Železo: kako ga obnoviti in kaj ga zmanjšuje + živila, bogata z železom

Kaj vemo o železu?

Železo je kemični element, ki je zelo razširjen v našem okolju. 30,1 % železa je za kisikom drugi najpogostejši element na Zemlji.

Najdemo ga tudi v soncu, zvezdah in meteoritih.

Človeštvo je železo poznalo že v prazgodovini. Njegova pomembna industrijska proizvodnja se je začela okoli 18. stoletja.

Kemijsko ime za železo je Fe. Izhaja iz latinskega imena ferrum , kar v prevodu pomeni moč.

Železo je element VIII. skupine periodnega sistema kemijskih elementov in se nahaja v 4. periodi.

Spada v skupino elementov, ki se imenujejo prehodni elementi ali prehodne kovine.

To ime izvira iz časov, ko so kemiki elementom v sredini periodnega sistema pripisovali prehodne lastnosti med alkalnimi kovinami in nekovinami.

Po lastnostih je železo trdna kovina svetlo sive do bele barve. Je trdo, krhko, talljivo in ima nizko korozijsko odpornost. Ob izpostavljenosti zračni vlagi zlahka oksidira in tvori hidratizirane okside (rjo).

V elementarni obliki je železo zelo nestabilno in reaktivno, zlasti v prisotnosti vlage v zraku ali pri visokih temperaturah. Ob izpostavljenosti mineralnim kislinam se lahko raztopi.

Tabelarični povzetek osnovnih kemijskih in fizikalnih podatkov o železu

Velika večina železa se v naravi pojavlja v obliki mineralov, ki vsebujejo ta element. To so hematit (Fe2O3), magnetit (Fe3O4), siderit (FeCO3), ki so glavne železove rude, in limonit (FeO(OH)-nH2O) ali takonit.

Železo se uporablja za izdelavo zlitin, kot so jeklo, nerjavno jeklo, lito železo itd.

Poleg tega, da je železo znano kot ena najpomembnejših industrijskih snovi, ga lahko štejemo tudi za enega najpomembnejših elementov v človeškem telesu v smislu njegove široke uporabe v biokemičnih procesih.

Ljudje so se pomena železa v povezavi z zdravjem in boleznijo zavedali že v davnih časih. Prva uporaba železa v zdravstvene namene je povezana z Egipčani, Grki in Rimljani.

V 17. stoletju so železo uporabljali za zdravljenje kloroze, stanja, ki ga povzroča pomanjkanje železa.

Vendar so prepričljivi dokazi, da je anorgansko železo potrebno za sintezo hemoglobina, prišli šele leta 1932.

Katera je še ena biološka funkcija železa in v katerih življenjskih procesih je nepogrešljivo?

Kakšen je pomen železa za človeka?

Železo je esencialni element. Potrebujejo ga skoraj vsi živi organizmi. Sodeluje v številnih presnovnih procesih, vključno s prenosom kisika in elektronov ter tvorbo DNK.

Je eden od tako imenovanih mikrobiogenih elementov. Ti običajno predstavljajo manj kot 0,005 % telesne mase.

V človeškem telesu najdemo približno 3-4 grame železa. Ta količina je razporejena na naslednji način:

• 65-70 % v molekulah hemoglobina, ki je rdeče krvno barvilo v rdečih krvničkah.
• 3-4 % v mioglobinu, beljakovini v mišicah, ki omogoča vezavo kisika.
• 15-30 % je skladiščnega železa, ki je vezano na beljakovino - feritin ali hemosiderin
• približno 1 % v encimih, kot so citokromi, citokrom oksidaza ali peroksidaza
• 0,1 % je transportnega železa, ki se nahaja v krvni plazmi, kjer se veže na beljakovine (zlasti na beljakovino transferin)

Koncentracija železa v telesu je strogo regulirana. Železo namreč lahko ustvarja proste radikale in lahko ob presežku povzroči poškodbe tkiv.

Železo ima v človeškem telesu več pomembnih funkcij.

Najprej sodeluje pri prenosu plinov, ki se nahajajo v krvi - zlasti kisika.

