Železo: Jak ho doplnit a co ho snižuje? + Potraviny bohaté na železo

Co víme o železe?

Železo je chemický prvek, který je v našem životním prostředí široce rozšířen. Z hlediska množství je s 30,1 % druhým nejrozšířenějším prvkem na Zemi hned po kyslíku.

Kromě toho patří mezi pět nejrozšířenějších prvků v zemské kůře. Vyskytuje se také ve Slunci, hvězdách nebo meteoritech.

Železo je lidstvu známo již od pravěku. Jeho významná průmyslová výroba začala kolem 18. století.

Chemická značka železa je Fe. Je odvozena z latinského názvu ferrum , což v překladu znamená pevnost.

Železo je prvek VIII. skupiny periodické tabulky chemických prvků a nachází se ve 4. periodě.

Patří do skupiny prvků nazývaných přechodné prvky nebo přechodné kovy.

Tento název pochází z doby, kdy chemici přisuzovali prvkům uprostřed periodické tabulky přechodné vlastnosti mezi alkalickými kovy a nekovy.

Z hlediska vlastností je železo pevný kov světle šedé až bílé barvy. Je tvrdé, křehké, tavitelné a má nízkou odolnost proti korozi. Působením vzdušné vlhkosti snadno oxiduje za vzniku hydratovaných oxidů (rzi).

Ve své elementární formě je železo velmi nestabilní a reaktivní, zejména v přítomnosti vzdušné vlhkosti nebo při vysokých teplotách. Může se rozpouštět působením minerálních kyselin.

Tabulkový přehled základních chemických a fyzikálních informací o železe

Značná většina železa se v přírodě vyskytuje ve formě minerálů obsahujících tento prvek. Patří mezi ně hematit (Fe2O3), magnetit (Fe3O4), siderit (FeCO3), což jsou hlavní železné rudy, dále pak limonit (FeO(OH)-nH2O) nebo takonit.

Železo se používá k výrobě slitin, jako je ocel, nerezová ocel, litina atd.

Kromě toho, že je železo známé jako jedna z nejdůležitějších průmyslových látek, lze ho považovat také za jeden z nejdůležitějších prvků v lidském organismu z hlediska jeho širokého uplatnění v biochemických procesech.

Význam železa ve vztahu ke zdraví a nemocem si lidé uvědomovali již od starověku. První využití železa pro lékařské účely je spojováno s Egypťany, Řeky a Římany.

V 17. století se železo používalo k léčbě chlorózy, což byl stav způsobený nedostatkem železa.

Přesvědčivý důkaz, že anorganické železo je nezbytné pro syntézu hemoglobinu, však přišel až v roce 1932.

Jaká je další biologická funkce železa a v jakých životních procesech je nepostradatelné?

Jaký význam má železo pro člověka?

Železo je esenciální prvek. Je nezbytné pro téměř všechny živé organismy. Podílí se na mnoha metabolických procesech, včetně přenosu kyslíku, elektronů nebo tvorby DNA.

Patří mezi tzv. mikrobiogenní prvky. Ty obvykle tvoří méně než 0,005 % hmotnosti organismu.

V lidském těle se nachází přibližně 3–4 gramy železa. Toto množství je rozděleno následovně:

• 65–70 % v molekulách hemoglobinu, což je červené krevní barvivo obsažené v červených krvinkách
• 3–4 % v myoglobinu, bílkovině, která se nachází ve svalech a umožňuje vázat kyslík
• 15–30 % tvoří zásobní železo, které je vázáno na bílkovinu – feritin nebo hemosiderin
• Asi 1 % v enzymech, jako jsou cytochromy, cytochromoxidáza nebo peroxidáza
• 0,1 % je transportní železo, které se nachází v krevní plazmě, kde se váže na bílkoviny (zejména na bílkovinu transferin)

Koncentrace železa v těle je přísně regulována. Je to proto, že železo je schopno vytvářet volné radikály a při nadměrné přítomnosti může způsobit poškození tkání.

Železo má v lidském těle několik důležitých funkcí.

