Metabolismo del ferro

Lezione 2: Metabolismo del ferro

Claudio Orlando MET LA MEC 2009

Blood components: "Blood count" % of each component

Figura 16-2: The blood count

Ferro

I depositi di ferro dell’organismo umano ammontano a circa 5g ma, a dispetto delle piccole quantità, il ferro svolge importanti funzioni. Esso è ripartito:

• 60% del ferro è presente nel gruppo eme dell’emoglobina
• 25% è accumulato sotto forma di ferritina e emosiderina (fegato, milza e midollo)
• 8% nella mioglobina (proteina del muscolo che lega l’ossigeno)
• 5% negli enzimi
• 1-2% nel plasma legato alla transferrina

Iron containing proteins

Le proteine contenenti ferro sono classificate come:

• Heme contains a porphyrin-iron complex.
  • Hemoglobin
  • Myoglobin
  • Catalases
  • Peroxidases
  • Cytochrome electron transport proteins
• Non-heme proteins
  • The iron transport proteins
    • Transferrin
    • Lactoferrin
  • Iron storage proteins
    • Ferritin (for short term storage)
    • Hemosiderin (for long term storage)

Forme biologicamente rilevanti

• Fe³⁺ (ione ferrico)
  • Prevalente a pH alcalino e neutro
  • Forma complessi insolubili con OH e anioni
• Fe²⁺ (ione ferroso)
  • Prevalente a pH acido
  • Buona solubilità
  • Facilmente ossidabile a Fe³⁺

Il passaggio di Fe da una molecola M ad un'altra M deve essere preceduto dal cambiamento di valenza, catalizzato da ferroxidasi:

M₁-Fe²⁺ → M₁-Fe³⁺ + Fe²⁺

M₂ + Fe²⁺ → M₂-Fe²⁺ → M₂-Fe³⁺

Metabolismo del ferro

Alla fine del loro ciclo vitale (120 giorni), i globuli rossi vengono intrappolati nel sistema reticoloendoteliale del fegato e della milza: il ferro viene staccato dall’eme e immesso in circolo dove viene di nuovo legato alla transferrina.

La gran parte del ferro viene riutilizzato per la sintesi di nuova emoglobina e solo piccolissime quantità di ferro (1mg/die) vengono perse attraverso la cute, il tratto genito-urinario e intestinale. Nella donna, una perdita addizionale è rappresentata dal ciclo mestruale, gravidanza e allattamento. In queste ultime condizioni si rende necessario un supplemento di ferro.

Assorbimento del ferro

Il ferro è assorbito nell’intestino attraverso un meccanismo complesso e non del tutto chiarito. Il ferro contenuto negli alimenti viene solubilizzato per mezzo dell’acido secreto nello stomaco e giunge nell’intestino dove viene captato dalle cellule della mucosa intestinale probabilmente attraverso l’intervento di molecole trasportatrici. A questo punto il ferro può accumularsi come ferritina o essere rilasciato nel circolo portale dove si lega ad una proteina di trasporto, la transferrina (normalmente questa proteina è saturata per il 30%).

Il complesso ferro-transferrina si lega ad uno specifico recettore posto sulle cellule del midollo e viene internalizzato. Il ferro viene staccato dal complesso e utilizzato per la sintesi dell’emoglobina mentre la transferrina ritorna di nuovo in circolo.

Bilancio del ferro

L’assorbimento intestinale del ferro è modulato in rapporto alle necessità ed è inversamente proporzionale all’entità dei depositi. Il ferro degli alimenti si divide in due categorie:

• Ferro emoglobinico è il 40% del ferro contenuto in carne, pesce e pollame. Un’alta percentuale di questo ferro viene assorbito nell’intestino e questo assorbimento non viene influenzato da nessun altro fattore della dieta.
• Ferro non emoglobinico è il restante 60% del ferro (legato alle proteine o sotto forma di sali) contenuto in alimenti animali e vegetali. L’assorbimento di questa quota è molto inferiore (3%) ed è influenzato da altri costituenti della dieta.

I fattori che favoriscono l’assorbimento del ferro non emoglobinico sono:

• L’acido ascorbico (vit C) che converte il ferro da ferrico a ferroso (più solubile e assorbibile)
• Carne (probabilmente per la presenza di cisteina)

I fattori che riducono l’assorbimento del ferro non emoglobinico sono:

• Polifenoli
• Fitati
• Calcio (se l’intake è > 300 mg/pasto)
• Alcuni elementi inorganici (Zn, Mn, Cu)

Relativa biodisponibilità del ferro non emoglobinico negli alimenti

Heme and non-heme iron in foods

Factors that increase iron absorption

• Exercise
• Living at altitude
• Stomach acid
• Iron deficiency
• Pregnancy

Assorbimento duodenale e escrezione di Fe

Assorbimento:

• Poco efficiente
• Normale: <10%
• In caso di deficit di Fe: 30%

Escrezione:

• Per via urinaria e sudorifera: poco efficiente
• Via primaria di escrezione: perdita di cellule
• Epidermide: 1 mg/die
• Mucosa intestinale: 1 mg/die
• Sangue: mestruo (0.5-1 g/die)
• Emorragie, versamenti etc.
• Fabbisogno: 1 mg/die per soggetti sani e normali, 3 mg/die per donne mestruanti, 3-6 mg/die durante gravidanza e allattamento

L’assorbimento del ferro è ridotto nei casi di:

• Dieta povera di ferro
• Alterazioni del pH gastrico: una riduzione dell’acidità gastrica ne riduce l’assorbimento
• Agenti chelanti nella dieta: sostanze che lo legano, riducendone la quota disponibile