Do skoraj 70 % železa je del hemoglobina, ki se nahaja v rdečih krvničkah, natančneje enega od delov hemoglobina, imenovanega hem.

Hem je kompleksna nebeljakovinska spojina, katere osrednji atom je železo. Hem skupaj z beljakovinskim delom globina tvori molekulo hemoglobina.

Hemoglobin je odgovoren za prenos kisika v krvi, od pljuč do tkiv in celic. Kisik se veže na molekulo hemoglobina v pljučnih komorah. Nastane oksihemoglobin. Tako se kisik prenaša do celic.

Hemoglobin lahko veže in prenaša tudi ogljikov dioksid iz celic v pljuča, kjer se nato izdihne kot odpadek. V nasprotju s kisikom, ki se veže na hemoglobin, se ogljikov dioksid veže na beljakovinski del - globin.

Poleg hemoglobina je železo sestavni del mioglobina. To je beljakovina, ki jo najdemo v mišicah. Prav tako sodeluje pri prenosu kisika, vendar v mišičnih celicah. Najdemo ga v mišičnih celicah srca in skeletnih mišicah.

Strukturno je mioglobin veliko preprostejši od hemoglobina.

Ena molekula hemoglobina lahko veže 4 molekule kisika, v primeru molekule mioglobina pa je to le ena molekula kisika.

Poleg zgoraj navedenega poznamo še druge biološke funkcije železa v človeškem telesu.

• Zagotavlja normalno delovanje možganov, mišic, ščitnice in imunskega sistema.
• Sodeluje pri proizvodnji energije.
• Pozitivno vpliva na kožo, lase in nohte.
• Zavira utrujenost.
• Spodbuja duševno zdravje, zmanjšuje tveganje za duševne bolezni.
• Podpira razvoj ploda.

Kako telo ravna z železom?

Absorpcija

Železo vstopa v telo s hrano. Absorbira se predvsem v zgodnjem delu črevesnega trakta prek posebnega nosilnega proteina. Nato vstopi v kri.

Glavna absorbirana oblika železa je dvovalentna oblika, tj. Fe+2. Trivalentna oblika Fe+3 ima nizko absorpcijsko sposobnost.

Delež absorbiranega železa v primerjavi s celotnim železom v prehrani je razmeroma majhen, 5-35 %. Ta delež je odvisen od okoliščin in zlasti od fizikalnega stanja zaužitega železa.

Pri fiziološkem pH se železo z oksidacijskim stanjem +2 znatno oksidira v netopno obliko železa z oksidacijskim stanjem +3. V začetnem delu tankega črevesa se pH zaradi delovanja želodčne kisline zniža, kar povzroči zmanjšanje Fe+3 v Fe+2 in znatno povečanje stopnje absorpcije železa.

Tako želodčna kislina pomembno vpliva na absorpcijo železa. Pri njenem pomanjkanju je absorpcija železa zmanjšana.

V krvi je železo vezano na beljakovino transferin, prek katere se prenaša do celic ali kostnega mozga.

Uravnavanje ravni železa

Količino železa v telesu je treba nenehno nadzorovati zaradi njegove morebitne toksičnosti pri visokih koncentracijah. Zato je treba vzdrževati ravnovesje pri vnosu, transportu, shranjevanju in uporabi železa. Govorimo o vzdrževanju homeostaze.

Ker človeško telo nima mehanizmov za aktivno izločanje železa iz telesa, je treba raven železa strogo nadzorovati in uravnavati od trenutka absorpcije.

Funkcijo takšnega regulatorja opravlja hepcidin, peptidni hormon, ki se proizvaja v celicah pekočnine. Homeostazo vzdržuje tako, da usklajuje proces shranjevanja in uporabe železa ter daje krvi navodila, naj po potrebi zmanjša ali poveča absorpcijo.

Motnje v ravni ali delovanju hepcidina povzročijo presežek železa v telesu ali, nasprotno, pomanjkanje železa.

Shranjevanje

Železo se v telesu shranjuje v obliki telesnih zalog.

