Żelazo

Plan prezentacji

Wstęp
Żelazo – uniwersalny klucz
Zaburzenia metabolizmu żelaza
Przyczyny niedoborów żelaza
Wchłanianie żelaza
Zapasy żelaza w ustroju
Bilans żelaza w ustroju
Sportowcy – grupa ryzyka

Plan prezentacji

Wysiłek fizyczny a niedobór żelaza
Wskaźniki biochemiczne
niedoboru żelaza
Wyniki badań
Ferrytyna u sportowców
Suplementacja żelazem u
sportowców
Podsumowanie

¯ELAZO

PULA METABOLICZNA

HEM (2.5g)
MIOGLOBINA, ENZYMY, CYTOCHROMY
(0.5g)

PULA MAGAZYNOWANA

FERRYTYNA I HEMOSYDERYNA (0.5 -
1.0g)

PULA Labilna (TRANZYTOWA)

¯ELAZO ZWI¥ZANE Z BIA£KAMI ( 3mg)

Iron-sulfur proteins

either two or four iron atoms are bound to an
equal number of sulfur atoms and to
cysteine side chains, forming an

iron-sulfur

center

on the protein.

Focus on RBCs:

Figure 16-7a, b: Bone marrow

Erytrocyty zawierają Hb

Iron Metabolism: Key to Hemoglobin O

Transport

Figure 16-8: Iron metabolism

How the Proton Gradient Drives ATP
Synthesis

The electrochemical proton gradient across the inner
mitochondrial membrane is used to drive ATP
synthesis in the critical process of

oxidative

phosphorylation

Spectroscopic Methods Have Been Used to
Identify Many

Electron Carriers

in the

Respiratory Chain

the cytochromes

- identified

by their distinctive absorption
spectra and designated
cytochromes a, b, and c.
The cytochromes constitute a
family of colored proteins that
are related by the presence of a
bound

heme group

, whose iron

atom changes from the ferric
oxidation state (Fe

) to the

ferrous oxidation state (Fe

)

whenever it accepts an electron.
The

heme group

consists of a

porphyrin ring with a tightly
bound iron atom held by four
nitrogen atoms at the corners.

PARAMETRY OZNACZANE W

NIEDOBORZE ¯ELAZA

SZPIK KOSTNY ( HEMOSYDERYNA)
MORFOLOGIA (HB, RBC, MCV, RDW)
ŻELAZO, TIBC, TRANSFERYNA,
%FE/TIBC
FERRYTYNA
FEP, ZnFEP
sTfR
FERRYTYNA I INNE

Wstęp

Prawidłowy bilans żelaza u

sportowców jest ważny bo…
Żelazo jako kluczowy element
metabolizmu człowieka, ma duży
wpływ na możliwości wysiłkowe

Żelazo – uniwersalny klucz

Żelazo jako składnik enzymów hemowych,

hemoglobiny , mioglobiny oraz

cytochromów warunkuje:
erytropoezę
biosyntezę hemu
zaopatrywanie tkanek w tlen
procesy antyoksydacyjne
syntezę DNA (reduktaza RNA jest żelazo-

zależnym enzymem potrzebnym do syntezy

DNA
transport elektronów w procesach

oddychania tkankowego i procesy

energetyczne

Zaburzenia metabolizmu żelaza

Niedobory żelaza ( 3 poziomy)

utajony niedobór żelaza w

magazynach ustrojowych
niedobór żelaza dostępnego dla

erytropoezy
niedokrwistość z niedoboru żelaza

Nadmiar żelaza

Hemochromatoza (choroba

uwarunkowana genetycznie)

Przyczyny niedoboru żelaza

niedostateczna podaż żelaza z
pożywieniem
nadmierna utrata żelaza
(krwawienia)
upośledzone wchłanianie w
przewodzie pokarmowym
choroby zakaźne

Haber-Weiss Cycle

Superoxide

+ e

+0.3 V pH =7

+ e

+ H

Fe(III) + OH

OH + H

O + H

+ O

+0.9 V
pH=7

+ O

+ Fe

+ H

- e

The primary cause of hemochromatosis is the inheritance of an autosomal recessive

allele. The locus causing hemochromatosis has been designated the HFE and is a major

histocompatibility complex (MHC) class-1 gene. The gene encodes an a chain protein

with three immunoglobulin-like domains. This a chain protein associates with b2-

microglobulin. Normal HFE has been shown to form a complex with the transferrin

receptor and in so doing is thought to regulate the rate of iron transfer into cells. A

mutation in HFE will therefore, lead to increased iron uptake and storage.

