Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога
Розуміння метаболізму заліза, його ролі в розвитку патологічних змін дають можливість визначити маркеририску розвитку патології і розробити методи попередження накопичення заліза в організмі в умовах виробництва, удосконалити методи ранньої діагностики і терапії, що сприятиме збереженню здоров’я тру...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Актуальні проблеми транспортної медицини |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України
2010
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23140 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога / И.П. Лубянова // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2010. — № 2. — С. 47-57. — Бібліогр.: 47 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859916103762837504 |
|---|---|
| author | Лубянова, И.П. |
| author_facet | Лубянова, И.П. |
| citation_txt | Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога / И.П. Лубянова // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2010. — № 2. — С. 47-57. — Бібліогр.: 47 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Актуальні проблеми транспортної медицини |
| description | Розуміння метаболізму заліза, його ролі в розвитку патологічних змін дають можливість визначити маркеририску розвитку патології і розробити методи попередження накопичення заліза в організмі в умовах виробництва, удосконалити методи ранньої діагностики і терапії, що сприятиме збереженню здоров’я трудящих. Запропонована робоча класифікація гемохроматозу, в якій класифікація гемохроматозу 1999 року доповнена формами патології, яка може розвиватися і в умовах виробництва.
The understanding of an iron metabolism, its role in development of pathological changes give the chance to define risk of development markers of a pathology and to develop methods to prevent the accumulation of iron in an organism in the occupational conditions of manufacture, to improve methods of early diagnostics and therapy that will promote preservation of health of workers. Working classification of hemaechromotosis which can be developed and in the occupational conditions was offered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:05:29Z |
| format | Article |
| fulltext |
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
47
До настоящего времени гигиени/
сты считают железо и его оксиды ма/
лотоксичными химическими вещества/
ми IV класса опасности по гигиеничес/
кой классификации и возможность раз/
вития хронической интоксикации этим
металлом и его оксидами в условиях
производства не рассматривается [1/
4].
В токсикологической практике
принимается во внимание токсичность
железа в основном только при острых
отравлениях медикаментозными пре/
паратами, содержащими железо. Вме/
сте с тем в общей клинике в последние
годы возросло внимание к биологии
железа, изменениям в организме, свя/
занным с накоплением железа [5, 6].
Изучаются причины повышенного его
поступления, патогенез, методы диаг/
ностики, лечения патологии, обуслов/
ленной токсичностью «хронической пе/
регрузки организма железом» (iron
overload). Реакция организма на воз/
действие неблагоприятных факторов
окружающей, в том числе и производ/
ственной среды, зависят от метаболиз/
ма железа. Оценка его представляет
интерес и для экологов, профпатоло/
гов, гигиенистов труда [6, 7].
Железо – незаменимый элемент,
необходимый для жизнедеятельности
почти всех живых организмов на Зем/
ле. Участвуя в энергетическом обеспе/
чении клеток, железо необходимо как
для организма млекопитающих, расте/
ний так и для микроорганизмов, в том
числе и патогенных [8/10].
В организме человека железо, как
эссенциальный элемент, обеспечивает
функционирование более сотни белков
и энзимов. Биологическая ценность же/
леза обусловлена способностью легко
менять валентность в широком диапа/
зоне pH, т.е. способностью легко при/
нимать, образуя окисленную или фер/
ри/ форму железа (Fe3+) или отдавать
электроны в процессе восстановления
железа с образованием ферро/ формы
железа (Fe2+) [10, 11].
Способность железа легко окис/
ляться и восстанавливаться определи/
ла многогранность его функций, неза/
менимость другими металлами в слож/
ных биохимических процессах связыва/
ния, транспорта и передачи кислорода
акцепторным клеткам и тканям, обеспе/
чивая клеточное дыхание, участие в ме/
таболических превращениях белков,
жиров и углеводов, эндогенных метабо/
литов и ксенобиотиков. Исследования
последних лет показали непосред/
ственное влияние ионов железа на про/
цессы митоза, неспецифическую реак/
цию иммунной системы, синтез ДНК (в
составе коэнзима редуктазы рибонук/
леотидов), участие в синтезе коллаге/
на [10/14]. Нарушение метаболизма
железа в организме, его недостаток
или избыточное содержание, определя/
ют патогенез большинства заболеваний
[5, 7, 10, 14].
Оптимальный баланс железа в
клетках организма обеспечивается
тщательным жестким контролем за по/
ступлением железа, его распределени/
ем в соответствие с потребностями
между клеточными структурами и пос/
ледующим выведением из клетки, а
также за управлением этими процесса/
УДК 616�073+621.317.42.616�057+621.791:00.5
СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕТАБОЛИЗМЕ ЖЕЛЕЗА
С ПОЗИЦИИ ПРОФПАТОЛОГА
Лубянова И.П.
Институт медицины труда АМН Украины, г. Киев. e�mail – lubip@svitonline.com
Ключевые слова: метаболизм железа, гемохроматоз, производственная среда
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
48
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
ми [6, 15�19].
В организме здорового человека
содержится в среднем 4,0�4,5 г железа
в результате поступления его через
плацентарный барьер (в период внут�
риутробного развития)‚ через желудоч�
но�кишечный тракт (основной путь),
органы дыхания � второй по значимос�
ти естесственный путь поступления
различных соединений в организм [18,
20]. Возможно также парентеральное
введение в составе железосодержащих
препаратов или при переливании кро�
ви, эритроцитарной массы [7, 14].