Především se podílí na transportu plynů, které se nacházejí v krvi – konkrétně kyslíku.

Až téměř 70 % železa je součástí hemoglobinu, který se nachází v červených krvinkách, konkrétně jedné z částí hemoglobinu zvané hem.

Hem je složitá nebílkovinná sloučenina, jejímž centrálním atomem je železo. Hem spolu s bílkovinnou částí globinu tvoří molekulu hemoglobinu.

Hemoglobin je zodpovědný za přenos kyslíku v krvi, z plic do tkání a buněk. Kyslík se váže na molekulu hemoglobinu v plicních sklípcích. Vzniká oxyhemoglobin. Tímto způsobem je kyslík přenášen do buněk.

Hemoglobin je také schopen vázat a přenášet oxid uhličitý z buněk do plic, kde je následně vydechován jako odpad. Na rozdíl od kyslíku, který se váže na hemoglobin, se oxid uhličitý váže na bílkovinnou část – globin.

Kromě hemoglobinu je železo také součástí myoglobinu. To je bílkovina, která se nachází ve svalech. Rovněž se podílí na přenosu kyslíku, ale ve svalových buňkách. Nachází se ve svalových buňkách srdce a v kosterním svalstvu.

Strukturně je myoglobin mnohem jednodušší než hemoglobin.

Jedna molekula hemoglobinu je schopna vázat 4 molekuly kyslíku. V případě molekuly myoglobinu je to pouze jedna molekula kyslíku.

Kromě výše uvedeného známe i další biologické funkce železa v lidském těle.

• Zajišťuje normální fungování mozku, svalů, štítné žlázy a imunitního systému.
• Podílí se na výrobě energie.
• Má pozitivní vliv na pokožku, vlasy a nehty.
• Potlačuje únavu.
• Podporuje duševní zdraví, snižuje riziko duševních onemocnění.
• Podporuje vývoj plodu.

Jak tělo zachází se železem?

Vstřebávání

Železo se do těla dostává prostřednictvím potravy. Vstřebává se především v počáteční části střevního traktu prostřednictvím specifického přenašeče – bílkoviny. Poté se dostává do krve.

Primární vstřebávanou formou železa je dvojmocná forma, tedy Fe+2. Trojmocná forma Fe+3 má nízkou absorpční kapacitu.

Podíl vstřebaného železa v porovnání s celkovým obsahem železa ve stravě je relativně nízký, 5–35 %. Tento podíl závisí na okolnostech a zejména na fyzikálním stavu přijatého železa.

Při fyziologickém pH se železo s oxidačním stavem +2 významně oxiduje na nerozpustnou formu železa s oxidačním stavem +3. Působením žaludeční kyseliny se pH v počáteční části tenkého střeva snižuje. To vede k redukci Fe+3 na Fe+2 a k výraznému zvýšení rychlosti vstřebávání železa.

Žaludeční kyselina má tedy významný vliv na vstřebávání železa. Při jejím nedostatku je vstřebávání železa sníženo.

V krvi je železo vázáno na bílkovinu transferin, jejímž prostřednictvím je transportováno do buněk nebo kostní dřeně.

Regulace množství železa

Množství železa v těle musí být neustále kontrolováno kvůli jeho možné toxicitě při vysokých koncentracích. Je proto nutné udržovat rovnováhu v příjmu, transportu, skladování a využití železa. Hovoříme o udržování homeostázy.

Vzhledem k tomu, že lidské tělo nemá mechanismy pro aktivní vylučování železa z těla, musí být hladina železa přísně kontrolována a regulována již od okamžiku vstřebávání.

Funkci takového regulátoru plní hepcidin, peptidový hormon produkovaný v buňkách pecenu. Udržuje homeostázu tím, že koordinuje proces ukládání a využití železa a podle potřeby dává pokyn ke snížení nebo zvýšení vstřebávání krve.

Porucha hladiny nebo funkce hepcidinu vede k nadbytku železa v těle nebo naopak k jeho nedostatku.

