Metabolismo del hierro en el organismo

Normalmente, el cuerpo de un adulto sano contiene alrededor de 3-5 g de hierro, por lo que el hierro puede clasificarse como un microelemento. El hierro se distribuye de forma desigual en el cuerpo. Aproximadamente 2/3 del hierro se encuentran en la hemoglobina de los glóbulos rojos; este es el fondo circulante (o reserva) de hierro. En adultos, esta reserva es de 2-2,5 g, en recién nacidos a término, de 0,3-0,4 g, y en recién nacidos prematuros, de 0,1-0,2 g. La mioglobina contiene una cantidad relativamente grande de hierro: 0,1 g en hombres y 0,05-0,07 g en mujeres. El cuerpo humano contiene más de 70 proteínas y enzimas, que incluyen hierro (por ejemplo, transferrina, lactoferrina); la cantidad total de hierro en ellas es de 0,05-0,07 g. El hierro transportado por la proteína transportadora transferrina constituye aproximadamente el 1% (fondo de transporte de hierro). Las reservas de hierro (depósito, fondo de reserva), que constituyen aproximadamente un tercio del hierro total del cuerpo humano, son sumamente importantes para la práctica médica. Los siguientes órganos desempeñan la función de depósito:

• hígado;
• bazo;
• médula ósea;
• cerebro.

El hierro se encuentra en el depósito en forma de ferritina. La cantidad de hierro presente en el depósito puede determinarse determinando la concentración de SF. Actualmente, el SF es el único marcador internacionalmente reconocido de las reservas de hierro. El producto final del metabolismo del hierro es la hemosiderina, que se deposita en los tejidos.

El hierro es el cofactor más importante de las enzimas de la cadena respiratoria mitocondrial, el ciclo del citrato y la síntesis de ADN. Desempeña un papel importante en la unión y el transporte del oxígeno por la hemoglobina y la mioglobina; las proteínas que contienen hierro son necesarias para el metabolismo del colágeno, las catecolaminas y la tirosina. Debido a la acción catalítica del hierro en la reacción Fe₂ ^* <--> Fe₃ ^, el hierro libre no quelado forma radicales hidroxilo que pueden dañar las membranas celulares y causar la muerte celular. En el proceso evolutivo, la protección contra el efecto dañino del hierro libre se resolvió mediante la formación de moléculas especializadas para la absorción, el transporte y la deposición del hierro de los alimentos en una forma soluble no tóxica. El transporte y la deposición del hierro se llevan a cabo mediante proteínas especiales: transferrina, receptor de transferrina y ferritina. La síntesis de estas proteínas está regulada por un mecanismo especial y depende de las necesidades del cuerpo.

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El metabolismo del hierro en una persona sana está cerrado en un ciclo.

Diariamente, una persona pierde aproximadamente 1 mg de hierro a través de los fluidos corporales y el epitelio descamado del tracto gastrointestinal. La misma cantidad se absorbe en el tracto gastrointestinal a través de los alimentos. Es importante tener en cuenta que el hierro ingresa al cuerpo solo con los alimentos. Por lo tanto, diariamente se pierde 1 mg de hierro y se absorbe 1 mg. Durante la destrucción de los eritrocitos viejos, se libera hierro, que es utilizado por los macrófagos y reutilizado en la formación del hemo. El cuerpo tiene un mecanismo específico para la absorción del hierro, pero este se excreta de forma pasiva; es decir, no existe un mecanismo fisiológico para su excreción. Por lo tanto, si la absorción de hierro de los alimentos no satisface las necesidades del cuerpo, se produce una deficiencia de hierro, independientemente de la causa.

