Железo, его метаболизм в организме человека и гигиеническое нормирование в питьевой воде. Обзор литературы. Часть 1

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Железо - эссенциальный элемент, незаменимый для роста, деления, дифференцировки и функционирования любой живой клетки организма. Жизненно необходимое человеку железо одновременно опасно, поскольку при избыточном накоплении вызывает окислительный стресс с образованием высокоактивных кислородных радикалов и реактивных форм азота, способных разрушать клеточные мембраны, белки, нуклеиновые кислоты, снижать жизнеспособность клеток, что, по современным представлениям, может способствовать развитию многих болезней (кардиоваскулярных, ревматических, гастроинтестинальных, нейродегенеративных, онкологических, метаболических и др.), а также ускорять процесс старения. В обзоре рассматриваются вопросы метаболизма железа у человека, включая его регуляцию на клеточном и системном уровнях, поступление, транспорт, использование, накопление и экспорт железа в клетках, роль лабильного пула железа в цитоплазме клеток и не связанного с трансферрином железа плазмы крови. Приводятся данные о причинах, частоте встречаемости и значении перегрузки организма железом в образовании свободных радикалов, развитии окислительного стресса и связанных с ним распространённых заболеваний, а также сведения о ферроптозе - новом типе железозависимой регулируемой клеточной гибели. Уделяется внимание работам отечественных авторов, где выявлено, что длительное употребление питьевой воды с повышенным содержанием железа неблагоприятно для населения и ведёт к увеличению общей заболеваемости, развитию болезней крови, кожи и подкожной клетчатки, костно-мышечной системы, органов пищеварения, мочеполовой системы, аллергических заболеваний. Цитируются отдельные публикации о возможности негативного действия железа при концентрациях в воде на уровне 0,3 мг/л (ПДК в воде) и ниже. Материалы обзора подчёркивают профилактическое значение осторожного отношения к регламентированию железа в воде РФ, где 1/3 населения использует для питья воду, содержащую железо, и обосновывают целесообразность установления гигиенического норматива железа в воде не выше 0,3 мг/л без включения в нормативные документы уровня 1 мг/л как допустимого.

Об авторах

Наталья Александровна Егорова

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» ФМБА России

Автор, ответственный за переписку.
Email: tussy@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-6751-6149

Доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник отдела гигиены окружающей среды, ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» ФМБА России, 119121, Москва.

e-mail: tussy@list.ru

Россия

Н. В. Канатникова

ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Орловской области»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-7413-2901
Россия

