Analiza kumulacji metali
ciężkich
w organizmach
Żelazo w układach biologicznych
Sylwia Majka
II rok Ochrona środowiska
Analiza kumulacji metali
ciężkich
w organizmach
Żelazo w układach biologicznych
Sylwia Majka
II rok Ochrona środowiska
Żelazo - Fe
nazwa łacińska: Ferrum
nazwa angielska: Iron liczba atomowa: 26
liczba masowa: 55,847
stan skupienia: ciało stałe
Konfiguracja elektronowa : 1s22s22p63s23p64s23d6
Żelazo znajduję się w VIII grupie i IV okresie układu okresowego
pierwiastków.
Jest ferromagnetykiem i srebrzystoszarym, ciągliwym, kowalnym metalem
topiącym się w wysokiej temperaturze. Występuje w trzech odmianach
alotropowych. Obok kobaltu i niklu należy do grupy żelazowców.
Żelazo w postaci czystego pierwiastka znalazło niewiele zastosowań.
Głównie
wykorzystuje się je do konstrukcji rdzeni elektromagnetycznych.
Żelazo jest bardzo często występującym pierwiastkiem w przyrodzie.
Występuje głównie w postaci minerałów: magnetytu Fe3O4,
hematytu Fe2O3, limonitu Fe(OH)3, syderytu FeCO3 i pirytu FeS2.
Wpływ na organizmy żywe
Żelazo jest niezbędnym do życia mikroelementem, tak ważnym, że
życie bez niego nie mogłoby istnieć. Każda żywa istota, roślina,
istota ludzka czy bakteria (dobra i zła) jak również komórki raka
potrzebują żelaza do rozwoju i wzrostu. Rośliny wymagają żelaza
do wytwarzania chlorofilu. Zwierzęta i ludzie potrzebują żelaza do
produkcji DNA, który jest kodem życia wszystkich istot żywych.
Zwierzęta i ludzie potrzebują również żelaza do produkcji
hemoglobiny (dostawcy tlenu dla całego organizmu) .Podstawowa
funkcja żelaza wiąże się z działaniem ochronnym w komórkach
przed toksycznymi produktami reakcji utleniania. Żelazo tak
niezbędne do życia ma jednak niezwykle destruktywną naturę. W
wolnym stanienie - nie związane z hemoglobiną czy innymi
wiążącymi się z nim proteinami - przyśpiesza oksydację czy
,,rdzewienie” tkanek organizmu”. Niedostateczna ilość żelaza w
diecie lub jego nieprawidłowa absorpcja może doprowadzić do
anemii, z kolei nadmiar może doprowadzić do równie poważnego
problemu jakim jest hematochromaza.
Po osiągnięciu dojrzałości ok.18 lat, nadmiar żelaza akumulującego
się w organizmie wynosi ok.1mg dziennie. W przybliżeniu 80%
żelaza w organizmie znajduje się we krwi. W organizmie człowieka
ważącego ok. 70 kg żelazo występuje w ilości około 4 g.
Żelazo jest składnikiem hemoglobiny i mioglobiny i jest nam
niezbędne do transportu oraz przenoszenia tlenu we krwi. Jego
niedobory przejawiają się w niedokrwistości (anemii),
powodowanej m.in. przez niedostateczną ilości hemoglobiny w
czerwonych krwinkach bądź skutki predyspozycji genetycznych.
Najpopularniejszymi objawami tej choroby jest zwykle:
- przewlekłe osłabienie i senność
- uczucie ciągłego chłodu
- bladość skóry
- zawroty głowy i omdlenia
- ciemość przed oczami
- duszności
Niedobór żelaza - Anemia
Źródło: doktor.pl
Bardzo często anemia towarzyszy chorobom takim jak: choroby
autoimmunologiczne, przewlekłe zapalenia bakteryjne, grzybicze,
pasożytnicze.
