geležis gamtoje ir žmogaus organizme.
Geležis (Fe) – kalbėti apie geležį, kaip apie gausiausiai paplitusį metalą Žemėje, ko gero, neverta. Geležis sudaro apie 6,2 % Žemės plutos masės. Nuo jo atradimo dienos iki dabar pat, jis išlieka plačiausiai naudojamas metalas pramonėje, jo galima aptikti visur. Šiandienai be jo išsiversti būtų jau ir problematiška.
Geležis taipogi yra svarbus mikroelementas, kuris dalyvauja daugelyje biocheminių reakcijų. Suaugusio žmogaus organizme yra apie 3-4 g geležies, didžioji jo dalis (68-75%) yra hemoglobino sudėtyje, o likusios dalys susijungusios su baltymais feritinu, mioglobinu, transferinu, citochromu ir fermentais. Geležis, tam tikri jos kiekiai, gali būti kaupiama kepenyse, blužnyje ir kaulų čiulpuose atsargų pavidalu.
Pagrindinės biologinės savybės.
Taigi, geležis žymia dalimi yra deguonį pernešančių proteinų sudėtyje. O būdamas jų sudėtyje tampa vos ne pagrindine priežastimi, kodėl šie pigmentai geba surišti į plaučius patekusį deguonį ir pernešti jį iki visų organizmo ląstelių.
Įdomu tai, kad hemoglobino sudėtyje geležis susiriša su deguonimi daug kartų aktyviau, nei būdamas kokio kito biologiškai aktyvaus junginio sudėtyje. Vien šitos, deguonį pernešančios funkcijos pakanka tam, kad jau būtų galima įvertinti visą geležies svarbą palaikant medžiagų apykaitos ir energijos procesus. Geležis nepakeičiama kraujodaros ir ląstelinės apykaitos procesuose.
Kitas, taipogi svarbus biologiškai aktyvus junginys, kuris įtraukia į savo sudėtį geležies atomus yra mioglobinas. Jis yra širdies ir skeletinių raumenų baltymas, kuris raumenyse dalyvauja deguonies ir anglies dvideginio apykaitoje. Šis junginys aktyviai dalyvauja aprūpinant deguonimi intensyviai dirbančius raumenis. Geležis, esanti mioglobino sudėtyje, padeda palaikyti raumeninių audinių aktyvumą (darbingumą) esant ilgalaikėms fizinėms apkrovoms, kai iš kraujo paduodamas deguonis yra labai greitai išeikvojamas.
Geležis taip pat vaidina svarbų vaidmenį energijos išsiskyrimo procesuose, fermentinėse reakcijose (kaip fermentų kofaktorius), imuninių funkcijų procesuose, turi įtakos laisvųjų radikalų susidarymui, cholesterolio metabolizme.
Geležis maisto produktuose.
Geležies, kuri patenka į organizmą su maistu, turėtų užtekti organizmo geležies poreikių patenkinimui. Bet sportuojant, karts nuo karto (epizodiškai) reiktų jos papildomai vartoti pavienių arba kartu su kokiais nors vitaminų-mineralų kompleksais.
Su maistu geležies gauname iš mėsos, kepenų, kiaušinių, ankštinių, duonos, kruopų, moliūgų ir sezamų sėklų, neskaldytų grūdų, taipogi geležies yra obuoliuose, burokėliuose, lapinėse daržovėse, petražolėse.
Teigiama, kad iš augalinio maisto geležis pasisavinama sunkiai.
Geležies trūkumas ir perdozavimas.
Geležies trūkumas, kaip ir perteklius, neigiamai veikia žmogaus sveikatą. Trūkstant geležies gali išsivystyti anemija, kurios atsiradimo priežastimi yra geležies jonų trūkumas hemoglobino sintezei. O perteklinės geležies dozės (200 mg ir daugiau) gali turėti toksišką poveikį.
Perdozavimas gali daryti neigiamą poveikį antioksidantinei sistemai, todėl sveikiems žmonėms nerekomenduojama vartoti dažnai specializuotų geležies papildų.
