Raua ainevahetus organismis

Tavaliselt sisaldab terve täiskasvanu organism umbes 3–5 g rauda, seega võib rauda liigitada mikroelemendiks. Raud jaotub organismis ebaühtlaselt. Ligikaudu 2/3 rauast sisaldub punaste vereliblede hemoglobiinis – see on raua ringlev fond (või varu). Täiskasvanutel on see varu 2–2,5 g, täisajalistel vastsündinutel 0,3–0,4 g ja enneaegsetel vastsündinutel 0,1–0,2 g. Suhteliselt palju rauda on müoglobiinis: meestel 0,1 g ja naistel 0,05–0,07 g. Inimkehas on üle 70 valgu ja ensüümi, mille hulka kuulub ka raud (näiteks transferriin, laktoferriin), milles on kokku 0,05–0,07 g rauda. Transportvalgu transferriini poolt transporditav raud moodustab umbes 1% (raua transpordifond). Rauavarud (depoo, reservfond), mis moodustavad umbes 1/3 kogu inimkehas olevast rauast, on meditsiinipraktika jaoks äärmiselt olulised. Depoo funktsiooni täidavad järgmised organid:

• maks;
• põrn;
• luuüdi;
• aju.

Raud sisaldub depoos ferritiini kujul. Depoo raua hulka saab iseloomustada SF kontsentratsiooni määramise abil. Tänapäeval on SF ainus rahvusvaheliselt tunnustatud rauavarude marker. Rauametabolismi lõpp-produkt on hemosideriin, mis ladestub kudedesse.

Raud on mitokondriaalse hingamisahela, tsitraaditsükli ja DNA sünteesi ensüümide kõige olulisem kofaktor, see mängib olulist rolli hapniku sidumisel ja transportimisel hemoglobiini ja müoglobiini poolt; rauda sisaldavad valgud on vajalikud kollageeni, katehhoolamiinide ja türosiini metabolismiks. Raua katalüütilise toime tõttu reaktsioonis Fe2 ^* <-->Fe3 ^moodustab vaba kelaatimata raud hüdroksüülradikaale, mis võivad põhjustada rakumembraanide kahjustusi ja rakkude surma. Evolutsiooni käigus lahendati kaitse vaba raua kahjuliku mõju eest spetsiaalsete molekulide moodustamisega raua imendumiseks toidust, selle imendumiseks, transpordiks ja ladestamiseks mittetoksilisel lahustuval kujul. Raua transporti ja ladestumist teostavad spetsiaalsed valgud: transferriin, transferriini retseptor, ferritiin. Nende valkude sünteesi reguleerib spetsiaalne mehhanism ja see sõltub organismi vajadustest.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Raua ainevahetus tervel inimesel on tsükliliselt suletud.

Iga päev kaotab inimene bioloogiliste vedelike ja seedetrakti ketendava epiteeliga umbes 1 mg rauda. Täpselt sama palju rauda võib seedetraktis imenduda ka toidust. Tuleb selgelt aru saada, et raud siseneb organismi ainult toiduga. Seega kaob iga päev 1 mg rauda ja imendub 1 mg. Vanade erütrotsüütide lagunemisprotsessis vabaneb raud, mida makrofaagid kasutavad ja taaskasutavad heemi ehituses. Kehal on raua imendumiseks spetsiaalne mehhanism, kuid see eritub passiivselt, st füsioloogiline raua eritumise mehhanism puudub. Seega, kui raua imendumine toidust ei vasta organismi vajadustele, tekib rauapuudus olenemata põhjusest.