Distribución del hierro en el organismo

1. El 70 % del hierro total del organismo se encuentra en las hemoproteínas, compuestos en los que el hierro se une a la porfirina. El principal representante de este grupo es la hemoglobina (58 % de hierro); también incluye la mioglobina (8 % de hierro), los citocromos, las peroxidasas y las catalasas (4 % de hierro).
2. Un grupo de enzimas no hemo: la xantina oxidasa, la NADH deshidrogenasa y la aconitasa. Estas enzimas, que contienen hierro, se localizan principalmente en las mitocondrias y desempeñan un papel importante en el proceso de fosforilación oxidativa y el transporte de electrones. Contienen muy poco metal y no afectan el equilibrio general de hierro; sin embargo, su síntesis depende del aporte de hierro a los tejidos.
3. La forma de transporte del hierro es la transferrina, lactoferrina, un transportador de hierro de bajo peso molecular. La principal ferroproteína de transporte plasmática es la transferrina. Esta proteína de la fracción betaglobulina, con un peso molecular de 86.000, posee dos sitios activos, cada uno de los cuales puede unir un átomo de Fe₃ ^. En el plasma, existen más sitios de unión al hierro que átomos de hierro, por lo que no contiene hierro libre. La transferrina también puede unirse a otros iones metálicos (cobre, manganeso y cromo), pero con diferente selectividad, y el hierro se une principalmente y con mayor firmeza. El principal lugar de síntesis de transferrina son las células hepáticas. Con un aumento en el nivel de hierro depositado en los hepatocitos, la síntesis de transferrina se reduce notablemente. La transferrina, transportadora de hierro, se dirige con avidez a los normocitos y reticulocitos, y la absorción de metal depende de la presencia de receptores libres en la superficie de los precursores eritroides. La membrana del reticulocito presenta significativamente menos sitios de unión para la transferrina que la del pronormocito, lo que significa que la captación de hierro disminuye con el envejecimiento de la célula eritroide. Los transportadores de hierro de bajo peso molecular proporcionan el transporte intracelular de hierro.
4. El hierro depositado, de reserva o de reserva, puede presentarse en dos formas: ferritina y hemosiderina. El hierro de reserva consiste en la proteína apoferritina, cuyas moléculas rodean una gran cantidad de átomos de hierro. La ferritina es un compuesto marrón, soluble en agua, que contiene un 20% de hierro. Con una acumulación excesiva de hierro en el organismo, la síntesis de ferritina aumenta drásticamente. Las moléculas de ferritina están presentes en casi todas las células, pero son especialmente abundantes en el hígado, el bazo y la médula ósea. La hemosiderina está presente en los tejidos como un pigmento marrón, granular e insoluble en agua. El contenido de hierro en la hemosiderina es mayor que en la ferritina (40%). El efecto dañino de la hemosiderina en los tejidos se asocia con daño a los lisosomas y acumulación de radicales libres, lo que conduce a la muerte celular. En una persona sana, el 70% del hierro de reserva se encuentra en forma de ferritina y el 30% en forma de hemosiderina. La tasa de utilización de la hemosiderina es significativamente menor que la de la ferritina. Las reservas de hierro en los tejidos pueden evaluarse mediante estudios histoquímicos mediante un método de evaluación semicuantitativo. Se cuenta el número de sideroblastos (células eritroides nucleares que contienen diferentes cantidades de gránulos de hierro no hemo). La particularidad de la distribución del hierro en el organismo de los niños pequeños reside en que presentan un mayor contenido de hierro en las células eritroides y un menor en el tejido muscular.

La regulación del balance de hierro se basa en los principios de la reutilización casi completa del hierro endógeno y el mantenimiento del nivel requerido mediante su absorción en el tracto gastrointestinal. La vida media de excreción del hierro es de 4 a 6 años.

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Absorción de hierro

La absorción ocurre principalmente en el duodeno y la sección inicial del yeyuno. En caso de deficiencia de hierro en el cuerpo, la zona de absorción se extiende en dirección distal. La dieta diaria suele contener alrededor de 10-20 mg de hierro, pero solo 1-2 mg se absorben en el tracto gastrointestinal. La absorción de hierro hemo supera significativamente la ingesta de hierro inorgánico. No existe una opinión clara sobre el efecto de la valencia del hierro en su absorción en el tracto gastrointestinal. VI Nikulicheva (1993) cree que el Fe₂₂ ^{prácticamente} no se absorbe ni en concentraciones normales ni en exceso. Según otros autores, la absorción de hierro no depende de su valencia. Se ha establecido que el factor decisivo no es la valencia del hierro, sino su solubilidad en el duodeno en una reacción alcalina. El jugo gástrico y el ácido clorhídrico participan en la absorción del hierro, aseguran la restauración de la forma de óxido (Fe ^H ) a la forma de óxido (Fe ²⁺ ), la ionización y la formación de componentes disponibles para la absorción, pero esto se aplica solo al hierro no hemo y no es el mecanismo principal para regular la absorción.

