КЛЕТОЧНОЕ ЖЕЛЕЗО

Гемоглобин, содержащийся в эритроцитах, выполняет

важную для организма газотранспортную функцию - переносит

экзогенный кислород и эндогенный углекислый газ. Эритроцит по

отношению к гемоглобину играет роль буферной системы, способной

регулировать общую величину газотранспортной функции.

Дыхательный пигмент крови - сложный белок, состоящий

из белковой молекулы - глобина, соединенной полипептидными цепочками с 4

комплексами гема. Глобин состоит из 2 пар ( ) полипептидных цепочек, каждая

из которых содержит 141-146 аминокислот. Гем, составляющий 4% веса

молекулы гемоглобина, содержит железо в центре порфиринового кольца. У

здорового человека гемоглобин гетерогенен. Нормальный эритроцит содержит

приблизительно 30 пг. гемоглобина, в котором находится 0,34% железа.

Миоглобин - дыхательный белок сердечной и

скелетной мускулатуры. Он состоит из единственной полипептидной

цепочки, содержащей 153 аминокислоты и соединенный с

гемпростетической группой. Основной функцией миоглобина

является транспортировка кислорода через клетку и регуляция его

содержания в мышце для осуществления сложных биохимических

процессов, лежащих в основе клеточного дыхания. Он содержит

0,34% железа. Миоглобин депонирует кислород во время

сокращения мышц, а при их поражении он может попадать в кровь и

выделяться с мочой.

Железосодержащие ферменты и негеминовое

железо клетки находится главным образом в митохондриях.

Наиболее изученными и важными для организма ферментами

являются цитохромы, каталаза и пероксидаза.

Цитохромы делятся на 4 группы в зависимости от

строения геминовой группы:

n А - цитохромы с гем - группой, соединяющей формилпорфин;

n В - цитохромы с протогем - группой;

n С - цигохромы с замещенной мезогем - группой;

n Д - цитохромы с гем - группой, соединяющей дегидропорфин.

В организме человека содержатся следующие цитохромы:

а1, аз, в, в5, с, с1, Р450. Они представляют собой липидные комплексы

гемопротеинов и прочно связаны с мембраной митохондрии. Однако,

цитохромы в5 и Р450 находятся в эндоплазматическом ретикулюме,

а микросомы содержат НАДН- цитохром С - редуктазу. Существует

мнение, что митохондриальное дыхание необходимо для процессов

дифференцировки тканей, а внемитохондриальное играет важную

роль в процессах роста и дыхания клетки. Основной биологической

ролью большинства цитохромов является участие в переносе

электронов, лежащих в основе процессов терминального окисления в

тканях.

Цитохромоксидаза является конечным ферментом

митохондриального транспорта электронов - электронотранспортной

цепочки, ответственным за образование АТФ при окислительном

фосфолировании в митохондриях. Показана тесная зависимость

между содержанием этого фермента в тканях и утилизацией ими

кислорода.

Каталаза, как и цитохромоксидаза, состоит из единственной полипептидной

цепочки, соединенной с гем - группой.

Она является одним из важнейших ферментов, предохраняющих

эритроциты от окислительного гемолиза. Каталаза выполняет

двойную функцию в зависимости от концентрации перекиси

водорода в клетке. При высокой концентрации перекиси водорода

фермент катализирует реакцию ее разложения, а при низкой - и в

присутствии донора водорода (метанол, этанол и др.) становится

преобладающей пероксидазная активность каталазы.

Пероксидаза содержится преимущественно в лейкоцитах и слизистой тонкого

кишечника у человека. Она также

обладает защитной ролью, предохраняя клетки от их разрушения

перекисными соединениями. Миелопероксидаза - железосодержащий

геминовый фермент, находящийся в азурофильных гранулах

нейтрофильных лейкоцитов и освобождается в фагоцитирующие вакуоли

в течение лизиса гранул.

Активированное этим ферментом разрушение белка клеточной стенки бактерий

является смертельным для микроорганизма, а

активированное им йодинирование частиц относится к бактерицидной

функции лейкоцитов. .

