Железо — важный микроэлемент, необходимый для нормальной работы организма. Его дефицит — актуальная проблема: выпадение волос, усталость и снижение работоспособности, а также непонятная анемия в анализе крови — часто это все о нем. Мы – Nooteria Labs, разрабатываем и производим комплексные добавки для активной жизни. В этом обзоре рассказываем о влиянии недостатка железа на работу мозга, как оно хранится и высвобождается в организме.

Обращаем внимание на то, что в некоторых случаях может потребоваться консультация специалиста. Эта статья носит информационный характер.

Железо как микроэлемент

Давайте разберемся, зачем человеку нужно железо.

Железо — химический элемент, который естественным образом содержится во многих продуктах и доступен в качестве пищевой добавки.

Оно может существовать в степенях окисления в диапазоне от -2 до +6. В биологических системах железо представлено двухвалентным (+2), трехвалентным (+3) или ферриловом (+4) состояниях. Это позволяет ему передавать электроны и участвовать в различных биохимических процессах.

Железо работает как:

• компонент гемоглобина, белка-переносчика кислорода в эритроцитах;

• часть миоглобина, белка, который обеспечивает нормальную работу мышц и их метаболизм, нормальное физическое развитие.

А еще оно обеспечивает адекватную миелинизацию нервной ткани, что важно для неврологического статуса, и опосредованно влияет на синтез некоторых гормонов.

Уровень железа, мозг и продуктивность

Снижение уровня железа в организме влияет на синаптическую передачу в головном мозге, обменные процессы в нем, выработку и функцию нейромедиаторов, в основном в дофамин-опиатных системах, а также на когнитивные функции (обучение и память) и ряд физиологических переменных, таких как двигательная активность и терморегуляция (исследования Youdim MB, Клеточная и молекулярная биология).

В последние десятилетия проведено многих интересных исследований, изучающих влияние железа на мозг, например:

• Влияние перорального введения двухвалентного железа. Было доказано, что это значительно улучшает когнитивные функции и двигательную активность у пациентов с минимальной печеночной энцефалопатией.

• Студенток университета в Руанде с низким уровнем ферритина в крови кормили бобами, обогащенными железом. Смотрели, как изменение уровня железа влияет на поведение и работу мозга участниц. ЭЭГ-измерения показали, что употребление этих бобов в течение 18 недель улучшает когнитивные функции по сравнению с контрольной группой, которые ели обычную фасоль. Однако исследователи обращают внимание, что выборка специфичная — по полу и у достаточно умственно активной группы.

• Отеро с соавт. также доказали, что препараты железа восполняют дефицит P300 у детей с задержкой психомоторного развития и дефицитом железа, соответственно положительно влияют на рабочую память. P300 — это электрофизиологический потенциал, который возникает в мозге человека в ответ на стимулы, связанные с принятием решений и различением объектов.

• Метаанализ исследований о взаимосвязи физической активности, уровня микроэлементов (витамин B12, железо и цинк) и когнитивных способностей детей от 6 до 11 лет показал, что железо оказывает наилучшее влияние на результаты обучения в математике.

На диаграмме выше показаны результаты мета-анализа: влияние витамина В12, цинка и железа на математические способности. Данные представлены в виде средней разницы между экспериментальной и контрольной группами. Горизонтальные линии показывают 95% доверительный интервал, а ромбы указывают на комбинированный эффект, полученный при анализе случайных совместных эффектов. Значения ±0,2, ±0,5 и ±0,8 соответствуют малому, умеренному и большому влиянию соответственно. Однако ученые отмечают, что максимум влияния на обучение оказывает комбинация этих веществ, а на математику больше всего именно железо.

На основании вышесказанного можно сделать интересное и важное наблюдение:

Дефицит железа отрицательно влияет на когнитивные функции, восполнение дефицита устраняет нарушения.

При этом скорость поступления железа в мозг увеличивается, когда статус железа у человека низкий, и снижается, когда уровень становится выше.