El proceso de absorción del hierro hemo no depende de la secreción gástrica. El hierro hemo se absorbe en forma de porfirina y solo en la mucosa intestinal se separa del hemo y forma hierro ionizado. El hierro se absorbe mejor en productos cárnicos (9-22%) que contienen hierro hemo, y mucho peor en productos vegetales (0,4-5%), que contienen hierro no hemo. El hierro de los productos cárnicos se absorbe de diferentes maneras: el hierro del hígado se absorbe peor que el de la carne, ya que el hierro hepático se encuentra en forma de hemosiderina y ferritina. Hervir verduras en abundante agua puede reducir el contenido de hierro en un 20 %.

La absorción de hierro de la leche materna es única, aunque su contenido es bajo (1,5 mg/l). Además, la leche materna aumenta la absorción de hierro de otros productos consumidos simultáneamente.

Durante la digestión, el hierro entra en el enterocito, desde donde pasa al plasma sanguíneo siguiendo un gradiente de concentración. Cuando hay deficiencia de hierro en el organismo, su transferencia desde la luz del tracto gastrointestinal al plasma se acelera. Cuando hay exceso de hierro en el organismo, la mayor parte se retiene en las células de la mucosa intestinal. El enterocito, cargado de hierro, se desplaza desde la base hasta la parte superior de la vellosidad y se pierde junto con el epitelio descamado, lo que impide la entrada del exceso de metal al organismo.

El proceso de absorción de hierro en el tracto gastrointestinal se ve influenciado por diversos factores. La presencia de oxalatos, fitatos, fosfatos y taninos en las aves reduce la absorción de hierro, ya que estas sustancias forman complejos con el hierro y lo eliminan del organismo. Por el contrario, los ácidos ascórbico, succínico y pirúvico, la fructosa, el sorbitol y el alcohol mejoran la absorción de hierro.

En el plasma, el hierro se une a su transportador, la transferrina. Esta proteína transporta el hierro principalmente a la médula ósea, donde penetra en los eritrocitos y la transferrina regresa al plasma. El hierro entra en la mitocondria, donde se produce la síntesis del hemo.

El camino posterior del hierro desde la médula ósea se puede describir de la siguiente manera: durante la hemólisis fisiológica, se liberan de los eritrocitos entre 15 y 20 mg de hierro al día, que es utilizado por los macrófagos fagocíticos; luego, la mayor parte vuelve a la síntesis de hemoglobina y solo una pequeña cantidad permanece en forma de hierro de reserva en los macrófagos.

El 30% del contenido total de hierro en el cuerpo no se utiliza para la eritropoyesis, sino que se deposita en depósitos. El hierro, en forma de ferritina y hemosiderina, se almacena en las células parenquimatosas, principalmente en el hígado y el bazo. A diferencia de los macrófagos, las células parenquimatosas consumen el hierro muy lentamente. La absorción de hierro por las células parenquimatosas aumenta con un exceso significativo de hierro en el cuerpo, anemia hemolítica, anemia aplásica e insuficiencia renal, y disminuye con una deficiencia grave de metales. La liberación de hierro de estas células aumenta con las hemorragias y disminuye con las transfusiones sanguíneas.

El panorama general del metabolismo del hierro en el organismo estaría incompleto si no se considera el hierro tisular. La cantidad de hierro presente en las ferroenzimas es pequeña (tan solo 125 mg), pero es difícil sobreestimar la importancia de las enzimas de la respiración tisular: sin ellas, la vida de cualquier célula sería imposible. La reserva de hierro en las células permite evitar que la síntesis de enzimas que contienen hierro dependa directamente de las fluctuaciones en su ingesta y gasto en el organismo.

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Pérdidas fisiológicas y características del metabolismo del hierro.