The majority of hereditary hemochromatosis patients have inherited a mutation

in HFE that results in the substitution of Cys 282 for a Tyr. This mutation causes loss

of conformation of one of the immunoglobulin domains in HFE. Another mutation

found in HFE causes a change of His 68 to Asp.

Secondary hemochromatosis (not caused by mutation in HFE and thus not

inherited) can result from excess oral intake of iron or in patients receiving blood

transfusions.

+++

HCO

+++

Komórki śluzówki żołądka

Komórki śluzówki dwunastnicy

Komórki śluzówki jelita

+++

pH

pH

Apoferrytyna

+++

Ferrytyna

Transferyna

Komórki śluzówki jelita

+++

Transferyna

Apoferrytyna

+++

Krew

Przewód pokarmowy

Niedobór żelaza

Stan prawidłowy

+++

Transferyna

+++

Utrata żelaza

Transferyna

Ferroksydaza II

Fe-cytrynian

Mobilferryna

Żelazo hemowe

Żelazo niehemowe

Iron absorption and transport

Determinanty wchłaniania żelaza

Na wchłanianie żelaza z przewodu

pokarmowego wpływają:

postać żelaza

żelazo hemowe (bioprzyswajalność 20-30%)
żelazo nie hemowe (bio przyswajalność 5%)

czynniki dietetyczne

Inhibitory wchłaniania:

fityniany
taniny
sole wapnia i fosforu
zasadowe pH
niektóre białka roślinne (białko soi)

Trinder, D et al. Gut 2002;51:290-295

Figure 1 A model of the pathways of iron absorption by the enterocyte. The

figure shows uptake of ionic iron and haem iron from the gut lumen and transfer

of iron to blood. DMT1, divalent metal transporter 1; HFE, haemochromatosis

protein, TfR1, transferrin receptor 1; TfR2, transferrin receptor 2.

Trinder, D et al. Gut 2002;51:290-295

Figure 2 Diagrammatic representation of the pathways of uptake of transferrin

bound iron and non-transferrin bound iron by hepatocytes (see text for

explanation). TfR1, transferrin receptor 1; TfR2, transferrin receptor 2; DMT1,

divalent metal transporter 1; SFT, stimulator of iron transport.

Familial or hereditary forms of
haemochromatosis
    Hereditary haemochromatosis (HH, HFE1)
        C282Y homozygosity
        C282Y, H63D heterozygosity
        Other HFE gene mutations
    Juvenile haemochromatosis (HFE2)
    Transferrin receptor 2 mutation (HFE3)
    Ferroportin mutation (HFE4)
    Acaeruloplasminaemia
    Atransferrinaemia
    Neonatal iron overload
    Autosomal dominant haemochromatosis
(Solomon Islands)
Acquired iron overload
    Iron loading anaemias
        Thalassaemia major
        Sideroblastic anaemia
        Chronic haemolytic anaemias
    Dietary iron overload
    Chronic liver disease
        Hepatitis C
        Alcoholic liver disease
        Non-alcoholic steatohepatitis
        Porphyria cutanea tarda