Ежедневные потери железа чрез�
вычайно малы, порядка 1 мг в день. В
основном они осуществляются через
пищеварительный тракт: десквамацию
эпителиальных клеток кишечника, мик�
ро кровотечений и потерь с желчью.
Железо также теряется и при десквама�
ции эпителиальных клеток кожи, пото�
отделении и в меньшей степени с мо�
чой, а у женщин детородного возраста
– в период менструации и во время ро�
дов. Содержание железа в организме в
норме регулируется только его абсор�
бцией в пищеварительном тракте, т.к.
регуляция его экскреции отсутствует и
она осуществляется пассивно[19]. Ин�
тестинальная абсорбции, обеспечивает
гомеостаз железа на уровне целостно�
го организма.
Выделяют следующие механизмы
регуляции абсорбции железа в кишеч�
нике: алиментарный регулятор запасов
железа в организме, эритроидный, свя�
занный с активность эритропоэза в ко�
стном мозге, анемический, гипоксичес�
кий (гипоксемический), воспалитель�
ный процесс [7, 15, 16].
До 45�летнего возраста содержа�
ние железа в организме женщин за�
метно ниже, чем у мужчин. В последу�
ющие годы этот показатель увеличива�
ется и сравнивается с таковым у муж�
чин. Основная часть железа приходит�
ся на гемоглобин (57%) и миоглобин
(9%). Существенная доля его присут�
ствует в клетках в виде негемовых за�
пасов железа � ферритине и гемосиде�
рине. Небольшое, но высокоактивное
Рис. 1. Распределение и запасы железа в организме [19]
Железо из пищи
Утилизация Утилизация
12-перстная кишка
(в среднем, 1–2 мг
в день)
Мышцы
миоглобин
(300 мг)
Печень
(1000 мг)
Костный
мозг
(300 мг) Циркулирующие
эритроциты
(гемоглобин)
(1800 мг)
Ретикулоэндотелиальные
макрофаги
(600 мг)
Десквамация клеток
Менструация
Другие потери
(в среднем, 1–2 мг в сутки)
Запасы
железа
Плазма
транспорт
(4 мг)
Потери
железа
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
49
количество этого биометалла находит+
ся в цитохромах дыхательной цепи,
каталазе, пероксидазе и других желе+
зосодержащих ферментах. В плазме
содержится около 4 мг железа, концен+
трация его у здорового человека может
варьировать в широких пределах.
Железо в организме человека
совершает почти замкнутый кругообо+
рот (рис. 1). Освобождаясь при разру+
шении эритроцитов, оно реутелизиру+
ется, причем этот процесс сопровожда+
ется частичным (от 5 до 25 мг) выделе+
нием железа с желчью в кишечник и
затем всасыванием его с участием эн+
тероцитов в кровь и повторным вклю+
чением в общий баланс организма [8,
19].
По данным Международной ко+
миссии по радиологической защите
(Публ. 2, 1961, цит. по [20]), величина
биологического периода полувыведе+
ния железа (Тб
)
составляет ~ 1800 суток.
Это свидетельствует о том, что железо
относится к высоко кумулятивным эле+
ментам.
Все железосодержащие и железо+
зависимые белки по характеру их свя+
зи с этим биоэлементом, а также с уче+
том их функции можно разделить на
четыре группы, в том числе три состав+
ляют стабильный пул железа и одна
группа – лабильный пул железа (Табл.
1.)
Самая большая группа ферропро+
теинов объединяет гемсодержащие
белки, включающие приблизительно 2/
3 железа. К ним относятся гемоглобин,
миоглобин, нейроглобин, циклооксиге+
наза, NO+синтаза, цитохромы дыха+
тельной цепи (a1
, a
3
, b
1
, b
5
, c), цитохром
P
450
, каталаза, пероксидазы (миелопе+
роксидаза, тиреопероксидаза, лакто+
пероксидаза) и другие.
Гем является конечным продуктом
в цепи превращений порфиринов в ре+
зультате включения Fe2+ в протопорфи+
риновое кольцо при участии фермента
феррохелатазы, чувствительного к воз+
действию свинца (рис. 2). Угнетение ак+
тивности этого фермента нарушает
утилизацию железа, и оно может накап+
ливаться, связываясь с другими белка+
ми и лигандами.
Следующую группу составляет не+
гемовое железо, включающее железо+
серные белки и железофлавопротеиды,
к которым относятся негемовые фер+
менты митохондрий, также участвую+
щие в транспорте электронов, но со+
держащие в своем составе больше
железа, чем цитохромы. Эта группа
включает НАДН+дегидрогеназу, сукци+
натдегидрогеназу, ксантиноксидазу, а
также специализированный железосер+
ный белок нуклеинового обмена + рибо+
нуклеотид редукта+
зу, оксигеназы, в
том числе липокси+
геназу [9, 23].
Трансферрин,
лактоферрин, фер+
ритин и гемосиде+
рин представляют
группу ферропро+
теидов транспорт+
ного и резервного
железа, они имму+
нологически близки
и относятся к анти+
генам широкой ме+
жорганной специ+
Таблица 1
Железосодержащие комплексы в организме человека
СТАБИЛЬНЫЙ ПУЛ ЖЕЛЕЗА
(связанный с белками)
ЛАБИЛЬНЫЙ ПУЛ
ЖЕЛЕЗА
Гемопротеины Негемовые ферменты
Транспортные и
депонирующие
формы
Низкомолекулярные
комплексы
Гемоглобин
Миоглобин
Нейроглобин
Каталаза
Циклооксигеназа
NO-синтаза
Пероксидазы:
миелопероксидаза,
тиреопероксидаза,
лактопероксидаза.
