Analiza kumulacji metali

ciężkich

w organizmach

Żelazo w układach biologicznych

Sylwia Majka

II rok Ochrona środowiska

Żelazo - Fe

nazwa łacińska: Ferrum

nazwa angielska: Iron liczba atomowa: 26

liczba masowa: 55,847

stan skupienia: ciało stałe

Konfiguracja elektronowa : 1s22s22p63s23p64s23d6



Żelazo znajduję się w VIII grupie i IV okresie układu okresowego

pierwiastków.

Jest ferromagnetykiem i srebrzystoszarym, ciągliwym, kowalnym metalem

topiącym się w wysokiej temperaturze. Występuje w trzech odmianach

alotropowych. Obok kobaltu i niklu należy do grupy żelazowców.



Żelazo w postaci czystego pierwiastka znalazło niewiele zastosowań.

Głównie

wykorzystuje się je do konstrukcji rdzeni elektromagnetycznych.

Żelazo jest bardzo często występującym pierwiastkiem w przyrodzie.

Występuje głównie w postaci minerałów: magnetytu Fe3O4,

hematytu Fe2O3, limonitu Fe(OH)3, syderytu FeCO3 i pirytu FeS2.

Wpływ na organizmy żywe

Żelazo jest niezbędnym do życia mikroelementem, tak ważnym, że

życie bez niego nie mogłoby istnieć. Każda żywa istota, roślina,

istota ludzka czy bakteria (dobra i zła) jak również komórki raka

potrzebują żelaza do rozwoju i wzrostu. Rośliny wymagają żelaza

do wytwarzania chlorofilu. Zwierzęta i ludzie potrzebują żelaza do

produkcji DNA, który jest kodem życia wszystkich istot żywych.

Zwierzęta i ludzie potrzebują również żelaza do produkcji

hemoglobiny (dostawcy tlenu dla całego organizmu) .Podstawowa

funkcja żelaza wiąże się z działaniem ochronnym w komórkach

przed toksycznymi produktami reakcji utleniania. Żelazo tak

niezbędne do życia ma jednak niezwykle destruktywną naturę. W

wolnym stanienie - nie związane z hemoglobiną czy innymi

wiążącymi się z nim proteinami - przyśpiesza oksydację czy

,,rdzewienie” tkanek organizmu”. Niedostateczna ilość żelaza w

diecie lub jego nieprawidłowa absorpcja może doprowadzić do

anemii, z kolei nadmiar może doprowadzić do równie poważnego

problemu jakim jest hematochromaza.

Po osiągnięciu dojrzałości ok.18 lat, nadmiar żelaza akumulującego

się w organizmie wynosi ok.1mg dziennie. W przybliżeniu 80%

żelaza w organizmie znajduje się we krwi. W organizmie człowieka

ważącego ok. 70 kg żelazo występuje w ilości około 4 g.

Żelazo jest składnikiem hemoglobiny i mioglobiny i jest nam

niezbędne do transportu oraz przenoszenia tlenu we krwi. Jego

niedobory przejawiają się w niedokrwistości (anemii),

powodowanej m.in. przez niedostateczną ilości hemoglobiny w

czerwonych krwinkach bądź skutki predyspozycji genetycznych.



Najpopularniejszymi objawami tej choroby jest zwykle:

- przewlekłe osłabienie i senność

- uczucie ciągłego chłodu

- bladość skóry

- zawroty głowy i omdlenia

- ciemość przed oczami

- duszności

Niedobór żelaza - Anemia

Źródło: doktor.pl



Bardzo często anemia towarzyszy chorobom takim jak: choroby

autoimmunologiczne, przewlekłe zapalenia bakteryjne, grzybicze,

pasożytnicze.

Na niedobory żelaza narażone są dzieci, odchudzające się

dziewczęta, kobiety z powodu utraty krwi w cyklach

miesiączkowych, kobiety w ciąży, kobiety po menopauzie,

sportowcy uprawiający sporty wytrzymałościowe, osoby

starsze,wegetarianie, rodziny o niskich dochodach (mniejsza

różnorodność pokarmów). Niedobory żelaza w organizmie u dzieci

często współistnieją z zespołem zaburzeń zachowania u dzieci

(ADHD ), objawiającym się wyczerpaniem i niemożnością

koncentracji.



