Гемоглобин и железо: в чём разница¶

Гемоглобин — это сложный белок крови, содержащийся в эритроцитах, тогда как железо — это химический элемент (Fe), входящий в состав гемоглобина в качестве ключевого атома. Это не одно и то же: гемоглобин является молекулой, а железо — лишь одна из её составных частей. Без железа гемоглобин не может связывать кислород, однако само по себе железо, например в виде таблеток или продуктов, ещё не является гемоглобином.

¶Структура гемоглобина

Гемоглобин — тетрамерный белок, состоящий из четырёх субъединиц. У взрослого человека преобладает форма HbA, включающая две альфа-цепи и две бета-цепи. Каждая цепь содержит гем — простетическую группу, представляющую собой порфириновое кольцо с ионом железа Fe²⁺ в центре. Таким образом, одна молекула гемоглобина содержит четыре атома железа и способна присоединять до четырёх молекул кислорода.

Именно ион железа в геме обратимо связывает молекулу кислорода, превращаясь в оксигемоглобин. В тканях, где кислорода мало, гемоглобин отдаёт его клеткам, переходя в дезоксигемоглобин. Этот процесс лежит в основе переноса кислорода кровью от лёгких к органам и тканям.

¶Роль железа в организме

Железо — один из важнейших микроэлементов человеческого организма. Общее количество железа у взрослого человека составляет около 3–4 граммов. Примерно 60–70 % этого объёма приходится на гемоглобин эритроцитов, около 10 % — на миоглобин мышц, а остальная часть хранится в виде запасов в печени, селезёнке и костном мозге (в виде ферритина и гемосидерина) или циркулирует в составе трансферрина.

Помимо переноса кислорода, железо участвует в:

• тканевом дыхании (компонент цитохромов);
• синтезе ДНК и делении клеток;
• антиоксидантной защите (ферменты каталаза, пероксидаза);
• обезвреживании токсических веществ в печени;
• синтезе нейромедиаторов и коллагена.

¶Взаимосвязь гемоглобина и железа

Гемоглобин и железо тесно связаны, но не тождественны. Железо — необходимое условие образования гемоглобина: без достаточного поступления железа с пищей организм не может синтезировать достаточное количество этого белка. В свою очередь, гемоглобин — основное «хранилище» железа в организме.

При дефиците железа в первую очередь снижается уровень гемоглобина, что приводит к развитию железодефицитной анемии — состоянию, при котором эритроциты становятся меньше (микроцитоз) и бледнее (гипохромия), а ткани начинают испытывать кислородное голодание. Симптомы включают слабость, утомляемость, бледность кожи, одышку при физической нагрузке, головокружение, ломкость ногтей и выпадение волос.

¶Диагностика

Для оценки статуса железа и гемоглобина используются следующие лабораторные показатели:

Важно, что уровень гемоглобина может оставаться в норме даже при истощении запасов железа — так называемый латентный дефицит. Поэтому для ранней диагностики важен анализ на ферритин.

¶Источники железа

Различают два типа железа в пище:

• Гемовое железо — содержится в продуктах животного происхождения (мясо, печень, рыба, яйца). Усваивается эффективно — на 15–35 %.
• Негемовое железо — содержится в растительных продуктах (бобовые, гречка, шпинат, сухофрукты, орехи). Усваивается хуже — на 2–20 %, причём на этот процесс влияют витамин C (усиливает всасывание) и танины, кальций, фитаты (ослабляют).

Суточная потребность в железе составляет около 8–10 мг для мужчин, 15–18 мг для женщин репродуктивного возраста и 20–30 мг при беременности.

¶Частые заблуждения

Популярное утверждение «гемоглобин и железо — одно и то же» является ошибочным. Гемоглобин — сложный белок, молекулярная масса которого составляет около 64 500 Да, и железо занимает в нём лишь малую долю массы (примерно 3,5 %). При этом железо, полученное с пищей или в виде добавок, проходит сложный путь: оно всасывается в кишечнике, связывается с трансферрином, поступает в костный мозг, где используется для синтеза новых молекул гемоглобина в молодых эритроцитах.

Таким образом, железо — это «строительный материал», а гемоглобин — готовый «инструмент», выполняющий функцию переноса кислорода.

¶Источники

• Лекции по нормальной физиологии (под ред. В. И. Кульчицкого)
• Гематология: национальное руководство (под ред. О. А. Рукавицына, В. Г. Светлакова)
• Шилов В. Н., Балуда В. П. «Биохимия человека»
• Данные Всемирной организации здравоохранения по дефициту железа