Цитохромы а1, а3,
b1, b5, c
Цитохром Р450 и др.
НАДН2-дегидрогеназы
Сукцинатдегидрогеназа
Супероксиддисмутаза
Рибонуклеотидредуктаза
Оксигеназы,
в т.ч. липоксигеназа
Транспортное:
β-глобулины -
трансферрин,
лактоферрин,
ферритин
Резервное
железо:
ферритин,
гемосидерин,
α-фетопротеин
Железо, связанное
с лигандами:
цитратом,
АТФ,
цистеином
Железосерные класте-
ры:
FeS, 2Fe2S, 4Fe4S и др.
Аконитаза
NO-Fe 21
CO-Fe 22
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
50
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
фичности. Многие авторы подчеркива*
ют имуносупрессивную роль феррити*
на и относят его к опухолевым марке*
рам или ассоциированным с опухолью
антигенам [23, 24].
Транспорт железа между органа*
ми и тканями обеспечивают трансфер*
рин, ферритин, а также лактоферрин,
встречающийся практически во всех
биологических жидкостях (молоке, сле*
зах, в секретах желудка и бронхиально*
го дерева) [8, 19, 25]. Трансферрин и
лактоферрин могут связывать только
трехвалентную форму железа и переда*
вать его клеткам через трансферрино*
вые и лактоферриновые рецепторы.
Для транспорта трансферрином двух*
валентное железа окисляется в местах
выхода его из клеток при участии бел*
ка с ферроксидазной активностью * ге*
фестина, аналога церрулоплазмина
[26, 27]. В сыворотке крови здорового
человека трансферрин обычно на 30%
связан с железом,
Интересно отметить, при попада*
нии пыли асбеста и других волокнистых
пылей в легкие железопротеиновый
комплекс * лактоферрин, синтезируе*
мый альвеолярными макрофагами [28,
29], окутывает эти волокна, образуя ас*
бестовые или ферругинозные тельца
[30].
Низкомолекулярные комплексы
представлены пулом лабильного желе*
за (ПЛЖ) с такими лигандами как цит*
рат, АТФ, цистеин и
др. [17, 18, 31], же*
лезосерные комп*
лексы. В последние
годы отмечена вы*
сокая аффинность
оксида азота (NO) и
оксида углерода
(CO), которые об*
разуются при учас*
тии ферментов
NO*синтазы (NOS)
и гемоксигеназ
(HO), к Fe2+. Комп*
лексы железа с NO
и CO влияют на экспрессию железоре*
гулирующего белка (IRP), контролиру*
ющего синтез ферритина, трансферри*
новых рецепторов (ТфР), транспорте*
ров железа (ферропортина и двухва*
лентного переносчика металлов), а,
следовательно, поступление и накопле*
ние железа в организме, а также его
метаболизм. Высоким сродством окси*
да азота с лабильным железом и желе*
зопротеинами объясняют механизмы
регуляции ряда биохимических процес*
сов [21, 22] .
Оксид углерода, который образу*
ется в макрофагах в процессе деграда*
ции гемоглобина при участии НО, свя*
зывая Fe2+, выполняет антиоксидантную
функцию. Известна роль двухвалентных
препаратов железа в качестве антидо*
та при интоксикации оксидом углерода
[32]. В свою очередь такую же роль, ве*
роятно, играет и CO по отношению к
высоко агрессивной ферроформе желе*
за (Fe2+ ).
Современные технологии в обла*
сти молекулярной химии и генетики по*
зволили выделить в чистом виде более
20 белков, принимающих участие в ме*
таболизме железа, расшифровать
структуру белков, которые регулируют
обмен железа: ферритин, трансфер*
рин, трансферриновые рецепторы, ди*
валентный металлотранспортер (ДМТ*
1) ферропортин, гепсидин, гефестин,
церулоплазмин, гемоксигеназа, фра*
Феррохелатаза
Рис. 2. Схема образования гема из протопорфирина
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
51
токсин, меланотрансферрин и др.
(табл. 2.)
Исследования, выполняемые на
целостном организме и культурах кле7
ток, животных, в том числе и животных
с конкретными генетическими повреж7
дениями, позволили открыть гены, от7
ветственные за синтез белков, прини7
Таблица 2
Белки, принимающие участие в метаболизме железа [15-17, 26,27]
Белок Символ Ген Функция
Ceruloplasmin
Церулоплазмин
CP
ЦП CP
Ферроксидазная активность, окисление
Fe2+ в Fe3+
DMT1
Дивалентный метал-
лотранспортер
NRAMP2,
DCT1
ДМТ1
SLC11A2
Дивалентный транспортер металлов
(импортер)
Duodenal cytochrom b
Дуоденальный цито-
хром b
Dcytb
STEAP3
Dcytb
Дуоденальная ферриредуктаза, вос-
становление Fe3+ в Fe2+ в энтероцитах
Ferritin Н и L
Ферритин Н и L
FT
Ф
FT
Белок накопления Fe3+ (фракция H-
ферроксидазная активность)
Ferroportin
Ферропортин
IREG1,
MTP1
SLC40A1
Трансмембранный транспортер Fe2+
(экспортер)
Frataxin
Фратаксин
FXN FXN
Митохондриальный шаперон железа
Glutaredoxin 5
Глютаредоксин5
GRX5 GLRX5
Участие в биогенезе Fe-S кластера
Heme carrier protein
Гемэкспортер
HCP
FLVCR
Human
HCP1?