Oprócz anemii, niedobór żelaza skutkuje (u obu płci)

niedotlenieniem tkanek co w konsekwencji powoduje:

- obniżenie zdolności do wysiłku fizycznego i psychicznego

(osłabienie, mniejsza koncentracja)

- zaburzenia regulacji temperatury ciała

- zaburzenia w rozwoju intelektualnym

- zakłócenia snu

Objawy anemii

Ilość czerwonych krwinek u

zdrowego człowieka i człowieka

chorego na anemię

Źródło:

http://t0.gstatic.com

Źródło:

http://1.bp.blogspot.com

Leczenie anemi



W walce z anemią niezwykle istotną rolę odgrywa właściwa

dieta. Anemia objawia się niedoborem żelaza we krwi, co

prowadzi do zaniżonego poziomu hemoglobiny i zbyt małej ilości

czerwonych krwinek. Dlatego też dieta osoby chorej powinna

zawierać produkty bogate w żelazo, witaminę B12 i kwas

foliowy. Najważniejszym ich źródłem są produkty pochodzenia

zwierzęcego i warzywa. Odpowiedni dobór składników

odżywczych skutecznie pomaga zwalczać objawy dolegliwości.



Aby skutecznie walczyć z anemią lub by uniknąć jej wystąpienia,

wystarczy trzymać się kilku prostych zasad. Należy:

- spożywać produkty pełnowartościowe, bogate w minerały i

substancje odżywcze,

- unikać słodyczy i wyrobów cukierniczych,

- jeść produkty bogate w żelazo,

- jeść dużo warzyw i owoców,

- zminimalizować picie kawy i herbaty.



Witamina B12, zwana także kobalaminą, uczestniczy w wielu

procesach zachodzących w organizmie ludzkim. Wpływa na

pracę mięśni, bierze udział w przemianach metabolicznych,

pomaga tworzyć osłonki otaczające komórki nerwowe,

pomaga w utrzymaniu równowagi psychicznej, a przede

wszystkim wspomaga wytwarzanie czerwonych krwinek,

zapobiegając niedokrwistości. Stąd tak wielka jej rola w diecie

anemika. Do produktów bogatych w witaminę B12 zaliczamy:



wątrobę wołową i wieprzową,



nerki i serca zwierząt,



chude mięso,



jaja,



sery,



skorupiaki,



ryby.

Nadmiar żelaza -

hemochromaza

Zbyt duża zawartość żelaza może odkładać się w wątrobie,

trzustce i w innych narządach powodując tzw. hemochromatozę.

U dzieci,w związku z możliwością hemochromatozy idiopatycznej

(nadmiernego wchłaniania żelaza i odkładania się w narządach),

śmiertelna może być dawka 3g. Skutkiem zaburzeń gospodarki

żelazem jest odkładania się tego pierwiastka w  tkankach i 

narządach, co prowadzi bezpośrednio do ich licznych uszkodzeń

oraz zaburzeń funkcji. Narządem najczęściej kumulującym

żelazo jest wątroba. Zmiany będące efektem odkładania się

w niej żelaza jest włóknienie, a w dalszej kolejności – marskość.

Efektem nadmiaru żelaza w  organizmie są także zmiany w 

obrębie skóry i sprowadzają się one do zaniku naskórka,

mieszków włosowych i gruczołów łojowych. Cechą

charakterystyczną tych zmian jest powstawanie ciemnego

zabarwienia skóry i przebarwień występujących w partiach ciała

narażonych na promieniowanie słoneczne.

Zbyt duża zawartość żelaza w organizmie pośrednio przyczynia się

do rozwoju chorób takich jak aterioskleroza,chroniczne

zmęczenie, marskość wątroby,zachwianie równowagi

hormonalnej, alzheimer oraz nowotwory.

