Żelazo - rola, badanie, normy, interpretacja. Niedobór i nadmiar żelaza

Rola żelaza w organizmie

Żelazo jest niezwykle ważnym minerałem w organizmie człowieka. Jego główna rola polega na transportowaniu tlenu i uczestnictwie w wielu kluczowych procesach biologicznych. Jest odpowiedzialne za kilka kluczowych funkcji w organizmie.

Żelazo jest  niezbędne do produkcji hemoglobiny, czyli białka obecnego w czerwonych krwinkach, które wiążą się z cząsteczkami tlenu w płucach i dostarczają je do wszystkich komórek w organizmie. Żelazo jest istotne dla funkcjonowania układu odpornościowego, ponieważ bierze udział w produkcji przeciwciał i działa jako składnik niektórych białych krwinek.

Ponad 2/3 całkowitego zapasu żelaza w organizmie znajduje się w postaci ferrytyny i hemosyderyny, które stanowią rezerwuar tlenu w komórkach mięśniowych i wątrobie.

Żelazo odgrywa również rolę w wielu enzymach zaangażowanych w różne procesy metaboliczne, takie jak produkcja energii, synteza DNA i funkcjonowanie układu odpornościowego.

Dzieci i młodzież potrzebują odpowiedniej ilości żelaza, aby zapewnić prawidłowy rozwój i wzrost organizmu.

Ponadto żelazo jest niezbędne do prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego, w tym procesów myślenia, uczenia się i pamięci.

Rodzaje żelaza

Żelazo występuje w dwóch głównych formach chemicznych, które różnią się liczbą elektronów w atomie żelaza. Są to:

• Żelazo dwuwartościowe (Fe2+): forma żelaza t bardziej rozpuszczalna i lepiej przyswajalna dla organizmu. Większość żelaza zawartego w żywności, takiej jak mięso, ryby i drób, występuje w formie dwuwartościowej. To właśnie ta forma żelaza jest najważniejsza dla funkcji organizmu.
• Żelazo trójwartościowe (Fe3+): forma żelaza, która występuje w pożywieniu roślinnym, takim jak szpinak, brokuły i inne warzywa liściaste oraz w niektórych suplementach diety. Jednakże forma trójwartościowego żelaza jest mniej przyswajalna przez organizm niż forma dwuwartościowa.

Obie formy żelaza są ważne dla organizmu, ale forma dwuwartościowa jest preferowana ze względu na jej lepszą przyswajalność. Dlatego też jedzenie żywności bogatej w żelazo dwuwartościowe jest często zalecane w celu zapewnienia odpowiedniej podaży tego ważnego minerału.

Wchłanianie żelaza

Wchłanianie żelaza w organizmie jest skomplikowanym procesem, który odbywa się głównie w jelicie cienkim. Żelazo przenoszone jest przez błonę śluzową jelita do komórek nabłonka za pomocą specjalnych białek transportujących żelazo.

W przypadku, gdy żelazo jest w formie trójwartościowej (Fe3+), musi zostać zredukowane do formy dwuwartościowej (Fe2+), aby było lepiej wchłaniane. Proces ten odbywa się dzięki obecności reduktazy żelaza w błonie śluzowej jelit, która do prawidłowego funkcjowania potrzebuje witaminy C. W celu lepszego wchłaniania żelaza, zaleca się spożywanie żywności bogatej w żelazo w połączeniu z pokarmami zawierającymi witaminę C.

Z komórek pośredniczących żelazo przekazywane jest do krwiobiegu za pośrednictwem białka transportującego żelazo – ferrytyny. Warto zaznaczyć, że organizm reguluje ilość żelaza, które jest wchłaniane, w zależności od zapotrzebowania na ten mikroelement. 

Po dostaniu się do krwiobiegu żelazo łączy się z białkiem transportującym żelazo w surowicy krwi (transferyna) i jest transportowane do różnych tkanek i narządów, zwłaszcza do szpiku kostnego, gdzie jest wykorzystywane do produkcji hemoglobiny w czerwonych krwinkach.

Niektóre substancje, takie jak fityniany (obecne w niektórych roślinach strączkowych i ziarnach) oraz kofeina, zawarta w kawie lub mocnej czarnej herbacie, mogą ograniczać wchłanianie żelaza.

