Железо – необходимый микроэлемент, играющий ключевую роль в процессах метаболизма, роста и размножения клеток. Вместе с тем, избыточное содержание железа чревато цитотоксическими эффектами, которые обусловлены способностью железа запускать цепные свободнорадикальные реакции, приводящие к перекисному окислению липидов биологических мембран, токсическому повреждению белков и нуклеиновых кислот.
Таким образом, как дефицит, так и перегрузка железом имеют катастрофические последствия для организма, поэтому содержание данного микроэлемента регулируется в нашем организме целым рядом систем.
Поговорим, что такое перегрузка железом и какие природные средства есть для того, чтобы избегать его избыточного накопления.
Потребление и выделение железа
Так называемое гемовое железо в основном содержится в продуктах питания животного происхождения. Оно всасывается гораздо лучше, чем негемовое железо (например, получаемое нами при употреблении в пищу растений и особенно злаков). При обычном режиме питания на долю негемового железа приходится > 85% железа. При этом усвоение железа увеличивается, когда оно потребляется в сочетании с животным белком и витамином С.
Физиологические суточные потери железа крайне незначительны. По разным данным здоровый организм теряет около 0,05% железа в сутки от его общего содержания в организме. Такие потери железа обусловлены слущиванием эпителия в желудочно-кишечном тракте, микрокровотечениями, менструациями, потерями с потом и желчью.
Значительная часть таких физиологических потерь железа, или даже полностью, компенсируется потреблением его с через сбалансированное питание и воду.
Повторное использование железа
В организме здорового человека содержится около 3 - 5 г железа, из которого большая часть - около 2 г железа, входит в состав клеток крови и костного мозга. Практически все метаболически активное железо находится в связанном с белками состоянии; свободные ионы железа могут присутствовать в организме, но в крайне низких концентрациях.
В основном железо находится в двухвалентной форме (Fe II) в составе комплекса с протопорфириновым кольцом (гемом). Меньшее количество железа в форме трехвалентного (Fe III) содержится в белках-запасателях ферритине (0,7 г) и гемосидерине (0,3 г), которые находятся в основном в печени, селезёнке, мышцах и костном мозге, а также в меньших количествах в белках цитохромах (17 мг), каталазе (5 мг), трансферрине (4 мг) и железосодержащих ферментах без гема (0,1 г).
Для эритропоэза, создания красных клеток крови, требуется ежедневно около 20-30 мг железа, тогда как ежедневное поступление железа извне через кишечник составляет всего 1-2 мг. Поэтому у здорового человека эти необходимые 20-30 мг железа ежедневно возвращаются в обмен в основном за счет переработки макрофагами селезенки и печени отработавших свой цикл кровяных телец . Этот процесс носит название «рециркуляции железа» и имеет, в виду объема, гораздо большее физиологическое значение, чем всасывание железа в кишечнике.
В каких случаях железа может не хватать?
У здоровых людей, ведущих рациональный образ жизни, как правило баланс железа сохранен. К исключениям, когда даже здоровые люди, могут испытывать недостаток железа, можно отнести, ряд категорий людей, например,
- активно занимающихся спортом,
- людей с длительным неадекватным состоянию потреблением железа, таких как младенцы, девочки-подростки и беременные,
- людей с длительным неадекватным потреблением железа ввиду ряда сознательных и бессознательных ограничений,
- людей, перенесших длительное инфекционное заболевание.
В случае ряда заболеваний организм также может испытывать недостаток железа, например, в случаях:
- нарушения нормального усвоение железа в пищеварительном тракте
- хронических кровотечений
- онкологических заболеваний
- хронических заболеваний почек
- хронических воспалительных заболеваниях
Избыток железа
Избыток железа, подчеркну - у здоровых людей, может формироваться, например, из-за самостоятельной терапии препаратами железа: в чрезмерных количествах, в течение слишком долгого времени, неподходящими формами.
Также есть нарушения, которые приводят к перегрузке организма железом, например, это наследственные формы различных заболеваний, основе которых лежат генетически обусловленные нарушения метаболизма железа, приводящие к его избыточному накоплению в организме, или, например, многочисленные переливания донорской эритроцитарной массы.
Избыток железа, не использованный для нужд эритропоэза, доставляется трансферрином в гепатоциты (клетки печени) для длительного хранения.