Jest udowodnione, że dostarczenie żelaza do komórek

nowotworowych przyśpiesza ich wzrost. Już w 1988 roku dr.

Richard Stevans udowodnił, że wraz ze wzrostem poziomu żelaza

zwiększa się zachorowalność na raka. Na nadmiar żelaza

najbardziej narażone są gruczoły wydzielania wewnętrznego,

czego przejawem może być również cukrzyca.

Nadmiar żelaza nie wykorzystany do produkcji czerwonych ciałek

krwi odkłada się w pierwszej kolejności w wątrobie a następnie w

mózgu. Żelazo zakłóca pracę neurotransmiterów, co może

spowodować problemy neurologiczne lub psychiatryczne. Ponadto

stwierdzono (dr. Richardson z Uniwersytetu w Saskatchewan), że

głównym czynnikiem powodującym chorobę Alzhmeira.

Przeładowanie organizmu żelazem ma wpływ na spowolnienie

wzrostu i opóźnienie dojrzewania dzieci – ma to związek

z uszkodzeniem przysadki mózgowej.

Leczenie hemochromaza



Hemochromatoza jest chorobą nieuleczalną, jednak podjęcie

terapii - zwłaszcza we wcześniejszych fazach choroby - pozwala

uniknąć wystąpienia objawów choroby lub je zahamować.

Podstawą leczenia i jedyną skuteczną metodą są regularne upusty

krwi (każdorazowo ok. 500 ml) Upusty początkowo wykonuje się

zwykle raz, czasami dwa razy w tygodniu . Leczenie takie

prowadzi się przez wiele tygodni i może ono doprowadzić do

osiągnięcia prawidłowego poziomu żelaza we krwi. W ciężkich

przypadkach kuracja trwać może nawet trzy lub cztery lata. W

dalszym etapie leczenia upusty powtarzane są w zależności od

potrzeby. W większości przypadków leczenie upustami może

zmniejszyć uszkodzenie serca, zmniejszyć powiększoną wątrobę

oraz śledzionę i przywrócić wątrobie prawidłową czynność. W

zależności od objawów chorym można podawać takie leki, jak

deferoksamina: zwłaszcza osobom z ciężką niewydolnością

mięśnia sercowego. Dieta nie powinna zawierać składników

bogatych w żelazo, np. czerwonego mięsa, wątróbki, żółtek jaj i

wzbogaconych w żelazo przetworów zbożowych, ani pokarmów o

dużej zawartości witaminy C, która przyspiesza metabolizm

żelaza w ustroju. Osoby chore na hemochromaze powinny unikać

produktów zbożowych bogatych w żelazo

Zapotrzebowanie

człowieka

na żelazo



Dzienne zapotrzebowanie dorosłego człowieka na żelazo wynosi

ok 10-18 mg, jest ono większe u kobiet w ciąży oraz w przypadku

zachorowań na niektóre choroby. Pobieranie żelaza z

pożywieniem odpowiada na ogół tej wartości,ale wchłanianie

może nie być wystarczające. Wchłanianie żelaza z pożywieniem

zalezy w duzym stopniu od formy jego występowania. Mechanizm

wchłaniania żelaza z przewodu pokarmowego jest złożonym

procesem metabolicznym, w którym zachodzi redukcja i

utlenianie,a następnie wiązanie z białkami (np. transferryna,

ferrytyna) rozprowadzającymi go po organizmie.



Żelazo i jego związki nie są toksyczne dla organizmów żywych.

Mogą wystąpić natomiast zaburzenia w mechaniźmie regulującym

wchłanianie spowodowane stanami chorobowymi lub

długotrwałym spożywaniem wysokich dawek żelaza. W

przypadkach takich następuje wiązanie żelaza z białkami lub w

postaci fosforanu żelazowego (hemosyderin) , które odkładane są

w różnych tkankach ,a głównie w wątrobie. Zarówno wchłanianie

jak i metaboliczna funkcja żelaza są powiązane z oddziaływaniem

innych pierwiastków.