Белок переноса гема в энтероцит
Hephaestin
Гефестин HEPH HEPH Аналог церулоплазмина, феррокси-
дазная активность.
Heme oxygenase1
Гемоксигеназа1
HO-1 HMOX1
Разрушение гема с освобождением Fe2+
и образованиием оксида углерода (СО)
и билевердина. (макрофаги селезенки,
легких и др. органов)
Hemojuvelin
Гемоювелин
RGMC HFE2 Корецептор белков костного мозга
Hepcidin
Гепсидин
LEAP1 HAMP
Железорегулирующий гормон, инакти-
вирует ферропортин и разрушает
HFE HFE HLA-H Регулятор экспрессии гепсидина,
взаимодей-ствие с TFR1 и TFR2 .
Integrin-mobilferrin
protein
Белок интегрин-
мобилферритин
IMP
Альтернативный Fe3+ транспортный
белок (энтероцит, макрофаг, гепато-
цит)
IRP-1, IRP-2
Жерезорегулирующий
белок 1 и 2 IRP-1,
IRP-2
IRP-1
IRP-2
IRP-1 включает (4Fe-4S – аконитаза)
кластер. IRP-1 и IRP-2 участвуют в ре-
гуляции синтеза ферритина, транс-
феррина, TFR1, ферропортина, мито-
хондриальной аконитазы, синтазы δ-
аминолевулиновой кислоты.
Mitoferrin
Митоферрин MFRN
MSCP;
SLC25A37
Митохондриальный импортер железа c
участием феррохелатазы в протопор-
фирин
Transferrin
Трансферрин
Tf
Тф
TF
Белок плазмы для доставки Fe3+ к
TFR1 и TFR2
Transferrin receptor-1
Трансферриновый ре-
цептор-1
Tfr-1
ТфР-1
TFR1
Рецептор для передачи двух атомов
Fe3+ трансферрина через клеточную
мембрану
Transferrin receptor-2
Трансферриновый ре-
цетор-1
Tfr-2
ТфР-2
TFR2
Сенсор, регулирующий экспрессию
гепсидина, может участвовать в сигна-
лизации (связи) комплекса с HFE
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
52
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
мающих участие в метаболизме желе7
за, механизмы, активирующие (эксп7
рессирующие) их функцию или подав7
ляющие её (табл. 1). Следует отметить,
что все эти белки можно обнаружить в
любой клетке живого организма, одна7
ко их соотношения, выраженность экс7
прессии генов, участвующих в метабо7
лизме железа, зависят от функцио7
нальных особенностей клетки и специ7
фичны для каждого органа [15717 и
др.].
Регуляция гомеостаза железа осу7
ществляется как на уровне целостного
организма, так и на уровне клеток и
внутриклеточных структур всех органов
и тканей по общим принципам с учас7
тием конкретных специфических ген7
ных структур, контролирующих синтез
белков, принимающих участи в метабо7
лизме железа [15, 33].
Внутриклеточная регуляция мета7
болизма железом осуществляется при
участии системы железорегулирующий
элемент/железорегулирующий белок
(IRE/IRP), которая позволяет каждой
клетки определять количество проника7
ющего в нее железа и перенаправлять
его при необходимости в сторону фер7
ритина в целях предохранения клетки
от пагубного эффекта перегрузки цито7
зольным железом [7, 33].
Внутриклеточная регуляция мета7
болизма железом осуществляется при
участии системы железорегулирующий
элемент/железорегулирующий белок
(IRE/IRP), которая позволяет каждой
клетки определять количество проника7
ющего в нее железа и перенаправлять
его при необходимости в сторону фер7
ритина в целях предохранения клетки
от пагубного эффекта перегрузки цито7
зольным железом [7, 33].
Эта система обеспечивает синтез
ферритина и трансферриновых рецеп7
торов (ТфР1), эритропоетической син7
тазы δ7аминолевулиновой кислоты (δ7
ALAS), которая необходима для синте7
за гема, митохондриальной аконитазы,
ферропортина, 1 (DMT1) и трансферри7
на в неэритроцитарных и эритроидных
клетках.
Следует отметить, что DMT1 уча7
ствует в переносе через клеточные и
внутриклеточные мембраны не только
Fe2+, но и других двухвалентных метал7
лов, таких как Mn, Cu, Ni, Zn, Co, V, Cr,
и Ti [34]. Вероятно, более высокой аф7
финностью DMT1 к Fe2+ можно объяс7
нить ограничение поступления Mn че7
рез легкие в кровь и в мозг через ге7
матоэнцефалический барьер (ГЭБ) при
повышенном или даже нормальном со7
держании железа в организме. Гипоси7
деремия способствует более активно7
му поступлению марганца через легкие
в кровь и ГЭБ в головной мозг [35].
Продолжает дискутироваться вопрос о
возможности развития марганцевого
паркинсонизма у электросварщиков
[36,37].
Роль универсального гуморально7
го регулятора метаболизма Fe выпол7
няет гепсидин, который впервые был
выделен из плазмы в 2000 году в Гер7
мании под названием «экспрессиро7
ванный печенью антимикробный пеп7
тид»[38]. Гепсидин представлен 25
аминокислотным пептидом (гормоном),
богатым цистеином, с 4 дисульфидны7
ми мостиками, который синтезируется
в печени, моноцитах и нейтрофилах, а
также в альвеолярных макрофагах [39].
