Слишком мало приводит к опасной анемии, но слишком много может вызвать деменцию. И да, баланс меняется с возрастом.
Миллионы людей чувствуют усталость, слабость, испытывают одышку или головокружение. Хотя эти симптомы могут быть вызваны множеством заболеваний, все они могут быть признаками анемии — состояния, характеризующегося низким уровнем эритроцитов. Анемия удивительно распространена: до четверти мирового населения страдает этим заболеванием. Каждый одиннадцатый американец затронут, и многие даже не подозревают, что причиной их симптомов является анемия. Это особенно трагично, так как тяжелая анемия может быть смертельной, тогда как большинство её случаев поддаётся лечению.
«История в деталях» — телеграм канал для тех, кто любит видеть прошлое без прикрас, через неожиданные факты и забытые мелочи. Погружайтесь в историю так, как будто вы там были. Подписывайтесь!
Анемия тесно связана с дефицитом железа. Почти у всех анемичных людей имеется нехватка железа, и именно дефицит железа является одной из основных причин анемии.
Если анемия так распространена, не стоит ли всем просто принимать железо в качестве профилактики? На деле всё гораздо сложнее. Как и многие другие вещества, жизненно необходимые для организма, железо поддерживается в так называемой «зоне Златовласки» — его должно быть ровно столько, сколько нужно. Слишком мало железа может вызвать болезнь или даже смерть, но и его избыток тоже вреден.
Мозг — один из органов, для которых правильный баланс железа критически важен. Рассмотрение того, что именно железо делает для организма человека, особенно для мозга, показывает, насколько важно удерживать баланс. Если раньше внимание в основном уделялось недостатку железа, то в последние годы стало очевидно, что избыток железа, особенно в пожилом возрасте, связан с повышенным риском деменции.
Важный элемент
По массе железо — самый распространённый элемент на Земле. Большая его часть находится глубоко внутри планеты и составляет ядро. В земной коре железа лишь около 5%, но и этого достаточно, чтобы оно было четвёртым по распространённости элементом на поверхности.
В организме человека железа гораздо меньше. В наших телах содержится всего 4–5 граммов железа — при том, что средний американец весит более 80 000 граммов. Причём около 3/4 всего железа связано в гемоглобине, а почти всё остальное прочно связано с другими белками.
Химический символ железа — «Fe», от латинского ferrum. Железо легко теряет и принимает электроны, и именно поэтому оно так важно для биохимических реакций: оно может быть мощным помощником и таким же мощным разрушителем. У железа два распространённых ионных состояния. Fe++ называют «феррозным» (двухвалентным), а при потере электрона (окислении) оно превращается в более положительно заряженное «феррическое» Fe+++.
Гем и его роль
Большая часть железа в организме находится в составе «гема» — так биохимики называют группу крупных органических молекул кольцевидной формы, в центре которых удерживается ион железа, обычно в состоянии Fe++. (Можно сказать, что гем — это «первое в мире феррозное колесо».)
Гемоглобин, содержащий гем, обладает уникальными физическими и электрохимическими свойствами, позволяющими переносить кислород из лёгких ко всем клеткам организма. Эритроциты доставляют кислород и забирают углекислый газ — побочный продукт энергетического обмена. Возвращаясь в лёгкие, гемоглобин снова обменивает CO₂ на O₂.
Гем также является частью миоглобина — молекулы, хранящей кислород в мышцах. Кроме того, он входит в состав ферментов цитохрома P450, которые печень использует для нейтрализации и выведения лекарств. Генетические тесты на «совместимость» медикаментов часто проверяют именно формы этих ферментов.
Источники железа
Организм не умеет синтезировать железо, но отлично его перерабатывает. Когда эритроциты умирают, почти всё железо из них извлекается и используется повторно.
Хотя в организме содержится 4–5 г железа, с пищей мы получаем всего около 0,001 г в день. При этом усваивается лишь 15% железа из продуктов, даже если это «богатые источники». К ним относятся:
- мясо всех видов,
- тёмно-зелёные листовые овощи,
- яйца,
- бобовые и орехи,
- цельные злаки.
Поглощение железа регулируется печёночным гормоном гепцидином, который обычно снижает его всасывание. В кишечнике железо связывается с белком-трансферрином, затем транспортируется в кровь. В печени, селезёнке и костном мозге железо передаётся ферритину — белку-хранилищу.
Свободного железа в организме циркулирует очень мало, так как оно является мощным окислителем и может повреждать ДНК, мембраны и белки.
Железо и мозг
Железо участвует в синтезе ДНК и множестве биохимических реакций. В мозге оно особенно важно:
- входит в состав фермента тирозингидроксилазы, который запускает превращение аминокислоты триптофана в L-ДОФА;
- L-ДОФА превращается в нейромедиатор дофамин, а затем — в норадреналин;
- необходимо для работы фермента моноаминоксидазы, разрушающей дофамин, серотонин и норадреналин;
- участвует в образовании миелина — оболочки аксонов, которая ускоряет передачу нервных сигналов.
Железо накапливается в базальных ганглиях — областях мозга, связанных с дофамином и норадреналином. Дефицит железа в этих областях приводит к их недостатку.
Поведенческие эффекты
Более двух десятков исследований показали связь низкого уровня ферритина у детей с СДВГ. Недостаток железа снижает синтез дофамина, что связано с невнимательностью и импульсивностью.
Препараты для лечения СДВГ постепенно увеличивают уровень железа в мозге до нормы, что совпадает с улучшением симптомов.
Железо играет роль и в синдроме беспокойных ног: низкие уровни железа нарушают работу дофаминовых систем.
Избыток железа
Но больше — не всегда лучше. Генетическое заболевание гемохроматоз возникает при нарушении работы гепцидина. Избыток железа повреждает печень, сердце, почки и может привести к смерти.
С возрастом появляется ещё одна проблема — ферроптоз: гибель клеток, связанная с окислением жиров под действием железа. Это связано с:
- раком,
- болезнью Альцгеймера и Паркинсона,
- инсультами и инфарктами,
- болезнями печени и почек,
- инфекциями и воспалениями.
Исследования показали, что высокий уровень железа в базальных ганглиях повышает риск деменции.
Продукты, снижающие усвоение железа:
- кальций (молочные продукты, зелень),
- полифенолы (кофе, чай),
- фосвитин в яйцах,
- омега-3 и омега-6 жирные кислоты,
- фитаты в орехах и чечевице,
- танины в чае и винограде.
В то время как продукты, повышающие усвоение, в основном связаны с кислотностью (например, цитрусовые).
Итог
Железо — элемент, без которого невозможно жить, но его баланс крайне хрупок. Недостаток угрожает анемией и когнитивными нарушениями, а избыток — повреждением органов и деменцией.
Даже если вы «человек из стали», прежде чем менять уровень железа в организме, стоит посоветоваться с врачом.