متابولیسم آهن

 

 دیدکلی

 آهن برای تشکیل هموگلوبین، میوگلوبین و مواد دیگر از قبیل سیتوکرومها، سیتوکروم اکسیداز، پرکسیداز و کاتالاز اهمیت دارد، لذا ضروری است که روش مورد استفاده قرار گرفتن آن در بدن درک شود. مقدار کل آهن بدن بطور متوسط 4 تا 5 گرم است که حدود 65 درصد آن به شکل هموگلوبین وجود دارد. حدود 4 درصد دیگر آهن به شکل میوگلوبین، یک درصد به شکل ترکیبات مختلف هِم که موجب پیشبرد اکسیداسیون داخل سلولی می‌شوند. یک درصد به صورت ترکیب با پروتئین ترانسفرین در پلاسمای خون وجود داشته و 15 الی 30 درصد آن بطور عمده در سیستم رتیکولوآندوتلیال و سلولهای پارانشیم کبد عمدتا” به شکل فریتین ذخیره می‌شود.

انتقال و ذخیره آهن

انتقال، ذخیره و متابولیسم آهن به این ترتیب است. هنگامی که آهن از روده کوچک جذب می‌شود، بلافاصله در پلاسمای خون با یک بتاگلوبولین موسوم به آپوترانسفرین (Apotransferin) ترکیب شده و ترانسفرین را تشکیل می‌دهد. سپس در پلاسمای خون انتقال می‌یابد. آهن به صورت بسیار سستی با مولکول گلوبولین ترکیب شده و در نتیجه می‌تواند در هر نقطه از بدن به هر یک از بافتها آزاد شود. مازاد آهن در خون، در تمام سلولهای بدن بخصوص در سلولهای کبدی و به مقدار کمتر در سلولهای رتیکو آندوتلیال مغز استخوان رسوب می‌کند.

آهن درسیتوپلاسم سلول با پروتئینی به نام آپوفریتین ترکیب شده و فریتین را تشکیل می‌دهد. آپوفریتین دارای وزن مولکولی 460000 بوده و مقادیر متغیری آهن می‌تواند به صورت دسته جاتی از رادیکالهای آهن با این مولکول بزرگ ترکیب شود. بنابراین فریتین می‌تواند محتوی فقط مقدار اندک و یا مقدار زیادی آهن باشد. این آهن ذخیره شده به صورت فریتین موسوم به آهن ذخیره‌ای است.

در پلاسمای خون   :ترانسفرین <—————پوترانسفرین + آهن

در سیتوپلاسم سلول  :فریتین<—————-آپوفریتین + آهن ذخیره ای

بدن مقدار کمتری از آهن را در منابع ذخیره‌ای به شکل بسیار نامحلولی به نام هموسیدرین ذخیره می‌کند. این حالت به‌ویژه زمانی رخ می‌دهد که مقدار کل آهن موجود در بدن از ظرفیتی که کل آپوفریتین می‌تواند در خود جای دهد بیشتر شود. هموسیدرین دسته جات بزرگی در سلولها تشکیل می‌دهد و لذا می‌توان با تکنیکهای معمولی بافت شناسی آن را رنگ کرده و به صورت ذرات بزرگ در مقاطع بافتی مشاهده کرد.

فریتین را نیز می‌توان رنگ کرد، اما ذرات فریتین آنقدر کوچک و پراکنده هستند که معمولا” فقط با میکروسکوپ الکترونی می‌توان مشاهده کرد. هنگامی که مقدار آهن در پلاسما بسیار کم شود، آهن کاملا” به آسانی از فریتین، اما با سهولت کمتری از هموسیدرین گرفته می‌شود. سپس آهن به شکل ترانسفرین در پلاسما به قسمتهایی از بدن که مورد نیاز است انتقال می‌یابد.