Na niedobory żelaza narażone są dzieci, odchudzające się
dziewczęta, kobiety z powodu utraty krwi w cyklach
miesiączkowych, kobiety w ciąży, kobiety po menopauzie,
sportowcy uprawiający sporty wytrzymałościowe, osoby
starsze,wegetarianie, rodziny o niskich dochodach (mniejsza
różnorodność pokarmów). Niedobory żelaza w organizmie u dzieci
często współistnieją z zespołem zaburzeń zachowania u dzieci
(ADHD ), objawiającym się wyczerpaniem i niemożnością
koncentracji.
Oprócz anemii, niedobór żelaza skutkuje (u obu płci)
niedotlenieniem tkanek co w konsekwencji powoduje:
- obniżenie zdolności do wysiłku fizycznego i psychicznego
(osłabienie, mniejsza koncentracja)
- zaburzenia regulacji temperatury ciała
- zaburzenia w rozwoju intelektualnym
- zakłócenia snu
Objawy anemii
Ilość czerwonych krwinek u
zdrowego człowieka i człowieka
chorego na anemię
Źródło:
http://t0.gstatic.com
Źródło:
http://1.bp.blogspot.com
Leczenie anemi
W walce z anemią niezwykle istotną rolę odgrywa właściwa
dieta. Anemia objawia się niedoborem żelaza we krwi, co
prowadzi do zaniżonego poziomu hemoglobiny i zbyt małej ilości
czerwonych krwinek. Dlatego też dieta osoby chorej powinna
zawierać produkty bogate w żelazo, witaminę B12 i kwas
foliowy. Najważniejszym ich źródłem są produkty pochodzenia
zwierzęcego i warzywa. Odpowiedni dobór składników
odżywczych skutecznie pomaga zwalczać objawy dolegliwości.
Aby skutecznie walczyć z anemią lub by uniknąć jej wystąpienia,
wystarczy trzymać się kilku prostych zasad. Należy:
- spożywać produkty pełnowartościowe, bogate w minerały i
substancje odżywcze,
- unikać słodyczy i wyrobów cukierniczych,
- jeść produkty bogate w żelazo,
- jeść dużo warzyw i owoców,
- zminimalizować picie kawy i herbaty.
Witamina B12, zwana także kobalaminą, uczestniczy w wielu
procesach zachodzących w organizmie ludzkim. Wpływa na
pracę mięśni, bierze udział w przemianach metabolicznych,
pomaga tworzyć osłonki otaczające komórki nerwowe,
pomaga w utrzymaniu równowagi psychicznej, a przede
wszystkim wspomaga wytwarzanie czerwonych krwinek,
zapobiegając niedokrwistości. Stąd tak wielka jej rola w diecie
anemika. Do produktów bogatych w witaminę B12 zaliczamy:
wątrobę wołową i wieprzową,
nerki i serca zwierząt,
chude mięso,
jaja,
sery,
skorupiaki,
ryby.
Nadmiar żelaza -
hemochromaza
Zbyt duża zawartość żelaza może odkładać się w wątrobie,
trzustce i w innych narządach powodując tzw. hemochromatozę.
U dzieci,w związku z możliwością hemochromatozy idiopatycznej
(nadmiernego wchłaniania żelaza i odkładania się w narządach),
śmiertelna może być dawka 3g. Skutkiem zaburzeń gospodarki
żelazem jest odkładania się tego pierwiastka w tkankach i
narządach, co prowadzi bezpośrednio do ich licznych uszkodzeń
oraz zaburzeń funkcji. Narządem najczęściej kumulującym
żelazo jest wątroba. Zmiany będące efektem odkładania się
w niej żelaza jest włóknienie, a w dalszej kolejności – marskość.
Efektem nadmiaru żelaza w organizmie są także zmiany w
obrębie skóry i sprowadzają się one do zaniku naskórka,
mieszków włosowych i gruczołów łojowych. Cechą
charakterystyczną tych zmian jest powstawanie ciemnego
zabarwienia skóry i przebarwień występujących w partiach ciała
narażonych na promieniowanie słoneczne.
