Двухвалентное и трёхвалентное железо в биодоступности¶

Двухвалентное (Fe²⁺) и трёхвалентное (Fe³⁺) железо — две основные окислительные формы железа, встречающиеся в пищевых продуктах и биологических системах. В организме человека железо участвует в синтезе гемоглобина, миоглобина, ферментов и переносе кислорода. Вопрос о том, какая форма усваивается лучше, имеет практическое значение при лечении и профилактике железодефицитной анемии, которая, по данным Всемирной организации здравоохранения, затрагивает около 1,6 млрд человек в мире.

¶Химические свойства форм железа

Двухвалентное железо (феррум) обладает большей растворимостью в кишечнике, чем трёхвалентное. В щелочной среде тонкого кишечника Fe³⁺ образует нерастворимые гидроксиды, что затрудняет его всасывание. Для перехода Fe³⁺ в растворимую форму требуется восстановление до Fe²⁺, которое в организме осуществляется ферредоксин-редуктазой и другими кишечными редуктазами, а также поддерживается низким pH желудочного сока.

В пищевых продуктах железо находится в двух формах:

• Гемовое железо — содержится в мясе, птице, рыбе, морепродуктах. Представлено преимущественно двухвалентной формой в составе гема (порофирина). Биодоступность составляет 15–35 %.
• Негемовое железо — содержится в растительных продуктах, яйцах, молочных продуктах. Может быть как двух-, так и трёхвалентным. Биодоступность существенно ниже — 2–20 %.

¶Механизмы всасывания в кишечнике

Всасывание железа происходит преимущественно в двенадцатиперстной кишке и проксимальном отделе тощей кишки. Двухвалентное железо проникает через клетки слизистой оболочки кишечника посредством транспортёра DMT1 (divalent metal transporter 1). Трёхвалентное железо перед этим должно быть восстановлено до Fe²⁺ ферментом дуоксидазой DcytB на апикальной мембране энтероцита.

Внутри клетки железо связывается с ферритином и либо транспортируется в кровь через белок ферропортин (на базолатеральной мембране), либо хранится в виде запасов. Регуляция всасывания осуществляется гепсидином — гормоном печени, который при избытке железа снижает активность ферропортина и уменьшает поступление железа в кровь.

¶Биодоступность: сравнение форм

Прямое сравнение показывает, что Fe²⁺ усваивается в среднем в 2–3 раза эффективнее, чем нехелатированный Fe³⁺. Однако некоторые формы трёхвалентного железа демонстрируют сопоставимую биодоступность. Пример — железа карбонил (iron carbonyl), а также органические комплексы Fe³⁺ с аминокислотами и пептидами (например, ферроглицинат, ферробисглицинат хелат), которые сохраняют растворимость в кишечнике и всасываются по механизму, сходному с пептидным транспортом.

¶Препараты железа

Фармацевтическая промышленность выпускает обе формы железа в виде лекарственных средств:

• Препараты двухвалентного железа: сульфат железа (FeSO₄·7H₂O), фумарат железа, глюконат железа. Считаются «золотым стандартом» лечения железодефицитной анемии. Принимаются натощак для максимального всасывания, но чаще вызывают диспепсию.
• Препараты трёхвалентного железа: гидроксид-полимальтозный комплекс (железа гидроксид полимальтозат), сахарозный комплекс (железа карбоксимальтозат), ферроглицинат. Могут приниматься независимо от приёма пищи, лучше переносятся, но требуют более высоких доз для достижения того же эффекта.

Клинические исследования показывают, что при курсовом лечении обе формы препаратов приводят к сопоставимому повышению уровня гемоглобина, если доза элементарного железа подобрана корректно (обычно 100–200 мг элементарного Fe в сутки для взрослых).

¶Факторы, влияющие на усвоение

На всасывание железа влияет ряд пищевых факторов:

• Усилители: аскорбиновая кислота (витамин C) восстанавливает Fe³⁺ до Fe²⁺ и образует растворимые хелаты; мясо и рыба содержат факторы, повышающие всасывание негемового железа в 2–3 раза.
• Ингибиторы: фитаты (содержатся в злаках, бобовых), полифенолы (чай, кофе, какао), кальций, оксалаты — образуют с железом нерастворимые комплексы и снижают его доступность на 30–60 %.

¶Значение в клинической практике

При лечении железодефицитных состояний выбор формы железа определяется переносимостью, соблюдением пациентом режима приёма и стоимостью. Двухвалентные соли остаются наиболее изученными и дешёвыми средствами. Трёхвалентные комплексы предпочтительны при непереносимости Fe²⁺, при сопутствующих заболеваниях желудочно-кишечного тракта, а также в акушерской практике, где важна хорошая переносимость.

Профилактика дефицита железа основана на разнообразном питании с достаточным содержанием гемового железа, обогащении рациона источниками витамина C и ограничении продуктов-ингибиторов в основные приёмы пищи.

¶Источники

• ВОЗ. Железодефицитная анемия: оценка и профилактика. Рекомендации.
• Hallberg L., Hultén L. Iron absorption, iron status and non-anaemic iron deficiency.
• Лекции по гастроэнтерологии и гематологии. Механизмы всасывания железа.
• Инструкции по медицинскому применению препаратов железа (сульфат, карбоксимальтозат, полимальтозный комплекс).