یکی از مشخصات منحصر به فرد مولکول ترانسفرین آن است که به طور محکم به رسپتورهای موجود در غشای سلولی اریتروبلاستها در مغز استخوان می‌چسبد. سپس ترانسفرین همراه با آهن موجود در آن به روش آندوسیتوز به داخل اریتروبلاستها می‌رود. در داخل سلول ترانسفرین آهن خود را مستقیما” به میتوکندریها می‌دهد که در آنجا مولکول هم ساخته می‌شود. در افرادی که دارای مقادیر کافی ترانسفرین نیستند، ناتوانی در انتقال آهن به اریتروبلاستها به این روش موجب بروز آنمی شدید یعنی کاهش تعداد گویچه‌های سرخ که محتوی هموگلوبین کمتری از حالت طبیعی هستند، می‌شود.

دفع روزانه آهن

بدن مردان روزانه حدود یک میلی‌گرم آهن را عمدتاً از طریق مدفوع دفع می‌کند. هرگاه خونریزی رخ دهد، بدن مقادیر بیشتری از آهن را دفع می‌کند. در زنان نیز خونریزی قاعدگی مقدار متوسط دفع آهن را به حدود دو میلی‌گرم در روز می‌رساند.

جذب آهن از لوله گوارش

آهن از تمام قسمتهای روده کوچک به طور عمده با مکانیسم زیر جذب می‌شود .

کبد مقادیر متوسطی از آپوترانسفرین را به داخل صفرا ترشح می‌کند که از این طریق مجرای صفراوی به داخل دوازدهه جریان می‌یابد. آپوترانسفرین در روده کوچک با آهن آزاد و نیز با بعضی ترکیبات آهن دار از قبیل هموگلوبین و میوگلوبین گوشت یعنی دو تا از مهمترین منابع آهن در رژیم ترکیب می‌شود. این ترکیب موسوم به ترانسفرین است.

ترانسفرین به نوبهٔ خود به رسپتورهای موجود در غشای سلول‌های اپیتلیال روده می‌چسبد. سپس سلول اپیتلیال روده مولکول ترانسفرین را همراه با آهن از طریق فرایند پینوسیتوز به داخل خود وارد می‌کند و بعداً آن را در سمت خونی سلول‌ها به صورت ترانسفرین پلاسما آزاد می‌کند. همچنین بدن آهن را با سرعتی بسیار آهسته جذب می‌کند و حداکثر مقدار این جذب فقط چند میلی‌گرم در روز است. این بدان معنی است که هنگامی که مقادیر عظیمی آهن در غذا وجود دارد، فقط قسمت اندکی از آن می‌تواند جذب شود.

تنظیم آهن کل بدن

هنگامی که بدن از آهن اشباع می‌شود و آهن عملاً با تمام آپوفریتین موجود در نواحی ذخیره‌کنندهٔ آهن ترکیب می‌شود، روده میزان جذب آهن را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. از طرف دیگر هنگامی که منابع ذخیرهٔ آهن تمام آهن خود را از دست می‌دهند، روده سرعت جذب آهن را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد و این سرعت می‌تواند تا پنج برابر یا حتی بیشتر از زمانی شود که منابع ذخیرهٔ آهن اشباع هستند. به این ترتیب بدن مقدار کل آهن خود را تا حد زیادی با تغییر سرعت جذب آن تنظیم می‌کند.

تخریب هموگلوبین

هموگلوبین آزاد شده از گویچه‌ها هنگام پاره شدن آنها تقریبا” بلافاصله توسط ماکروفاژها در قسمتهای متعددی از بدن به ویژه در کبد، طحال و مغز استخوان فاگوسیته می‌شود. در جریان چند ساعت تا چند روز بعد ماکروفاژها مجددا” آهن را از هموگلوبین به داخل خون آزاد می‌کنند و این آهن توسط ترانسفرین یا برای تولید گویچه‌های سرخ جدید به مغز استخوان حمل می‌شود و یا برای ذخیره شدن به شکل فریتین به کبد و سایر بافتها انتقال می‌یابد. قسمت پورفیرین هموگلوبین توسط ماکروفاژها پس از طی یک سری مراحل به پیگمان بیلی‌روبین تبدیل می‌شود که به داخل خون آزاد شده و بعدا” توسط کبد به داخل صفرا ترشح می‌گردد.