introduktion
mineraler er uundværlig del af en komplet diæt af dyr. Mineraler er uorganiske elementer, der findes i alle kropsvæv og væsker. Selvom de ikke giver energi, har de vigtige roller i mange aktiviteter i kroppen . Disse forbindelser er nødvendige for at opretholde visse fysisk-kemiske processer, som er afgørende for livet, fordi de er kemiske bestanddele, der anvendes af kroppen på mange måder., Enhver form for levende stof kræver disse uorganiske elementer eller mineraler til deres normale livsprocesser .
værdien af mikro-mineraler i menneskers, dyrs og planters ernæring er blevet anerkendt . Mangler eller forstyrrelser i et dyrs ernæring forårsager en række sygdomme og kan opstå på flere måder. Jern er det mest rigelige element på jorden, men kun sporstoffer er til stede i levende celler. Jern er afgørende for alle celler i den menneskelige krop. Jern er et mikro-mineral, der har en række nøglefunktioner., Det er en stor del af hæmoglobin i røde blodlegemer; da det bærer ilt fra lungerne til alle dele af kroppen og letter iltbrug og opbevaring i muskler. Derudover har hver celle i kroppen brug for jern for at producere energi .
næsten en fjerdedel af den verdensomspændende befolkning er påvirket af anæmi, hvoraf jernunderskud er den primære årsag . Dens mangel er forbundet med nedsat fysisk arbejdsevne, nedsat humør og kognitiv funktion og dårlige graviditetsrelaterede resultater ., En persons jerntilstand falder på en rækkevidde (lige fra fyldt til udtømt jernlagre), jernmangel og jernmangelanæmi. Derfor er personer med jernmangel i øget risiko for at udvikle jernmangelanæmi . På trods af fremskridt inden for sundhedsvæsenet forbliver jernmangel en fremtrædende frygt for folkesundheden i både udviklede lande og udviklingslande, hvor unge kvinder hovedsageligt er modtagelige., I industrialiserede lande bør jernmangel let identificeres og behandles, og alligevel overses det ofte af læger eller ikke anerkendes af kvinder som en bekymring . Selv i disse lande kræves forebyggelse og behandling af jernmangel i innovative tilgange .
den enkelte persons anbefalede næringsindtag for at opfylde det definerede krav varierer blandt andet afhængigt af det kriterium, der anvendes til at definere næringsstoftilstrækkelighed ., For mange næringsstoffer til videnskabeligt at understøtte definitionen af ernæringsmæssige behov på tværs af aldersgrupper, køn og fysiologiske tilstande, informationsbasen er begrænset. Brug af næringsstofbalance til at definere krav er blevet undgået, når det er muligt, da det nu generelt anerkendes, at balance kan nås over en lang række næringsstofindtag. Imidlertid er kravniveauer defineret ved hjælp af næringsstofbalance blevet anvendt, hvis der ikke findes andre egnede data., Kostbehovet for et mikronæringsstof defineres som et indtagsniveau, der opfylder specificerede kriterier for tilstrækkelighed, hvorved risikoen for næringsunderskud eller overskud minimeres. Målinger af næringsstoflagre eller kritiske vævspuljer kan også bruges til at bestemme næringsstoftilstrækkelighed. Funktionelle assays er i øjeblikket de mest relevante indekser for subkliniske tilstande relateret til vitamin-og mineralindtag. Anæmi, der er den afgørende markør for jernmangel i kosten, kan også skyldes blandt andet mangel på folat, vitamin B12 eller kobber .,
individuelle kosthæmmende og forbedrende faktorer udøver dyb indflydelse på jernabsorption . Polyphenolforbindelser er bredt til stede i den menneskelige kost som komponenter af frugt, grøntsager, krydderier, bælgfrugter og korn, og de er især højt i Te, Kaffe, Rødvin, kakao og de forskellige urtete. Den potente hæmmende virkning af fytinsyre på nonheme-jernabsorption er velkendt ., Polyphenoliske forbindelser, såsom chlorogene syrer, monomere flavonoider og polyphenolpolymerisationsprodukter, der i vid udstrækning findes i kaffe og te, hæmmer også stærkt diætetisk ikke-jernabsorption . Virkningerne af ascorbinsyre (AA) i dramatisk forbedring af jernabsorptionen er konsekvent blevet observeret . Heme jern, der findes i animalske fødevarer, er også en vigtig jernkilde på grund af dens høje biotilgængelighed. Derudover har mange undersøgelser antydet, at muskelvævets forstærkende virkning på jernabsorption skyldes cysteinholdige peptider .,
biokemi af jern metabolisme i menneskers fordøjelsessystem
Strygejern kemi og fysiologi
Jern findes på 26 element i det periodiske system, og har en molekylær vægt på 55.85. Det har to almindelige vandige o .idationstilstande nemlig jernholdige (Fe2+) og Ferri (Fe3+). Disse tilstande gør det muligt for jern at deltage i O .idations – /reduktionsreaktioner, der er afgørende for energimetabolisme ved at acceptere eller donere elektroner. På den anden side gør denne egenskab også det muligt for frit jern at katalysere o .idative reaktioner, der følger med reaktive og skadelige frie radikaler., Derfor, kroppen jern der kræves for at være kemisk bundet til at bistå relevante fysiologiske rolle, transport og opbevaring med minimal mulighed for gratis ioniske strygejern til at katalysere skadelige oxidative reaktioner .