К железосодержащим относятся и флавопротеиновые ферменты,

в которых железо не включено в геминовую группу и необходимо только для

реакций переноса.

Наиболее изученной является сукцинатдегидрогеназа,

которая наиболее активна в цикле трикарбоновых кислот. Митохондриальные

мембраны свободно проницаемы для субстрата фермента.

Негеминовое железо, локализующееся главным

образом в митохондриях клетки, играет существенную роль в дыхании

клетки, участвуя в окислительном фосфолировании и транспорте

электронов при терминальном окислении, в цикле трикарбоновых

кислот.

Ферритин и гемосидерин - запасные

соединения железа в клетке, находящиеся главным образом в

ретикулоэндотелиальной системе печени, селезенки и костного

мозга. Приблизительно одна треть резервного железа организма

человека, преимущественно в виде ферритина, падает на долю

печени. Запасы железа могут быть при необходимости

мобилизованы для нужд организма и предохраняют его от

токсичного действия свободно циркулирующего железа.

Известно, что гепатоциты и купферовские клетки

печени участвуют в создании резервного железа, причем в

нормальной печени большая часть пегом и нового железа обнаружена

в гепатоцитах в виде ферритина. При парентеральном введении

железа как гепатоциты, так и кунферовские клетки печени

аккумулируют большое количество дополнительного ферритина,

хотя последние имеют тенденцию запасать относительно больше из

лишнего негеминового железа в виде гемосидерина.

Сферическая белковая оболочка молекулы ферритина состоит из 24 субъединиц,

имеющих молекулярный вес

18500 - 19000. Общий молекулярный вес апоферритина 445000.

Электронно-микроскопические исследования показали, что

ферритин имеет полую оболочку с внутренним диаметром 70 - 80 А.

Оболочка имеет 6 каналов, расширяющихся кнутри (их диаметр 9-12 А).

Ядро ферритина состоит из мицелл железо-фосфатного

комплекса, имеющих кристаллическую структуру. Захват и

освобождение железа осуществляется через белковые каналы путем

свободного пассажа, а его отложение и мобилизация происходят на

поверхности микрокристаллов. Стимуляция синтеза ферритина

железом является хорошо установленным фактом.

Как известно, печень является основным

компонентом ретикулоэндотелиальной системы. В конце

жизнедеятельности эритроциты фагоцитируются макрофагами этой

системы, а освобождающееся железо или оседает в печени в виде

ферритина (гемосидерина), или возвращается в плазму крови и

захватывается в паренхиматозных клетках печени и мышц, а также

в макрофагах ретикулоэндотелиальной системы печени, селезенки и

костного мозга. .

Гемосидерин является вторым запасным

соединением железа в клетке и содержит значительно больше

железа, чем ферритин. В отличие от ферритина он нерастворим в

воде. Существует достаточно аргументированное предположение,

что преобразование ферритина в гемосидерин происходит путем

постепенного перенасыщения ферритиновой молекулы железом с

последующим ее разрушением и образованием зрелого

гемосидерина.

Внимание исследователей в последнее время

привлекает циркулирующий в крови ферритин. Вероятно, он

происходит из клеток ретикулоэндотелиальной системы. Имеются

предположения, что сывороточный ферритин является отражением

активной секреции ферритина из печеночных клеток, возможно из

связанных полисом. Таким образом, его присутствие в сыворотке в

небольшом количестве не является результатом разрушения клеток

печени. Не только его происхождение, но и биологическая роль в

организме человека до настоящего времени изучены недостаточно.

Не вызывает сомнений точно установленный факт концентрация

сывороточного ферритина отражает состояние запасного фонда

железа в организме человека. Отметим, что хорошая зависимость

отмечена между уровнем сывороточного ферритина и

мобилизуемыми запасами железа в организме человека, изученных с

помощью количественных кровопусканий, а также между

ферритином и концентрацией негеминового железа в тканях печени,

полученных с помощью биопсии у людей. Средняя концентрация

его в сыворотке крови у мужчин выше, чем у женщин, с

колебаниями от 12 до 300 мкг/л.