Reiktų žinoti, kad biosintezės metu geležies šaltiniu pasitarnauja ne tik geležis esanti maiste, bet ir geležis, kuri yra išlaisvinama pastoviai suyrant eritrocitams. Tai natūralus procesas esantis kepenų ir blužnies ląstelėse. Kalbant kitaip, geležis iš eritrocitų panaudojama pakartotinai.
Geležies paros norma.
Paros geležies poreikis suaugusiam vyrui gali siekti 10 mg.
Moterims, ryšium su tuo, kad jos reguliariai netenka kraujo (menstruacijų metu), geležies poreikis gali išaugti iki 18 mg, o nėščioms ir maitinančioms krūtimi ir dar daugiau.
Vaikams paros normos gali siekti apie 6-8 mg, paaugliams kiek didesnės – 10-15 mg.
Prie to reiktų atminti, kad geležis iš skirtingų maisto produktų pasisavinama skirtingai. Kai kurie informaciniai šaltiniai teigia, kad geležies su maistu reiktų gauti apie 15-20 mg per dieną, kadangi tik apie 5-10 % jos tėra pasisavinama. Kitaip sakant, pvz., per dieną gaunant 15-20 mg geležies su maistu, iš jos tik apie 0,5-1,5 mg yra rezorbuojama.
Apykaita organizme.
Geležies pasisavinimui teigiamos įtakos turi askorbo rūgštis, kraujodarai reikalingi B grupės vitaminai. Neigiamą įtaką daro kalcis, nors pagrinde pasisavinimui trukdo tokios medžiagos kaip fitino rūgštis, oksalatai, taninai ir kofeinas.
Dar viena priežastis, dėl kurios geležies rezorbcija yra apsunkinta yra ta, kad ji sudaro netirpias druskas. Tokie geležies kompleksai geriau rezorbuojami rūgščioje aplinkoje. Čia į pagalbą ateina minėtas vitaminas C, jis neleidžia susidaryti netirpiems geležies junginiams, redukuoja trikrūvę geležį (F3+) į dvikrūvę (Fe2+) ir taip gerina jos pasisavinimą.
Geležis geriausiai pasisavinama dvylikapirštėje ir tuščiojoje žarnoje. Jų spindyje yra išskiriamas geležį prisijungiantis baltymas apoferitinas, kurio dėka jis yra pernešamas į enterocitą.
Dalis geležies, kuri yra enterocite kartu su transferinu, yra perkeliamas į tarpląstelinę ertmę, o iš ten į kraują, kuriame geležis susijungia su kraujo plazmos transferinu.
Baltymas feritinas gali riboti enterocite esančios geležies jonų pernešimą. Jis prisijungia geležį (Fe2+) ir taip jis yra kaupiamas enterocite. Įdomu tai, kad viena feritino molekulė prisijungia apie 4500 geležies atomų, todėl žmogaus organizmas gali turėti pakankamą kiekį geležies atsargų, kurios reikalui esant yra panaudojamos.
Plačiau apie geležies apykaitą organizme galima rast čia – Geležies apykaita organizme.
Pasireiškiantys sutrikimai esant geležies trūkumui organizme.
Prie geležies trūkumo prisideda nepakankamas jo gavimas su maistu, didelis jo praradimas (kraujuojant, su prakaitu ir pan.) ar blogas jo pasisavinimas.
Geležies trūkumui būdingi tokie simptomai kaip raumenų silpnumas, galvos skausmas ir svaigimas, nuovargis, blyški oda ir pan. Tarp visų galimų anemijų, dažniausiai pasitaikančios yra anemijos dėl geležies trūkumo, bet tai dar ne viskas. Tarpe visų priežasčių, dėl kurių sutrinka ir silpsta imuninės sistemos funkcijos, geležies trūkumas taipogi vaidina svarbų vaidmenį.
Toks imuninis nepakankamumas esant geležies stygiui, pagrinde pasireiškia dėl žemo fermentų, baltymų ir receptorinio ląstelių aparato, į kurias ji įeina, aktyvumo. Dėl tos priežasties sutrinka ATP sintezė ir organizmo energijos apykaita.