Kiedy wykonać badanie gospodarki żelaza? Jak rozpoznać niedobór żelaza?

Jeśli doświadczasz objawów, które mogą sugerować niedobór żelaza, takich jak:

• przewlekłe zmęczenie,
• osłabienie,
• bladość skóry,
• zawroty głowy,
• zaburzenia regulacji temperatury ciała,
• uczucie szybkiego bicia serca,
• duszności,
• łamliwość paznokci i włosów,
• ból, pieczenie i wygładzenie powierzchni języka,
• zapalenie kącików ust,
• suchość skóry,
• zespół niespokojnych nóg,

warto skonsultować się z lekarzem i wykonać badanie oceniające zapasy żelaza w organizmie.

Służą do tego takie parametry jak:

• białko magazynujące żelazo ferrytyny (norma 15-400 µg/dl dla mężczyzn i 10-200 µg/dl dla kobiet)
• poziom wolnego żelaza w surowicy (norma dla mężczyzn 90–200 µg/dl, a dla kobiet 60–170 µg/dl)
• całkowita zdolność wiązania (oznaczona jako TIBC),
• lub transportujących żelazo w organizmie, czyli transferyny.

Wykonuje się również badanie morfologii krwi. Niski poziom hemoglobiny (która zawiera żelazo) i niski poziom ferrytyny (wskaźnik magazynu żelaza) mogą wskazywać na niedobór żelaza.

Oznaczenie samego poziomu żelaza w surowicy krwi jest często niewystarczające, bo sam poziom żelaza jest bardzo zmienny w zależności od osoby lub od pory dnia, kiedy został zbadany. Dlatego to ferrytyna jest najczęściej używanym wskaźnikiem poziomu żelaza w ustroju. Jest ona dobrym miernikiem zapasów żelaza. Wyjątkiem są stany, gdy występuje w organizmie zapalenie lub zakażenie. Może być ona wtedy podwyższona, co zakłóca interpretację wyników. Z tego powodu decyzję o zakresie badań każdorazowo ustala lekarz.

Interpretacja wyników oraz zebrany dokładnie wywiad na temat chorób pacjenta pozwala lekarzowi na ustalenie przyczyny niedoboru. To właśnie leczenie przyczyny nadmiernej utraty żelaza jest głównym celem, nie samo przywrócenie prawidłowego poziomu pierwiastka w organizmie.

Jak przygotować się do badania?

Zazwyczaj nie wymaga szczególnego przygotowania, chociaż lekarz może zalecić odpowiednią dietę lub unikanie suplementów zawierających żelazo przez określony czas przed badaniem, jeśli istnieją takie potrzeby. Należy zawsze poinformować personel medyczny o przyjmowanych lekach lub suplementach przed przystąpieniem do badania.

Przyczyny niedoboru żelaza

1. Krwawienie (główny powód) - krwawienie z przewodu pokarmowego (np. spowodowane lekami przeciwzapalnymi, chorobami jelit, tasiemczycą), krwawienia z dróg rodnych (np. obfite miesiączki), krwawienie z dróg moczowych, powtarzające się krwawienia z nosa, poważne urazy lub zabiegi chirurgiczne, u osób często oddających krew, a także zaburzenia krzepnięcia krwi.
2. Zwiększone zapotrzebowanie przy niewystarczającej podaży - okres dojrzewania, ciąża (drugi i trzeci trymestr), okres karmienia piersią, leczenie niedoboru witaminy B12 lub stosowanie leków pobudzających produkcję krwinek czerwonych.
3. Trudności we wchłanianiu z przewodu pokarmowego - stan po usunięciu żołądka, po operacjach bariatrycznych, zakażenie bakterią H. pylori, celiakia, choroba Leśniowskiego i Crohna, działanie niektórych leków, operacje jelit, nadmierne spożywanie niektórych substancji.
4. Niewystarczający poziom żelaza w diecie - wyniszczenie organizmu, niedożywienie, niewłaściwie zbilansowana dieta wegetariańska lub wegańska.