Гепсидин является отрицательным ре7
гулятором захвата Fe в тонком кишеч7
нике и выхода его в кровеносное рус7
ло, а также и выхода Fe из макрофагов.
Экспрессия гепсидина ведет к дефици7
ту Fe. Ген синтеза гепсидина экспрес7
сируется медиаторами воспаления
(LPS, IL71, IL76, и др.), повышенным
уровнем железа в крови, и угнетается
при гипоксии и активации гемопоэза (в
частности при гемолизе эритроцитов)
[38]. Гепсидин отвечает за развитие
анемии хронического воспаления [40].
Гепсидин также принимает учас7
тие в развитии рефрактерной анемии
при хронической интоксикации свин7
цом. Угнетая активность ферментов
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
53
синтеза порфиринов, в частности фер7
рохелатазы, свинец нарушает включе7
ние молекулы железа в протопорфири7
новое кольцо. Невостребованное желе7
зо может повысить уровень его в плаз7
ме, провоцируя экспрессию выработки
гепсидина [41]. Вместе с тем, анемия
вследствие нарушения синтеза гема и
гемолиза эритроцитов, который разви7
вается при воздействии свинца, а так7
же гипотетическая возможность функ7
циональных изменений гепсидина при
взаимодействии с тиоловым ядом (свя7
зывание SH групп), должны подавлять
активность гепсидина, а, следователь7
но, открывать путь железу в энтероци7
тах и выход железа из макрофагов».
Гемическая и тканевая гипоксия,
которая развивается при свинцовой ин7
токсикации, ингибирует синтез гепси7
дина, открывается путь транспорта же7
леза из энтероцитов в кровяное русло,
а также высвобождение железа из мак7
рофагов.
За ограничение абсорбции Fe в
кишечнике отвечает HFE 7 трансмемб7
ранный белок семейства белков основ7
ного комплекса гистосовместимости
класса 1. HFE дикий взаимодействует с
β
2
7микроглобулином (β
2
m) и направля7
ется на поверхность клетки. Комплекс
HFE7b2m связывает трансферриновые
рецепторы (ТфР) с высокой аффиннос7
тью, близкой к трансферрину (Тф), тем
самым, блокируя возможность соеди7
нения Тф с ТфР, что, естественно, пре7
пятствует возможности доставки Fe
тканям.
Мутации этого белка (C282Y и
H63A) приводят к постоянному неогра7
ниченному накоплению Fe в тканях, к
тяжелой перегрузке Fe и гемохромато7
зу. Выработка гепсидина коррелирует7
ся количеством свободных HFE молекул
на поверхности клетки. Мутации в гене
HFE при этом ответственны за сниже7
ние выработки гепсидина и несоответ7
ствующую интестинальную абсорбцию
железа [42].
Гомеостаз железа обеспечивается
в первую очередь регуляцией его вса7
сывания в связи с ограниченной спо7
собностью к выделению этого элемен7
та. В норме в кишечнике всасывается
около 10% железа, поступающего с
пищей, что должно составлять в сред7
нем от 1 мг до 2 мг, т.к. приблизитель7
но столько же (около 1 мг) выводится
из организма. Если в организм челове7
ка поступает 4 мг железа в сутки, то
через 10 лет запасы его в организме
превысят 10 г. По данным [7] более, чем
57граммовый избыток железа приво7
дит к развитию тяжелой перегрузки
организма железом с последующими
характерными клиническими проявле7
ниями – гепатит, сахарный диабет и
гипогонадизм, миокардиопатия, артро7
патия, дегенеративные изменениями
нервной системы (Паркинсонизм, бо7
лезнь Альцгеймера и др.), понижение
устойчивости к инфекционным заболе7
ваниям, в том числе к туберкулёзу и
СПИДу, ускорение темпов старения.
Имеются достаточно убедительные
данные о том, что избыток железа в
организме не только способствует, но
и может быть непосредственной причи7
ной развития рака [43].
Состояние, при котором железо,
накапливаясь в различных органах (пе7
чень, поджелудочная железа, сердце,
другие органы), приводит к поврежде7
нию их структуры и нарушению функ7
ций, получило определение 7 «гемох7
роматоз» [7, 10, 19]. Повреждение
организма ядами, введенными извне
(экзогенные) или образовавшимися
внутри (эндогенные) имеет своё опре7
деление, согласно БМЭ, 7 интоксикация
(экзогенная или эндогенная). С пози7
ции токсикологов и профпатологов ге7
мохроматоз следует рассматривать как
хроническую интоксикацию железом
[44].
В условиях производства суще7
ственно возрастает роль ингаляционно7
го пути поступления железа в организм.
Развитие характерных для перегрузки
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
54
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
организма железом клинических синд*
ромом возможно у рабочих сварочных
профессий, сталелитейщиков, рабочих,
занятых добычей и переработкой же*
лезной руды, а также в «свинцовых»
профессиях. Так, при соблюдении ПДК
в воздухе рабочей зоны для оксидов
железа (6 мг/м3) при 30% абсорбции их
в легких в течение рабочей смены в
организм может поступить около 4 мг
железа. Следовательно, через 10 лет
возможно накопление в организме бо*
лее 8 г железа. Такие запасы создают
угрозу для развития характерных для
перегрузки организма железом патоло*
гических изменений.