S telesnimi zalogami železa (skladiščnim železom) mislimo na železo, vezano na beljakovini feritin in hemosiderin. Koncentracija teh dveh beljakovin nam daje sliko o zalogah železa.

Večina železa je vezana na feritin. Železo se težje sprosti iz hemosiderina.

Tako vezano železo je netopno in se koncentrira predvsem v jetrih, vranici in kostnem mozgu.

Izločanje

Človeško telo nima mehanizma za aktivno izločanje železa, zato se v veliki meri shranjuje v telesu in ga ni mogoče zlahka odstraniti.

V nekaterih primerih, kot so krvavitve, menstruacija ali nosečnost, se lahko železo v določenih količinah izgubi iz telesa. Med menstruacijo odrasla ženska izgubi približno 2 mg železa na dan.

Nekaj občasnih izgub železa se zgodi tudi zaradi fiziološke razgradnje celic v koži, prebavilih ali spolovilih, vendar so te izgube zelo majhne (približno 1 mg na dan).

Glede na omejene možnosti izločanja železa se zato uravnavanje ravni železa šteje za bistveno in potrebno.

Kaj pa vnos železa s hrano?

Železo v prehrani je lahko prisotno v dveh osnovnih oblikah - kot hemsko ali nehemsko železo.

Glavni vir hemske oblike sta hemoglobin in mioglobin iz živil, kot so meso, perutnina, ribe in morski sadeži.

Stopnja absorpcije železa je v tem primeru visoka (15-25 % celotne vsebnosti železa). Prav tako je le minimalno omejena s sestavo hrane, ki jo zaužijemo istočasno.

Nehemske oblike železa je največ v žitih, stročnicah, zelenjavi in sadju. Stopnja absorpcije železa je že precej nižja (2-20 % celotnega železa) in nanjo pomembno vplivajo tudi druge sestavine prehrane.

V praksi pa je vsebnost nehemskega železa v prehrani večkrat večja od vsebnosti hemskega železa. Zato kljub nižji stopnji absorpcije nehemsko železo prispeva več k prehrani.

Katere snovi, živila ali zdravila, vplivajo na absorpcijo železa (zmanjšujejo ali povečujejo)?

Tabelarični pregled živil in nekaterih zdravil, ki vplivajo na absorpcijo železa v prebavnem traktu

V študijah na živalih se je pokazalo, da na absorpcijo železa vplivajo tudi kovine - mangan, kobalt, stroncij ali svinec. Te kovine med seboj tekmujejo pri vezavi na prenašalec za absorpcijo.

Ne pozabite na vitamin C

Vitamin C ima zelo pomembno vlogo pri absorpciji železa v črevesju, kar je bilo dokazano v več znanstvenih študijah.

Njegovo delovanje je v redukciji netopnih oblik Fe+3 v topne Fe+2 in tudi v blagem kelatnem učinku. Pomaga izboljšati topnost železa.

Lahko celo znatno zmanjša zaviralni učinek fitatov, polifenolov, kalcija in mlečnih beljakovin.

Zato je treba dodatke železa jemati na primer s pomarančnim sokom.

Kuhanje, industrijska predelava ali skladiščenje živil, ki vsebujejo vitamin C, povzročijo razgradnjo vitamina C. To odpravi njegov ugoden učinek na absorpcijo železa.

Vitamin C je ena redkih snovi, ki povečujejo absorpcijo železa pri vegetarijanski in veganski prehrani. Zato je treba absorpcijo optimizirati z vključitvijo zelenjave in sadja z zadostnimi količinami tega vitamina.

V zvezi z živili, ki vsebujejo železo, je treba omeniti tudi, kakšen naj bi bil idealen dnevni vnos železa za posameznika glede na njegov spol ali starost.

Kakšen je priporočeni dnevni vnos železa?

Po podatkih Evropske agencije za varnost hrane so priporočila za dnevni vnos železa naslednja.

Tabela dnevnega vnosa železa glede na starost in spol

Pomanjkanje železa v primerjavi s presežkom železa

Tako kot pri skoraj vseh snoveh, ki so nujno potrebne za telo, imajo tudi odstopanja od fizioloških vrednosti železa negativen vpliv na zdravje.