Las pérdidas fisiológicas de hierro en el cuerpo de un adulto son de aproximadamente 1 mg al día. El hierro se pierde con la exfoliación del epitelio cutáneo, los apéndices epidérmicos, el sudor, la orina, las heces y la exfoliación del epitelio intestinal. En las mujeres, la pérdida de hierro también se produce con la sangre durante la menstruación, el embarazo, el parto y la lactancia, con una pérdida de aproximadamente 800-1000 mg. El metabolismo del hierro en el cuerpo se muestra en el diagrama 3. Es interesante observar que el contenido de hierro sérico y la saturación de transferrina varían a lo largo del día. Se observan altas concentraciones de hierro sérico por la mañana y bajas por la noche. La falta de sueño provoca una disminución gradual del contenido de hierro sérico.

El metabolismo del hierro en el organismo se ve influenciado por oligoelementos: cobre, cobalto, manganeso y níquel. El cobre es necesario para la absorción y el transporte del hierro; su efecto se produce a través de la citocromo oxidasa, la ceruloplasmina. El efecto del manganeso en el proceso de hematopoyesis es inespecífico y se asocia a su alta capacidad oxidante.

Para entender por qué la deficiencia de hierro es más común en niños pequeños, adolescentes y mujeres en edad fértil, veamos las características del metabolismo del hierro en estos grupos.

La acumulación de hierro en el feto ocurre durante todo el embarazo, pero con mayor intensidad (40%) en el último trimestre. Por lo tanto, la prematuridad de uno a dos meses conlleva una reducción del aporte de hierro de 1,5 a 2 veces en comparación con los niños nacidos a término. Se sabe que el feto presenta un balance de hierro positivo, que va en contra del gradiente de concentración a su favor. La placenta capta hierro con mayor intensidad que la médula ósea de la embarazada y tiene la capacidad de absorber el hierro de la hemoglobina materna.

Existen datos contradictorios sobre el efecto de la deficiencia de hierro materna en las reservas de hierro fetales. Algunos autores creen que la sideropenia durante el embarazo no afecta las reservas de hierro fetales; otros creen que existe una relación directa. Se puede asumir que una disminución del contenido de hierro en el cuerpo de la madre provoca una deficiencia de las reservas de hierro en el recién nacido. Sin embargo, es improbable que se desarrolle anemia ferropénica por deficiencia de hierro congénita, ya que la incidencia de anemia ferropénica, los niveles de hemoglobina y el hierro sérico en el primer día después del nacimiento y en los 3-6 meses posteriores no difieren entre los niños nacidos de madres sanas y madres con anemia ferropénica. El contenido de hierro en el cuerpo de un recién nacido a término y prematuro es de 75 mg/kg.

En los niños, a diferencia de los adultos, el hierro alimentario no sólo debe reponer las pérdidas fisiológicas de este microelemento, sino también cubrir las necesidades de crecimiento, que son en promedio de 0,5 mg/kg al día.

Así, los principales prerrequisitos para el desarrollo de la deficiencia de hierro en bebés prematuros, niños de embarazos múltiples y niños menores de 3 años son:

• agotamiento rápido de las reservas debido a una ingesta insuficiente de hierro exógeno;
• mayor necesidad de hierro.

Metabolismo del hierro en adolescentes

Una característica del metabolismo del hierro en adolescentes, especialmente en niñas, es una marcada discrepancia entre la mayor necesidad de este microelemento y su baja ingesta. Las razones de esta discrepancia son: crecimiento rápido, mala nutrición, actividad deportiva, menstruación abundante y un nivel inicial bajo de hierro.

En mujeres en edad fértil, los principales factores que conducen al desarrollo de la deficiencia de hierro en el cuerpo son la menstruación abundante y prolongada, y los embarazos múltiples. El requerimiento diario de hierro para mujeres que pierden 30-40 ml de sangre durante la menstruación es de 1,5-1,7 mg/día. Con una mayor pérdida de sangre, el requerimiento de hierro aumenta a 2,5-3 mg/día. De hecho, solo 1,8-2 mg/día pueden entrar a través del tracto gastrointestinal, es decir, no se pueden reponer 0,5-1 mg/día de hierro. Por lo tanto, la deficiencia de microelementos será de 15-20 mg al mes, 180-240 mg al año, 1,8-2,4 g por 10 años, es decir, esta deficiencia excede el contenido de hierro de reserva en el cuerpo. Además, el número de embarazos, el intervalo entre ellos y la duración de la lactancia son importantes para el desarrollo de la deficiencia de hierro en una mujer.