Raua jaotumine organismis

1. 70% kogu raua kogusest kehas on osa hemoproteiinidest; need on ühendid, milles raud on seotud porfüriiniga. Selle rühma peamine esindaja on hemoglobiin (58% rauda); lisaks kuuluvad sellesse rühma müoglobiin (8% rauda), tsütokroomid, peroksidaasid, katalaasid (4% rauda).
2. Mitteheemsete ensüümide rühm - ksantiinoksüdaas, NADH dehüdrogenaas, akonitaas; need rauda sisaldavad ensüümid lokaliseeruvad peamiselt mitokondrites, mängivad olulist rolli oksüdatiivse fosforüülimise ja elektronide transpordi protsessis. Need sisaldavad väga vähe metalli ja ei mõjuta üldist raua tasakaalu; aga nende süntees sõltub kudede rauavarustusest.
3. Raua transpordivorm on transferriin, laktoferriin, mis on madalmolekulaarne rauakandja. Plasma peamine transpordiferroproteiin on transferriin. See beetaglobuliini fraktsiooni valk molekulmassiga 86 000 omab kahte aktiivset kohta, millest igaüks saab kinnitada ühe Fe3 ⁺ aatomi. Plasmas on rohkem raua sidumiskohti kui raua aatomeid ja seega puudub selles vaba raud. Transferriin võib siduda ka teisi metalliioone - vaske, mangaani, kroomi, kuid erineva selektiivsusega ning raud seondub peamiselt ja kindlamalt. Transferriini sünteesi peamine koht on maksarakud. Ladestunud raua taseme suurenemisega hepatotsüütides väheneb transferriini süntees märgatavalt. Rauda kandev transferriin on ahne normotsüütide ja retikulotsüütide suhtes ning metalli imendumise hulk sõltub vabade retseptorite olemasolust erütroidi prekursorite pinnal. Retikulotsüütide membraanil on transferriini jaoks oluliselt vähem sidumiskohti kui pronormotsüütidel, mis tähendab, et raua omastamine väheneb erütroidi raku vananedes. Madalmolekulaarsed rauakandjad tagavad rakusisese raua transpordi.
4. Ladestunud, varu- ehk vaba raud võib esineda kahes vormis - ferritiin ja hemosideriini. Varuraua ühend koosneb valgust apoferritiinist, mille molekulid ümbritsevad suurt hulka raua aatomeid. Ferritiin on pruun ühend, vees lahustuv, sisaldab 20% rauda. Raua liigse kogunemise korral organismis suureneb ferritiini süntees järsult. Ferritiini molekule leidub peaaegu kõigis rakkudes, kuid eriti palju on neid maksas, põrnas ja luuüdis. Hemosideriini leidub kudedes pruuni, granuleeritud, vees lahustumatu pigmendina. Rauasisaldus hemosideriinis on suurem kui ferritiinis - 40%. Hemosideriini kahjustav toime kudedele on seotud lüsosoomide kahjustusega, vabade radikaalide akumuleerumisega, mis viib rakkude surmani. Tervel inimesel on 70% varuraudast ferritiini ja 30% hemosideriini kujul. Hemosideriini kasutamise määr on oluliselt madalam kui ferritiinil. Kudede rauavarusid saab hinnata histokeemiliste uuringute põhjal, kasutades poolkvantitatiivset hindamismeetodit. Loendatakse sideroblastide arv - tuumaerütroidrakud, mis sisaldavad erinevas koguses mitteheemseid rauagraanuleid. Raua jaotumise eripära väikelaste organismis on see, et neil on erütroidrakkudes suurem rauasisaldus ja lihaskoes vähem rauda.

Raua tasakaalu regulatsioon põhineb endogeense raua peaaegu täieliku taaskasutamise ja vajaliku taseme säilitamise põhimõtetel tänu imendumisele seedetraktis. Raua eritumise poolväärtusaeg on 4-6 aastat.

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ]

Raua imendumine

Imendumine toimub peamiselt kaksteistsõrmiksooles ja tühisoole algosas. Rauapuuduse korral organismis ulatub imendumistsoon distaalsesse suunda. Päevane toit sisaldab tavaliselt umbes 10-20 mg rauda, kuid seedetraktis imendub ainult 1-2 mg. Heemraua imendumine ületab oluliselt anorgaanilise raua tarbimist. Raua valentsi mõju kohta selle imendumisele seedetraktis puudub selge arvamus. VI Nikulicheva (1993) usub, et Fe2 ⁺ praktiliselt ei imendu ei normaalsel ega liigsel kontsentratsioonil. Teiste autorite sõnul ei sõltu raua imendumine selle valentsist. On kindlaks tehtud, et otsustavaks teguriks ei ole raua valents, vaid selle lahustuvus kaksteistsõrmiksooles aluselise reaktsiooni korral. Raua imendumises osalevad maomahl ja vesinikkloriidhape, tagavad oksiidvormi (Fe3H4) taastumise oksiidvormiks ( ^Fe2 + ⁾, ionisatsiooni ja imendumiseks kättesaadavate komponentide moodustumise, kuid see kehtib ainult mitteheemraua kohta ja ei ole peamine imendumise reguleerimise mehhanism.

