Абсорбція заліза: фактори, що перешкоджають та сприяють його засвоєнню

Стаття у форматі PDF

Дефіцит заліза є найпоширенішим дефіцитом нутрієнтів у всьому світі. За останніми оцінками, третина населення світу страждає від дефіциту заліза. Високий ризик розвитку цього стану мають жінки, особливо під час вагітності, люди похилого віку, діти. Залізодефіцитна анемія – ​серйозна проблема, оскільки негативно впливає на ріст, когнітивні функції та поведінку дітей [2-4]; вона спричиняє низку проблем зі здоров’ям у дорослих, у т. ч. синдром неспокійних ніг, зниження якості життя, втому та слабкість, труднощі з концентрацією уваги, низьку продуктивність роботи [5-6]. Крім основних причин дефіциту заліза, також має значення його засвоєння в кишечнику. В цьому огляді йтиметься про те, які фактори здатні пригнічувати та покращити засвоєння заліза.

Біодоступність заліза

В харчових продуктах залізо міститься у вигляді гемового та негемового заліза. Гемове залізо, наявне лише в продуктах тваринного походження, всмоктується ефективніше за негемове. Рослинна їжа містить негемове залізо, яке погано всмоктується внаслідок його взаємодії з рослинними молекулами [10]. 

Яка частка заліза від спожитої кількості засвоїться організмом? Це залежить від низки факторів, основним з яких є форма заліза. Хоча гемове залізо становить лише 10-15% від загального споживання заліза з харчовими продуктами, внаслідок його більш повного всмоктування на нього може припадати 30-40% від засвоєного організмом заліза [11]. Найважливішим джерелом заліза вважають червоне м’ясо, оскільки воно збагачене гемовим залізом з високою біодоступністю [12-13]. 

Харчові фактори, що впливають на біодоступність заліза

Засвоєння заліза значною мірою залежить від того, яку валентність має залізо в хімічному зв’язку (дво- чи тривалентне) [16]. Негемове залізо в раціоні здебільшого знаходиться в окисленій формі чи у вигляді тривалентного заліза, однак до ентероцитів краще проникає двовалентне залізо [17].

Тривалентне залізо в розчинах з рН >3 утворює осад, тоді як більшість двовалентного заліза залишається розчинною за нейтрального рН. Отже, тривалентне залізо спочатку має бути розчинене в шлунковому вмісті та хелатоване, перед тим як усмоктатися в менш кислому середовищі проксимального відділу тонкого кишечнику [18]. Хелатування відбувається швидко іншими компонентами в їжі, коли залізо потрапляє зі шлунка до просвіту кишечнику. Втім, хелатори, впливаючи на розчинність заліза, можуть бути як підсилювачами, так і інгібіторами всмоктування [19]. Сприяють усмоктуванню заліза аскорбінова кислота та продукти тваринного походження, пригнічують його засвоєння – рослинні кислоти, поліфеноли, кальцій, щавлева кислота.

Аскорбінова кислота сприяє усмоктуванню заліза в кислому pH шлунка і при лужному рН дванадцятипалої кишки та проксимального відділу тонкого кишечнику [21]. Крім того, аскорбат (сіль аскорбінової кислоти), віддаючи електрон, діє як поглинач вільних радикалів, а також знижує ступінь окислення Fe²⁺, що є біодоступною формою для ентероцитів [22]. Fe²⁺ вважають єдиною формою заліза, яка може абсорбуватися за допомогою транспортерів заліза кишкових ентероцитів [23]. На сьогодні проведено чимало досліджень in vivo та in vitro клітинних культур щодо впливу аскорбінової кислоти на всмоктування заліза. Нещодавно Khoja та співавт. повідомили, що при додаванні аскорбінової кислоти до термічно оброблених продуктів рослинного походження аскорбінова кислота посилювала всмоктування заліза в моделі культури клітин Caco-2 [24]. 

He та співавт. використовували модель перетравлення in vitro / клітини Caco-2 для дослідження впливу фітинової кислоти, оксалату натрію та силікату натрію на біодоступність негемового заліза в присутності та за відсутності аскорбінової кислоти. Результати продемонстрували, що фітинова кислота, оксалат натрію та силікат натрію обмежують усмоктування двовалентного заліза, однак аскорбінова кислота здатна протидіяти цьому інгібувальному впливу та посилити всмоктування двовалентного заліза [25]. Схожі результати були отримані Villano та співавт., які показали, що аскорбінова кислота може протистояти інгібувальній дії поліфенолів [26]. 

Також було продемонстровано, що ефект вітаміну С  проявляється достатньою мірою лише за умови його ­одночасного прийому із залізом [27-30]. ­Зокрема, ­повідомлялося, що всмоктування заліза поступово зростає з 0,8 до 7,1% при додаванні аскорбінової кислоти [31]. Дослідження довели, що додавання аскорбінової кислоти до повного раціону має незначний вплив на підвищення абсорбції заліза [32-35].