Determinanty wchłaniania

czynniki dietetyczne

stymulatory wchłaniania

kwas askorbinowy
witamina C
białka zwierzęce tzw. meat factor
alkohol
wszelkie pokarmy kwaśne

czynniki wewnątrzustrojowe

zapasy ustrojowe żelaza
stan zdrowia (infekcje, alergie układu

pokarmowego

Zapasy żelaza w ustroju

Ferrytyna

w warunkach prawidłowych gromadzi żelazo, skąd

może ono być pobierane w razie potrzeby
w przypadku nadmiaru żelaza (np. hemochromatoza)

znacznie więcej ferrytyny stwierdza się w tkankach,

głównie wątrobie i śledzionie
jest dobrym wskaźnikiem ustrojowych zapasów żelaza
białko fazy ostrej – jego biosynteza wzrasta we

wszelkich stanach zapalnych

Int J Biochem & Cell Biol 31:1111-
37, 1999

Receptor-Mediated Iron Uptake

From Transferrin

Receptor transferyny TfR

Wychwyt żelaza przez komórkę

TfR wiąże transferynę (preferencyjnie z 2
Fe)
Kompleks TfR-transferyna jest
internalizowany do endosomów
Fe dysocjuje do cytosolu, apotransferyna
przechodzi do surowicy, gdzie mo¿e
wi¹zaæ żelazo

Rozpuszczalny receptor transferyny sTfR

stê¿enie sTfR w surowicy
odzwierciedla ca³kowity komórkowe
TfR
wzrost w niedoborze ¿elaza (wzrost
TfR/kom)
zale¿y od liczby prekursorów
erytropoezy i jej szybkoœci

Hemosyderyna

częściowo zdegradowana postać
ferrytyny
jej obecność dowodzi nadmiernego
gromadzenia żelaza
barwi się błękitem pruskim

Zapasy żelaza w ustroju

Dobowe zapotrzebowanie na żelazo

mężczyźni i nie miesiączkujące kobiety

0.5 - 1.5 mg
miesiączkujące kobiety 1.0 - 2.5 mg
kobiety ciężarne 2.9 - 3.9 mg
dzieci 0.8 - 1.0 mg

Bilans żelaza w ustroju

Drogi utraty żelaza

kał
mocz

krwawienia

Sportowcy są jedną z grup szczególnie

narażonych na wystąpienie niedoboru żelaza bo…

na skutek intensywnego treningu (trening

wytrzymałościowy) mogą wystąpić u nich

dodatkowo krwawienia jelitowe
wzmożona hemoliza

dlatego tak ważne w tej grupie jest kontrolowanie

parametrów określających status żelaza.

Sportowcy – grupa ryzyka

Wysiłek fizyczny a niedobór żelaza

Niedobór żelaza wpływa na pogorszenie

wydolności poprzez:

obniżenie poziomu hemoglobiny – gorsze

zaopatrywanie tkanek w tlen
obniżenie poziomu mioglobiny – ograniczenie

ilości tlenu dostarczanego do mitochondriów

(metabolizm tlenowy)
zmniejszenie liczby cytochromów i innych

zależnych od żelaza enzymów biorących

udział w transporcie elektronów i syntezie ATP
zwiększenie produkcji kwasu mlekowego

Wysiłek fizyczny a niedobór żelaza

Fizjologiczne zmiany indukowane
przez wysiłek fizyczny mogą
imitować niedobór żelaza a także
obniżać hemoglobinę oraz
koncentrację ferrytyny

Infekcje mogą być przyczyną niedoboru

żelaza!

