Железо (Fe) — важнейший элемент, необходимый для синтеза молекул гемоглобина (Hb) в эритроцитах и миоглобина в мышцах. Железо также входит в состав цитохромов и других ферментов. Кроме того, Fe играет важную роль в вирулентности бактерий. Образование комплексов Fe с белками (лактоферрином, сидерокалином, липокалином, некоторыми белками острой фазы) относится к механизмам защиты против патогенных микроорганизмов.

Около 25 % Fe депонируются в комплексе с белками. Белок ферритин находится в клетках слизистой кишечника, печени, костном мозге, эритроцитах, плазме;имеет«карман», который связывает 4500 ионов Fe³⁺ на 1 молекулу. Железо ферритина высвобождается легче (приблизительно 600 мг), чем железо гемосидерина (250 мг в макрофагах печени и костного мозга).

Дефицит Fe вызывает анемию, а избыток Fe может способствовать окислительному повреждению клеток. Поэтому гомеостаз железа жестко регулируется, включая процессы всасывания, рециркуляции, заполнения или опустошения депо Fe. Основную роль в регуляции этих процессов играет печеночный пептидный гормон гепцидин. Его экспрессия усиливается при избытке Fe и по механизму обратной связи ингибируется при дефиците Fe.

В регуляции экспрессии гепцидина участвуют белок HFE, рецептор трансферрина 2-го типа (TFR2), гемоювелин (HJV). Синтез гепцидина повышается при воспалении (стимулируется IL-6) и избытке Fe (стимулируется железом трансферрина); снижается при гипоксии (стимулируется эритропоэз) и дефиците Fe. Активация экспрессии гепцидина происходит под действием ма-триптазы-2 — сериновой протеазы, связанной с клеточной мембраной, которая расщепляет гемоювелин.

Гемохроматоз — заболевание, характеризующееся чрезмерным прогрессирующим накоплением Fe в организме, которое откладывается в клетках паренхимы печени, поджелудочной железы и других органов. У мужчин заболевание встречается в 5-10 раз чаще, чем у женщин. Первичный (идиопатический, наследственный) гемохроматоз развивается наиболее часто (1:500) и наследуется по аутосомно-рецессивному типу.

В 80-90 % случаев определяется гомозиготная мутация Cys282Tyr в гене HFE (тип 1), что приводит к прекращению синтеза интактного гепцидина. 4-5 % пациентов с гемохроматозом гетерозиготы по мутации Cys282Tyr и одновременно гетерозиготы по мутации His63Asp гена HFE (сложные гетерозиготы). Реже гемохроматоз связан с мутацией гена самого гепцидина (тип 2А), гена HJV (тип 2В) или гена TRF2 (тип 3) либо молекулы-мишени гепцидина — транспортного белка ферропортина (тип 4).

При каждой мутации в кишечнике всасывается избыточное количество Fe, поскольку отсутствие гепцидина имитирует тяжелый дефицит Fe. Повышается концентрация сывороточного Fe, ферритина и насыщаемость трансферрина. После ранней диагностики избыток Fe (около 25-50 г по сравнению с нормой 2-5 г у здорового человека) можно нормализовать еженедельной сдачей крови в течение 1-2 лет (норма сывороточного ферритина менее 50 мкг/л, процент насыщения трансферрина менее 50 %).

Вторичный гемохроматоз наблюдается при нарушении утилизации Fe (например, повышенное всасывание с неэффективным эритропоэзом при β-талассемии или сидеробластной анемии), заболеваниях печени (например, алкогольный цирроз, портокавальное шунтирование), атрансферрине-мии, поздней кожной порфирии, а также при избыточном поступлении Fe перорально или парентерально (частые переливания крови, которые служат второй причиной нарушения использования Fe, длительный гемодиализ, инъекции препаратов Fe).

Повышенное накопление Fe (особенно в форме гемосидерина [гемосидероз]) вызываеттоксическое поражение клеток. Механизмы повреждающего действия включают:
а) опосредованное железом образование свободных радикалов (липидная пероксидация клеточных мембран);
б) повреждение ДНК;
в) повышенный синтез коллагена, инициированный железом.

После того как содержание Fe в печени превысит норму в 20 раз, развивается фиброз печени, переходящий в цирроз. Риск смерти от печеночноклеточного рака повышается в 200 раз. Сидероз вызывает фиброз поджелудочной железы и приводит к повреждению β-клеток, инсулиновой недостаточности и сахарному диабету.

Накопление меланина и гемосидерина в коже, особенно на открытых участках тела, вызывает гиперпигментацию («бронзовый диабет»). Сидероз в сердце сопровождается кардиомиопатией, аритмией и сердечной недостаточностью, приводящей к смерти в молодом возрасте.

Fe ускоряет метаболизм аскорбиновой кислоты (витамина С); дефицит витамина С способствует развитию повреждений суставов (псевдоподагра).

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Схема развития болезни Вильсона"

1. Схема нарушения обмена аминокислот
2. Схема нарушения обмена углеводов
3. Схема нарушения обмена жиров (липидозов)
4. Схема нарушения обмена липопротеидов
5. Схема развития подагры
6. Схема развития гемохроматоза
7. Схема развития болезни Вильсона
8. Схема последствий дефицита α-1-антитрипсина
9. Схема развития диспротеинемий (нарушения обмена белков)
10. Схема развития порфирии