U kobiet w wieku przedmenopauzalnym niedobór żelaza najczęściej wynika z obfitych lub przedłużających się miesiączek (może być także związany z ciążą lub niewłaściwą dietą). U mężczyzn i kobiet po menopauzie - z przewlekłymi krwawieniami z przewodu pokarmowego. Lekarz w trakcie diagnostyki przyczyny niedoboru żelaza, może podjąć decyzję o zleceniu badania endoskopowego - kolonoskopii i gastroskopii. Często przyczyny braku żelaza są złożone i mogą wynikać z różnych przyczyn. 

Przyczyny niedoboru żelaza u dzieci

Oto kilka najczęstszych powodów niedoboru żelaza u dzieci:

1. Niewystarczająca podaż żelaza w diecie. Dzieci, które nie otrzymują odpowiedniej ilości żelaza z jedzenia, mogą być narażone na niedobór tego minerału. To szczególnie istotne w przypadku dzieci, które preferują dietę ubogą w produkty mięsne, będące jednym z najlepszych źródeł żelaza łatwo przyswajalnego przez organizm.
2. Obfite lub przedłużające się krwawienia. Dzieci z nadmiernymi krwawieniami, takimi jak obfite miesiączki u dziewcząt w okresie dojrzewania lub krwawienia z nosa, mogą utracić więcej żelaza niż organizm jest w stanie zregenerować
3. Niedostateczne wchłanianie żelaza. Niektóre dzieci mogą mieć trudności ze wchłanianiem żelaza z przewodu pokarmowego ze względu na zaburzenia, takie jak celiakia, choroba Leśniowskiego-Crohna lub stan po przebytych operacjach na przewodzie pokarmowym
4. Wczesne urodzenie i niska masa urodzeniowa. Dzieci urodzone przedwcześnie lub z niską masą urodzeniową mogą mieć mniejsze zapasy żelaza, co może zwiększać ryzyko jego niedoboru w późniejszych etapach rozwoju.
5. Zwiększone zapotrzebowanie na żelazo. W okresach intensywnego wzrostu i rozwoju, takich jak okres niemowlęcy oraz okres dojrzewania (adolescencja), a także u kobiet w ciąży [5], organizm potrzebuje większej ilości żelaza.
6. Niedobór witaminy C. Witamina C zwiększa wchłanianie żelaza z pożywienia, więc niedobór witaminy C w diecie może przyczynić się do niedoboru żelaza.

Należy pamiętać, że niedokrwistość z niedoboru żelaza jest najczęstszą niedokrwistością niedoborową u dzieci i jednocześnie najczęstszą chorobą układu krwiotwórczego wieku dziecięcego. Jeżeli podejrzewasz ją u swojego dziecka, skontaktuj się z lekarzem.

Nadmiar żelaza we krwi

Podwyższona ilość żelaza we krwi może być związana z różnymi przyczynami i może mieć wiele konsekwencji dla zdrowia. Stan ten nazywany jest hemochromatozą lub przeciążeniem organizmu żelazem.

Hemochromatoza dziedziczna to genetyczne zaburzenie, w którym organizm wchłania zbyt dużo żelaza z pożywienia i magazynuje go w tkankach, głównie w wątrobie, trzustce i sercu. Może to prowadzić do uszkodzenia tych narządów, jeśli nie jest odpowiednio kontrolowane.

Natomiast hemosyderoza jest stanem, w którym tkanki organizmu odkładają nadmiar żelaza, co może być spowodowane np. licznymi transfuzjami.

Niektóre choroby wątroby, takie jak marskość wątroby, porfiria lub przewlekłe zapalenie wątroby, mogą zaburzać zdolność wątroby do regulowania ilości żelaza w organizmie.

Podwyższony poziom żelaza we krwi może prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych, w tym uszkodzenia wątroby, trzustki, serca i innych narządów. Dlatego bardzo ważne jest, aby zidentyfikować przyczynę tego stanu i odpowiednio go leczyć. Jeśli masz wyniki badań wskazujące na podwyższony poziom żelaza, zawsze zaleca się skonsultować z lekarzem w celu oceny i zalecenia dalszych kroków diagnostycznych oraz terapeutycznych.