Wskaźniki biochemiczne niedoboru żelaza

Utajony

niedobór

żelaza

Niedobór

żelaza

dostępnego

dla

erytropoezy

Niedokrwistoś

ć z niedoboru

żelaza

Żelazo w

surowicy

obniżone

TIBC

normalne

podwyższon

Wysycenie

transferyny

normalne

obniżone

Protoporfiryn

a cynkowa

normalna

podwyższon

Ferrytyna w

surowicy

obniżona

niska

rozpuszczaln

y receptor

transferyny

normalny

podwyższon

NIEDOKRWISTOŚĆ MIKROCYTOWA

MCV< 80f

Żelazo , TIBC



Retikulocyty



Proponowany algorytm badań w diagnozowaniu niedokrwistości

Badania wstępne

•Wywiad i badanie
przedmiotowe

•Hemoglobina

•Liczba erytrocytów

•Liczba leukocytów i płytek
krwi

•MCV, MCH, MCHC, RDW

Poszerzona diagnostyka w zależności od wielkości krwinki czerwonej

Retikulocyty



TALASEMIA

Żelazo , TIBC 

Ferrytyna 

Ferrytyna  lub N

NIEDOBÓR

ŻELAZA

PRZEWLEKŁE

CHOROBY

ZAPALNE/MDS

Podwyższone

stężenie

receptora

transferyny

Obniżone

< 15%

wysycenie

transferyny

Obniżone ale

>15%

wysycenie

transferyny

Prawidłowe

wysycenie

transferyny

Prawidłowe

wysycenie

transferyny

NIEDOKRWISTOŚĆ

SYDEROBLASTYCZNA

Oto zestawienie wyników badań
laboratoryjnych
przeprowadzonych na grupie
siatkarek grających w LSK, w
wieku od 17 do 37 lat, w okresie
przygotowawczym do sezonu
ligowego.

Wyniki badań

Fe(s) TIBC ferryty

Tf(s)

% wysycenia
Tf

D.K.

25 L

286

22.5

267

A.S.

27 L

281

266

E.R.

159 H 432 H 15.3

429

N.N.

300

15.5

285

M.S.

281

34.2

255

A.K.

289

30.7

273

M.G.

110

238

223

E.Ś.

134

289

10.2

291

M.N.

292

7.9

276

B.T.

246

30.9

219

M.S.

229 H 305

18.4

243

Wart.ref

37-145
ug/dl

250-

400
ug/dl

12-150

ng/ml

200-

360

mg/dl

10-50

Wyniki badań

RBC

hemat

o-kryt

MCV

MCH

MCHC

RDW

D.K

4.72

14.2

44.1

93.4

30.1

32.2

14.2

A.S.

4.63

13.6

40.7

87.9

29.4

33.4

13.2

E.R.

4.45

13.8

40.2

90.3

34.3

12.7

N.N.

4.26

12.8

39.1

91.8

32.7

13.2

M.S.

4.55

14.2

41.9

92.1

31.2

33.9

12.6

A.K.

4.96

45.6

91.9

30.2

32.9

13.1

M.G. 4.8

14.6

44.6

92.9

30.4

32.7

13.1

E.Ś.

4.94

14.7

45.2

91.5

29.8

32.5

12.4

M.N.

4.6

40.5

28.3

32.1

B.T.

4.92

14.1

42.6

86.6

28.7

33.1

13.1

M.S.

4.73

41.4

87.5

29.6

33.8

Wart.
ref.

3.5-5

11.2-
15.2
g/dl

32-46
%

80-100

26-35

31.8-
36.9g/d
l

11.5-
14.5%

wczesny wskaźnik niedoboru żelaza
u normalnej populacji spadek poniżej 10 ng/l
wskazuje na niedobór
u sportowców z uwagi na duże obciążenia
fizyczne wartości poniżej 25 ng/l u mężczyzn
i 20ng/l u kobiet wskazują na niedobór żelaza
spadek poziomu ferrytyny pod wpływem
wysiłku fizycznego ma charakter fizjologiczny

Ferrytyna u sportowców

Suplementacja żelazem

jest zalecana u zawodników ze stwierdzonymi

niedoborami żelaza
niekontrolowane podawanie żelaza powinno

być unikane
powinno być brane pod uwagę występowanie

osobników homozygotycznych C282Y

(hemochromatoza)
zwiększone zapasy ustrojowe żelaza jako

czynnik ryzyka raka wątroby i cukrzycy

Suplementacja żelazem u sportowców

o ile niedobory żelaza są często ważną
oznaką ukrytej choroby, to jego
niekontrolowana suplementacja może
zaciemniać bądź opóźniać kliniczne objawy
U.S.FNB oszacował, że średnie
zapotrzebowanie na żelazo może być o
30% większe dla sportowców poddawanych
regularnemu i intensywnemu treningowi

Suplementacja żelazem