Skladování

Železo se v těle ukládá ve formě tělesných zásob.

Tělesnými zásobami železa (zásobním železem) rozumíme železo vázané na bílkoviny feritin a hemosiderin. Koncentrace těchto dvou bílkovin nám dává obraz o zásobách železa.

Většina železa je vázána na feritin. Z hemosiderinu se železo uvolňuje obtížněji.

Takto vázané železo je nerozpustné a koncentruje se především v játrech, slezině a kostní dřeni.

Vylučování

Lidské tělo nemá mechanismus pro aktivní vylučování železa. Ve značné míře se proto v těle ukládá a nelze ho tak snadno odstranit.

V některých situacích, jako je krvácení, menstruace nebo těhotenství, se může železo z těla v určitém množství ztrácet. Při menstruaci ztrácí dospělá žena asi 2 mg železa denně.

K určitým periodickým ztrátám železa však dochází i fyziologickým odbouráváním buněk kůže, trávicího nebo močopohlavního ústrojí. Tyto ztráty jsou však velmi nízké (přibližně 1 mg denně).

Vzhledem k omezeným možnostem vylučování železa se proto regulace jeho hladiny považuje za zásadní a nezbytnou.

Jak je to s příjmem železa ve stravě?

Železo ve stravě může být přítomno ve dvou základních formách – jako hemové nebo nehemové železo.

Hlavním zdrojem hemové formy je hemoglobin a myoglobin z potravin, jako je maso, drůbež, ryby a mořské plody.

Míra vstřebávání železa je v tomto případě vysoká (15–25 % celkového obsahu železa). Je také jen minimálně omezena složením současně přijímané potravy.

Nehemová forma železa je nejvíce zastoupena v obilovinách, luštěninách, zelenině a ovoci. Míra vstřebávání železa je již podstatně nižší (2–20 % z celkového množství železa) a je také významně ovlivněna dalšími složkami stravy.

V praxi je však obsah nehemového železa ve stravě mnohonásobně vyšší než obsah hemového železa. Proto se i přes nižší vstřebatelnost nehemového železa podílí na stravě více.

Které látky, ať už potraviny nebo léky, ovlivňují (snižují nebo zvyšují) vstřebávání železa?

Tabulkový přehled potravin a některých léků, které ovlivňují vstřebávání železa v trávicím traktu

Ve studiích na zvířatech bylo prokázáno, že vstřebávání železa ovlivňují také kovy – mangan, kobalt, stroncium nebo olovo. Tyto kovy si navzájem konkurují při vazbě na transportér pro vstřebávání.

Nezapomeňte na vitamin C

Vitamin C hraje velmi důležitou roli při vstřebávání železa ve střevním traktu, což bylo prokázáno několika vědeckými studiemi.

Jeho působení spočívá v redukci nerozpustných forem Fe+3 na rozpustné Fe+2 a také v jeho mírném chelatačním účinku. Pomáhá zlepšit rozpustnost železa.

Dokonce je schopen výrazně snížit inhibiční účinek fytátů, polyfenolů, vápníku a mléčných bílkovin.

Doplňky železa by se proto měly užívat například s pomerančovým džusem.

Vaření, průmyslové zpracování nebo skladování potravin obsahujících vitamin C způsobuje rozklad vitaminu C. Tím se eliminuje jeho příznivý vliv na vstřebávání železa.

Vitamin C je jedním z mála látek zvyšujících vstřebávání železa ve vegetariánské a veganské stravě. Proto je nutné optimalizovat vstřebávání zařazením zeleniny a ovoce s dostatečným množstvím tohoto vitaminu.

V souvislosti s potravinami obsahujícími železo je také důležité zmínit, jaký by měl být ideální denní příjem železa pro člověka v závislosti na jeho pohlaví nebo věku.

Jaký je doporučený denní příjem železa?

Podle Evropského úřadu pro bezpečnost potravin jsou doporučení pro denní příjem železa následující.