Szczególnie antagonistyczne działania wykazują Cd, Mn, Pb i Zn.

w Przypadku miedzi zależność ta ma układ złożony i często

charakter synergiczny, w związku z ich udziałem w procesach

oksydacyjno -redukcyjnych. Hamująco na bioprzyswajanlość

żelaza wpływa fosfor, co wynika z łatwego wytrącania się

fosforanów tego metalu w róźnych warunkach.



Są dwa źródła żelaza: żelazo hemowe, które jest łatwo

przyswajalne przez organizm (nawet 20%) i żelazo nie hemowe

zawarte miedzy innymi w roślinach które jest znacznie trudniej

przyswajalne przez organizm (1-5%). Przyswajalność żelaza

zależy od wielu czynników np. witaminy C. Takie składniki jak

sole wapnia, fosforu, mleko, sery, herbata, kawa i fityniany

znajdujące się w nasionach zbóż zaburzają przyswajanie żelaza.

Średnio tylko 10% zawartego w pokarmach żelaza jest w stanie

przyswoić organizm zdrowego człowieka. W pokarmach

pochodzenia zwierzęcego (żółtka jaj, wątroba, mięso, płucka,

cynadry oraz kaszanka, czarny salceson i czernina) około 40%

żelaza występuje w łatwo przyswajalnej postaci hemowej

(mioglobina, hemoglobina). Jego przyswajalność z pokarmów

wynosi około 20%. W produktach spożywczych pochodzenia

roślinnego (fasola, brokuły, groch, szpinak, orzechy, fasola,

melasa, suszone brzoskwinie, owsianka) żelazo jest w postaci

trudno przyswajalnej, niehemowej i jego przyswajanie dochodzi

do 5%. Absorpcja żelaza zależy również od potrzeb organizmu -

paradoksalnie mimo, że kobiety mają mniejszą jego pulę, to

żelazo przyswajają w większym stopniu (13%) niż mężczyźni

(6%).

Kontrola poziomu żelaza

w organiźmie



Aspiryna zalecana w małych dawkach w celu zapobiegania

atakom serca powoduje niewielką utratę krwi w systemie

trawiennym, co powoduje równocześnie obniżenie poziomu

żelaza.



W czasie ćwiczeń fizycznych tracimy z potem około 1mg żelaza



Dieta wegetarianska i posty limitują spożycie żelaza. Produkty

roslinne dostarczają trudno przyswajalne żelazo, co zapobiega

przeciążeniu organizmu jego nadmiarem.



Zielona herbata ma zdolność absorpcji żelaza (ze względu na

zawartość tanin, osłabi przyswajanie żelaza).



Czerwone wino posiada niewielkie ilości żelaza, jednak dzięki

łączącym się z żelazem pigmentom wydajnie pomaga

kontrolować jego poziom.



Gdy kwas fitowy lub bioflowanoidy (składnik nasion

sezamowych,ziaren) nie połączą się z żelazem w systemie

trawiennym, docierają do krwioobiegu gdzie łączą się z wolnym

żelazem, działając jako oczyszczające krew chelatory.



Równoczesne spożycie kwasu askorbinowego (witamina C, np.

w owocach cytrusowych) czy też ryb i mięsa (tzw. meat factor),

zwiększą stopień przyswojenia żelaza niehemowego

(''roślinnego'') przez nasz organizm.



Spożywanie produktów mięsnych, ponieważ żelazo z mięsa jest

przyswajalne w większym stopniu

Źródło http://www.darynatury.com

Bibliografia:



Rola żelaza w chorobach wątroby-

Krzysztof Jurczyk, Katedra i Klinika Chorób



Pisulewski P., Pysz M., 2008, Żywienie

człowieka, Kraków



Kabata-Pendias A., Pendias H.,

Biogeochemia pierwiastkow sladowych



http://www.node81.tsi.net.pl/



http://www.dietametaboliczna.com



www.cornetis.pl