А регулярные гемотрансфузии приводят к переполнению железом емкостей трансферрина и клеток печени и, как результат, появлению в плазме крови комплексов железа с молекулами низкой молекулярной массы, известных как не связанное с трансферрином железо (NTBI).
Вследствие накопления железа в органах, не предназначенных для хранения запасов железа, происходят самые разные нарушения, например, накопление железа в сердце ведет к развитию токсической кардиомиопатии. Последняя проявляется аритмиями, нарушением сократительной способности сердца и служит одной из частных причин ранней гибели больных большой β-талассемией, с раннего детства получающих регулярные заместительные трансфузии эритроцитной массы. Другими клиническими последствиями посттрансфузионной перегрузки железом являются развитие фиброза/цирроза печени, сахарного диабета и других нарушений эндокринной системы.
Важно заметить, что накопление железа в организме, происходит поскольку процессы всасывания, рециркуляции и хранения запасов железа регулируются множеством факторов: уровнем железа в крови, степенью оксигенации ткани печени, провоспалительными цитокинами.
А физиологические механизмы выведения железа в организме человека отсутствуют, в соответствии с этим нарушение механизмов регуляции гомеостаза железа, избыточное всасывание или парентеральное поступление железа быстро приводят к развитию перегрузки железом.
Как понять, что развивается перегрузка организма железом?
Заподозрить перегрузку железом, если она не распознана с детства из-за генетических нарушений довольно непросто, поскольку симптоматика весьма разноречива.
Следует обратить внимание на такие сигналы, как:
- немотивированная слабость, утомляемость, сонливость;
- гиперпигментация кожи;
- признаки поражения печени: боли в правом подреберье, немотивированное повышение давления в портальной системе, отеки, асцит - накопление жидкости в брюшной полости, увеличение размеров печени, кровотечение из варикозно расширенных вен пищевода и желудка;
- симптомы поражения сердца: нарушения ритма, нарушение сократительной способности сердца, как проявление токсической кардиомиопатии;
- поражение суставов: упорные артралгии, наиболее часто вовлекаются пястно-фаланговые суставы, реже – коленные, тазобедренные, локтевые; постепенно развивается тугоподвижность суставов;
- развитие сахарного диабета, дисфункции половых желез, снижение либидо, импотенция.
При таких обстоятельствах лучше обратиться за консультацией к специалисту, который сможет назначить специфическую лабораторную, инструментальную диагностику или МРТ для выявления накопления железа на доклинической стадии.
Железодефицитная анемия и прием железа
Пероральный прием добавок на основе железа является эффективным и экономичным методом лечения пациентов с железодефицитной анемией при невозможности устранить истинную причину такой анемии. Однако этот подход сопровождается рядом побочных эффектов, таких как тошнота, рвота, запор и боль в желудке, что ограничивает его использование в долгосрочной перспективе.
Кроме того, усвоение пероральных добавок с железом в желудочно-кишечном тракте может изменяться из-за повышенной экспрессии гепсидина — пептидного гормона, играющего ключевую роль в регуляции гомеостаза железа. Если добавки с железом не усваиваются организмом или их усвоение подавлено, часто рекомендуется парентеральное введение.
Не все обращают внимание, что одним из побочных эффектов приёма добавок с железом является повышенная выработка свободных радикалов. Употребление неподходящих доз добавок на основе железа может вызвать окислительный стресс с образованием продуктов окисления и привести к сердечно-сосудистым, неврологическим или онкологическим заболеваниям.
При избытке свободного железа запускается реакция с участием пероксида водорода, которая приводит к окислительному повреждению клеточных мембран, белков, липидов и нуклеиновых кислот, а также к стимуляции выработки воспалительных медиаторов.
И, таким образом, могут возникать ситуации, когда от лечения уже анемии, организм страдает как от перегрузки железом.
Как действовать?
Современная медицина лечит перегрузку железа специальными комплексообразующими препаратами (хелаторами), обладающими высоким сродством к железу , такие лекарственные препараты, обладают способностью связывать и выводить из организма избыточное железо.
Но данные препараты также не идеальны, провоцируя значительное количество нежелательных эффектов. А в случаях с железодефицитной анемией, нежелательные эффекты от приема препаратов железа разумеется затруднительно купировать хелаторами ввиду их взаимного противоречия.