Tabulkový přehled denního příjmu železa v závislosti na věku a pohlaví

Nedostatek železa versus jeho nadbytek

Stejně jako v případě téměř všech pro tělo nezbytných látek mají odchylky od fyziologických hladin železa negativní dopad na zdraví.

Mohou nastat dva stavy – nadbytek železa v těle nebo jeho nedostatek.

Existují rizikové skupiny lidí, u kterých je větší pravděpodobnost, že budou mít nedostatek železa.

Nejpravděpodobnější je nedostatek železa u populace, která má nedostatečný přístup ke stravě bohaté na železo ve vstřebatelné formě. Platí to zejména ve vývojové fázi, kdy je potřeba železa vysoká.

Tím máme na mysli skupiny, jako jsou děti, dospívající, ženy v reprodukčním věku a ženy v těhotenství.

U dětí a dospívajících je zvýšená potřeba železa důsledkem jejich rychlého růstu. U žen v reprodukčním věku je důsledkem nadměrné ztráty krve při pravidelné menstruaci.

Během těhotenství tělo žen potřebuje více železa kvůli rychlému růstu placenty a plodu.

Snížením tělesných zásob železa mohou být ohroženi také pravidelní dárci krve, lidé s onemocněním trávicího traktu, srdečními problémy nebo rakovinou.

Nedostatek železa – jak se projevuje a co ho způsobuje?

Nedostatek železa je definován jako stav, kdy v těle nejsou přítomny zásoby železa a zároveň je narušen přísun železa do tkání.

Nedostatek železa se obvykle označuje jako anémie. Nedostatek však může existovat i bez vzniku anémie. Tento stav je však vzácnější a projevuje se určitými funkčními změnami v organismu.

Naprostá většina případů nedostatku železa je však spojena s anémií.

Anémie v pravém slova smyslu je stav charakterizovaný nízkým počtem červených krvinek nebo nízkým množstvím hemoglobinu v krvinkách.

Tvorba a množství červených krvinek závisí nejen na dostupnosti železa, ale také na řadě dalších souvisejících faktorů, jako je produkce erytropoetinu v ledvinách (látka, která koordinuje tvorbu červených krvinek), kostní dřeni (kde se krvinky tvoří) a také na stavu výživy.

Jak poznám, že trpím anémií?

Krátkodobý nedostatek železa obvykle nemá žádné viditelné příznaky. Tělo totiž ke krytí krátkodobého nedostatku železa využívá své vlastní zásoby, především ze svalů, jater, sleziny a kostní dřeně.

Při dlouhodobém nedostatku se může objevit slabost, únava, nedostatek energie, problémy s pamětí a soustředěním, zažívací problémy, zvýšená náchylnost k infekcím.

Nejzávažnějšími důsledky dlouhodobé anémie jsou funkční poruchy postihující především kognitivní schopnosti a vývoj (schopnost vnímat a myslet) nebo imunitní funkce.

U těhotných žen je anémie spojena s nepříznivými účinky na matku i plod – zvýšeným rizikem sepse, nízkou porodní hmotností plodu nebo také rizikem úmrtí matky a plodu.

Anémie není nemocí sama o sobě. Je příznakem rozvinutého onemocnění nebo chorobného procesu v organismu.

Příčin nedostatku železa – anémie – může být několik. Toto jsou některé z nich:

• Nedostatečný příjem vstřebatelných forem železa ve stravě
• Nedostatečný příjem vitaminů a minerálních látek, které se rovněž podílejí na tvorbě červených krvinek (vitamin B12, vitamin A, riboflavin, měď)
• Zhoršené vstřebávání železa
• Fyziologicky zvýšené požadavky na jeho příjem (během růstu, těhotenství, menstruace, pacienti podstupující dialýzu)
• Nadměrné ztráty krve
• Krvácení z trávicího nebo močopohlavního traktu
• Užívání některých léků (kortikosteroidy, léky na léčbu tuberkulózy)
• Některá onemocnění (akutní a chronické infekce, pooperační stavy, onemocnění štítné žlázy nebo ledvin)
• Krevní onemocnění, jako je srpkovitá anémie, talasemie, aplastická anémie, hemolytická anémie
• Obezita
• Alkoholismus
• Vegetariánská strava, nedostatek masa

Nedostatek železa způsobený nedostatečným příjmem železa z potravy lze kompenzovat několika způsoby.