Poziom żelaza a anemia

Niedokrwistość (anemia) to zmniejszenie stężenia hemoglobiny (Hb), białka transportującego tlen w krwinkach czerwonych <13 g/dl u mężczyzn lub <12 g/dl u kobiet (<11 g/dl w ciąży i <10 g/dl w połogu). Ważne jest, aby wykluczyć niedokrwistość rzekomą spowodowaną przewodnieniem. Niedokrwistość z niedoboru żelaza jest spowodowana brakiem wystarczającej ilości żelaza w organizmie, co prowadzi do zaburzenia produkcji hemu, składnika hemoglobiny. Niedokrwistość z niedoboru żelaza jest najczęstszą (w Polsce 60-80%) postacią niedokrwistości.

Niedobór żelaza, który prowadzi do niedokrwistości z niedoboru żelaza (NNŻ), może być jedną z przyczyn zmęczenia i osłabienia organizmu.

Hemoglobina, składnik czerwonych krwinek, zawiera żelazo i jest odpowiedzialna za transport tlenu z płuc do różnych tkanek organizmu. Gdy organizm nie ma wystarczającej ilości żelaza, produkcja hemoglobiny może być upośledzona, co powoduje zmniejszenie zdolności krwi do przenoszenia tlenu. W rezultacie organizm otrzymuje mniej tlenu, co może prowadzić do uczucia zmęczenia, osłabienia i braku energii.

Poziom żelaza a wyniki sportowe

Żelazo jest niezbędne do produkcji hemoglobiny, która odpowiada za transport tlenu do mięśni i tkanek, co jest kluczowe podczas aktywności fizycznej.

Niedobór żelaza, szczególnie w przypadku niedokrwistości z niedoboru żelaza, może wpłynąć na wydolność organizmu, siłę mięśni, czas reakcji i ogólnie na wydajność podczas treningu lub zawodów sportowych. Brak wystarczającej ilości hemoglobiny może ograniczyć zdolność organizmu do transportu tlenu do mięśni, co prowadzi do szybszego zmęczenia i spadku wytrzymałości.

Niedobór żelaza może wpływać na zdolność organizmu do efektywnej regeneracji mięśni po intensywnym treningu, co może wpłynąć na powrót do pełnej formy.

Poziom żelaza a zespół niespokojnych nóg

Syndrom niespokojnych nóg (SNN), znany również jako zespół niespokojnych nóg, to zaburzenie neurologiczne charakteryzujące się nieprzyjemnymi, czasami wręcz bolesnymi wrażeniami w nogach, zwłaszcza w spoczynku lub podczas odpoczynku. Odczuwanie tych nieprzyjemnych wrażeń często prowadzi do nieodpartej potrzeby poruszania nogami, co tymczasowo przynosi ulgę.

Podstawowa przyczyna SNN nie została jeszcze w pełni zrozumiana, ale wiadomo, że istnieje kilka czynników związanych z tą dolegliwością. Badania wykazały, że niedobór żelaza może wiązać się z nasileniem objawów SNN. Mechanizm tego związku nie jest do końca jasny, ale hipotezy sugerują, że żelazo odgrywa rolę w produkcji i funkcjonowaniu dopaminy, która jest neuroprzekaźnikiem zaangażowanym w regulację ruchu.

Poziom żelaza a praca mózgu

Żelazo jest pierwiastkiem niezbędnym do syntezy wielu neuroprzekaźników ważnych dla funkcjonowania mózgu, takich jak dopamina, serotonina i noradrenalina. Niedobór żelaza wiąże się też z takimi objawami jak zaburzenia koncentracji i rozdrażnienie.

Ponadto w badaniach randomizowanych wykazano, że suplementacja żelaza okazała się pomocna dla funkcjonowania pamięci oraz rozumienia ze słuchu. Zaburzenia poziomu żelaza w układzie nerwowym mogą być związane z wystąpieniem zespołu niespokojnych nóg lub chorób neurodegeneracyjnych, jak choroba Parkinsona [3, 4].

Jakie działania niepożądane może nieść suplementacja żelaza?