Trūkstant geležies, kaulų čiulpuose gaminama mažiau eritrocitų ir trumpėja jų amžius, sutrinka hemoglobino sintezė. Nors, esant subalansuotai mitybai, paprastai gaunamos geležies užtenka pakankamai ir pusiausvyra tarp geležies patekimo ir pašalinimo iš organizmo yra lengvai išlyginama. O laikinas jos deficitas yra papildomas iš turimų atsargų.
Vegetarams yra rekomenduojama geležies vartoti daugiau. Nors tokių produktų, kurie yra praturtinti geležies druskomis, pasisavinamumas yra problematiškas, o nauda, vartojant tokius produktus sveikiems žmonėms, nėra įrodyta. Yra žinoma, kad vegetarų organizmas prisitaiko prie dietų ir turimų geležies atsargų išlaikymas yra daug efektingesnis. Bet pasikartosime, tai nereiškia, kad dėl tos priežasties jiems geležies gali nestigti.
Kartais teisingai nustatyti geležies stoką organizme tampa ypač svarbu. Kadangi anemija, dėl geležies stokos, kuri atsiranda dėl jos trūkumo maiste, pablogėjusios jos rezorbcijos ar padidėjusio kraujavimo – yra vienas dalykas. O visai kitas yra tai, kad anemija gali būti lėtinių ligų pasekmė. Tokią anemiją sukelia uždegimas, infekcija, navikai ir kt.
Geležies perteklius.
Tuo tarpu, geležies perteklius organizme, kuris atsiranda esant eilei ligų (pvz., hemochromatozė, kepenų ligos, ūmi leukemija) ir chroniškai perdozuojant geležies preparatų, skatina daugelį imuninės sistemos funkcijų slopinimą. Pvz., žymiai sumažėja T limfocitų helperių vienetų ir sutrinka imunoreguliacija.
Anemijos atveju, kai norima kompensuoti geležies trūkumą, ligoniai pertekliškai gaunantys geležį irgi rizikuoja sutrikdyti imuniteto fogocitozės funkcijas.
Kartais, geležies perteklius, gali būti gaunamas tiesiog kartu su vandeniu. Pvz., iš nuosavo šulinio ar vandens gręžinio arba per rūdijančius vandentiekio vamzdžius, kuriame yra padidėjusi ištirpusio geležies koncentracija. Tiesa, tokio vandens skonis ne iš pačių skaniausių, o mažiausiai ką gali sukelti tokio vandens vartojimas yra alerginės reakcijos. Perteklinis geležies organizme kaupimasis turi toksišką poveikį ir sukelia ligas.
Geležies svarba ir sportas.
Kaip jau suprantame, tokios geležies savybės – būnant hemoglobino sudėtyje (beje, būtent geležis kraujui suteikia raudoną spalvą) perneša deguonį iš plaučių iki kūno audinių; susiformavus mioglobinui (jis yra tik raumenų audiniuose) deguonis gabenamas į raumenines ląsteles siekiant aprūpinti chemines reakcijas, kurios reikalingos raumenų susitraukimams – sporte irgi turi svarbią reikšmę. Jėgos sporto atletai ir kultūristai nuolat pažeidžia ir vėl iš naujo atstato pažeistas raumens skaidulas. Šio proceso metu iš organizmo gali būti pareikalaujama papildomi geležies kiekiai, kurie gyvybiškai reikalingi sveikam žmogui.
Yra pastebėta, kad aerobiniuose pratimuose (pvz., ten kur yra apkrova kojoms – bėgimas, įvairios aerobikos rūšys, šokiai) pastebimas padidintas geležies praradimas. Rizikos grupėje yra ir tos moterys, kurios keletą kartų per savaitę sportuoja, yra nesenai pagimdžiusios ir nepakankamai gauna kalorijų per dieną. Žemas geležies lygis organizme gali sumažinti raumenų aktyvumą, o trūkumas gali sukelti anemiją priklausomą nuo geležies deficito, kurios paskutinės stadijos charakterizuotos sumažėjusiu hemoglobino lygiu kraujyje.