Pojavita se lahko dve stanji - presežek železa v telesu ali pomanjkanje železa.

Obstajajo rizične skupine ljudi, pri katerih je večja verjetnost, da jim bo primanjkovalo železa.

Pomanjkanje železa je najverjetnejše pri populacijah, ki nimajo ustreznega dostopa do prehrane, bogate z železom v absorpcijski obliki. To velja zlasti v razvojni fazi, ko so potrebe po železu velike.

S tem mislimo na skupine, kot so otroci, mladostniki, ženske v reproduktivni starosti in nosečnice.

Pri otrocih in mladostnikih je povečana potreba po železu posledica hitre rasti, pri ženskah v reproduktivni dobi pa posledica prekomerne izgube krvi med redno menstruacijo.

Med nosečnostjo žensko telo potrebuje več železa zaradi hitre rasti posteljice in ploda.

Redni krvodajalci, ljudje z boleznimi prebavil, srčnimi težavami ali rakom so prav tako lahko izpostavljeni tveganju za zmanjšanje telesnih zalog železa.

Pomanjkanje železa - kako se kaže in kaj ga povzroča?

Pomanjkanje železa je opredeljeno kot stanje, pri katerem v telesu ni zalog železa in je oskrba tkiv z železom motena.

Pomanjkanje železa običajno označujemo kot slabokrvnost. Vendar pa lahko pomanjkanje obstaja tudi brez razvoja slabokrvnosti. To stanje je redkejše in se kaže v določenih funkcionalnih spremembah v telesu.

Vendar je velika večina primerov pomanjkanja železa povezana z anemijo.

Anemija v pravem pomenu besede je stanje, za katero je značilno majhno število rdečih krvničk ali majhna količina hemoglobina v krvničkah.

Nastanek in količina rdečih krvničk nista odvisna le od razpoložljivosti železa, temveč tudi od številnih drugih povezanih dejavnikov, kot so proizvodnja eritropoetina v ledvicah (snov, ki usklajuje nastajanje rdečih krvničk), kostnem mozgu (kjer se tvorijo celice) in stanje prehranjenosti.

Kako vem, ali imam anemijo?

Kratkotrajno pomanjkanje železa običajno nima vidnih simptomov. Telo namreč za pokrivanje kratkotrajnega pomanjkanja železa uporabi lastne zaloge, predvsem iz mišic, jeter, vranice in kostnega mozga.

Dolgotrajno pomanjkanje lahko povzroči šibkost, utrujenost, pomanjkanje energije, težave s spominom in koncentracijo, prebavne težave ter večjo dovzetnost za okužbe.

Najhujše posledice dolgotrajne slabokrvnosti so funkcionalne motnje, ki vplivajo predvsem na kognitivne sposobnosti in razvoj (sposobnost zaznavanja in mišljenja) ali imunsko delovanje.

Pri nosečnicah je slabokrvnost povezana z neugodnimi učinki na mater in plod - povečano tveganje za sepso, nizko porodno težo ploda ali tveganje za smrt matere in ploda.

Anemija sama po sebi ni bolezen, temveč je simptom razvite bolezni ali bolezenskega procesa v telesu.

Vzrokov za pomanjkanje železa - anemijo je lahko več. To so nekateri od njih:

• nezadosten vnos absorpcijskih oblik železa v prehrani
• nezadosten vnos vitaminov in mineralov, ki prav tako sodelujejo pri nastajanju rdečih krvničk (vitamin B12, vitamin A, riboflavin, baker)
• Slabša absorpcija železa
• Fiziološko povečane potrebe po njegovem vnosu (med rastjo, nosečnostjo, menstruacijo, bolniki, ki se zdravijo z dializo)
• Prekomerna izguba krvi
• Krvavitev iz prebavil ali sečil in rodil
• Uporaba nekaterih zdravil (kortikosteroidi, zdravila za zdravljenje tuberkuloze)
• Nekatere bolezni (akutne in kronične okužbe, pooperativna stanja, bolezni ščitnice ali ledvic)
• krvne bolezni, kot so srpastocelična anemija, talasemija, aplastična anemija, hemolitična anemija
• Debelost
• Alkoholizem
• Vegetarijanska prehrana, pomanjkanje mesa

Pomanjkanje železa zaradi nezadostnega vnosa železa s hrano lahko nadomestimo na več načinov.