Zbyt duża zawartość żelaza w organizmie pośrednio przyczynia się
do rozwoju chorób takich jak aterioskleroza,chroniczne
zmęczenie, marskość wątroby,zachwianie równowagi
hormonalnej, alzheimer oraz nowotwory.
Jest udowodnione, że dostarczenie żelaza do komórek
nowotworowych przyśpiesza ich wzrost. Już w 1988 roku dr.
Richard Stevans udowodnił, że wraz ze wzrostem poziomu żelaza
zwiększa się zachorowalność na raka. Na nadmiar żelaza
najbardziej narażone są gruczoły wydzielania wewnętrznego,
czego przejawem może być również cukrzyca.
Nadmiar żelaza nie wykorzystany do produkcji czerwonych ciałek
krwi odkłada się w pierwszej kolejności w wątrobie a następnie w
mózgu. Żelazo zakłóca pracę neurotransmiterów, co może
spowodować problemy neurologiczne lub psychiatryczne. Ponadto
stwierdzono (dr. Richardson z Uniwersytetu w Saskatchewan), że
głównym czynnikiem powodującym chorobę Alzhmeira.
Przeładowanie organizmu żelazem ma wpływ na spowolnienie
wzrostu i opóźnienie dojrzewania dzieci – ma to związek
z uszkodzeniem przysadki mózgowej.
Leczenie hemochromaza
Hemochromatoza jest chorobą nieuleczalną, jednak podjęcie
terapii - zwłaszcza we wcześniejszych fazach choroby - pozwala
uniknąć wystąpienia objawów choroby lub je zahamować.
Podstawą leczenia i jedyną skuteczną metodą są regularne upusty
krwi (każdorazowo ok. 500 ml) Upusty początkowo wykonuje się
zwykle raz, czasami dwa razy w tygodniu . Leczenie takie
prowadzi się przez wiele tygodni i może ono doprowadzić do
osiągnięcia prawidłowego poziomu żelaza we krwi. W ciężkich
przypadkach kuracja trwać może nawet trzy lub cztery lata. W
dalszym etapie leczenia upusty powtarzane są w zależności od
potrzeby. W większości przypadków leczenie upustami może
zmniejszyć uszkodzenie serca, zmniejszyć powiększoną wątrobę
oraz śledzionę i przywrócić wątrobie prawidłową czynność. W
zależności od objawów chorym można podawać takie leki, jak
deferoksamina: zwłaszcza osobom z ciężką niewydolnością
mięśnia sercowego. Dieta nie powinna zawierać składników
bogatych w żelazo, np. czerwonego mięsa, wątróbki, żółtek jaj i
wzbogaconych w żelazo przetworów zbożowych, ani pokarmów o
dużej zawartości witaminy C, która przyspiesza metabolizm
żelaza w ustroju. Osoby chore na hemochromaze powinny unikać
produktów zbożowych bogatych w żelazo
Zapotrzebowanie
człowieka
na żelazo
Dzienne zapotrzebowanie dorosłego człowieka na żelazo wynosi
ok 10-18 mg, jest ono większe u kobiet w ciąży oraz w przypadku
zachorowań na niektóre choroby. Pobieranie żelaza z
pożywieniem odpowiada na ogół tej wartości,ale wchłanianie
może nie być wystarczające. Wchłanianie żelaza z pożywieniem
zalezy w duzym stopniu od formy jego występowania. Mechanizm
wchłaniania żelaza z przewodu pokarmowego jest złożonym
procesem metabolicznym, w którym zachodzi redukcja i
utlenianie,a następnie wiązanie z białkami (np. transferryna,
ferrytyna) rozprowadzającymi go po organizmie.
Żelazo i jego związki nie są toksyczne dla organizmów żywych.
Mogą wystąpić natomiast zaburzenia w mechaniźmie regulującym
wchłanianie spowodowane stanami chorobowymi lub
długotrwałym spożywaniem wysokich dawek żelaza. W
przypadkach takich następuje wiązanie żelaza z białkami lub w
postaci fosforanu żelazowego (hemosyderin) , które odkładane są
w różnych tkankach ,a głównie w wątrobie. Zarówno wchłanianie
jak i metaboliczna funkcja żelaza są powiązane z oddziaływaniem
innych pierwiastków.