Jėgos treniruotės iš tikro gali mažinti geležies atsargas dėl daugelio veiksnių, įskaitant fizinį krūvį ir pažeistus raumens audinius. Kita priežastis, dėl ko atsiranda geležies trūkumas ir nuo jos priklausoma anemija, yra neadekvatus jo patekimas su maistu, taip pat gali būti geležies netekimas virškinimo sistemoje, kartu su prakaitu ar kraujuojant.
Kai kada, geležies trūkumas gali būti be anemijos. Tokioje būklėje stebimas normalus hemoglobino lygis, bet sumažėjusi feritino dalis. Stingant geležies, kūno audiniai patiria deguoninį badą, kuris gali pasireikšti padidėjusiame nuovargyje ir sulėtėjusiame jėgų atsistatyme.
Nereikėtų pamiršti, kad sportininkams vartojant papildus su geležimi (ypač jei prieš tai buvo jos stygius) yra pastebimas deguonies kraujyje lygio pakilimas ir ištvermės padidėjimas. Padidėjusi treniruotės kokybė rodo, kad geležis turi organizmui poveikį. Bet, papildų su geležimi naudojimas, nepagerins sportinių rodiklių jei hemoglobino lygis yra normalus.
Subalansuotos mitybos svarba.
Sportininkai ir kiti aktyviai gyvenantys žmonės dažnai vengia mėsos (dėl daug joje esančių riebalų ar dėl vegetarinės mitybos įpročių), taip negaudami iš jos geležies. Tokiu atveju reiktų ieškoti išeičių ir gal vietoj riebesnės kiaulienos mėsos saikingai vartoti jautienos. O jei visai nevalgoma mėsos, tai geležies reikiamas kiekis turi būti gaunant kitais būdais. Tada reiktų valgyti vaisius, daržoves, kruopas, kuriose yra geležies.
Geresniam geležies pasisavinimui reikia maisto produktus derinti su produktais, kurie turtingi vitaminu C ir taip pagerina geležies pasisavinimą. Laikas nuo laiko valgydami mėsą su daržovėmis turinčiomis geležies, taip jo kiekiai organizme bus padidinti. Kartu su tokiu maistu vartojant, pvz., arbatą ar antacidus, geležies pasisavinimas bus apsunkintas.
Kartais, tam tikrais atvejais, gali prireikti vartoti geležies papildus papildomai, bet niekada nederėtų jų vartoti padidintomis normomis. Kuo didesnis geležies kiekis vienu metu vartojamas, tuo mažesnį jo kiekį organizmas pasisavina, be to, geležies perteklius gali sukelti hemochromatozę.
Įdomumo dėlei. Iš įvairių geležies formų lengviausiai yra pasisavinamas taip vadinamas geležies turintis hemas (sudėtingas organinis junginys, kuriame geležis yra hemoglobino sudėtyje), o neorganiniai junginiai (geležies druskos) pasisavinami organizme žymiai blogiau.
Geležis esanti hemo sudėtyje yra lengvai paimama žarnyno gleivinėje ir pasisavinama nepakeistame pavidale, o jo pasisavinimo procesai nepriklauso nuo terpės rūgštingumo ir maisto fermentų aktyvumo. Geležis iš augalinės kilmės produktų pasisavinama blogiau, dėl juose esančių geležies absorbcijos inhibitorių – oksalatai, taninai ir kt. Geležies pasisavinimo lygis iš jautienos yra žymiai didesnis nei sakykime iš vaisių. Geležies pasisavinimo lygis iš gyvulinės kilmės produktų taip pat priklauso nuo geležį turinčių junginių. Iš kepenų, kur geležies junginiai yra feritino ir transferino pavidale, geležis pasisavina žymiai mažesniais kiekiais negu iš mėsos produktų, nors bendras geležies kiekis kepenyse tris kartus didesnis nei mėsoje. Ryšium su tuo, kepenų naudojimas maistui, norint pašalinti geležies trūkumą arba tik profilaktiniais geležies lygio palaikymo tikslais, nėra tikslingas.