Ključni koraki so izbira živil, bogatih z železom, obogatitev živil z železom, tj. namerno dodajanje tega elementa živilom, da se poveča njegova vsebnost.

Nato izboljšamo absorpcijo železa ali ga dodajamo v obliki prehranskih dopolnil ali zdravil.

Prehranska dopolnila z železom

Pred začetkom uporabe prehranskih dopolnil z železom je treba vedno upoštevati, da je slabokrvnost lahko posledica bolezni. Na to bolezen je treba najprej pomisliti.

Trenutno so na trgu na voljo izdelki z eno sestavino ali kombinirani multivitaminski izdelki, ki vsebujejo železo.

Najpogosteje se uporabljajo železove soli, kot sta železov sulfat in železov glukonat. Razlog za to je njihova nizka cena in visoka absorpcija. Jemljejo se peroralno (skozi usta).

Absorpcija železa je najvišja, kadar jih dajemo peroralno. Vendar lahko ta način dajanja povzroči slabost in bolečine v trebuhu. V tem primeru je treba odmerek zmanjšati ali ga vzeti hkrati s hrano.

Simptomi prevelike uporabe železa in zanesljiv pokazatelj, da je vaš odmerek prevelik, so slabost, zaprtje, bolečine v trebuhu, bruhanje ali omotica.

Oglejmo si tudi, kaj je po drugi strani posledica presežka železa v telesu.

Kakšne so posledice presežka železa?

Nevarnost železa je v tem, da lahko pospeši nastajanje strupenih kisikovih radikalov, ki poškodujejo celice in tkiva.

Poleg tega pri fiziološkem pH in v prisotnosti kisika hitro oksidira in se obori v netopne železove hidrokside.

Visoke ravni železa v človeškem telesu povzročijo njegovo odlaganje v organih, kot so jetra, srce, trebušna slinavka ali koža. To povzroči njihove patološke spremembe in razvoj bolezni.

Vzrok za presežek železa v telesu je lahko:

• njegov prevelik vnos v prehrani
• ponavljajoče se transfuzije krvi
• Bolezni, povezane s povečano razgradnjo hemoglobina

Bolezni, za katere je značilno kopičenje železa v organih, imenujemo hemokromatoza ali hemosideroza.

Hemokromatoza je dedna bolezen, ki jo povzroča prekomerna absorpcija železa v prebavnem traktu.

Hemosideroza se običajno pojavi pri bolnikih s pridobljeno ali prirojeno anemijo, ki večkrat prejmejo transfuzijo krvi in telo ne more pravilno izkoristiti prejetega železa.

Negativne posledice in zapleti teh motenj so poškodbe jeter, srca in žlez. Vodijo v cirozo, raka na jetrih, sladkorno bolezen, bolezni ščitnice, bolezni srca in živčevja ter vnetne bolezni sklepov.

Začetne manifestacije so šibkost, bolečine v trebuhu, prekomerna pigmentacija kože, neredno bitje srca, srčni infarkt, odpoved srca, izguba menstruacije, izpadanje las, bolečine in vnetje kolkov, osteoporoza ter mehčanje jeter in vranice.

Kakšne so možnosti zdravljenja visoke ravni železa?

Trenutno je edina preventivna in kurativna metoda kelativna terapija.

To zdravljenje zmanjšuje količino železa v tkivih in preprečuje njegovo kopičenje. Nevtralizira tudi njegove toksične oblike.

Načelo zdravljenja je, da se železo veže na kelatno sredstvo in se nato izloči iz telesa z urinom ali blatom.

Helacijska sredstva se lahko dajejo intravensko (v veno) ali peroralno (skozi usta).

Primeri uporabljenih kelatnih sredstev so deferoksamin (za intravensko dajanje), deferipron ali deferasirox (oba za peroralno dajanje).