Много — тоже плохо? Подводные камни избытка железа

Не все так просто с этим микроэлементом. На эту тему тоже достаточно исследований на животных и людях:

• Высокое потребление железа на раннем этапе развития у мышей приводит к стойким изменениям в метаболизме дофамина и нарушает миелинизацию волокон, а в критические фазы созревания мозга может иметь серьезные последствия для развития мозга, некоторые из которых могут быть необратимыми.

• Негативное влияние отложения железа в головном мозге, когнитивные нарушения у больных с хронической церебральной гипоперфузией.

• У больных с хронической церебральной гипоперфузией перегрузка железом, как и дефицит может также повредить репродуктивной функции женщин и мужчин.

• Связь кальция и железа при гибели нейронов, опосредованной ферроптозом.

По материалам выше видно, что железо стоит принимать при необходимости, его избыток может иметь негативные последствия при долгосрочном приеме.

Хитрый обмен железа в человеке

Или почему его уровень так легко истощается.

Обмен железа зависит, прежде всего, от скорости утилизации стареющих эритроцитов. За это отвечает особая система мононуклеарных фагоцитов (по-старому ретикулоэндотелиальная система, РЭС). Эта система вездесуща, клетки-пожиратели мусора есть в селезенке, печени, костном мозге.

Это своего рода мусороперерабатывающий завод, где заканчивают свой путь различные инородных частицы, бактерии и вирусы, постаревшие или погибшие клетки, то есть перерабатывается все то, что может навредить организму. Как типичный завод, он использует отходы для вторичной переработки и синтеза — не пропадать же добру.

В этом процессе есть свой оператор — печень. Она выполняет важную запасающую и регулирующую функцию, а пептидом гепсидином контролируется высвобождение железа из энтероцитов (клеток кишечника) и макрофагов (те самые “пожиратели”) в кровоток.

А ученые все посчитали…

• У здорового человека весом 70 кг в крови около 35 мг железа.

• В эритроцитах — 80% всего железа в организме.

• Время жизни эритроцитов — 4 месяца.

• 85% железа из старых кровяных клеток высвобождается повторно в виде связи Fe+белок, таких как трансферрин или ферритин.

• Ежедневно перерабатывается 0,66% всего железа в организме (данные Finch с соавт).

Хранение и высвобождение железа

Концентрация железа в организме — 30-40 мг/кг массы тела.

Примерно вот такой гвоздь длиной 50 мм и диаметром 2,5 мм.

Интересные факты:

• Количество микроэлемента в организме людей различно и зависит от возраста, расы и пола.;

• 75-85% микроэлемента находится в эритроцитах, но это еще не все;

• В “депо” (гемосидерин и трансферрин) хранится запас железа для экстренных случаев, например, при острой кровопотере. Обычно это 0-15 мг/кг. У женщин запас железа больше, чем у мужчин, из-за физиологических причин.

• Распределение запасов железа в организме неравномерно. Большинство железа (около 60%) находится в печени, из этого 95% — внутри клеток в виде ферритина. Оставшаяся часть — в мышцах и клетках ретикулоэндотелиальной системы (около 3%). Именно поэтому мамы заставляют детей есть печень, называя ее полезной, хотя она не всегда вкусная.

Как организм теряет железо?

Этот металл — низкорастворимый. Из-за этого он, в отличие от других своих металлических собратьев, плохо экскретируется (т. е. выводится). Соответственно, его обмен нестабильнее и легко смещается как в сторону дефицита, так и переизбытка. Если уровень других микроэлементов можно регулировать их выводом из организма, то уровень железа контролируется всасыванием с помощью пептида гепсидина. Идеально, если уровень всасывания равен потерям, но в реальной жизни это не всегда возможно.

Пути потери железа:

• Через ЖКТ с фекалиями, когда старые клетки кишечника, красные кровяные тельца и желчь выходят из организма вместе с калом, так как эти вещества плохо всасываются в кровь.