Tokiu būdu, maitinimosi racionas turi būti maksimaliai turtingas produktais, kur geležis yra hemo pavidalu (jaučio liežuvis, jautiena, triušiena ir pan.). Mėsa, kepenys ir žuvis gerina geležies pasisavinimą iš vaisių ir daržovių vartojant juos kartu. Geležies pasisavinimą iš ne hemo šaltinių stiprina ir askorbo rūgštis. Tokias rekomendacijas, kai siūloma vartoti dideliais kiekiais vaisines sultis, obuolius, granatus, grikius ir kitus produktus norint papildyti geležies atsargas, esant nuo geležies trūkumo priklausomai anemijai, negalima laikyti pagrįstomis.
Anemijos profilaktika.
Moterims sportininkėms geležies praradimas yra daug dažnesnis nei vyrams, todėl reiktų kartkartėmis sekti hemoglobino lygį, o savaiminis gydymasis dideliomis dozėmis geležies preparatais gali būti pavojingas ir sukelti problemas. Todėl, įtariant geležies stygių, reikia konsultuotis su tai nusimanančiu specialistu ar gydytoju.
Sportininkams, nuo geležies trūkumo priklausomos anemijos, labiausiai tikėtinos atsiradimo priežastys yra: per didelis geležies praradimas esant padidintam prakaitavimui; kraujo išsiliejimas virškinimo trakte; hematurija šlapinimosi metu, hemoglobinurija arba abi patologijos iš karto. Hemoglobinurija gali skatinti spartesnį hemolizės susidarymą.
Taip pat anemijos atsiradimui įtakos turi kraujo netekimas (pvz., moterims sportininkėms menstruacijų metu), geležies absorbcijos sutrikimas, geležies kiekio maiste stygius (įvairios dietos turinčios mažai geležies maisto produktų). Nereikia pamiršti, kad sportininkų geležies poreikis gali būti didesnis nei įprastai dėl eilės priežasčių: raumeninės masės augimas, kūno masės didėjimas, kraujo tūrio didėjimas, padidėjęs hemoglobino ir mioglobino poreikis, taip pat sportininkams geležies praradimo tikimybė irgi yra didesnė.
Pagrindinis baltyminis kompleksas, viduląstelinė geležies saugykla organizme, yra feritinas. Feritinas yra pakankami patikimas geležies atsargų rodiklis (yra atliekami jo tyrimai kraujyje). Bet šis rodiklis ne visada gali būti tikslus indikatorius pas asmenų, kurie reguliariai treniruojasi. Feritino koncentracija kraujyje pas ilgų distancijų bėgikų (tiek vyrų, tiek moterų) gali būti žemesnė nei norma, nors tuo pat metu eritrocitų gamybos greitis ir jų kokybė atitinka reikiamą normą. Todėl tokiems sportininkams, įtarus geležies trūkumą, reiktų atlikti platesnius tyrimus nei vien feritino lygio matavimus kraujo serume.
Anemijos gydymui dažniausiai yra vartojami preparatai, kuriuose geležis yra tokiose formose: dvivalenčio geležies – geležies sulfatas (II), geležies chloridas (II), geležies gliukonatas (II), geležies fumaratas (II) ir kt.; trivalenčio geležies – geležies (III) hidroksido polimaltozės kompleksas, geležies (III) hidroksido poliizomaltozės kompleksas, geležies (III) hidroksido sacharozės kompleksas ir kt.
Dėl geresnio pasisavinimo ir tirpumo dažniausiai naudojamos yra dvivalenčio geležies druskos preparatai. Gydomasis poveikis, vartojant geležies preparatus, pasireiškia palaipsniui. Pradžioje pastebimas klinikinis pagerėjimas ir tik po kokio laikotarpio hemoglobinas normalizuojasi. Iš tokių pirminių pagerėjimų yra išnykęs ar sumažėjęs raumenų silpnumas, kuris aiškinamas tuo, kad geležis įeina į fermentų sudėtį, kurie dalyvauja miofibrilų susitraukimuose.
Ligos klinikiniai požymiai išnyksta per 1-2 mėnesių gydymo laikotarpį, o sideropenijos audiniuose įveikimas galimas per 3-6 mėn.
Geležies norma kraujyje: moterys 6,6–26.0 µmol/l, vyrai 10,6–28.3 µmol/l.