Klíčovými kroky jsou výběr potravin bohatých na železo, fortifikace potravin železem, tj. záměrné přidávání tohoto prvku do potravin za účelem zvýšení jeho obsahu.

Dále pak zlepšení vstřebávání železa nebo jeho doplnění ve formě potravinových doplňků nebo léků.

Doplňky stravy se železem

Před zahájením podávání doplňků železa je vždy třeba vzít v úvahu, že anémie může být způsobena nějakým onemocněním. Toto onemocnění by mělo být na prvním místě.

V současné době jsou na trhu dostupné jednosložkové produkty nebo kombinované multivitamínové produkty obsahující železo.

Nejčastěji se používají soli železa, jako je síran železnatý a glukonát železnatý. Je tomu tak z důvodu jejich nízké ceny a vysoké vstřebatelnosti. Užívá se perorálně (ústy).

Absorpce železa je nejvyšší, pokud jsou podávány perorálně. Tento způsob podávání však může způsobit nevolnost a bolesti břicha. V takovém případě by se měla dávka snížit nebo by se měly užívat současně s jídlem.

Příznaky nadužívání železa a spolehlivým ukazatelem toho, že vaše dávka je příliš vysoká, jsou nevolnost, zácpa, bolesti břicha, zvracení nebo závratě.

Podívejme se také na to, co je naopak důsledkem nadbytku železa v těle.

Jaké jsou následky nadbytku železa?

Nebezpečí železa spočívá v tom, že dokáže urychlit tvorbu toxických kyslíkových radikálů, které poškozují buňky a tkáně.

Také při fyziologickém pH a v přítomnosti kyslíku rychle oxiduje a sráží se na nerozpustné hydroxidy železa.

Vysoké hladiny železa v lidském těle vedou k jeho ukládání v orgánech – například v játrech, srdci, slinivce břišní nebo kůži. To způsobuje jejich patologické změny a vznik onemocnění.

Příčinou nadbytku železa v těle může být:

• Jeho nadměrný příjem ve stravě
• Opakované transfuze krve
• Onemocnění spojená se zvýšeným odbouráváním hemoglobinu

Onemocnění, která jsou charakterizována hromaděním železa v orgánech, se nazývají hemochromatóza nebo hemosideróza.

Hemochromatóza je dědičné onemocnění způsobené nadměrným vstřebáváním železa v trávicím traktu.

Hemosideróza obvykle vzniká u pacientů se získanou nebo vrozenou anémií, kteří opakovaně dostávají krevní transfuze a tělo není schopno přijaté železo správně využít.

Negativními důsledky a komplikacemi těchto poruch jsou poškození jater, srdce a žláz. Vedou k cirhóze jater, rakovině jater, cukrovce, onemocnění štítné žlázy, srdečním a nervovým chorobám a zánětlivým onemocněním kloubů.

Počátečními projevy jsou slabost, bolesti břicha, nadměrná pigmentace kůže, nepravidelný srdeční tep, srdeční infarkt, srdeční selhání, ztráta menstruace, vypadávání vlasů, bolesti a záněty kyčlí, osteoporóza a změknutí jater a sleziny.

Jaké jsou možnosti léčby vysoké hladiny železa?

V současné době je jedinou preventivní a léčebnou metodou chelatační terapie.

Tato léčba snižuje množství tkáňového železa a zabraňuje jeho hromadění. Neutralizuje také jeho toxické formy.

Princip léčby spočívá v tom, že se železo naváže na chelatační látku a následně je vyloučeno z těla močí nebo stolicí.

Chelační látky lze podávat intravenózně (do žíly) nebo perorálně (ústy).

Příklady používaných chelatačních látek jsou deferoxamin (pro intravenózní podání), deferipron nebo deferasirox (obojí pro perorální podání).