• С мочой и через кожу — примерно 0,1-0,3 мг/сут.

• Менструальные потери — 1,5-2,1 мг/сут. Оральные контрацептивы уменьшают потерю, а внутриматочные средства контрацепции — увеличивают.

Подведем итог. У мужчин общие потери железа 0,6-0,9 мг/сут. У женщин в пременопаузе — немного больше, чем у мужчин. У женщин в репродуктивном возрасте — до 18 мг ежемесячно.

Так сколько его нужно?

Приводим необходимое суточное потребление железа с пищей по данным ВОЗ:

Почему такая разница?

• Вегетарианцам нужно в 1,8 раза больше железа из-за особенностей рациона. Железо из мяса легче усваивается и всасывается, чем из продуктов растительного происхождения. Биодоступность железа при вегетарианской диете — всего 5%-12%.

• Гемовое железо (т. е. животного происхождения) имеет более высокую биодоступность 25-30%, чем негемовое (растительное). Витамин С, мясо, рыба усиливают всасывание негемового железа, а фитаты и полифенолы (зерно, бобовые) имеют противоположный эффект.

• У детей и подростков необходимость в железе сильно варьируется в силу интенсивного роста, метаболизма и умственной нагрузки.

• Взрослые мужчины имеют более стабильные потребности, а у женщины — в зависимости от возраста, репродуктивной функции, состояния беременности и лактации.

Деликатное время

Исследование женщин во время беременности (анализ Cochrane ****Library) показало:

• Среди фертильных женщин 20% имеют запасы железа >500 мг, что является необходимым минимумом во время беременности; 40% имеют запасы железа 100-500 мг, а 40% практически не имеют запасов железа, т.е. более 90% женщин потребляют меньше рекомендуемой дозы.

При этом потребность во всасываемом железе увеличивается с 0,8 мг/сут на ранних сроках беременности до 7,5 мг/сут на поздних. Потребность в железе мг/день во время менструации, беременности и лактации (Ann Hematol, 2006.85: 559–565 Nils Milman). Тут мы видим, что потребность во время беременности вырастает в 7 раз.

• Во время беременности увеличивается всасывание железа, но это недостаточно, чтобы предотвратить ЖДА (железодефицитную анемию) у 20% женщин, которые не принимают дополнительное железо.

• Беременные женщины, принимавшие железо, имеют больше запасов железа, выше уровень гемоглобина и меньше вероятность развития ЖДА по сравнению с теми, кто получал плацебо.

Какие выводы

В данном обзоре мы рассмотрели лишь некоторые возможности важного микроэлемента, связанного с работой мозга. В будущем мы еще вернемся к этой теме:

• Какие формы железа самые эффективные и лучше усваиваются организмом?

• Какие витамины и микроэлементы можно принимать вместе с добавкой железа, а какие лучше не комбинировать?

• Как быстро можно увидеть результат после начала приема?

• Кому следует принимать железо с осторожностью и кому не стоит его принимать?

• Как узнать, есть ли у вас анемия, связанная с недостатком железа, и какие анализы это покажут?

Итак, железо является важным элементом для нормальной работы нервной системы. Его недостаток ведет к потере продуктивности, внешнего вида и просто сил. При этом избыток тоже может быть вреден, поэтому не стоит превышать рекомендуемые дозировки. По применению железа при наличии индивидуальных особенностей рекомендуем проконсультироваться с лечащим врачом.

Если вам понравился наш контент, мы будем рады видеть вас в наших группах ВКонтакте и Telegram, где мы рассказываем о работе организма и комплексных добавках простым языком.

Автор статьи: Зейдлиц Светлана Александровна, врач-реаниматолог, специалист по персонифицированной медицине, эксперт Nooteria Labs.

