Железо — важнейший микроэлемент в организме человека

История – краткая справка

Теорий происхождения слова «железо» несколько, которые во многом зависят от региона и наречия.

Русское наименование, к которому мы все привыкли имеет праславянские корни «želězo», которое в свою очередь видимо произошло из греческого «χαλκός», что в переводе означает «железо и медь».

Но как бы там не было, неоспоримый факт один – применение железа осуществлялось еще в 4 тысячелетии до н.э., т.к. именно этого периода были найдены древние изделия из этого материала.

Популярными историческими изделиями являются украшения из египетских гробниц (более 3000 до н.э.) и кинжал из древнего города Ур (Шумер), откуда согласно Священным Писанием Бог призвал выйти Авраама.

Первый народ, которые начали плавить Fe – хатты, которые проживали на территории Юго-Восточной сегодняшней Турции примерно в 2000 до н.э. Эти сведения археологи получили из древних текстов царя хеттов Анитты, завоевавшего со своим народом хаттов.

Первые сведения о получении из железа стали появились в записях Аристотеля, из легенды об аргонавтах. Народ «Халибы» тщательно промывали речной песок, отсеивая из него тяжелые фракции гематита и магнетита, которые затем в печи переплавляли до получения серебристого нержавеющего металла.

Дефицит железа в организме

В организме взрослого среднестатистического человека находится примерно 3-4 г железа. В плазме крови Fe больше всего – около 3,5 мг. Кроме того, в процентном соотношении, феррум в организме присутствует в следующих видах — гемоглобин (68%), ферритин (27%), миоглобин (4%), трансферрин (1%).

Одна из основных функций железа в человеке – катализатор воздухообмена. Мы уже об этом писали в начале статьи – гемоглобин, который преимущественно состоит из рассматриваемого сегодня микроэлемента, связывается с кислородом и с током крови доставляет его во все части тела, после доставки, он связывается с углекислым газом и выносит его обратно к легким, и далее, мы его выдыхаем.

Феррум выполняет множество и других полезных функций, среди которых:

• Участвует в процессе кроветворения – без него не может образовываться гемоглобин и миоглобин;
• Обеспечивает функционирование эндокринной системы, поддерживая работоспособность щитовидной железы;
• Косвенно участвует в синтезе ДНК, т.к. входит в состав различных ферментов, например — рибонуклеотид-редуктазы;
• Обеспечивает активность интерферонов и других иммунных клеток, за счет чего участвует в защите организма от инфекции и различных неблагоприятных факторов;
• Входя в состав клеток печени берет участие в очищении организма от токсинов, которыми могут выступать – испорченные продукты, алкоголь, лекарства, продукты жизнедеятельности патогенной микрофлоры (бактерии и другая инфекция) и т.д.;
• Благотворно воздействует на метаболизм (усвояемость) витаминов группы В, которые непосредственно берут участие в работоспособности сердечно-сосудистой и нервной системы;
• Участвует в процессах формирования и нормального роста организма, что немаловажно для детей;
• Поддерживает здоровье волос, ногтей, кожного покрова;
• Участвует во многих окислительно-восстановительных процессах, входя в состав различных ферментов окисления;
• Препятствует развитию анемии (малокровие) и других болезней кровеносной системы;
• Берет участие во внутриклеточных обменных процессах;
• Если учесть тот факт, что феррум берет участие в транспорте кислорода по всему организму, тот не последним таким органом есть и головной мозг, кислородное голодание которого негативно воздействует на мыслительную и нервную функцию человека или животного.

Вся мировая металлургия на 95% состоит из производства материалов на основе Fe. Так, феррум применяется в следующих отраслях и производствах:

• Изготовление стали, чугуна, без которых строительство будь то мосты, высотки, различные опоры, военная техника и т.д. просто невозможны;
• Магнетит (магнитная окись железа) применяется для изготовления радиокомпонентов и компьютерных принадлежностей – жесткие диски (HDD), электродвигатели, магнитопровода трансформаторов;
• Изготовление железо-никелевых аккумуляторов;
• Изготовление тонера для лазерных принтеров;
• Борьба с грибком (смесь железного и медного купоросов);
• Очищение воды в составе различных водных растворов и т.д.