Таким образом, в случае пациентов с железодефицитной анемией цель состоит в том, чтобы
- устранить причину железодефицитной анемии
- снизить дозу препаратов железа и по возможности заменить их часть другими вспомогательными безопасными средствами
- снизить уровень окислительного стресса, возникающего в организме, так же как и при перегрузке железом.
Метаболизм железа и рак
Одним из последних важных открытий в области метаболизма железа и процессов, вызванных железом, является обнаружение в последние годы такого процесса как ферроптоз, процесса клеточной смерти, который отличается от других процессов, связанных с клеточной смертью, таких как, например, апоптоз или аутофагия.
Ферроптоз — запрограммированная клеточная смерть, характеризующаяся повреждением клеток в результате катализируемых железом реакций, приводящих к перекисному окислению липидов клеточных мембран. Таким образом, ферроптоз связан как с метаболическими путями обмена железа, так и с патологическими процессами. В этом контексте за последние десятилетия ферроптоз был выявлен практически при всех патологических состояниях, включая почти все стадии и типы рака.
При каждом заболевании, в котором участвует ферроптоз, включая болезни почек, сердца и нейродегенеративные заболевания, COVID-19 и многие инфекции, наблюдаются различные характеристики. Самое главное, о чем необходимо сказать, что ингибирование вызванного железом окислительного стресса с помощью препаратов, связывающих железо, и антиоксидантов рассматривается как новая важная стратегия для разработки новых препаратов для модуляции ферроптоза и лечения всех связанных с ним заболеваний.
Необходимы дальнейшие исследования взаимодействия железа и хелатирующих препаратов, а также других эндогенных или экзогенных хелаторов с регуляторными белками, пищевыми молекулами и лекарственными препаратами для оптимизации соответствующих методов лечения и разработки новых терапевтических стратегий для заболеваний, связанных с ферроптозом, а также других заболеваний, связанных с метаболизмом железа и его токсичностью. Тем не менее, уже сейчас очевидно, что изучение процессов, связанных с ферроптозом, предвещает значительные перспективы по предотвращению онкологических заболеваний.
Терапевтическое применение растительных препаратов
Терапевтическое применение растительных препаратов в обычной клинической практике пока нормально не регулируется по нескольким причинам, таким как отсутствие данных об эффективности и токсичности, которые необходимы для их формального одобрения органами здравоохранения. К этому добавляется конкуренция со стороны крупных фармацевтических компаний, которые получают значительную прибыль от продажи синтетических препаратов.
В настоящее время увеличивается количество клинических испытаний растительных препаратов, используемых при различных заболеваниях, чтобы подтвердить их терапевтическую ценность и получить необходимые разрешения на их продажу. Некоторые фитохимические вещества или травы действуют напрямую, вызывая устранение анемии, а другие действуют разносторонне, проявляя антиоксидантную активность, повышая устойчивость к окислительному стрессу или запуская клеточные механизмы, такие как аутофагия, или, например, воздействуя на воспаление у пожилых людей и впоследствии уменьшая анемию, связанную с хроническим воспалением.
Перечислю некоторые растения, по которым сейчас идут активные исследования
- Angelica sinensis, видео о корне дудника китайского Дан Гуй есть на канале, оставлю вам ссылку, улучшает кроветворение, повышая секрецию факторов роста кроветворных клеток, таких как эритропоэтин, стимулируя кроветворные клетки и мышечную ткань. Полисахариды из A. sinensis повышают уровень железа в сыворотке крови и участвуют в регуляции гомеостаза железа.
- Свёкла обыкновенная (Beta vulgaris) содержит железо, нитраты, натрий, калий и бетаин. Целебные свойства свёклы известны с древних времён, и среди полезных свойств свекольного сока — лечение анемии за счёт улучшения способности эритроцитов переносить кислород, снижение артериального давления за счёт расширения кровеносных сосудов и расслабления гладкой мускулатуры, предотвращение врождённых дефектов за счёт повышения уровня фолиевой кислоты.