Возможно, вы больше никогда не захотите есть сахар после этого поста, по крайней мере значительно снизите его употребление. Все знают, что сахар вреден, он влияет почти на весь организм и приводит к набору веса. Но давайте возьмём одну «малюсенькую» часть – эритроциты. Именно по эритроцитам измеряют уровень сахара в крови и диагностируют диабет с помощью анализа А1с. Когда гемоглобин, входящий в состав эритроцитов, соприкасается с сахаром, происходит химическая реакция под названием гликирование. Сахар прилипает к гемоглобину и делает эритроциты жёсткими, они перестают работать правильно и теряют способность гнуться. От того, сколько сахара прилипло к гемоглобину, и зависит результат анализа А1с. Если показатель 5,7 или меньше – это считается нормой, 5,7–6,4 – преддиабет, а если выше 6,4 – это диабет.

В норме эритроциты должны быть гибкими и свободно перемещаться по сосудам, доставлять кислород к тканям и забирать углекислый газ. Чем больше сахара, тем жёстче становятся эти клетки, они слипаются в комки, что повышает риск образования тромбов. Негнущиеся эритроциты застревают в капиллярах, и ткани начинают голодать. У диабетиков возникает покалывание, онемение в пальцах ног и рук, боли, жжение, так как нервам не хватает кислорода. Это только начало пути к некрозу, когда ткани отмирают, и может развиться гангрена, приводящая к ампутациям. Бактерии и грибки процветают в среде с низким содержанием кислорода, и инфицирование распространяется ещё быстрее.

Гликированные эритроциты теряют способность переносить достаточное количество кислорода. Это снижает общую выносливость: человек поднимается по лестнице и быстро начинает задыхаться. Он пытается увеличить энергию с помощью кофеина, но истинная причина в том, что нужно привести в порядок эритроциты. Страдает и зрение, потому что сетчатке, являющейся продолжением мозга, тоже нужен хороший приток крови. Диабетическая ретинопатия, глаукома, катаракта, макулярная дегенерация – всё это связано с гликированием клеток крови и недостатком кислорода. Многие люди замечают, что им всё чаще приходится менять очки на более сильные, хотя правильным решением было бы изменение питания.

Дёсны также уязвимы для инфекции при высоком сахаре, и развивается периодонтит. Почки, состоящие из множества крошечных фильтров, получают повреждения из-за повышенной глюкозы. При этом они вырабатывают эритропоэтин, стимулирующий образование красных кровяных телец. Недостаток эритропоэтина ведёт к снижению количества эритроцитов и анемии. Железо, содержащееся в эритроцитах, при повреждении контактирует с сосудистой стенкой и ржавеет под воздействием кислорода, разъедая ткань. Организм пытается залечить эти места холестерином, формируются бляшки и тромбы, а люди ошибочно садятся на низкожировую диету, которая не решает проблему.

Анализ А1с лучше отражает средний уровень сахара в крови за три месяца, чем разовые измерения глюкозы, ведь иногда человек может питаться здоровее в определённые дни, а в остальные – нет. При нормальном уровне сахара около 80 мг на децилитр это всего лишь одна чайная ложка сахара на всю кровь в организме. Если же этот уровень повышается даже незначительно, например до 126, в крови уже больше чем одна чайная ложка, и риск гликирования возрастает. Инсулин пытается убрать излишки сахара, превращая его в жир и откладывая по всему телу. Вот почему при чрезмерном употреблении углеводов начинаются проблемы с весом, печенью и другими органами.

Когда человек ест много сахара, а потом удивляется утомляемости и помутнению зрения, оказывается, что это напрямую связано с тем, что эритроциты становятся слишком жёсткими и слипаются. Попробуйте отказаться от сладкого на неделю и вы почувствуете прилив сил, ясность ума и улучшение общего состояния. Гибкие эритроциты лучше выполняют свою работу, обеспечивая ткани кислородом и удаляя углекислый газ, что сразу отражается на самочувствии.