1. Problemy żołądkowo-jelitowe. Suplementy żelaza mogą powodować niestrawność, nudności, wymioty, bóle brzucha, wzdęcia, zaparcia lub biegunkę. Te działania niepożądane często zależą od dawki i formy żelaza użytego w suplemencie.
2. Zmiany w kolorze stolca. Spożywanie suplementów żelaza może powodować zmianę koloru stolca na ciemnobrązową lub czarną. Jest to normalne zjawisko i wynika z obecności nieprzyswojonego żelaza w przewodzie pokarmowym.
3. Metaliczny smak w ustach. Niektórzy ludzie zgłaszają uczucie metalicznego smaku w ustach po spożyciu suplementów żelaza.
4. Reakcje alergiczne. W niektórych przypadkach suplementy żelaza mogą wywoływać reakcje alergiczne, które objawiają się m.in. wysypką, świądem lub trudnościami w oddychaniu. W razie wystąpienia powyższych objawów - pilnie skontaktuj się z lekarzem.
5. Toksyczność żelaza. Przyjmowanie zbyt dużych dawek żelaza może prowadzić do toksyczności, co objawia się nudnościami, wymiotami, bólami brzucha i bólami głowy. Nadmiar żelaza może być niebezpieczny, szczególnie u dzieci, dlatego zawsze zaleca się zachowanie ostrożności przy stosowaniu suplementów żelaza i przestrzeganie zaleconych dawek.

Dla większości osób suplementy żelaza są bezpieczne, ale zawsze zaleca się konsultację z lekarzem przed rozpoczęciem suplementacji, szczególnie jeśli osoba ma problemy zdrowotne lub przyjmuje inne leki. Lekarz może pomóc dobrać odpowiednią dawkę i formę preparatu żelaza, uwzględniając Twoje indywidualne potrzeby jako pacjenta.

Zatrucie żelazem

Niekontrolowane spożywanie dużych ilość suplementów zawierających żelazo bez kontroli lekarskiej może prowadzić do jego przedawkowania. Jest to istotne, bo zatrucie żelazem jest potencjalnie poważnym stanem, który występuje po spożyciu nadmiernej ilości tego mikroelementu. Zazwyczaj zatrucie żelazem dotyczy dzieci, które przypadkowo połknęły duże ilości suplementów żelaza przeznaczonych dla dorosłych, ale może również wystąpić u osób, które celowo lub nieświadomie spożyły duże jego ilości.

Zatrucie żelazem jest stanem nagłym i wymaga pilnej interwencji medycznej. 

Objawy zatrucia żelazem mogą wystąpić w ciągu kilku godzin po spożyciu nadmiernej dawki i mogą obejmować nudności i wymioty, silne bóle brzucha i skurcze, biegunkę, czasem krwawą lub zielone zabarwienie stolca.

Wystąpienie wymiotów jak i zawrotów głowy, osłabienie, podwyższenie ciśnienia tętniczego, zmiany zachowania, drażliwość, dezorientacja mogą świadczyć o przedawkowaniu żelaza. 

W cięższych przypadkach może wystąpić wstrząs, kwasica metaboliczna, utrata przytomności, a nawet śpiączka. Dlatego nie należy takich objawów bagatelizować i w przypadku spożycia dużej ilości preparatów zawierających sole żelaza należy natychmiast skontaktować się z lekarzem.

Konsultacja merytoryczna: Mirosław Niedbała, specjalista medycyny rodzinnej

Referencje:

1. Interna Szczeklika 2022. Wydawnictwo Medycyna Praktyczna, Kraków 2022.

2. Bruner AB, Joffe A, Duggan AK, Casella JF, Brandt J. Randomised study of cognitive effects of iron supplementation in non-anaemic iron-deficient adolescent girls. Lancet. 1996 Oct 12;348(9033):992-6. doi: 10.1016/S0140-6736(96)02341-0. PMID: 8855856.

3. Stefanie Dichtl, David Haschka, Manfred Nairz, Markus Seifert, Chiara Volani, Oliver Lutz, Günter Weiss. Dopamine promotes cellular iron accumulation and oxidative stress responses in macrophages. Biochemical Pharmacology, Volume 148, 2018, Pages 193-201, ISSN 0006-2952, https://doi.org/10.1016/j.bcp.2017.12.001.

4. Hare DJ, Double KL. Iron and dopamine: a toxic couple. Brain. 2016 Apr;139(Pt 4):1026-35. doi: 10.1093/brain/aww022. PMID: 26962053.

5. Zimmer M, Sieroszewski P, Oszukowski P, Huras H, Fuchs T, Pawlosek A. Polish Society of Gynecologists and Obstetricians recommendations on supplementation during pregnancy. Ginekol Pol. 2020;91(10):644-653. doi: 10.5603/GP.2020.0159. PMID: 33184834.