмотическое давление по сравнению с другим раствором называется гипертоническим, имеющий более низкое – гипотоническим.
Вопросы для учащихся (использование межпредметных связей с аналитичес-кой химией):

  1. Как диссоциирует H2O?

  2. Какие растворы называют нейтральными?

  3. какие растворы называют щелочными или основными?

  4. Что такое буферные растворы?

  5. Назовите типы буферных растворов.

  6. Какую роль играют буферные растворы?

  7. Когда происходит изменение pH крови, желчи?

Под термином «кислотно-основное состояние» (КОС) принято понимать комплекс физико-химических, физиологических и иных регуляторных механизмов, поддерживающих постоянство активной реакции крови или с современных позиций правильнее говорить о регуляции реакции жидкостей организма. Эта реакция характеризуется концентрацией водородных ионов [H+]. Ионы водорода создают кислую реакцию среды, а щелочную реакцию обуславливают гидроксид-ионы и другие компоненты биологических жидкостей.

Таким образом, КОС – это соотношение [H+] и [OH-] в биологических средах.

Между [H+] и [OH-] в любых биологических жидкостях существует обратно-пропорциональная зависимость. Концентрация данных ионов может меняться от 10-1 до 10-14 моль/л. Если [H+] превышает концентрацию [OH-], то реакция среды кислая, и наоборот, если [OH-] превышает [H+], то реакция щелочная.

У здорового человека основные компоненты преобладают над кислыми, в связи с чем реакция крови слабощелочная (pH = 7,35-7,45). Слабоосновной характер реакции плазмы обусловлен содержанием в ней анионов HCO3‾, HPO42‾, Prot‾n (компонентов гидрокарбонатной, фосфатной и протеинатной, или белковой, буферных систем), обладающих свойством связывать ионы водорода и тем самым вызывать их относительный дефицит.

Одним из необходимых условий жизнедеятельности организма является постоянство реакций внутренней среды, которая определяется соотношением кислот и оснований, непрерывно образующихся в процессе метаболизма. Кислота – это молекула или ион, отдающие протон, а основание – молекула или ион, присоединяющие протон. Значительное количество ионов водорода высвобождается в ходе реакций распада белков, жиров и углеводов. Одновременно с ионами водорода накапливаются и основные соединения, которые уравновешивают общую реакцию среды.

Пределы изменения величины pH крови, совместимые с жизнью, составляют ± 0,4 единицы от среднего значения 7,4. Даже незначительные колебания pH в ту или другую сторону могут иметь тяжёлые последствия. При этом угнетается активность многих ферментов, нарушается деятельность центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы. В крови имеется четыре буферные системы: бикарбонатная (гидрокарбонатная), фосфатная, белковая (протеинатная) и гемоглобиновая. Эти системы и представляют собой физико-химические механизмы поддержания постоянства pH. Значение pH определяет степень диссоциации веществ и ферментов, что оказывает влияние на конформацию молекул в клетках и их функции. Изменения pH оказывают влияние на процессы ионного обмена через мембраны и, в первую очередь, на перенос ионов калия.

Учитывая тесную связь между вне- и внутриклеточным пространствами, регуляция pH во внеклеточном пространстве оказывает влияние на внутриклеточные процессы. Обычно в норме pH внеклеточной жидкости находится в пределах 7,4, а внутриклеточной – в пределах 6,9.

В процессе обмена веществ чаще образуются кислые продукты. За довольно короткий промежуток времени может возникнуть большое количество протонов. Среди кислых продуктов следует назвать угольную кислоту, фосфорную кислоту и серную кислоту, образующуюся при распаде аминокислот. Из органических кислот, кроме кетоновых кислот, можно назвать молочную и др. Поэтому основную опасность в изменениях pH можно ожидать со стороны кислот.

Наиболее активной буферной системой внеклеточного пространства является бикарбонатная буферная система. Изменяя концентрацию бикарбоната в плазме и парциальное давление CO2, можно смещать pH в ту или иную сторону. Поскольку же выделение CO2 тесно связано с функцией лёгких, а изменение концентрации HCO3‾ - с функцией почек, при заболеваниях этих жизненно важных органов часто и происходят более или менее выраженные смещения pH. Буферная ёмкость гидрокарбонатной системы составляет 7-9% всей буферной ёмкости крови. Эта система является чувствительным индикатором КЩС, а определение компонентов широко используют для диагностики его расстройств (например, острые кишечные инфекции).