На этом моменте я слегка завис. Но постойте, ведь чугун — это тоже железо. Вернее, это ещё один сплав железа с углеродом. И сплав этот окисляется за милую душу.

Ладно, может, позже объяснят?

— Железо есть железо. Тупое — заточить. Ржавое — отчистить; даже железная труба, если ею как следует садануть твари по черепу, большое подспорье, даже ржавая.

И тут же выясняется, что у торговца с собой телега, полная железного лома, выброшенного за негодностью. После чего герои радостно отправляются его чистить и точить — всё по инструкции. И героически запыривают этим добром несчастных волчар. Победа, хэппи энд, все дела, хоть и много наших полегло.

А я стою с книгой в руках и лицом лица. Потому что века развития металлургии только что отправлены в утиль буквально парой предложений. И от этого больно физически.

Поясню. Вот есть элемент железо. Он распространён в земной коре, в том числе в виде своих оксидов — соединений с кислородом. Этим оксидам в печи подсовывают углерод, на который с агрессивный кислород с жадностью набрасывается, оставляя железо в расплаве. Но углерода вокруг много, и расплав этот с радостью растворяет его в себе.

На выходе же мы получаем, как правило, чугун. Ещё раз: чугун — это железо. Просто в этом железе растворился углерод. Кстати, углерода в чугуне не меньше 2,14 %. Запомните эту цифру.

Но чугун хрупкий, он готов треснуть от любого удара. Гораздо интереснее в этом плане сталь — тоже сплав железа с углеродом. Получают сталь парадоксальным методом: снова плавят чугун и продувают его — когда-то просто воздухом, а сейчас кислородом. То есть, сначала мы такие "давайте отберём у железа кислород", а потом "давайте вдуем железу кислород".

На самом деле мы в этот момент надеемся, что кислород проигнорирует железо в расплаве и стырит лишний углерод. Собственно, сталь — это железо, в котором растворено 0,02 % — 0,6 % углерода. Если углерода больше 0,6 %, но меньше 2,14 %, это высокоуглеродистая сталь. Больше 2,14 % — напомню, это чугун.

И есть чистое железо. На самом деле оно может быть технически чистым, химически чистым, т. н. "полупроводниковой" чистоты — градаций дохрена, и все они условны. Важно то, что углерода и прочей бяки в нём следовые количества. Из-за этого чистое железо почти не ржавеет. В нём нет тех примесей, из-за которых образуются гальванические пары, ведущие к окислению.

То есть, сначала автор заявляет, что зарубить ликантропа можно только чистым железом, которое якобы способно окисляться (нет). Нам не подходит способный к окислению чугун, в котором 2,14 % углерода. Нам не подходит сталь, в которой углерода 0,02 % — 0,6 %, и которая тоже не против задорно окислиться.

Зато нам замечательно подходит железный лом! А из чего же он состоит? В Средние века — из того же чугуна (битые сковороды, колотые котелки, лопнувшие печные дверцы) или той же стали (сточенные ножи, погнутые вилы, дедов шлем с дыркой на темечке). Чистого железа в этом ворохе ржавого хлама нет и быть не может.

Самое интересное, что автор в курсе. Моими стараниями. Менять, ясное дело, ничего не планирует. А я каждый раз немножко рыдаю, перечитывая в остальном славную книжку.

Температура Кюри для железа составляет примерно 770 °C. Это критическая точка, при достижении которой железо теряет свои ферромагнитные свойства и становится парамагнетиком. До этой температуры спины электронов в железе ориентированы преимущественно в одном направлении, создавая устойчивое магнитное поле. Однако при нагреве выше 770 °C тепловая энергия становится достаточной, чтобы нарушить этот порядок, и магнитные моменты атомов начинают хаотично изменяться, что приводит к исчезновению намагниченности. При охлаждении ниже этой температуры ферромагнитные свойства железа восстанавливаются.

ТГ «Познавательное рядом»