Szczególnie antagonistyczne działania wykazują Cd, Mn, Pb i Zn.
w Przypadku miedzi zależność ta ma układ złożony i często
charakter synergiczny, w związku z ich udziałem w procesach
oksydacyjno -redukcyjnych. Hamująco na bioprzyswajanlość
żelaza wpływa fosfor, co wynika z łatwego wytrącania się
fosforanów tego metalu w róźnych warunkach.
Są dwa źródła żelaza: żelazo hemowe, które jest łatwo
przyswajalne przez organizm (nawet 20%) i żelazo nie hemowe
zawarte miedzy innymi w roślinach które jest znacznie trudniej
przyswajalne przez organizm (1-5%). Przyswajalność żelaza
zależy od wielu czynników np. witaminy C. Takie składniki jak
sole wapnia, fosforu, mleko, sery, herbata, kawa i fityniany
znajdujące się w nasionach zbóż zaburzają przyswajanie żelaza.
Średnio tylko 10% zawartego w pokarmach żelaza jest w stanie
przyswoić organizm zdrowego człowieka. W pokarmach
pochodzenia zwierzęcego (żółtka jaj, wątroba, mięso, płucka,
cynadry oraz kaszanka, czarny salceson i czernina) około 40%
żelaza występuje w łatwo przyswajalnej postaci hemowej
(mioglobina, hemoglobina). Jego przyswajalność z pokarmów
wynosi około 20%. W produktach spożywczych pochodzenia
roślinnego (fasola, brokuły, groch, szpinak, orzechy, fasola,
melasa, suszone brzoskwinie, owsianka) żelazo jest w postaci
trudno przyswajalnej, niehemowej i jego przyswajanie dochodzi
do 5%. Absorpcja żelaza zależy również od potrzeb organizmu -
paradoksalnie mimo, że kobiety mają mniejszą jego pulę, to
żelazo przyswajają w większym stopniu (13%) niż mężczyźni
(6%).
Kontrola poziomu żelaza
w organiźmie
Aspiryna zalecana w małych dawkach w celu zapobiegania
atakom serca powoduje niewielką utratę krwi w systemie
trawiennym, co powoduje równocześnie obniżenie poziomu
żelaza.
W czasie ćwiczeń fizycznych tracimy z potem około 1mg żelaza
Dieta wegetarianska i posty limitują spożycie żelaza. Produkty
roslinne dostarczają trudno przyswajalne żelazo, co zapobiega
przeciążeniu organizmu jego nadmiarem.
Zielona herbata ma zdolność absorpcji żelaza (ze względu na
zawartość tanin, osłabi przyswajanie żelaza).
Czerwone wino posiada niewielkie ilości żelaza, jednak dzięki
łączącym się z żelazem pigmentom wydajnie pomaga
kontrolować jego poziom.
Gdy kwas fitowy lub bioflowanoidy (składnik nasion
sezamowych,ziaren) nie połączą się z żelazem w systemie
trawiennym, docierają do krwioobiegu gdzie łączą się z wolnym
żelazem, działając jako oczyszczające krew chelatory.
Równoczesne spożycie kwasu askorbinowego (witamina C, np.
w owocach cytrusowych) czy też ryb i mięsa (tzw. meat factor),
zwiększą stopień przyswojenia żelaza niehemowego
(''roślinnego'') przez nasz organizm.
Spożywanie produktów mięsnych, ponieważ żelazo z mięsa jest
przyswajalne w większym stopniu
Źródło http://www.darynatury.com
Bibliografia:
Rola żelaza w chorobach wątroby-
Krzysztof Jurczyk, Katedra i Klinika Chorób
Pisulewski P., Pysz M., 2008, Żywienie
człowieka, Kraków
Kabata-Pendias A., Pendias H.,
Biogeochemia pierwiastkow sladowych
http://www.dietametaboliczna.com