Рекомендуемые суточные дозы калия в зависимости от пола и возраста:

• Дети и подростки до 18 лет – 4-18 мг;
• Взрослые мужчины – 10 мг;
• Взрослые женщины – 20 мг;
• Во время беременности (во второй половине и 3 месяца после родов) – до 30-35 мг.

Суточная доза железа повышается при больших физических нагрузках (спорт, тяжелая работа, высокая двигательная активность), кровотечениях (месячные, травмы, послеоперационный период), жестких диетах, болезнях кровеносной системы (анемия, донорство).

Избыток Fe в организме также, как и его нехватка может вызвать ряд проблем со здоровьем, среди которых:

• Проблемы с органами ЖКТ — геморрагический гастроэнтерит, тошнота, отсутствие аппетита, приступы рвоты, боль в эпигастральной области живота, диарея;
• Стоматиты;
• Гемохроматоз;
• Отложение на стенках атеросклеротических бляшек (развитие атеросклероза);
• Повышенная уязвимость перед развитием артрита, диабета, онкологических заболеваний;
• Осложнение течения болезней Альцгеймера и Паркинсона;
• Угнетение антиоксидантной функции в организме;
• Продукция свободных радикалов.

Признаки интоксикации феррумом в среднем появляются при суточной дозе около 200 мг.

Летальной дозой от приема данного микроэлемента может стать – от 3 до 35 г.

Злоупотребление железосодержащих лекарственных препаратов (в т.ч. витаминно-минеральных комплексов) или биологически-активных добавок (БАД).

Другим источником переизбытка данного металла в организме может статье питье воды, протекающей по ржавым или чугунным трубам, а также употребление пищи, приготовленной в железной или чугунной посуде.

Избыточное железо может попадать в организм городского жителя вместе с ржавой водой из-под крана (по чугунным трубам). Так же использование железной и чугунной посуды в приготовлении пищи повышает содержание в ней железа.

Элемент «железо» — жизненно важное вещество для всего живого, входящее в состав ряда ферментов, белков. Благодаря элементу обеспечивается функция дыхательных каналов, обменные процессы, формирование полезного холестерина, реакции иммунного и ферментативного характера, синтез ДНК.

В человеческом организме объем железа таков, что хватит на один гвоздь крупного размера, то есть до 2,5-4 грамм. И несмотря на мизерную массу вещество обладает колоссальной ролью для человека. Без него невозможны жизненно важные процессы, а при его избытке высок риск необратимых и угрожающих реакций. Что входит в функции железа в организме – рассмотрим детально.

• Доставка кислорода к клеткам, сосудам и тканям. Элемент – одна из составных гемоглобина, эритроцита (формирует красные тельца). Они захватывают кислород и транспортируются к системам и органам. Эти же эритроциты с помощью того же железа «утилизируют» отработанный газ (углекислый) через легкие, чем и обеспечивается работа дыхательных путей.
• Процесс метаболизма. Ферменты и белки содержат в своем составе железо, так как оно участвует в обменных процессах, разрушает токсичные клетки, стимулирует холестериновый обмен, преобразует калории в необходимую для организма энергию.

Человек, у которого не хватает железа в организме, тут же ощущает это неблагоприятное явление. Первый признак – быстрая утомляемость и упадок сил.

• Малейшие физические нагрузки тут же вызывают учащенное сердцебиение и одышку – сказывается плохая транспортировка кислорода к клеткам.
• Головокружение, «мушки» в глазах.
• Обмороки.
• Онемение пальцев ног и рук.
• Ухудшение памяти и концентрации внимания.
• Частые инфекционные заболевания, простуды.
• Выпадение волос.
• Деформация, истончение и ломка ногтей.
• Бледность, «прозрачность» кожных покровов.
• Синяки под глазами и т. д.

• Развивается глоссит – воспаляются сосочки языка с одновременной их атрофией.
• Хейлит – трещины в уголках губ, пародонтоз, возникает кариес.
• Гастрит (атрофический) – дисфагия, атрофия слизистой пищевода, оболочки носа.
• Изменение цвета склеры – она становится выражено голубой, из-за нехватки железа возникает дистрофия роговицы. Сплетения сосудов глаза практически незаметны.
• Гипотония мышечной структуры по всему телу. По этой причине возможны частые позывы к мочеиспусканию, недержание при кашле, чихании, смехе.
• Мышечные боли.

Не менее опасно и повышенное содержание железа в организме, его переизбыток. Заболевание в медицине называют «гемохроматоз» или «бронзовая болезнь». Из последнего становится понятно, что является одним из явных признаков патологии – гиперпигментация кожного покрова, обретающего оттенок бронзового цвета, схожий с желтухой.

И этому есть объяснение – лишняя «порция» железа накапливается в главном фильтре – печени, что может привести к опасной патологии – циррозу. К признакам болезни также можно отнести совершенно не специфичные состояния – сонливость, быстрая усталость, вялость, апатия. Такие симптомы сопровождают и другие недуги.

Железо накапливается в поджелудочной железе и может стать причиной развития сахарного диабета.

Трудно определить профицит, если проявления схожи с теми, что возникают при дефиците элемента:

• падение иммунитета;
• тошнота, рвота, боли в животе, понос;
• головокружение и головные боли;
• повреждение кишечника.

• активное участие в кровеобразовании и внутриклеточном метаболизме;
• является составляющим важнейших белков — гемоглобина и миоглобина, многих энзимов и коферментов (в том числе и тех, которые необходимы для синтеза ДНК).;
• транспортировка и депонирование кислорода к тканям и органам;
• улучшение функционирования эндокринной системы (влияние на синтез гормонов щитовидной железы);
• регуляция всасывания и усвоения водорастворимых витаминов в организме(группы В);
• содействие процессам клеточного роста в организме;
• повышение защитных сил организма и сопротивляемости многим заболеваниям (активизирует интерферон и клетки-киллеры иммунной системы);
• нейтрализующее действие (обезвреживание и разрушение ядовитых веществ и токсинов в печени);
• предотвращение возникновения разных видов анемии (снижение уровня гемоглобина и эритроцитов в крови);
• обеспечение тканевого дыхание (железо является компонентом цитохромов, которые ответственные за этот процесс);
• участие в энергетическом обмене;
• улучшение состояния кожных покровов и придатков кожи — ногтей, волос;
• нормализация обмена холестерина;
• регуляция окислительно-восстановительных реакций в организме.

В среднем в организме взрослого человека уровень содержания железа постоянно поддерживается в пределах примерно 4,0 -5,0 грамм. Этого количества вполне достаточно для осуществления основных его функций.

Необходимая суточная потребность организма в этом микроэлементе составляет:

• Для взрослых мужчин – 10 мг;
• Для женщин потребность в железе почти в 2 раза выше, что связано со значительной ежемесячной его потерей во время менструального цикла. Возможно, именно поэтому около 30% женского населения в той или иной форме испытывают дефицит железа в организме. Т.е. суточная потребность железа у женщин: 16 – 20 мг.
• Детям в зависимости от возраста необходимо от 5 до 18 мг железа в сутки.

Однако, в желудочно-кишечном тракте усваивается всего лишь около 10% от общего количества поступающего с пищей железа. То есть это 1-1,5 мг. Столько же феррума организм человека ежедневно «теряет» с потом, выпадающими волосами и отшелушенной кожей.

Повышенный расход и соответственно потребность в железе испытывают спортсмены и беременные женщины.

• Проявления дефицита
• Мышечная слабость, одышка;
• Сухость кожи;
• Раннее формирование морщин;
• Выпадение волос и хрупкость ногтей;
• Ослабление памяти;
• Необъяснимая нервозность;
• Вялость;
• Упадок концентрации внимания;

Общие данные

Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — IV период, IV ряд, VIII группа, в новой версии таблицы – 8 группа, 4 период.

• Атомный номер – 26
• Атомная масса – 55,845
• Электронная конфигурация – [Ar] 3d6 4s2
• Температура плавления (°С) – 1538,85, или 1812 К.
• Температура кипения (°С) – 2861, или 3134 К.
• CAS: 7439-89-6

Физико-химические свойства. Железо представляет собой серебристо-белый с сероватым оттенком металл, который в чистом виде хорошо пластичен, однако при соединении с углеродом становится более твердым и одновременно хрупким. Имеет свойство намагничиваться и менять свою кристаллическую структуру (полиморфизм) в зависимости от температуры плавления.

По физическим свойствам Fe очень схоже с двумя другими металлами – никелем (Ni) и кобальтом (Co), из-за чего их совокупность называют – «триада железа».

При контакте с воздухом, при условии, что температура окружающей среды не выше 200 °С, железо покрывается плотной пленкой оксида, которая препятствует дальнейшему процессу его окисления. Во влажной среде металл покрывается слоем ржавчины, которая по своей структуре имеет рыхлую природу, из-за чего на Fe постоянно воздействует влага и кислород постепенно его разрушая.

Степени окисления Fe: 2 и 3.

Применение железа

• железодефицитные состояния (анемический синдром, вызванный именно недостатком железа в организме);
• при непереносимости коровьего молока;
• детям, которые перенесли острые или длительно продолжающиеся инфекционные заболевания;
• в случаях повышенного расхода железа в организме: беременным женщинам, людям при повышенной физической нагрузке;
• при массивных либо хронических кровопотерях.

Назначать и применять препараты железа самостоятельно не рекомендуется. В случае подозрения на дефицит микроэлемента в организме проконсультируйтесь с врачом.

Применение Fe зависит от его формы, но если говорить в общем, то с лечебной целью его целесообразно использовать в следующих случаях:

• Различные болезни – анемия, малярия, анкилостомоз и другие глистные инвазии, энтерит, гипохлоргидрия, синдром мальабсорбции, хроническая почечная недостаточность (ХПН), кахексия, целиакия, болезнь Крона;
• При обильных кровопотерях – травмы, месячные, послеоперационная реабилитация;
• Беременность и кормление грудью;
• При занятии спортом;
• Стремительная потеря веса;
• Гемодиализ;
• Период быстрого роста ребенка или полового созревания.

Причины возникновения нехватки железа

Дефицит этого элемента появляется в случае:

• Язвенных кровотечений;
• Цирроза печени;
• Легочных, почечных кровотечений;
• Геморроя;
• Продолжительной и обильной менструации;
• Инвазии паразитами;

Кроме того, факторами дефицита микроэлемента могут служить:

• Беременность, развитие и формирование организма, лактация, тоже могут стать причиной недостаточности этого микроэлемента.
• Нехватка данного элемента может сформироваться после инфекционных болезней, при патологии кишечной флоры.
• Недостаток или отсутствие мяса в рационе, с превалированием корнеплодов и картофеля, определенно приведет к появлению нешуточных проблем, обусловленных недостатком металла в организме.
• Функции освоения полезного микроэлемента снижаются при болезнях кишечника и при понижении секреторной деятельности желудка.

Симптомами лишнего железа в органах и системах, являются:

• Изменение пигментации кожи на желто-коричневый цвет;
• Постоянная необъяснимая усталость;
• Головокружение;
• Отсутствие аппетита и похудение;
• Нарушения работы ЖКТ;
• Сбой в работе печени;
• Проявляются признаки нарушений в деятельности всех органов и систем;

Причинами, которые могут привести к передозировке этого микроэлемента могут быть:

1. Увеличенная усваиваемость железа;
2. Отдельные генетические факторы;
3. Объемное переливание крови;
4. Бесконтрольное применение железосодержащих средств;

Дефицит железа в организме выражается следующими симптомами и состояниями:

• Развитие анемии;
• Слабость, повышенная утомляемость, головокружения, постоянное желание спать;
• Ухудшение мыслительной функции и других функций головного мозга;
• Неврологические расстройства, депрессия;
• Сухость и бледность кожи;
• Повышенная сухость и ломкость ногтей;
• Сухость, ломкость, выпадение и ускоренное поседение волос;
• При малейшем понижении температуры человек ощущает сильный холод;
• Быстрый набор лишнего веса, развитие ожирения;
• Воспалительные процессы в полости рта – стоматиты, гингивиты;
• Нарушение вкусовых качеств;
• Нарушения функции пищеварения, сопровождающиеся отсутствием аппетита, тошнотой, метеоризмом;
• Геофагия – желание покушать мел, землю и другие несвойственные для человека вещества;

Причины нехватки Fe

• Некачественное питание или жесткие диеты с минимальным количеством или полным отсутствием употребления продуктов, богатых на железо. Это прежде всего отсутствие мясных продуктов и зеленых овощей;
• Голодовка;
• Злоупотребление продуктами или напитками, богатыми на кофеин, танин, оксалаты, фитиновую кислоту;
• Недостаточное поступление в организм витамина С (аскорбиновой кислоты) и витаминов группы В;
• Сильные кровопотери;
• Нарушения обменных процессов;
• Паразитарные заболевания – малярия, анкилостомоз.

Источники железа

В каких продуктах Fe содержится больше всего?

Растительные и животные источники (мг на 100 г): грибы сушенные (35), печень говяжья (20), яблоки сушка (15), груша сушка (13), чернослив (13), курага (12), чечевица (12), какао (11,7), урюк (11,7), отруби (11), шиповник (11), соя (10), горох (8-9), гречка (8), фасоль (7,9), земляника (7,8), черника (7), орехи (6,1), бобы (5,5), крупа овсянка (4,3), персики (4,1), кизил (4), пшеничная мука (3,3), баранина (3,1), шпинат (3), хурма (2,5), яблоки (2,5), говядина (2,5), груши (2,3), сазан (2,2), сливы (2,1), абрикосы (2,1), смородина черная (2,1), свекла (2), алыча (1,9), корень петрушки (1,8), белый хлеб (1,5), курятина (1,5), яйцо (1,5), рыба морская (1,1), гранат (1), огурцы (0,9), тыква (0,8), бананы (0,7), морковь (0,7), помидоры (0,6), ревень (0,6), виноград (0,6), салат (0,5), брусника (0,4), апельсины (0,4), ананасы (0,3).

Замечен следующий фактор, которые может повысить уровень поступления железа в организм до 20 раз – приготовление пищи в железной или чугунной посуде, а также употребление пищи из металлической посуды.

Химические источники (Fe): «Гематоген», «Ферроплекс», «Гемоферон», витаминно-минеральные комплексы «Витрум».

Синтез в организме: в клетках печени (гепатоцитах) и клетках селезенки железо освобождается при постоянном распаде эритроцитов.

Продукты животного происхождения, содержащие железо, называются – гемовые. Продукты с Fe растительного происхождения – негемовые. Врачи и многие диетологи утверждают, что гемовые продукты усвояются организмом лучше (почти в 2 раза), нежели растительные источники, однако другая часть тех же самых диетологов опровергают этот факт. Кроме того «негемовое железо» лучше задерживается в организме.

Нельзя не упомянуть тот факт, что согласно Священным Писаниям (Библия), до грехопадения человек кушал только пищу растительного происхождения, и то же самое будет после сотворения нового неба и новой Земли.

Наибольшее количество железа содержат продукты именно животного происхождения.

Поэтому рекомендуется обязательное присутствие мясных блюд в рационе хотя бы 3 раза в неделю.

Для восполнения железа необходимо, в первую очередь, правильное питание. Рацион должен быть сбалансированным, в который входят белки, витамины, микро-, макроэлементы, углеводы, жиры, кислоты и т.д. Итак, в каких продуктах содержится железо — лидерами по поставке элемента являются:

• печень – говяжья, куриная, свиная;
• сердце свиное, говяжье;
• мясо – курица, кролик, индейка, телятина, баранина, свинина, говядина и т.д.

Также железо (в меньшем объеме) содержат мидии, моллюски, тунец, черная икра, устрицы, окунь, куриные и перепелиные яйца и т.д.

Содержание железа в продуктах в требуемом числе имеется в почках, печени животных, листовых овощах, в рыбных и мясных изделиях, в том числе в курах, утках, в куриных яйцах, хлебных изделиях, в разных крупах, свекле и бобовых продуктах.

Продукты с высоким содержанием железа в мг на 100 гр продукта.

Свиная печень – 20.Бобы – 10-20.Грибы – 17.Дрожжи пивные – 17.Какао – 12.Семечки тыквы – 11.Говядина – 9.Зелень – 9.Зародыши пшеницы – 8.Чечевица – 7.Семечки подсолнуха – 6.Шпинат – 4.Топинамбур – 4.Ржаной хлеб – 3.Морская рыба – 2,4.Сало – 2,3.

Признаки избытка железа в организме

А смерть может наступить при содержании феррума от 200 до 250 мг/кг в теле человека.

Причины избыточного содержания железа в организме:

• чрезмерное количество микроэлемента, поступающего внутрь организма извне;
• хронические заболевания поджелудочной железы, печени, и селезенки;
• вследствие длительной алкогольной интоксикации;
• нарушения в организме на различных этапах метаболизма железа.

Симптоматика передозировки железом:

• быстрая утомляемость организма, резкая слабость;
• частая головная боль;
• появление характерных пятен на поверхности кожи (пигментация);
• ухудшение аппетита, беспричинное снижение массы тела;
• тошнота, рвота;
• периодические боли и дискомфорт в области живота;
• расстройства ЖКТ (запоры, диарея);
• в тяжелых случаях – острая печеночная недостаточность;
• снижение иммунитета : частые вирусные, инфекционные заболевания.
• Накопление излишнего количества железа в различных органах и тканях — сидероз. Это можно диагностировать при помощи использования инструментальных методов исследования (Рентген, УЗИ).

Взаимодействие с другими веществами

Лучшему всасыванию и усвоению железа в организме способствуют витамин В2, витамин С, медь, фтор и фруктоза.

А вот такие микроэлементы, как кальций, магний и цинк значительно снижают этот потенциал.

И их избыточное содержание может даже привести к дефициту железа.

Также, отрицательно влияет на его метаболизм хром, фосфаты, щавелевая кислота и фитины.

И в виду обеспечения более легкой биодоступности феррума, не рекомендуется запивать железосодержащие препараты крепким чаем, кофе или молочными продуктами.

Прием витаминов А и С повышает усвояемость организма железа на 85%.

Кальций (Ca) и цинк (Zn) снижают усвояемость Fe.

Богатый на танин чай (не считая травяного) уменьшает усвоение феррума на 62%, а кофеин в натуральном кофе — на 35%.

При контакте с кислородом переплавленный Fe окисляется, покрываясь оксидной пленкой.

Интересные факты

• Две трети от общего содержания железа в организме находится именно в крови, доставляя кислород.
• Побочным эффектом после применения железосодержащих препаратов может быть металлический привкус во рту.
• «Чемпионом» по количеству содержания железа среди всех ягод и фруктов является малина.
• Диетологи выяснили, что одним из лучших источников железа являются хлебные изделия из муки грубого помола.
• Чтоб обеспечить процессы кроветворения и нормальный обмен веществ, достаточно всего лишь наличие 4 г железа в организме человека.
• Во время Второй мировой войны правительством США было принято решение обогащать хлебные изделия и муку железом, чтобы повысить стойкость, защитные силы организма и предупредить возникновение анемии.
• Отравление железом невозможно при избыточном поступлении его с пищей, а только при использовании железосодержащих препаратов.

Cоветы

• Железо – необходимый важнейший микроэлемент в организме человека.
• При рациональном и сбалансированном питании восполняется необходимая потребность организма в железе.
• Во время беременности настоятельно рекомендуется дополнительное применение железосодержащих комплексов.
• У вегетарианцев риск возникновения нехватки железа в организме значительно выше.