Heemrauda imendumisprotsess ei sõltu mao sekretsioonist. Heemraud imendub porfüriini struktuuri kujul ja alles soole limaskestas eraldub see heemist ioniseeritud rauaks. Raud imendub paremini heemrauda sisaldavatest lihatoodetest (9–22%) ja palju halvemini taimsetest saadustest (0,4–5%), mis sisaldavad mitteheemrauda. Lihatoodetest imendub raud erineval viisil: maksast imendub raud halvemini kui lihast, kuna maksas on raud hemosideriini ja ferritiini kujul. Köögiviljade keetmine suures koguses vees võib vähendada rauasisaldust 20 %.

Raua imendumine rinnapiimast on ainulaadne, kuigi selle sisaldus on madal - 1,5 mg/l. Lisaks suurendab rinnapiim raua imendumist teistest samaaegselt tarbitavatest toodetest.

Seedimise käigus siseneb raud enterotsüüti, kust see kontsentratsioonigradiendi järgi vereplasmasse liigub. Kui organismis on rauapuudus, kiireneb selle ülekandumine seedetrakti valendikust plasmasse. Kui organismis on rauda liiga palju, jääb suurem osa rauast soole limaskesta rakkudesse. Rauaga koormatud enterotsüüt liigub hatu alusest ülaossa ja kaob koos koorunud epiteeliga, mis takistab liigse metalli sattumist organismi.

Raua imendumise protsessi seedetraktis mõjutavad mitmed tegurid. Oksalaatide, fütaatide, fosfaatide ja tanniinide sisaldus linnulihas vähendab raua imendumist, kuna need ained moodustavad rauaga komplekse ja eemaldavad selle organismist. Seevastu askorbiin-, merevaik- ja püroviinamarihape, fruktoos, sorbitool ja alkohol suurendavad raua imendumist.

Plasmas seondub raud oma kandjaga, transferriiniga. See valk transpordib rauda peamiselt luuüdisse, kus raud tungib erütrotsüütidesse ja transferriin naaseb plasmasse. Raud siseneb mitokondritesse, kus toimub heemi süntees.

Raua edasist teed luuüdist saab kirjeldada järgmiselt: füsioloogilise hemolüüsi käigus vabaneb erütrotsüütidest 15–20 mg rauda päevas, mida kasutavad fagotsüütilised makrofaagid; seejärel läheb suurem osa sellest taas hemoglobiini sünteesiks ja makrofaagides jääb reservrauana vaid väike kogus.

30% kogu kehas olevast rauasisaldusest ei kasutata erütropoeesiks, vaid ladestub depoodesse. Ferritiini ja hemosideriini kujul olev raud säilitatakse parenhüümrakkudes, peamiselt maksas ja põrnas. Erinevalt makrofaagidest tarbivad parenhüümrakud rauda väga aeglaselt. Parenhüümrakkude raua omastamine suureneb koos märkimisväärse raualiigiga organismis, hemolüütilise aneemia, aplastilise aneemia ja neerupuudulikkusega ning väheneb raske metallipuuduse korral. Raua vabanemine nendest rakkudest suureneb verejooksu korral ja väheneb vereülekannete korral.

Raua ainevahetuse üldpilt organismis jääb puudulikuks, kui me ei arvesta kudede rauda. Ferroensüümides sisalduva raua kogus on väike - ainult 125 mg, kuid kudede hingamise ensüümide tähtsust on raske üle hinnata: ilma nendeta oleks ühegi raku elu võimatu. Rakkude rauavaru võimaldab meil vältida rauda sisaldavate ensüümide sünteesi otsest sõltuvust selle tarbimise ja kulutamise kõikumistest organismis.

[ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ]

Füsioloogilised kaod ja raua metabolismi tunnused

Täiskasvanu füsioloogiline rauakaotus on umbes 1 mg päevas. Rauda kaob kooruva nahaepiteeli, epidermise manustega, higi, uriini, väljaheidete ja kooruva sooleepiteeliga. Naistel kaob rauda verega ka menstruatsiooni, raseduse, sünnituse ja imetamise ajal, mis on umbes 800–1000 mg. Raua ainevahetust organismis on näidatud diagrammil 3. On huvitav märkida, et seerumi rauasisaldus ja transferriini küllastus muutuvad päeva jooksul. Seerumis on kõrge rauasisaldus hommikul ja madal õhtul. Unepuudus inimestel viib seerumi rauasisalduse järkjärgulise vähenemiseni.

Raua ainevahetust organismis mõjutavad mikroelemendid: vask, koobalt, mangaan, nikkel. Vask on vajalik raua imendumiseks ja transpordiks; selle toime realiseerub tsütokroomoksüdaasi, tseruloplasmiini kaudu. Mangaani mõju vereloome protsessile on mittespetsiifiline ja seotud selle kõrge oksüdeerimisvõimega.

Et mõista, miks rauapuudus on kõige levinum väikelastel, noorukieas tüdrukutel ja fertiilses eas naistel, vaatleme raua ainevahetuse iseärasusi nendes rühmades.

Raua kogunemine lootele toimub kogu raseduse vältel, kuid kõige intensiivsemalt (40%) viimasel trimestril. Seetõttu viib 1-2 kuu enneaegsus rauavarude vähenemiseni 1,5-2 korda võrreldes täisajaliste lastega. On teada, et lootel on positiivne rauabilanss, mis läheb kontsentratsioonigradiendile vastupidiselt loote kasuks. Platsenta seob rauda intensiivsemalt kui raseda naise luuüdi ja tal on võime omastada rauda ema hemoglobiinist.

Ema rauapuuduse mõju kohta loote rauavarudele on vastuolulisi andmeid. Mõned autorid usuvad, et raseduseaegne sideropeenia ei mõjuta loote rauavarusid; teised usuvad, et on olemas otsene seos. Võib eeldada, et ema organismi rauasisalduse vähenemine viib vastsündinu rauavarude defitsiidini. Siiski on kaasasündinud rauapuudusest tingitud rauavaegusaneemia teke ebatõenäoline, kuna rauavaegusaneemia esinemissagedus, hemoglobiini tase ja seerumi rauasisaldus esimesel päeval pärast sündi ja järgneva 3-6 kuu jooksul ei erine tervete emade ja rauavaegusaneemiaga emade lastel. Ajalise ja enneaegse vastsündinu organismi rauasisaldus on 75 mg/kg.

Erinevalt täiskasvanutest peab lastel toidust saadav raud mitte ainult täiendama selle mikroelemendi füsioloogilisi kadusid, vaid ka rahuldama kasvuvajaduse, mis on keskmiselt 0,5 mg/kg päevas.

Seega on enneaegsetel imikutel, mitmikraseduse lastel ja alla 3-aastastel lastel rauapuuduse tekke peamised eeldused:

• varude kiire ammendumine ebapiisava eksogeense raua tarbimise tõttu;
• suurenenud rauavajadus.

Raua ainevahetus noorukitel

Raua ainevahetuse eripäraks noorukitel, eriti tüdrukutel, on ilmne vastuolu selle mikroelemendi suurenenud vajaduse ja selle madala organismi sattumise vahel. Selle vastuolu põhjused on: kiire kasv, ebatervislik toitumine, sporditegevus, vererohked menstruatsioonid ja esialgne madal rauasisaldus.

Fertiilses eas naistel on rauapuuduse tekke peamisteks teguriteks organismis tugev ja pikaajaline menstruatsioon ning mitmikrasedus. Naiste päevane rauavajadus, kes kaotavad menstruatsiooni ajal 30–40 ml verd, on 1,5–1,7 mg/päevas. Suurema verekaotuse korral suureneb rauavajadus 2,5–3 mg/päevas. Tegelikult pääseb seedetraktist organismi vaid 1,8–2 mg/päevas, see tähendab, et 0,5–1 mg rauda/päevas ei saa taastada. Seega on mikroelementide puudus 15–20 mg kuus, 180–240 mg aastas, 1,8–2,4 g 10 aasta jooksul, see tähendab, et see puudus ületab organismi reservraua sisalduse. Lisaks on naise rauapuuduse tekkeks oluline raseduste arv, nende vaheline ajavahemik ja imetamise kestus.