Список литературы

  1. Patel M., Ramavataram D.V. Non transferrin bound iron: nature, manifestations and analytical approaches for estimation. Indian J Clin Biochem. 2012; 27 (4): 322-32. https://doi.org/10.1007/s12291-012-0250-7
  2. Doulias P.-T., Vlachou C., Boudouri C., Kanavaros P., Siamopoulos K.C., Galaris D. Flow cytometric estimation of ‘labile iron pool’ in human white blood cells reveals a positive association with ageing. Free Radic Res. 2008; 42 (3): 253-9.
  3. Цветаева Н.В., Левина А.А., Мамукова Ю.И. Основы регуляции обмена железа. Клиническая онкогематология. 2010; 3 (3): 278-83.
  4. Тарасова Н.Е., Теплякова Е.Д. Феррокинетика и механизмы её регуляции в организме человека. Журнал фундаментальной медицины и биологии. 2012; (1): 10-6.
  5. Ватутин Н.Т., Калинкина Н.В., Смирнова А.С., Кашанская О.К., Мельнер И.А. Роль железа в организме человека. Вестник Харьковского национального университета им. В.Н. Каразина. 2012; 24 (1024): 74-80.
  6. Кузнецова Т.А. Влияние родниковой воды на состояние здоровья населения (на примере Барышского района Ульяновской области). Ульяновский медико-биологический журнал. 2016; (1): 158-67.
  7. Papanikolaou G., Pantopoulos K. Systemic iron homeostasis and erythropoiesis. IUBMB Life. 2017; 69 (6): 399-413. https://doi.org/10.1002/iub.1629
  8. Лукина Е.А., Деженкова А.В. Метаболизм железа в норме и патологии. Клиническая онкогематология. 2015; 8 (4): 355-61.
  9. Лукач В.Н., Орлов Ю.П., Долгих В.Т., Иванов А.В. Обмен железа и его роль при травматической болезни. Анестезиология и реаниматология. 2014; (1): 78-81.
  10. Gozzelino R., Arosio P. Iron Homeostasis in Health and Disease. Int J Mol Sci. 2016; 17 (1): pii: E130. https://doi.org/10.3390/ijms17010130
  11. Chaudhuri D., Ghate N.B., Panja S., Basu T., Shendge A.K., Mandal N. Glycoside rich fraction from Spondias pinnata bark ameliorate iron overload induced oxidative stress and hepatic damage in Swiss albino mice. BMC Complement Altern Med. 2016; 16: 262. https://doi.org/10.1186/s12906-016-1244-4
  12. Wang J., Pantopoulos K. Regulation of cellular iron metabolism. Biochem J. 2011; 434 (3): 365-81. https://doi.org/10.1042/BJ20101825
  13. Chifman J., Laubenbacher R., Torti S.V. A systems biology approach to iron metabolism. Adv Exp Med Biol. 2014; 844: 201-25. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2095-2_10
  14. Полякова С.И., Анушенко А.О., Баканов М.И., Смирнов И.Е. Анализ и интерпретация показателей обмена железа при разных формах патологии у детей. Российский педиатрический журнал. 2014; 17 (3): 17-23.
  15. Гусманова Г.Т., Калимуллина Д.Х., Бакиров А.Х., Хусаинова Р.И. Поиск генетических факторов предрасположенности к развитию цирроза печени в исходе вирусного гепатита В у больных Республики Башкортостан. Казанский медицинский журнал. 2012; 93 (2): 197-203.
  16. Kohgo Y., Ikuta K., Ohtake T., Torimoto Y., Kato J. Body iron metabolism and pathophysiology of iron overload. Int J Hematol. 2008; 88 (1): 7-15. https://doi.org/10.1007/s12185-008-0120-5
  17. Hunt J.R., Zito C.A., Johnson L.K. Body iron excretion by healthy men and women. Am J Clin Nutr. 2009; 89 (6): 1792-8. https://doi.org/10.3945/ajcn.2009.27439
  18. Лубянова И.П. Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога. Актуальные проблемы транспортной медицины. 2010; 20 (2): 47-57
  19. Muckenthaler M.U., Rivella S., Hentze M.W., Galy B. A red carpet for iron metabolism. Cell. 2017; 168 (3): 344-61. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.12.034
  20. Zou D.M., Sun W.L. Relationship between Hepatitis C virus infection and iron overload. Chin Med J. 2017; 130 (7): 866-71. https://doi.org/10.4103/0366-6999.202737
  21. Hentze M.W., Muckenthaler M.U., Galy B., Camaschella C. Two to tango: regulation of Mammalian iron metabolism. Cell. 2010; 142 (1): 24-38. https://doi.org/10.1016/j.cell.2010.06.028.
  22. Fairweather-Tait S.J., Jennings A., Harvey L.J., Berry R., Walton J., Dainty J.R. Modeling tool for calculating dietary iron bioavailability in iron-sufficient adults. Am J Clin Nutr. 2017; 105 (6): 1408-14. https://doi.org/10.3945/ajcn.116.147389
  23. Anderson G.J. Mechanisms of iron loading and toxicity. Am J Hematol. 2007; 82 (S12): 1128-31.
  24. Siah C.W., Ombiga J., Adams L.A., Trinder D., Olynyk J.K. Normal iron metabolism and the pathophysiology of iron overload disorders. Clin Biochem Rev. 2006; 27 (1): 5-16.
  25. Katsarou M-S., Latsi R., Papasavva M., Demertzis N., Kalogridis T., Tsatsakis A.M. et al. Population-based analysis of the frequency of HFE gene polymorphisms: correlation with the susceptibility to develop hereditary hemochromatosis. Mol Med Rep. 2016; 14 (1): 630-6. https://doi.org/10.3892/mmr.2016.5317
  26. Zhang D.L., Ghosh M.C., Rouault T.A. The physiological functions of iron regulatory proteins in iron homeostasis - an update. Front Pharmacol. 2014; 5: 124. https://doi.org/10.3389/fphar.2014.00124
  27. Wilkinson N., Pantopoulos K. The IRP/IRE system in vivo: insights from mouse models. Front Pharmacol. 2014; 5: 176. https://doi.org/10.3389/fphar.2014.00176
  28. Григорьев Ю.И., Ляпина Н.В. Оценка риска загрязнения питьевой воды для здоровья детей Тульской области. Гигиена и санитария. 2013; 92 (3): 36-8
  29. Silva B., Faustino P. An overview of molecular basis of iron metabolism regulation and the associated pathologies. Biochim Biophys Acta. 2015; 1852 (7): 1347-59. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2015.03.011
  30. Ems T., Huecker M.R. Biochemistry, iron absorption. StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2020 Jan.
  31. Drakesmith H., Nemeth E., Ganz T. Ironing out Ferroportin. Cell Metab. 2015; 22 (5): 777-87. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2015.09.006
  32. Paul B.T., Manz D.H., Torti F.M., Torti S.V. Mitochondria and Iron: current questions. Expert Rev Hematol. 2017; 10 (1): 65-79. https://doi.org/ 10.1080/17474086.2016.1268047.
  33. Lv H., Shang P. The significance, trafficking and determination of labile iron in cytosol, mitochondria and lysosomes. Metallomics. 2018; 10 (7): 899-916. https://doi.org/10.1039/c8mt00048d
  34. Lane D.J., Merlot A.M., Huang M.L., Bae D.H., Jansson P.J., Sahni S. et al. Cellular iron uptake, trafficking and metabolism: Key molecules and mechanisms and their roles in disease. Biochim Biophys Acta. 2015; 1853 (5): 1130-44. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2015.01.021.
  35. Muckenthaler M.U., Rivella S., Hentze M.W., Galy B. A Red Carpet for Iron Metabolism. Cell. 2017; 168 (3): 344-61. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.12.034
  36. Zhou L., Zhao B., Zhang L., Wang S., Dong D., Lv H. et al. Alterations in cellular iron metabolism provide more therapeutic opportunities for cancer. Int J Mol Sci. 2018; 19 (5): pii: E1545. https://doi.org/10.3390/ijms19051545
  37. Theil E.C. Ferritin: at the crossroads of iron and oxygen metabolism. J Nutr. 2003; 133 (5 Suppl 1): 1549S-53S. https://doi.org/10.1093/jn/133.5.1549S
  38. Gkouvatsos K., Papanikolaou G., Pantopoulos K. Regulation of iron transport and the role of transferrin. Biochim Biophys Acta. 2012; 1820 (3): 188-202. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2011.10.013
  39. Brissot P., Ropert M., Le Lan C., Loréal O. Non-transferrin bound iron: a key role in iron overload and iron toxicity. Biochim Biophys Acta. 2012; 1820 (3): 403-10. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2011.07.014
  40. Tripathi A.K., Karmakar S., Asthana A., Ashok A., Desai V., Baksi S. et al. Transport of non-transferrin bound iron to the brain: implications for alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis. 2017; 58 (4): 1109-19. https://doi.org/10.3233/JAD-170097
  41. Ginanjar E., Indrawati L., Setianingsih I., Atmakusumah D., Harahap A., Timan I.S. et al. Iron absorption in iron-deficient women, who received 65 mg Fe with an indonesian breakfast, is much better from NaFe(III)EDTA than from Fe(II)SO₄, with an acceptable increase of plasma NTBI. A Randomized Clinical Trial. Pharmaceuticals (Basel). 2018; 11(3): pii: E85. https://doi.org/10.3390/ph11030085
  42. Васенина Е.Е., Левин О.С. Окислительный стресс в патогенезе нейродегенеративных заболеваний: возможности терапии. Современная терапия в психиатрии и неврологии. 2013; (3-4): 39-46.
  43. Окрут И.Е., Даутова Д.А. Оксид азота как показатель активности свободнорадикального окисления при метаболическом синдроме. Международный научный журнал «Инновационная наука». 2015; (8): 132-5.
  44. Kruszewski M. The role of labile iron pool in cardiovascular diseases. Acta Biochimica Polonica. 2004; 51 (2): 471-80.
  45. Xu S., Zhang Y. Antioxidant activity in vitro and in vivo of Auricularia auricula polysaccharides through different extraction processes. Adv J Food Sci Technol. 2016; 12 (9): 485-9. https://doi.org/10.19026/ajfst.12.3059
  46. Kell D.B., Pretorius E. No effects without causes: the iron dysregulation and Dormant Microbes hypothesis for chronic, inflammatory diseases. Biol Rev Camb Philos Soc. 2018; 93 (3): 1518-57. https://doi.org/10.1111/brv.12407
  47. Kell D.B. Towards a unifying, systems biology understanding of large-scale cellular death and destruction caused by poorly liganded iron: Parkinson’s, Huntington’s, Alzheimer’s, prions, bactericides, chemical toxicology and others as examples. Arch Toxicol. 2010; 84 (11): 825-89. https://doi.org/10.1007/s00204-010-0577-x
  48. Мартусевич А.К., Карузин К.А. Оксидативный стресс и его роль в формировании дизадаптации и патологии. Биорадикалы и антиоксиданты. 2015; 2 (2): 5-19.
  49. Силивончик Н.Н. Наследственные заболевания вследствие перегрузки железом. Медицинский журнал БГМУ. 2014; 49 (3): 45-9.
  50. Полякова С.И. Семейный анамнез детей с мутациями наследственного гемохроматоза. Педиатрическая фармакология. 2010; (3): 52-6.
  51. Santos P.C., Krieger J.E., Pereira A.C. Molecular diagnostic and pathogenesis of hereditary hemochromatosis. Int J Mol Sci. 2012; 13 (2): 1497-511. https://doi.org/10.3390/ijms13021497
  52. Пальцев И.В., Калинин А.Л. Мутации гена HFE как фактор риска развития гемохроматоза у больных хроническими диффузными заболеваниями печени. Проблемы здоровья и экологии. 2010; 4 (26): 53-7.
  53. Сорокин Д.В., Шмунк И.В., Спичак И.И. HFE-ассоциированный полиморфизм гена гемохроматоза у детей - пациентов гастроэнтерологического профиля. Педиатрический вестник Южного Урала. 2014; (1-2): 65-8.
  54. Neghina A.M., Anghel A. Hemochromatosis genotypes and risk of iron overload - a meta-analysis. Ann Epidemiol. 2011; 21 (1): 1-14. https://doi.org/10.1016/j.annepidem.2010.05.013
  55. Румянцев А.Г., Токарева Ю.Н., ред. Болезни перегрузки железом (гемохроматозы). Руководство для врачей. М.: Медпрактика; 2004. 328 с.
  56. Еремина Е.Ю. Гемохроматоз. Практическая медицина. 2015; 7 (92): 40-4.
  57. Полякова С.И., Потапов А.С., Полякова О.А. Наследственный гемохроматоз у детей. Вопросы современной педиатрии. 2004; (5): 118-21.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Егорова Н.А., Канатникова Н.В., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.