Żelazo jest po tlenie, krzemie, glinie, czwartym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem na kuli ziemskiej. W roztworach wodnych występuje w dwóch stopniach utleniania - jako jon żelazawy (Fe+2) i żelazowy (Fe+3). Związki żelaza trójwartościowego są słabo rozpuszczalne. Organizmy żywe musiały wytworzyć mechanizmy umożliwiające przekształcenie związków żelazowych (Fe+3), związków nieprzyswajalnych w sole żelaza dostępne dla ustroju. Przemiana żelaza składa się z kilku etapów: wchłaniania, transportu i udziału w procesach metabolicznych i magazynowania.
Żelazo spożyte w pokarmach lub suplementach trafiając do żołądka, w którym jest kwaśne środowisko, utlenia się do Fe+3. Dlatego wraz z suplementami żelaza należy spożywać odpowiednie ilości związków redukujących, np. witaminy C (kwasu L-askorbinowego).
Wchłanianie żelaza odbywa się w dwunastnicy i górnej części jelita cienkiego. Śluzówka żołądka też ma zdolność wchłaniania żelaza dwuwartościowego. Sok trzustkowy hamuje procesy wchłaniania żelaza, dlatego w przypadkach uszkodzenia trzustki można zaobserwować wzmożone wchłanianie żelaza.
Przyswajanie żelaza zmniejszają sole wapnia, fosforu, mleko, sery, herbata (tanina), kawa i fityniany znajdujące się w nasionach zbóż. Nadmiar w pokarmach jednego z takich pierwiastków jak wapń, cynk, mangan i żelazo powoduje blokowanie przyswajania innych pierwiastków tej grupy. Nie wolno popijać suplementów żelazowych napojami typu Cola lub zażywać ich po posiłkach bogatych w fosforany, jak np. ryby.
W organizmie człowieka znajduje się od trzech do pięciu gramów żelaza. Około 70% tej ilości jest związane w krwi, głównie w postaci hemoglobiny. W mięśniach żelazo wchodzi w skład mioglobiny, czerwonego barwnika mięśni pełniącego funkcję przenoszenia tlenu wewnątrz komórki.
W porównaniu z osobami zdrowymi, posiadającymi zrównoważone zapasy żelaza, przyswajalność żelaza rośnie nawet dziesięciokrotnie u osób wykazujących niedobory tego pierwiastka. Jest to swoisty mechanizm organizmu regulujący gospodarkę żelazem.
Ogólnie można przyjąć, że zależnie od czynników modulujących bio-przyswajalność, wchłanianie żelaza waha się od 5 do ok. 25%. Przyswajanie żelaza poprawia się przy wystąpieniu jego niedoborów w organizmie.
Żelazo przechodzi przez nabłonek jelitowy jako dwuwartościowe i utlenia się do trójwartościowego. W komórkach nabłonka jelitowego łączy się z białkiem zwanym apoferrytyną tworząc ferrytynę. Żelazo przechodząc z komórek nabłonka do krwi łączy się z transferyną - białkiem transportującym żelazo do szpiku kostnego, gdzie jest wykorzystywane w procesie erytropoezy (tworzenia krwinek czerwonych).

Pobieranie żelaza przez komórki odbywa się poprzez receptory wiążące transferynę Fe+3, będące białkiem trans-błonowym składającym się z dwóch monomerów glikoproteinowych połączonych mostkiem siarczkowym. Po stronie wewnętrznej błony komórkowej znajdują się kwasy tłuszczowe związane z tymi białkami kowalencyjnie. Kompleks receptor – transferyna – żelazo ulega inwaginacji na drodze endocytozy tworząc w cytoplazmie wakuole. Kwasowe środowisko wakuoli powoduje uwolnienie żelaza z transferyny, natomiast kompleks receptor – transferyna powraca na powierzchnię błony komórkowej odzyskując zdolność do transportu następnych kationów żelaza. Pomiędzy ekspresją receptorów transferyny a proliferacją komórek stwierdzono ścisłą zależność, którą wykorzystywano w próbach leczenia nowotworów poprzez blokowanie kompleksu receptor – transferyna, np. związkami galu.

Żelazo występuje w organizmie w następujących związkach:
• hemoproteiny: hemoglobina, mioglobina, cytochromy, enzymy;
• transferyna (β-globulina osocza): laktoferyna, laktotransferyna z wydzielin zewnątrzkomórkowych(mleko, łzy, sok trzustkowy) i z wydzielin wewnątrzkomórkowych (leukocyty);
• ferrytyna, białko będące podstawowym magazynem „rozpuszczalnego” żelaza w komórkach;
• hemosyderyna, trwałe połączenie żelaza z białkiem;
• enzymy zawierające żelazo: katalaza, peroksydaza, reduktaza rybonukleotydowa, dehydrogenaza bursztynianowa, oksydaza cytochromowa i inne;
• pośrednia pula żelaza: chelatowe kompleksy z nisko-cząsteczkowymi związkami: z cytrynianami, nukleotydami, aminokwasami, cukrami itd.;
Pula pośrednia związków żelaza bierze udział w przenoszeniu w komórkach żelaza z transferyny do ferrytyny, syntezy hemoprotein i aktywacji enzymów. W enterocytach tylko żelazo z puli pośredniej zostaje wchłonięte i przetransportowane do krwi, natomiast żelazo trójwartościowe związane w ferrytynie jest wydalane w złuszczających się komórkach okładzinowych.
Żelazo staje się nośnikiem tlenu w organizmie w chodząc w skład hemoglobiny w czerwonych krwinkach. W procesie tworzenia hemoglobiny uczestniczy również witamina B6. W krwi dorosłego człowieka znajduje się około 35 trylionów czerwonych ciałek. W ciągu jednej sekundy następuje rozpad około 10 milionów krwinek, a na ich miejsce powstają nowe krwinki. Szczególnie szybki rozpad krwinek następuje podczas intensywnych i długotrwałych wysiłków fizycznych.
Każda żywa komórka dla utrzymania procesów metabolicznych potrzebuje m. in. żelaza. Bez niego komórka obumiera. Fakt ten był wykorzystywany w próbach leczenia chorób nowotworowych. Mechanizm ten jest również wykorzystywany przez laktoferynę chroniącą mleko, środowisko oczu, płyn jelitowy i nasienie przed inwazją bakteryjną. W osoczu laktoferyna pochodzi z ziarnistości wtórnych neutrofili i uwalniana jest w czasie zakwaszenia organizmu, tj. podczas stanów zapalnych lub w ketozie. Laktoferyna wykazuje wyższe powinowactwo do żelaza niż transferyna, dlatego przejmuje funkcje bakteriostatyczną w czasie infekcji. W długotrwałej ketozie laktoferyna może wiązać żelazo z puli pośredniej, co może prowadzić do nadmiernego zmagazynowania żelaza. Manifestuje się to zwiększeniem ilości żelaza we włosach.

cdn.

autor zdjęcia Paweł Uchorczak
https://szkolakrajobrazu.pl/pawel-uchorczak