Следует отметить, что нарушения
порфиринового обмена, характерные
для воздействия свинца и других заг*
рязнителей окружающей среды (хлор*
бензол, трихлорэтилен, стирол и др.)
могут также приводить к развитию пе*
регрузки организма железом, анало*
гично изменениям метаболизма желе*
зом, которые наблюдаются при алко*
гольном гепатите и поздней кожной
порфирии [44*46].
Выводы
Данные литературы, а также соб*
ственный опыт дают основание предло*
жить рабочую классификацию гемохро*
матоза (табл. 3), в которой классифи*
кация гемохроматоза 1999 года [44, 47]
дополнена формами патологии, кото*
рая, с нашей точки зрения, может раз*
виваться и в условиях производства
(выделено курсивом).
Понимание метаболизма железа,
его роли в развитии патологических из*
Таблица 3
Рабочая классификация перегрузки организма железом
ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕГРУЗКА
ОРГАНИЗМА ЖЕЛЕЗОМ ИЛИ
ПЕРВИЧНЫЙ
ГЕМОХРОМАТОЗ
(наследственный, идиопатиче-
ский).
HFE - ассоциированный
(C282Y
гомозиготы и C282Y/H63D
гетерозиготы);
HFE - не ассоциированный
(HJV варианты,
hepcidin варианты,
TFR варианты,
ferroportin варианты)
и др.
ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕГРУЗКА ОРГАНИЗМА
ЖЕЛЕЗОМ ИЛИ ВТОРИЧНЫЙ ГЕМОХРОМАТОЗ
Чрезмерное поступление железа в организм
А. Пероральное
- вследствие длительной, бесконтрольной терапии
препаратами железа;
- алиментарный (ГХЗ африканского племени Банту).
Б. Парентеральное
- бесконтрольное в/в введение препаратов железа;
- бесконтрольные гемотрансфузии;
В. Ингаляционное
(в условиях производства – у электросварщиков, ли-
тейщиков, плавильщиков черных металлов и др.).
Метаболический гемохроматоз
- гепатиты и цирроз печени (алкогольный,
инфекционный и др).;
- гемолитическая анемия;
- анемии, связанные с неэффективным
эритропоэзом и недостаточной
утилизацией железа в костном мозге
(β-талассемия и др.);
- наследственные порфирии (Porphyria
cutanea tarda - PCT и др.);
- вторичные порфирии и недостаточная
утилизация Fe в костном мозге при
интоксикации свинцом и другими
полютантами, в том числе профессио-
нальной зтиологии.
Смешанные формы перегрузки организма железом
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
55
менений дают возможность определить
маркеры риска развития патологии и
разрабатывать методы предупрежде*
ния накопления железа в организме в
условиях производства, совершенство*
вать методы ранней диагностики и те*
рапии, что будет способствовать сохра*
нению здоровья трудящихся.
Литература
1. СП 4617*88 Предельно допусти*
мые концентрации (ПДК) вредных
веществ в воздухе рабочей зоны
(Москва, 1988)
2. СП 5800*91 Дополнение N 6 к
Предельно допустимым концентра*
циям (ПДК) вредных веществ в воз*
духе рабочей зоны N 4617*88 от 26
мая 1988 г. (Москва, 1991)
3. Переліки*доповнення 1*7 до „Пре*
дельно*допустимых концентраций
(ПДК) вредных веществ в воздухе
рабочей зоны N 4617*88", затверд*
жених МОЗ СРСР в период з 1988
року по листопад 1991 року.(Пе*
релік 1.1.3, 1.1.5*2003, МОЗ Украї*
ни),
4. ГН 2.2.5.1313*03 Предельно допус*
тимые концентрации (ПДК) вредных
веществ в воздухе рабочей зоны
(Москва, 2003)
5. Weinberg E.D. Iron Loading and
Disease Surveillance.//Emerg Infect
Dis. 1999 May*Jun;5(3):346*52.
6. Andrews N. C. Forging a field: the
golden age of iron biology./ Blood, 15
July 2008, Vol. 112, No. 2, pp. 219*
230.
7. Болезни перегрузки железом (ге*
мохроматозы). /Под ред. А.Г. Ру*
мянцева и Ю.Н.Токарева – М: ИД
Медпрактика – М, 2004, 325 с.
8. Белоус А.М., Конник А.Т. Физиоло*
гическая роль железа. * Киев: Нау*
кова думка, *1991 * 104 с.
9. Остpовская Л.К. Железо в
pастительном миpе и каpбонатный
хлоpоз * Киев.: Hаукова думка. *
1993. *148 с.
10. Iron and human disease. //Ed. by
Randall BnLauffer * CRC Press, Boca
Raton Ann Arbor London * Tokio,
1992. * 534 p.
11. Goswami T, Rolfs A, Hediger MA. Iron
transport: emerging roles in health
and disease. //Biochem Cell Biol.
2002; 80(5):679*89.
12. Buerke U., Schneider J., Rцsler J., H.*
J. Woitowitz H.*J. Interstitial
pulmonary fibrosis after severe
exposure to welding fumes.// Am. J.
Ind. Med. 2002. 41:259*268.
13. Porto G, De Sousa M. Iron overload
and immunity.//World J Gastroenterol.
2007 Sep 21;13(35):4707*15.
14. Beutler E, Hoffbrand AV, Cook JD. Iron
deficiency and overload.//
Hematology Am Soc Hematol Educ
Program. 2003:40*61. Review.
