menu close arrow_back_ios person_add home

Równowaga gospodarki żelazowej człowieka w kontekście mikrobioty jelitowej

Karolina Karabin

Z GABINETU DIETETYKA

02-09-2019

25/2019

Żelazo jest kluczowym pierwiastkiem dla większości szlaków biochemicznych, gdyż jest niezbędne w procesach utleniania i redukcji. Zapotrzebowanie organizmu człowieka na żelazo i efektywność jego metabolizmu są zmienne i zależą od wielu czynników.

Ostatnie badania wskazują na związek podaży i metabolizmu żelaza człowieka z mikrobiotą jelitową. Wiedza ta w przyszłości może zostać wykorzystana jako jedna ze strategii prewencji i leczenia pacjentów z grupy ryzyka niedoboru żelaza.

 

Przewód pokarmowy człowieka jest zasiedlany przez około 100 bilionów drobnoustrojów nazywanych wspólnie mikrobiotą jelitową. Mikrobiota jelitowa pełni szereg istotnych funkcji, jak: synteza witamin z grupy B i K, stymulacja rozwoju układu odpornościowego czy inaktywacja toksyn i kancerogenów. Co ważne, udokumentowano jej kluczową rolę w utrzymaniu prawidłowego stanu zdrowia człowieka, a w niektórych badaniach zaobserwowano zależność między zmianami jakościowymi i ilościowymi w składzie mikrobioty jelitowej a chorobami, takimi jak: alergie, celiakia, nieswoiste choroby zapalne jelit, otyłość, cukrzyca typu 2 czy depresja1.

Mikrobiota jelitowa jest integralną częścią organizmu człowieka, stąd nie powinno dziwić, że korzysta ona ze wspólnych z człowiekiem zasobów pokarmowych, np. z dostępności żelaza. Żelazo jest kluczowym pierwiastkiem dla większości organizmów z uwagi na jego zdolność bycia donorem i akceptorem elektronów w wielu procesach biochemicznych. Ciało człowieka zawiera od 3 do 5 g żelaza, a jego znakomita większość jest zlokalizowana w postaci hemu w hemoglobinie i mioglobinie. Wolne żelazo jest silnie toksyczne dla komórek, toteż istotne jest, aby było ono odpowiednio absorbowane, transportowane, wykorzystywane i gromadzone w ustroju. Dieta przeciętnego Europejczyka zawiera około 15 mg żelaza, które w żywności występuje w dwóch postaciach: hemowej, której absorpcja z pożywienia wynosi około 20%, oraz niehemowej – absorbowanej w zaledwie 1–2%2, 3. Ze względu na wielokrotne zmiany stopnia utlenienia żelaza jego wchłanianie jest wypadkową wielu skomplikowanych procesów zachodzących w górnych odcinkach przewodu pokarmowego i zależy ono m.in. od pH żołądka, zawartości witaminy C, fitynianów oraz polifenoli w żywności2. Następnie niewchłonięte żelazo przechodzi do jelita grubego, gdzie może być wykorzystywane przez mikrobiotę jelitową. Jednak pomimo wysokiego stężenia żelaza w jelicie grubym (około 25 mmol/l) tylko niewielka jego część (około 0,4 mmol) jest dostępna dla drobnoustrojów. Wynika to ze sprawnie działających wrodzonych mechanizmów zatrzymywania żelaza przez organizm, których celem jest zapobieganie jego toksyczności oraz rozwojowi patogenów. Jednym z mechanizmów ograniczających dostępność żelaza dla mikroorganizmów jest wydzielanie przez śluzówkę laktoferyny – białka które wiąże jony żelaza ze światła jelita4. Regulacja dostępności żelaza dla mikrobioty jelitowej może być również kontrolowana przez hepcydynę – cząsteczkę, która jest uwalniana pod wpływem cytokin prozapalnych. Hepcydyna hamuje ferroportynę i tym samym uwalnianie żelaza przez komórki je magazynujące (makrofagi i enterocyty)5.

Z uwagi na powyższe mechanizmy wiele mikroorganizmów rozwinęło szereg strategii pozwalających na pozyskanie żelaza ze światła jelita. Na przykład żelazo może być zredukowane do łatwiej przyswajalnej postaci za pomocą bakteryjnych enzymów (reduktaz) i następnie pobrane przez ich komórki. Innym mechanizmem jest związanie żelaza z bakteryjnymi sideroforami, czyli niewielkimi cząsteczkami o bardzo wysokim powinowactwie do żelaza. Następnie kompleks żelazo-siderofor jest łatwo przyswajany przez komórkę bakteryjną6.

Żelazo jest kluczowym pierwiastkiem dla większości szlaków biochemicznych, gdyż jest niezbędne w procesach utleniania i redukcji. Zapotrzebowanie organizmu człowieka na żelazo i efektywność jego metabolizmu są zmienne i zależą od wielu czynników.

Chcesz przeczytać więcej?

Pełna treść artykułu, wraz z załącznikami do pobrania, dostępna jest dla prenumeratorów czasopisma, po zalogowaniu się.


O autorze

Karolina Karabin

CZYTAM ARTYKUŁY

Biolog molekularny, diagnosta laboratoryjny, konsultant ds. żywienia i stylu życia. Z wykształcenia biolog ze specjalizacją mikrobiologia i diagnosta laboratoryjny, z ponad 10-letnim stażem w pracy laboratoryjnej. Absolwentka Studium Medycyny Molekularnej oraz członek Polskiego Towarzystwa Genetyki Człowieka. Kierownik grantów naukowych realizowanych w Pracowni Diagnostyki Molekularnej przy Klinice Hematologii, Onkologii i Chorób Wewnętrznych WUM. Tytuł doktora nauk medycznych w zakresie biologii medycznej obroniła na I Wydziale Lekarskim WUM. W pracy naukowej interesują ją mechanizmy molekularne powstawania różnych chorób, ponieważ jest to klucz do ich zapobiegania i punkt wyjścia do opracowywania skutecznych terapii. Z tego powodu w swojej pracy doktorskiej zajmowała się zagadnieniem podłoża genetycznego białaczek u dorosłych i możliwością zastosowania u nich terapii celowanych. Autorka wielu prac naukowych i popularnonaukowych z zakresu diagnostyki laboratoryjnej, biologii molekularnej i żywienia. Jej pasją jest dietetyka i tematy związane ze zdrowiem przewodu pokarmowego. Szczególnie interesuje ją wpływ szeroko pojętego współczesnego stylu życia na procesy molekularne w organizmie i długowieczność. Wiedzą dotyczącą diagnostyki i dietoterapii chorób dzieli się ze specjalistami i pacjentami na konferencjach, szkoleniach, webinarach oraz na łamach czasopism branżowych i portali internetowych, a także na swoim koncie na Instagramie @dr_karabin