størstedelen af kroppens jernfunktioner i hæm-proteinkomplekser, der transporterer ilt som hæmoglobin og myoglobin. Cirka to tredjedele af kroppen jern i hæmoglobin, en 68,000 MW struktur, der indeholder fire underenheder af hæm, en protoporphyrin ring med jern i midten, og fire polypeptidkæder (to kæder hver af α – og β-globin)., Til transport med hæmoglobin binder ilt direkte til jernatomet, stabiliseret i en Fe2+ o .idationstilstand omgivet af protoporphyrinringen og histidinresterne. Hæmoglobin jern binder let og frigiver ilt, der cirkulerer i blod erythrocytter. Myoglobin, der består af et enkelt hæmmolekyle og globin, muliggør iltoverførsel fra erythrocytter til cellulære mitokondrier i muskelcytoplasma . Mindre mængder af jern i hæm form funktion i mitrochondrial cytochromer involveret med elektron overførsel, o .ygenudnyttelse, og produktionen af ATP., En lille del af kroppen, strygejern funktioner i hæm-indeholdende hydrogen peroxidases som katalase at beskytte mod overdreven hydrogenperoxid akkumulering ved at virke som en katalysator for sin omdannelse til brint og ilt .
derudover har jern også funktioner i ikke-hæm proteiner, der indeholder et jern–svovlkompleks (en kubisk struktur af fire jern og fire svovlatomer). Det er den vigtigste form for jern i mitokondrier, der fungerer i en .ymer af energimetabolisme såsom aconitase, NADH dehydrogenase og succinat dehydrogenase., Aconitase er følsom over for jernkoncentrationer i mitokondrier og cytosol. Når jern er rigeligt, antager aconitaseen .ymet den fulde jern–svovlkubiske struktur, der er forbundet med kulhydratmetabolisme. Når jernkoncentrationer reduceres, mister proteinet aconitaseaktivitet og fungerer som et jernbindende protein (IRP). IRP ‘ er interagerer med iron response elements (IREs) af mRNA for at regulere syntesen af proteiner involveret i jerntransport, opbevaring og anvendelse som reaktion på ændringer i cellulære jernkoncentrationer (Figur 1).,
Figur 1: Struktur af hæm, der viser de fire koordinere obligationer mellem ferro-ioner og fire nitrogenbaser.
jernabsorption og metabolisme
det nyfødte barn har i alt omkring 250 mg i kroppen. Det samlede kropsjern i en voksen mand er 3000 til 4000 mg. I modsætning hertil har den gennemsnitlige voksne kvinde kun 2000-3000 mg jern i hendes krop. Denne forskel kan tilskrives mindre jernreserver hos kvinder, lavere koncentration af hæmoglobin og et mindre vaskulært volumen end mænd., Heraf anvendes cirka to tredjedele som funktionelt jern, såsom det i hæmoglobin (60%), myoglobin (5%) og forskellige hæm-og nonheme-en .ymer (5%). Resten findes i opbevaring som ferritin (20%) og hemisoderin (10%).
kontrol af jernoptagelse er utvivlsomt af største betydning på grund af manglen på et reguleret middel til udskillelse af jern. Når fødevaren er forbrugt og fordøjet, absorberes kostjern hovedsageligt i tolvfingertarmen og proksimal jejunum., Med rimelighed absorberes hæm-jern mere effektivt end ikke–hæm-jern, tilsyneladende ved endocytose af det intakte jern-protoporphyrin-kompleks ved enterocytbørstegrænsen. Efter fordøjelsen kommer jern fra alle diætkilder ind i en fælles intracellulær pool, hvorfra det afhængigt af individers jernstatus enten opbevares som ferritin i enterocytten eller eksporteres fra enterocytten via ferroportintransportøren på basalsiden af cellen., Ferroportin transporterer jernholdigt jern, der straks o .ideres til Fe3+ og opsamles af transferrin, der skal transporteres til celler, der udtrykker transferrinreceptorer (figur 2).
Figur 1: Jern absorption og metabolisme i kroppen.
Strygejern status, jernmangel og jernophobning
Spædbørn, børn, teenagere og kvinder i den fødedygtige alder er almindeligt ramt af jernmangel; der henviser til, at raske, voksne hanner er sjældent mangelfuld., Mangel forårsaget af flere faktorer, som regel ved en kombination af øget behovet for (hurtig vækst i den unge befolkning, menstruation og graviditet hos fertile kvinder) og utilstrækkelig optagelse, som igen kan afhænge af andre faktorer, såsom et nedsat kalorieindtag og/eller en større brøkdel af kalorier stammer fra det mad ingredienser, som indeholder mindre absorberet jern .
det tidligste stadium af jernmangel er kendetegnet ved tab af opbevaringsjern (angivet med ferritin) og kaldes jernudtømning eller prelatent jernmangel., Koncentrationerne af serumjern og det jernbærende serumprotein transferrin er normale på dette trin. Når jerndepoter er opbrugt (serum ferritin
Symptomer ofte forbundet med jernmangel anæmi omfatter palor, svaghed, træthed, dyspnø, hjertebanken, følsomhed over for kulde, abnormiteter i mundhulen og i mave-tarmkanalen, og reduceret arbejdsevne . Det ser endvidere ud til, at selv mid / prelatent jernmangel kan have betydelige sundhedsmæssige konsekvenser, som kan tilskrives fald i essentielt kropsjern og begrænsninger i vævso .idativ kapacitet .,
jernoverbelastning er forbundet med stigninger i ikke-proteinbundet jern som følge af, at den fysiologiske jernbindingsevne bliver overvældet . Ulemper ved overbelastning er for eksempel øget risiko for bakteriel infektion og kardiomyopati. Overbelastning kan skyldes medfødte fejl i metabolisme, der fører til hyperabsorption af jern eller utilstrækkelig syntese af de jernbindende proteiner. Overbelastning kan også skyldes overdreven absorption af kostjern på grund af forskellige årsager, herunder kronisk indtagelse af større end tilstrækkelige mængder kostjern, især hemejern., Disse bemærkninger vedrørende jernoverbelastning har rejst spørgsmålet om, hvorvidt generel befæstning af fødevarer med uorganisk jern er gavnlig eller ej .
kost-og ikke-kostfaktorer, der påvirker jernabsorption
kostfaktorer bidrager til en væsentlig rolle i udviklingen af jernmangel og derefter jernmangelanæmi. Jernabsorption af tarmen enterocytter styrer jernbalancen, men der er ingen rute for kontrolleret jernudskillelse. Dette betyder, at jernabsorption reguleres af diæt og systemiske faktorer., Kosten jern er stort set ikke-hæm jern med omkring 5% -10% i form af hæm jern i kostvaner, der indeholder kød. Selvom hemejern udgør en mindre del af kostjern, er det meget biotilgængeligt, og 20% -30% af hemejern absorberes. I modsætning hertil er absorptionen af ikke-hæm jern meget mere variabel og signifikant påvirket af andre komponenter i kosten; med 1% -10% af ikke-hæm jern absorberet .
desuden er jern i miljøet og kosten primært jernjern (Fe3+), som er uopløseligt og derfor ikke biotilgængeligt., Før det kan absorberes, skal det ikke-hemejern reduceres fra Ferri (Fe3+) til jernholdigt (Fe2+) jern ved diætreducerende midler, såsom ascorbinsyre eller ved endogene ferri-reduktaser, såsom duodenal cytochrom B (dcytB). Jernholdigt jern transporteres over den apikale membran i tolvfingertarmen af den divalente metaltransportør 1 (DMT1), som er lokaliseret på børstegrænsemembranen tæt på dcytb., Som Wang & Pantopoulos, 2011 rapporterede, optagelsen af jern-ioner ved dcytB er drevet af proton co-transport, så en sur sår pH letter strygejern udbredelse, og er konkurrencedygtige hæmmet af andre divalente kationer.
ascorbinsyre er en af de mest effektive forstærkere af ikke-hæm jernabsorption. Andre kostfaktorer såsom citronsyre og andre organiske syrer, alkohol og carotener forbedrer ligeledes ikke-hæm jernabsorption ., Desuden forbedrer dyrebaserede proteiner som kød, fisk og fjerkræ jernabsorptionen, men den bioaktive komponent i “kødfaktoren” er endnu ikke identificeret. Kød fremmer også ikke-hæm jernabsorption ved at aktivere mavesyreproduktion. Omvendt, absorptionen af non-hæm-jern er hæmmet af phytic acid (inositol hexaphosphate og inositol pentaphosphate) i korn og kornprodukter, og af polyphenoler i nogle grøntsager, kaffe, te og vin. Disse hæmmere bundet til ikke-heme jern, så det ikke er tilgængeligt til optagelse. Kostfaktorer, der påvirker jernabsorptionen, er beskrevet i tabel 1.,etary faktorer fremme og hæmme jernoptagelsen Faktorer øge jernoptagelsen
- Ascorbinsyre
- Kød, fisk og fisk og skaldyr
- Visse organiske syrer (citronsyre, mælkesyre, æblesyre, vinsyre)
Faktorer, der hæmmer jernoptagelsen
- Tilstedeværelsen af anti-næringsstoffer (eksempel phytates og tannin) i korn baseret fødevarer
- Strygejern bindende phenolforbindelser i te, kaffe, rødvin,
- nogle grønne grøntsager, urter, nødder og bælgfrugter
- Calcium
- Soja protein
Kilde: Hallberg & Hulthen, 2000.,
kostfaktorer, der hæmmer jernabsorption
Calcium: Calcium hæmmer både ikke-hæm jern og hæm jernabsorption. Calcium hæmmer absorptionen af både hæm og nonheme jern på en sammenlignelig måde, og det er derfor sandsynligt, at denne hæmning af calcium forekommer, efter at hemejernet er befriet fra porfyrinringen ., Calcium har vist sig at hæmme jernoptagelsen i både rotter og mennesker , rapporterede, at det at give 165 mg Ca som mælk, ost eller calciumchlorid reduceret jern absorption af 50-60% i et enkelt måltid målinger med maksimal hæmning af cirka 300 mg calcium i måltidet. Yderligere forøgelse af mængden af mejeriprodukter over et basalniveau på 300 mg synes ikke at have nogen yderligere hæmmende virkning på jernabsorption (Galan et al. 1991). Imidlertid har varigheden af den hæmmende virkning af calcium på jernabsorption vist sig at være mindre end to timer ., På den anden side syntes indtagelse af 1000 mg Ca som carbonatet dagligt med måltider over en tolv ugers periode ikke at være skadelig for deres jernstatus .
fytat: under fordøjelsen kan fytatmolekylet være negativt ladet, hvilket indikerer et potentiale for at binde positivt ladede metalioner som jern . Den negative konsekvens af fytat i klid på jernabsorption blev først påvist af Sharpe et al. (1950), ved hjælp af hvidt brød og brunt klidbrød., Denne effekt skulle tidligere være på grund af dets høje indhold af fytat, hvilket er blevet påvist i en række nyere undersøgelser . Brune et al. (1989) undersøgte sandsynligheden for langsigtet forbrug af højt klid indeholdende fytat kost kunne fremkalde ændringer i tarmen, hvilket ville medføre en tilpasning til de inhiberende virkninger af fytat på tarmens jernabsorption., De undersøgte vegetarer og ikke-vegetarer og fandt, at ingen tilpasning af tarmbørstegrænsen til et højt fytatindtag og konkluderede, at de tilfredsstillende jerndepoter i den vegetariske gruppe skyldtes et højt forbrug af organiske syrer som ascorbinsyre.
flere metoder til tilberedning af kornkorn, herunder blødning, spiring og fermentering, har vist sig at reducere fytatindholdet i korn og grøntsager fuldstændigt under optimale forhold og kunne derved eliminere deres virkning på jernabsorption., Derudover er negative virkninger af fytat og fiber på jernabsorption påvist hos rotten , fundet en reduktion i jernabsorption, når høje fiberbrød blev fodret til rotter. Imidlertid var størrelsen af denne inhibering ikke relateret til mængden af fytatfosfor eller kostfiber, der var til stede i kosten.
i modsætning hertil indikerede resultater fra forsøg med, højere absorption fra FeSO4 end fra den endogene Fe til stede i brød , både udtrykt som Mg Fe absorberet og fraktioneret Fe absorption., Hjælp balance og enkelt måltid radioisotop foranstaltninger, hun fandt ingen forskelle i Fe absorption blandt tre forskellige brød med fibre indholdet af 16.1, 38.1 og 72.4 g/kg, men med samme phytate koncentration (6.3-6.4 g/kg) , anvendes den nøjagtige samme brød i balance foranstaltninger hos mennesker ved 3 x 24 dage i 6 fag, og kunne ikke finde nogen indflydelse af fiber koncentration af jern-saldi., Dette indikerer indirekte, at den hæmmende virkning af fiber på jernabsorption sandsynligvis skyldes fytatet i fiberfraktionen og understøtter yderligere undersøgelsen af Morris og Ellis (1980), der fandt, at jernabsorptionen hos rotter var højere fra dephytiniseret klid.
phenolforbindelser: under fordøjelsen frigives phenolforbindelserne fra fødevaren eller drikkevaren og kan danne kompleks med Fe i tarmlumen, hvilket gør det utilgængeligt for absorption., Næsten alle drikkevarer reducerede jernabsorptionen afhængigt af mængden af totale polyphenoler, med inhiberingen af sort te den største ved 79-94%. Få undersøgelser, der viste, at et beløb af kun 20 mg polyphenoler fra sort te pr måltid, reduceret jern absorption af så meget som 66%, muligvis på grund af det højere indhold af galloyl estere i sort te og formentlig på grund den simple brød måltid var blottet for enhver smagsforstærkere af jern absorption til at modvirke, at polyfenoler (Prashanth et al., 2008)., På samme måde har forbruget af sort te og kaffe vist sig at hæmme jernabsorptionen kraftigt fra sammensatte måltider , hvor kaffe har ca.halvdelen af den hæmmende virkning af te.
Desuden, Prashanth et al. (2008) rapporterede, at tilsætning af en tedrink til referencemelet resulterede i en dramatisk reduktion i jernabsorption i jernmangelanæmi (IDA) og kontrol., Ifølge denne undersøgelse, jern absorption fra reference måltid indtages med 1 kop te var faldet med 59% (P
På den anden side, tilsætning af mælk til te eller kaffe, havde lille eller ingen indvirkning på deres hæmmende kapacitet. Gaur and Miller (2015), rapporterede, at procentværdierne for total dialyserbart jern, totalopløseligt jern og opløseligt jern., Resultaterne viste, at tilsætning af mælk til te betydeligt reduceret koncentration af dialyzable jern (α
kostfaktorer øge jernoptagelsen
Ascorbinsyre: Ascorbinsyre ser ud til at være den faktor, der er mest effektive på forbedring af jern absorption især non-hæm jern i et enkelt måltid undersøgelser. Dette blev rapporteret af flere forfattere. Der er to mekanismer til denne virkning af nonheme jern på absorption. For det første forhindrer det dannelsen af uopløselige og bundne jernforbindelser og reducerer for det andet jernjern (Fe 3+) til jernholdige (Fe2+) jerntilstande .,
I undersøgelse af Prashanth et al, (2008) viste, at når ascorbinsyre tilføjet til måltid mad på en molær ratio til jern af 2:1, ascorbinsyre øget jern absorption af 291% i IDA-gruppen og 270% i kontrolgruppen (P
På den anden side, den langsigtede effekt af ascorbinsyre på jern status i kroppen, er imidlertid mindre klart., Tilsætning af store mængder ascorbinsyre til daglige diæter i en længere periode har i flere undersøgelser undladt at øge ferritinniveauerne, selvom enkeltmåltidabsorptionsmålinger ved hjælp af radiojern har i de samme forsøgspersoner indikeret, at ascorbinsyre forbedrer jernabsorptionen. Når et glas appelsinsaft er inkluderet i et morgenmadskød, kan jernabsorptionen øges 2,5 gange .,
kød: absorptionen af jern især af hemejern påvirkes meget lidt af andre fødevarekomponenter i kosten med undtagelse af kød, der forbedrer absorptionen og calcium, der hæmmer jernabsorptionen . Kød øger også absorptionen af nonheme jern . Mekanismen bag denne forstærkende virkning af kød på både hæm og nonheme jernabsorption er endnu ukendt. Det er dog blevet rapporteret af Hurrell et al. (2006) at kødforbedring af jernabsorption sker ved flere mekanismer, der involverer både gastrisk surhedsvirkning og chelation., I første omgang, kød kan forbedre nonheme jernabsorption ved at stimulere produktionen af mavesyre, og derved fremme jernopløsningen i maven. Derefter, kød faktor(s) kan chelat af opløst jern i det sure (lavere pH) miljø i maven og derved bevare strygejern opløselighed i løbet af intestinale fordøjelse og absorption. Fisk og fjerkræ har også en forstærkende effekt på nonheme jernabsorption .
alkohol: Alkohol øger absorptionen af nonheme jern lidt hos mennesker ., Det har vist sig, at kroniske alkoholmisbrugere har øget serumferritinkoncentrationer og beregnet Total kropsjern sammenlignet med nondrinkers, selvom det er kontroversielt, om alkoholen påvirker den faktiske absorptionsproces af jern.
Form af jern fra forskellige fødekilder
både kilden og den kemiske form af kostjern kan markant påvirke dets tilgængelighed til absorption. For de fleste af verdens befolkning er animalske afledte fødevarer ikke tilgængelige, og befæstningsjern er endnu ikke bredt fordelt., I grøntsagskategorien har hæfteklammerne ris, majs, hvede og bønner enten moderat eller dårlig jerntilgængelighed . Der er to vigtige kemiske former (Fe2+ Fe3+) af jern i en kost, og hver absorberes af en forskellige mekanismer. Heme, der indeholder jern i en porfyrinringstruktur, findes i hæmoglobin og myoglobin og tegner sig for næsten 40% af det jern, der findes i animalsk væv, inklusive fisk og fjerkræ . Nonheme jern er til stede i fødevarer af vegetabilsk oprindelse og tegner sig også for de resterende 60% jern i animalsk væv., Andre kilder til nonheme jern er forbindelser tilsat for at befæste kosten med yderligere jern over dets endogene niveau. De mest almindelige kilder er opløselige jernsalte eller småpartikler elementært jern. Når det tages uden mad, absorberes jernholdige salte bedre end jernformer . Dette skyldes sandsynligvis, at jern er uopløseligt i vandig opløsning over pH 3, mens størstedelen af jernholdigt jern forbliver opløseligt ved pH 8.
konklusion
jern er et vigtigt element i kroppen. Det er også giftigt, når det indtages i overskud., Derfor er dens virkning i kroppen som et tveægget sværd. Jernmangel resulterer ikke altid i anæmi, men det kan forårsage andre sundhedsmæssige problemer, såsom sløvhed eller et svækket immunsystem. Jernmangel opstår, når kosten ikke indeholder nok jernrige fødevarer, hvis der er blodtab, eller hvis der er et øget behov for jern under ungdomsårene og graviditeten. Når kroppen ikke får nok jern, kan det ikke gøre nok røde blodlegemer til at bære tilstrækkelig ilt i hele kroppen. Denne tilstand af at have for få røde blodlegemer kaldes anæmi., For at forhindre disse sygdomme bør der tilskyndes til tilstrækkeligt indtag af jern.