Гемоглобиновая буферная система крови. При насыщении кислородом гемоглобин отдаёт протоны, и, наоборот, при отдаче кислорода гемоглобин связывает протоны. Это свойство гемоглобина имеет большое значение для транспорта CO2.

Фосфатная буферная система играет большую роль в почечной регуляции КЩС, а также внутри клеток различных органов. Роль фосфатного буфера сводится к восстановлению гидрокарбонатов в обменной реакции:
H2CO3 + Na2HPO4 ↔ NaHCO3 + NaH2PO4.
При этом устраняется избыток H2CO3 в плазме и восстанавливается постоянство соотношения:

[H+] = = = const.

Существенное значение для постоянства pH имеют гексозофосфаты, триозофосфаты, нуклеозидфосфаты (адениловая кислота) и некоторые другие соединения фосфорной кислоты. Своими фосфорными остатками они могут соединяться с различными катионами и тем самым способствовать поддержанию постоянства слабощелочной реакции крови и других тканей. Продукты, образовавшиеся в ходе реакций, выделяются через лёгкие (CO2) и с мочой (например, NaH2PO4).

Белковая буферная система образована белками плазмы крови. При слабощелочной реакции крови белки проявляют свойства слабых кислот и диссоциируют по схеме:

O O -

R C ↔ H+ + R C

OH O ,
поэтому они образуют соли со щелочами (протеинаты, в том числе, щелочные аль-буминаты), которые при закислении среды могут отдавать щелочные эквиваленты.

Основными физиологическими системами, принимающими участие в регуляции КОС являются: лёгкие, почки, печень, ЖКТ, костная ткань и т.д. Основная функция лёгких – поддержание КОС посредством сохранения угольной кислоты в крови. Углекислый газ является специфическим раздражителем дыхательного центра. При накоплении в организме угольной кислоты и повышении парциального давления углекислого газа у человека возникает одышка, компенсаторная гипервентиляция, вследствие чего избыток углекислого газа удаляется с выдыхаемым воздухом. При избыточном накоплении щелочных компонентов в организме стимуляция дыхательного центра снижается и наступает гиповентиляция, что сохраняет углекислый газ и восстанавливает запасы угольной кислоты в крови. Дыхательный центр очень чувствителен к изменению реакции среды, парциальному давлению углекислого газа и кислорода в крови. Гипервентиляция начинается при pH = 7,3. За сутки из организма с выдыхаемым воздухом выделяется 450-470 литров углекислого газа, благодаря этому происходит восстановление равновесия между содержанием карбоната и угольной кислоты.

Функция почек по поддержанию КОС связана с деятельностью дистального отдела нефрона. Почки обладают способностью активно секретировать ионы водорода и реабсорбировать гидрокарбонат натрия. Оба процесса направлены на выведение из крови избыточного количества ионов водорода и поддержание в крови необходимой концентрации гидрокарбоната. В норме pH мочи колеблется от 5,5 до 7,5. Кислотность мочи зависит от потребления растительной пищи щелочного характера и белка, смещающего реакцию в кислую сторону.

Роль печени в сохранении постоянства КОС заключается в осуществлении биосинтеза белков, окислении органических кислот до воды и углекислого газа, а также удаления вместе с желчью продуктов обмена кислого и основного характера.

ЖКТ сохраняет постоянство водно-электролитного баланса, поддерживая тем самым КОС организма. В желудке образуется соляная кислота, в поджелудочной железе – гидрокарбонат натрия. Эти органы являются поставщиками ионов водорода и гидрокарбоната. Костная ткань содержит значительное количество ионов кальция, натрия, калия, магния, которые могут обмениваться на катионы внеклеточной жидкости и на ионы водорода.

Среди нарушений кислотно-основного состояния выделяют:

- газовый (респираторный, дыхательный) ацидоз;

- газовый (респираторный, дыхательный) алкалоз;

- негазовый (метаболический, недыхательный, нереспираторный) ацидоз;

- негазовый (метаболический, недыхательный, нереспираторный) алкалоз.
Согласно классификации Горизонтова, нарушения КОС подразделяются на:

  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница