Железо в организме входит в состав порфириновых соединений, главным образом гемоглобина, миоглобина и порфирина, в небольших количествах оно включается в состав цитохромов и некоторых ферментов. В плазме крови большая часть железа находится в окисленном трехвалентном состоянии и связывается с белком трансферрином (сидерофилином), обнаруживается в составе геминового железа, ферритина и внутрисосудистого гемоглобина. Так называемое геминовое железо является компонентом продуктов неполного синтеза или распада гемоглобина и дыхательных ферментов, которые содержат по одной порфириновой группе и связаны с транспортным сывороточным белком гемопексином.
Трансферрин — гликопротеин β-глобулиновой фракции плазмы крови, имеет два центра связывания железа, присоединяет только трехвалентное железо вместе с анионом гидрокарбоната, синтезируется в печени и РЭС. Функции белка заключаются в связывании железа, превращении его в деионизированную форму и транспорте между тканями, в основном, между печенью и костным мозгом. В отсутствие железа белок может связывать также Cr2+, Mn3+, Co3+, Cu2+. Прочность связывания железа с трансферрином снижается при закислении среды, а также при восстановлении железа. В норме насыщено 1/3 общего количества трансферрина, при более чем половинном насыщении железо связывается с другими белками плазмы крови, и поэтому при определении общей железосвязывающей способности сыворотки содержание железа завышается на 15‑20%. При радиальной иммунодиффузии, электрофорезе выявляется полиморфизм трансферрина: у европейцев выявляется тип С, у африканцев и австралийцев — тип D, у канадцев — тип B.
Ферритин — самый богатый железом сывороточный белок (ММ=445 тыс Д), он образуется в клетках РЭС и содержит 24 протомера, образующих полую сферу с диаметром полости около 7,5 нм и содержащей до 4300 атомов окисленного железа (в виде окиси и фосфатов), в белковой оболочке имеется 6 каналов, ведущих в полость. Функция ферритина — депонирование железа, в наибольших количествах он содержится в печени, селезенке и костном мозге. Ферритин сыворотки, несмотря на малое его содержание, содержит 20‑25% железа (концентрация ферритина 1 мкг/л сыворотки эквивалентна 8 мг железа в организме).
Определение содержания железа в цельной крови не имеет практического значения, так как определять гемоглобин значительно проще. Состояние обмена железа лучше всего характеризует количество негеминового сывороточного железа, т.е. железо трансферрина и ферритина, являющееся основным резервом организма.
Общее количество трансферрина, связанного с железом и свободного, может быть определено иммунологическими методами, свободный трансферрин можно определить по его способности связывать радиоактивное железо. Содержание ферритина определяется с помощью радиоиммунного анализа. Эти методы весьма чувствительны, специфичны, но требуют специальной аппаратуры и реактивов, а также длительного времени выполнения исследований.
Для определения обеспеченности организма железом можно использовать десфераловую пробу: больному внутримышечно вводится 500 мг десферала (комплексон, избирательно выводящий железо), после чего собирается суточная моча, в которой определяется содержание железа. Снижение концентрации железа в моче свидетельствует о дефиците металла в организме.
Для практических лабораторий наибольшее значение имеет определение негеминового железа сыворотки, а также ее железосвязывающей способности, т.е. того максимального количества трехвалентного железа, которое может связаться с белками сыворотки. Наиболее часто употребимыми методами определения железа сыворотки крови являются:
1. Абсорбционная спектроскопия, при применении этого метода возникают такие трудности, как отсутствие катодной лампы, соответствующей длине волны поглощения атомов железа и наличие интерференции с другими веществами.
2. Колориметрический анализ предполагает проведение нескольких этапов:
- диссоциация железа из комплекса с трансферрином, что достигается снижением pH (оптимальное значение 4,8‑5,0) с помощью органических (обычно уксусной) или неорганических кислот,
- восстановление иона железа (с помощью гидразина, меркаптоацетата, сульфита, гидроксиламина, тиогликолевой и аскорбиновой кислот),
- взаимодействие с комплексоном и формирование железо‑хелатированного хромогенного комплекса.
Комплексон должен удовлетворять следующим требованиям: достаточная специфичность к двухвалентным ионам железа, высокий коэффициент молярного поглощения, максимум поглощения должен находиться в удобном для фотометрии диапазоне волн, хорошая растворимость и устойчивость в водной среде.
В качестве комплексонов предложены ферен‑В, феррозин, батофенантролин. Из множества реакций как на восстановленное, так и на окисленное железо лучшие результаты получаются с батофенантролином, который образует наиболее прочный и яркоокрашенный комплекс. Поскольку батофенантролин нерастворим в воде, то используют его спиртовый раствор, также получают водорастворимое сульфонированное производное батофенантролина путем обработки последнего хлорсульфоновой кислотой. Методы с использованием ферена‑B и феррозина не обладают достаточной специфичностью, так как способны образовывать комплексы с медью (для исключения ее влияния используется тиомочевина).
В качестве унифицированного предложен батофенантролиновый метод.
Определение концентрации железа в сыворотке крови
батофенантролиновым методом по набору фирмы Lachema
Принцип
Сывороточное железо восстанавливают тиогликолевой кислотой, белки осаждают трихлоруксусной кислотой, в надосадочной жидкости устанавливают нужную величину pH ацетатом натрия и проводят цветную реакцию с батофенантролином.
Нормальные величины
| Сыворотка (с батофенантролином) | ||
| мужчины | 14,3‑26,0 мкмоль/л | |
| женщины | 10,7‑21,5 мкмоль/л | |
| Сыворотка (атомно-абсобционная спектрофотометрия) | ||
| Дети | новорожденные | 17,9‑44,8 мкмоль/л |
| до 2 лет | 7,1‑17,9 мкмоль/л | |
| старше 2 лет | 8,9‑21,4 мкмоль/л | |
| Взрослые | мужчины | 8,9‑28,6 мкмоль/л |
| женщины | 7,1‑26,8 мкмоль/л | |
| Спинномозговая жидкость (тот же) | 4,1‑9,3 мкмоль/л | |
Одновременно определяют общую железосвязывающую способность сыворотки (ОЖСС) — максимальное количество Fe3+, которое может связаться с белками сыворотки.
Определение железосвязывающей способности сыворотки крови батофенантролиновым методом по набору фирмы Lachema
Принцип
Исследуемую сыворотку выдерживают с раствором трехвалентного железа, при этом весь трансферрин насыщается. Избыток солей железа удаляют адсорбцией на карбонате магния, определяют содержание железа в надосадочной жидкости любым методом.
Нормальные величины
| Сыворотка крови (указанный метод) | |
| дети до 2 лет | 17,9‑75,6 мкмоль/л |
| впоследствии | 44,7‑71,6 мкмоль/л |
| Сыворотка | 20‑55% |
| Сыворотка | 18‑54 мкмоль/л |
| Сыворотка крови (радиоиммунный анализ) | ||
| Дети | новорожденные | 25‑200 мкг/л |
| 1 мес | 200‑600 мкг/л | |
| 2‑5 мес | 50‑200 мкг/л | |
| 6 мес‑15 лет | 7‑140 мкг/л | |
| Взрослые | мужчины | 15‑200 мкг/л |
| женщины | 12‑150 мкг/л | |
| Сыворотка крови (радиальная иммунодиффузия, нефелометрия) | ||
| новорожденные | 1,30‑2,75 г/л | |
| взрослые | 2,20‑4,0 г/л | |
| Моча | 0,6‑1,6 мг/сут |
Влияющие факторы
Физиологическое повышение уровня железа отмечается при употреблении пероральных контрацептивов, этанола, аскорбиновой кислоты.
Снижение — при приеме больших количеств ацетилсалициловой кислоты, потреблении крепкого чая, кофе, повышенном содержании кортизона, кортикотропина, адреналина при усиленной выработке или приеме соответствующих препаратов. Обследуемый не должен принимать препараты железа по крайней мере 5 дней.
Снижение in vitro наблюдается при использовании цитрата натрия, фторид‑оксалата, ЭДТА. Сыворотка или ликвор должны быть свободны от гемолиза и примесей крови. Необходимо использовать тщательно промытую, обработанную бихроматом калия и бидистиллированной водой, посуду.
Клинико‑диагностическое значение
Сыворотка
Увеличение имеет место:
- При недостаточном использовании железа — гемолитических, гипопластических и апластических анемиях, хронических гепатитах и циррозах печени, ферментативных нарушениях синтеза гема при свинцовых интоксикациях;
- При повышенном поступлении железа в организм — наблюдается при первичном и вторичном гемохроматозе, когда из‑за наследственного нарушения механизмов регуляции всасывания в желудочно‑кишечном тракте в организм поступает огромное количество железа; также накопление железа может быть при частом переливании крови, избыточном внутривенном и внутримышечном введении препаратов железа. Высокий уровень бывает при талассемиях, при всех формах желтух.
Снижение наблюдается при железодефицитных анемиях, при активном эритропоэзе (начальная форма злокачественной анемии), обтурационной желтухе, острых и хронических инфекциях, дефиците в пище янтарной и пировиноградной кислот, фруктозы, витамина С (переводит трехвалентное железо в кишечнике в усвояемую двухвалентную форму), избытке оксалатов, фитатов, гемосидерозе внутреннних органов, нефрозе, квашиоркоре, при всех воспалительных процессах.
Общая железосвязывающая способность
Возрастание ОЖСС выявляется при гипохромных анемиях, остром гепатите, поздних сроках беременности.
Снижение — при анемиях, хронических инфекциях, гемохроматозе, циррозе, опухолях и заболеваниях почек.
Трансферрин
Увеличение содержания трансферрина отмечается при хронических железодефицитных анемиях различной этиологии.
Снижение — при потерях белка: нефротический синдром и хроническая почечная недостаточность, гастроэнтеропатии, ожоги; злокачественные опухоли, анемии при хронических инфекциях, белководефицитные состояния, тяжелые заболевания печени, наследственные состояния.
Ферритин
Увеличение содержания ферритина в сыворотке отмечается при остром миелобластном и лимфобластном лейкозе, лимфогрануломатозе, воспалительных процессах, поражении печеночных клеток.
Снижение концентрации сопровождает уменьшение уровня железа, при эпидемическом гепатите в зависимости от тяжести может выявляться 2‑3‑кратное снижение уровня белка.