15. Hentze MW, Muckenthaler MU,
Andrews NC. Balancing acts:
molecular control of mammalian iron
metabolism. Cell 2004;117:285*297.
16. Fleming RE, Bacon BR. Orchestration
of iron homeostasis. N Engl J Med
2005;352:1741*1744.
17. Казюкова Т.В., Левина А.А., Цвета*
ева Н.В., Мамукова Ю.И., Цыбульс*
кая М.М. Регуляция метаболизма
железа. // Педиатрия. – 2006,* № 6,
2006, * С. 94*98.
18. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш
М.А., Строчкова Л.С. Микроэлемен*
тозы человека: этиология, класси*
фикация. — М.: Медицина. – 1991.
— 496 с.
19. Andrews N. Disorders of iron
metabolism. N Engl J Med 1999; 341:
1986*1995.
20. Москалев Ю.И. Минеральный об*
мен. — М.: Медицина. – 1985. —
288 с
21. Watts R. Effects of nitrogen monoxide
and carbon monoxideon molecular
and cellular iron metabolism: mirror*
image effector molecules that target
iron.// Biochem J. 2003 Feb 1;369(Pt
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
56
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
3):429*40.
22. Wu L., Wang R. Carbon monoxide:
endogenous production, physiological
functions, and pharmacological
applications. //Pharmacological
reviews 2005 Vol. 57, No. 4, 585–
630.
23. Бугланов А.А., Саяпина Е.В., Тура*
ев А.Т. Биохимическая и клиничес*
кая роль железа. //Гематология и
трансфузиология. * 1994. * Т. 39. *
N 6. * С. 44*45.
24. Подулясская А.Ю. Ферритины * ис*
тория изучения и клиническое зна*
чение (обзор). //Советская медици*
на. * 1986. * N 2. * С. 79*83.
25. Сергеева А.И., Султанова Г.Ф. Кли*
ническое значение определения
концентрации ферритина в сыво*
ротке крови ( обзор ).// Казанский
медицинский журналю * 1990. * N 3.
* С. 204* 206.
26. Brittenham GM, Weiss G, Brissot P,
Lainй F, Guillygomarc’h A, Guyader D,
Moirand R, Deugnier Y. Clinical
Consequences of New Insights in the
Pathophysiology of Disorders of Iron
and Heme Metabolism. //Hematology
Am Soc Hematol Educ Program.
2000:39*50.
27. Cadet E., Gadenne M., Capront D.,
Rochette J. Donnes recentes sur
metabolisme du fer: un etat de
transition // La revue de medecine
interne 26 (2005) 315*324.
28. Ерохин В.В. Функциональная мор*
фология респираторного отдела
легких. * М.: Медицина. * 1987. *
272 с.
29. Кацнельсон Б.А., Алексеева О.Г.,
Привалова Л.И., Ползик Е.В. Пнев*
мокониозы: патогенез и биологи*
ческая профилактика. * Екатерин*
бург: УрО РАН. * 1995. *327 с.
30. Churg AM, Warnock ML. Asbestos
and other ferruginous bodies: their
formation and clinical significance.//
Am J Pathol. 1981 Mar;102(3):447*
56.
31. Beard JL, Dawson H, Pinero DJ. Iron
metabolism: A comprehensive review.
Nutr Rev 1996; 54:295*317.
32. Оксенгендлер Г.И. Яды и противо*
ядия. Л.: Наука, 1982. *С.116*129;
135*151.
33. Kohgo Y., Ikuta K, Ohtake T.,
Yoshihiro Torimoto Y., Kato J. Body
iron metabolism and pathophysiology
of iron overload.// Int J Hematol. 2008
Jul;88(1):7*15.
34. Garrick MD, Singleton ST, Vargas F,
Kuo HC, Zhao L, Knцpfel M, Davidson
T, Costa M, Paradkar P, Roth JA,
Garrick LM. DMT1: which metals does
it transport?//Biol Res.
2006;39(1):79*85.
35. Brain JD, Heilig E, Donaghey TC,
Knutson MD, Wessling*Resnick M,
Molina RM. Effects of iron status on
transpulmonary transport and tissue
distribution of Mn and Fe.//Am J
Respir Cell Mol Biol. 2006
Mar;34(3):330*7. Epub 2005 Dec 9.
36. Racette B.A., et al. Welding*relatied
parkinsonism: clinical features,
treatment and pathophysiology //
Neurology.* 2001.* V. 19.* No 56(1).*
P. 8*13.
37. Santamaria A.B., Cushing C.A.,
Antonini J.M., Brent L. Finley
B.L.,Mowat F.S. State*of*the*science
review: does manganese exposure
during welding pose a neurological
risk?// Journal of Toxicology and
Environmental Health, Part B, 10:417–
465, 2007.
38. Kemna E., Pickkers P., Nemeth E. et
al. Time_course analisis of hepcidin,
serum iron and plasma cytokine levels
in humans injected with LPS. Blood.
2005; 106 (5): 1864–1866.Nguyen
NB, Callaghan KD, Ghio AJ, Haile DJ,
Yang F. Hepcidin expression and iron
transport in alveolar macrophages.//
Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol.
2006 Sep; 291(3):L417*25.
ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE #2 (20), 2010
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ № 2 (20), 2010 г.
57
Впервые поступила в редакцию 16.06.2010 г.
Рекомендована к печати на заседании
редакционной коллегии после рецензирования
39. Nguyen NB, Callaghan KD, Ghio AJ,
Haile DJ, Yang F. Hepcidin expression
and iron transport in alveolar
macrophages.//Am J Physiol Lung
Cell Mol Physiol. 2006 Sep;
291(3):L417*25. Epub 2006 Apr 28.
40. Arnold J., Busbridge M., Sangwaiya
A., Bhatkal B., Paskaran P., Pal A.,
Geoghegan F., Kealey T. Prohepcidin
Levels in Refractory Anaemia Caused
by Lead Poisoning.//Case Rep
Gastroenterol 2008;2:49 –53.
41. Pietrangelo A. Physiology of iron
transport and the hemochromatosis
gene //Am J Physiol Gastrointest Liver
Physiol. 2002; 282: G403*G414.
42. Toyokuni S. Role of iron in
carcinogenesis: cancer as a ferrotoxic
disease.//Cancer Sci. 2009 Jan;100
(1):9*16.
43. Лубянова И.П. Хроническая инток*
сикация железом как профессио*
нальное заболевание //”Українсь*
кий журнал з проблем медицини
праці”. * 2005 *№ 2. – С.3*11.
44. Doss, M. O. Porphyrinurias and
occupational disease.//Annals of the
New York Academy of Sciences. –
1987 (514): 204–218.
45. Fujita H., Nishitani Ch. , Ogawa K.
Lead, Chemical Porphyria, and Heme
as a Biological Mediator. //Lead,
Chemical Porphyria, and Heme as a
Biological Mediator. // The Tohoku
Journal of Experimental Medicine Vol.
196 (2002), No. 2 53*64
46. EASL International Consensus
Conferece Haemochromatosis //
Journal of Hepatology 2000; 33:485*
504
47. Lubyanova I. On the possibility of the
occupational hemochromatosis
development. //Mengen und
Spurenelemente. 19. Arbeitstugung.
– Fridrich *Schiller Universitat, Jena.
– 1999. – S. 600*607.
Резюме
СУЧАСНІ УЯВЛЕННЯ ПРО
МЕТАБОЛІЗМ ЗАЛІЗА З ПОЗИЦІЇ
ПРОФПАТОЛОГА
Лубянова І.П.
Розуміння метаболізму заліза,
його ролі в розвитку патологічних змін
дають можливість визначити маркери
риску розвитку патології і розробити
методи попередження накопичення за*
ліза в організмі в умовах виробництва,
удосконалити методи ранньої діагнос*
тики і терапії, що сприятиме збережен*
ню здоров’я трудящих. Запропонована
робоча класифікація гемохроматозу, в
якій класифікація гемохроматозу 1999
року доповнена формами патології, яка
може розвиватися і в умовах виробниц*
тва.
Ключові слова: метаболізм залі*
за, гемохроматоз, виробниче середо*
вище
Summary
MODERN CONCEPTIONS ABOUT THE
METABOLISM OF IRON FROM THE
POSITION OF THE OCCUPATIONAL
PATHOLOGIST
Lubianova I.P.
The understanding of an iron
metabolism, its role in development of
pathological changes give the chance to
define risk of development markers of a
pathology and to develop methods to
prevent the accumulation of iron in an
organism in the occupational conditions of
manufacture, to improve methods of early
diagnostics and therapy that will promote
preservation of health of workers. Working
classification of hemaechromotosis which
can be developed and in the occupational
conditions was offered.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23140 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1818-9385 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:05:29Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лубянова, И.П. 2011-07-02T20:32:11Z 2011-07-02T20:32:11Z 2010 Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога / И.П. Лубянова // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2010. — № 2. — С. 47-57. — Бібліогр.: 47 назв. — рос. 1818-9385 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23140 616-073+621.317.42.616-057+621.791:00.5 Розуміння метаболізму заліза, його ролі в розвитку патологічних змін дають можливість визначити маркеририску розвитку патології і розробити методи попередження накопичення заліза в організмі в умовах виробництва, удосконалити методи ранньої діагностики і терапії, що сприятиме збереженню здоров’я трудящих. Запропонована робоча класифікація гемохроматозу, в якій класифікація гемохроматозу 1999 року доповнена формами патології, яка може розвиватися і в умовах виробництва. The understanding of an iron metabolism, its role in development of pathological changes give the chance to define risk of development markers of a pathology and to develop methods to prevent the accumulation of iron in an organism in the occupational conditions of manufacture, to improve methods of early diagnostics and therapy that will promote preservation of health of workers. Working classification of hemaechromotosis which can be developed and in the occupational conditions was offered. ru Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України Актуальні проблеми транспортної медицини Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога Сучасні уявлення про метаболізм заліза з позиції профпатолога Modern conceptions about the metabolism of iron from the position of the occupational pathologist Article published earlier |
| spellingShingle | Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога Лубянова, И.П. Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии |
| title | Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога |
| title_alt | Сучасні уявлення про метаболізм заліза з позиції профпатолога Modern conceptions about the metabolism of iron from the position of the occupational pathologist |
| title_full | Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога |
| title_fullStr | Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога |
| title_full_unstemmed | Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога |
| title_short | Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога |
| title_sort | современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога |
| topic | Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии |
| topic_facet | Вторая школа токсикологов: проблемы токсикологии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23140 |
| work_keys_str_mv | AT lubânovaip sovremennyepredstavleniâometabolizmeželezaspoziciiprofpatologa AT lubânovaip sučasníuâvlennâprometabolízmzalízazpozicííprofpatologa AT lubânovaip modernconceptionsaboutthemetabolismofironfromthepositionoftheoccupationalpathologist |