- Morus nigra L., широко известное как «чёрная шелковица». Экстракт растения показал на животных моделях способность контролировать медиаторы воспаления и уменьшать избыток железа в нескольких тканях. А в некоторых исследованиях у крыс, получавших спиртовой экстракт плодов шелковицы, также значительно снизилось артериальное давление и уровень трансаминаз. Кстати говоря, в традиционной китайской медицине используются как плоды, так и листья, и корни белой шелковицы.
- Среди выделенных соединений из коры дерева Spondias pinnata (дикого манго или сливы) метилгаллат MG продемонстрировал исключительный потенциал в борьбе с гепатотоксичностью в основном благодаря своей способности связывать железо. В отличие от него, галловая кислота GA из растения не продемонстрировала блестящую способность связывать железо in vitro, но показала впечатляющие результаты в борьбе с окислительным стрессом и повреждением печени, поскольку нейтрализовала избыток свободных радикалов, образующихся из-за перегрузки железом, прежде чем они могли атаковать какие-либо живые субстанции. Эти два соединения действуют разными путями для достижения цели по сбережению печени. Хотя выделенные соединения проявляли эффект, аналогичный дезироксу, они подтвердили обоснованность активности препарата из экстракта коры S. pinnata, который уже зарекомендовал себя в некоторых странах как препарат, лучше и безопаснее, чем стандартный Дезирокс (в России деферозирокс). Таким образом, эти результаты исследований 2016 года на животных свидетельствуют о благотворной роли GA галловой кислоты и MG метилгаллата против фиброза и заболеваний печени, связанных с перегрузкой железом, надеюсь в ближайшее время появятся препараты, подтвержденные на людях.
Резюме
Железо необходимо не только всем клеткам организма, но и симбиотическим и экзогенным микробам, а также множеству типов раковых клеток. Оно используется для многих функций и физиологических процессов.
В нормальных физиологических условиях баланс железа в организме человека строго контролируется и поддерживается в основном за счёт повторного использования и равенства между скоростью поглощения железа с пищей и выведением или потерей железа из организма.
Поэтому в первую очередь необходимо разобраться с причинами избытка железа или, напротив, с причинами дефицита железа и, соответственно, необходимости приема препаратов железа.
В случае невозможности устранения истинных причин, необходимо подобрать адекватную степени нарушений и при этом щадящую организм в длительной перспективе терапию.
В настоящее время увеличивается количество клинических испытаний растительных лекарственных препаратов при различных заболеваниях, чтобы получить одобрение регулирующих органов, а также подтвердить их терапевтическую ценность и эффективность, несмотря на то, что они используются в традиционных классических медицинах на протяжении сотен лет в разных странах мира.
Их применение особенно важно при заболеваниях, для которых не существует или не является эффективным общепринятое современное лечение, или такое лечение может нанести потенциальный вред организму.
Внедрение новых препаратов и рекомендаций, в том числе для нутрицевтиков, часто основывается на коммерческих, а не на этических соображениях. Такой подход затрагивает многих пациентов, у которых нет достаточных финансовых ресурсов для покупки дорогих лекарств или ввиду удаленности от эффективного медицинского обслуживания. Основное преимущество использования натуральных растительных продуктов заключается в том, что они легкодоступны и могут применяться в качестве основного, альтернативного, вспомогательного лечения при многих заболеваниях, в том числе при избытке железа при талассемии или при лечении железодефицитной анемии, которая распространена все больше. Также, важным достоинством препаратов из натуральных ингредиентов является возможность их безопасного профилактического применения, напомню про упомянутые свёклу и шелковицу, которые по сути могут входить в повседневный рацион.
Следите за каналом, подписывайтесь, чтобы не пропустить видео и заметки о новых исследованиях и доказательствах эффективности классических лечебных средств.
Литература
1. Поглощение Т-лимфоцитами несвязанного с трансферрином железа (NTBI): доказательства избирательного поглощения олигомерных форм цитрата железа
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24278199/
2. Природные антиоксиданты в лечении анемии
3. Фитохимическая характеристика этанолового экстракта плодов Morus nigra, полученного с помощью ультразвука, для оценки его кардиопротекторного потенциала
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35848720/
4. Новые метаболические пути железа и стратегии хелатирования, влияющие на лечение всех типов и стадий рака
5. Важность и необходимость применения натуральных и синтетических хелаторов в медицине: новые перспективы для эффективного лечения избытка железа и его дефицита