Продукти тваринного походження, як-от яловичина, м’ясо курки, риба, свинина та баранина, позитивно впливають на всмоктування заліза з їжі [36]. Про посилення ефекту тваринних тканин на всмоктування заліза вперше повідомили Layrisse та співавт., продемонструвавши, що телятина, теляча печінка і риба підвищують поглинання заліза на 150% у людей, які споживали страви з кукурудзи й чорної квасолі [37].  

Bech і співавт. додавали свинину до страви з низькою біодоступністю заліза. В результаті вони помітили, що додавання невеликої кількості свинини (>50 г) до їжі, що містила незначну кількість стимулятора та велику – інгібітора всмоктування заліза (7,4 мг вітаміну С і 220 мг фітату), підвищує біодоступність заліза в дозозалежний спосіб [38]. 

Фітати та поліфеноли є основними інгібіторами всмоктування заліза в продуктах рослинного походження, оскільки вони утворюють комплекси із харчовим залізом у шлунково-кишковому тракті [39]. Фітат – природний рослинний компонент; чинить інгібувальну дію на біодоступність більшості мінералів ­[40-41]. Фітати не можуть усмоктуватися в тонкій кишці людини через відсутність ендофітазів [42], отже, мінерали, хелатовані фітиновою кислотою, є недоступними для всмоктування [43]. Hallberg і співавт. видалили ­фітати в зернових висівках за допомогою ендогенної фітази та спостерігали, як це вплине на всмоктування заліза. Виявилося, що біодоступність заліза за відсутності фітатів значно збільшується [44]. 

Troesch та співавт. переглянули результати досліджень, які вивчали вплив фітази на біодоступність заліза та цинку; вони дійшли висновку, що додавання фітази сприяє засвоєнню заліза та цинку з їжі, збагаченої фітатами, а також потенційно може покращити засвоєння магнію, кальцію та фосфору [45]. Також було виявлено, що додавання аскорбінової кислоти нейтралізує інгібувальний ефект фітатів [46].

Поліфеноли містяться здебільшого в овочах, крупах, спеціях, чаї, каві, червоному вині та какао [47-48]; вони є відомими інгібіторами біодоступності заліза, діючи як фітати (утворюють комплекс із залізом) [49]. Про інгібувальний вплив поліфенолів на всмоктування заліза повідомлялося в численних дослідженнях [50-53]. Нещодавнє дослідження Ndiaye та співавт. продемонструвало, що чай, збагачений поліфенолами, знижує усмоктування заліза із пшеничного хліба, збагаченого сульфатом або фумаратом заліза, на 56-72% [56].

Так, Petry та співавт. досліджували вплив поліфенолів квасолі на засвоєння заліза в організмі людини за відсутності фітинової кислоти. Виявилося, що 20 мг поліфенолів квасолі майже не вплинули на засвоєння заліза, тоді як поліфеноли в кількості 50 та 200 мг знизили біодоступність заліза на 18 і 45% відповідно [54]. Автори дійшли висновку, що поліфеноли здатні пригнічувати всмоктування гемового заліза залежно від дози. Також було доведено, що аскорбінова кислота нейтралізує інгібувальний ефект поліфенолів за їх незначної кількості в їжі, однак за високого вмісту поліфенолів її дія є недостатньо вираженою [55]. 

Кальцій, як відомо, пригнічує усмоктування заліза. Хоча механізм цього не повністю зрозумілий, інгібувальний ефект кальцію на біодоступність заліза є доведеним.

Benkhedda та співавт. довели, що кальцій знижує усмоктування заліза за одноразового прийому їжі з 10,2 до 4,8 [57]. Toxqui та співавт. провели рандомізоване контрольоване дослідження і показали, що споживання збагаченого залізом молочного продукту, який містив 100% необхідного добового споживання заліза, не покращувало статусу заліза в жінок із залізодефіцитом протягом 4 міс. Споживання молока, збагаченого залізом, не покращувало статусу заліза в жінок із дефіцитом заліза під час менструації. Автори дійшли висновку, що причиною впливу є присутність кальцію і казеїну в ­продукті [58]. 

Білки можуть бути як інгібіторами, так і підсилювачами засвоєння заліза залежно від їхнього джерела. Наприклад, білки м’яса здатні підсилювати всмоктування заліза, тоді як яєчний білок пригнічує його засвоєння [59-62]. Kim і співавт. провели комплексне дослідження щодо порівняння впливу білків (свинини, яєчного альбуміну, яєчного жовтка, сої та казеїну) на всмоктування заліза в кишечнику. Виявилося, що додавання свинячого білка підвищило біодоступність заліза, а за наявності яєчного жовтка рівень його засвоєння був найнижчим [63]. 

Cook і співавт. вивчали вплив різних напівочищених білків, у т. ч. казеїн, яєчний білок, а також ізольований соєвий білок. Коли яєчний білок і казеїн були замінені білковими еквівалентами в напівсинтетичній їжі, середнє засвоєння заліза становило 2,5 та 2,7%, однак ізольований соєвий білок зменшив його засвоєння до 0,5% [64]. 

Щавлева кислота й оксалати вважаються небажаними компонентами в харчуванні людини та тварин. Надмірне споживання рослинної їжі з високим умістом оксалатів може спричинити гіпероксалурію та утворення каменів у нирках і сечовому міхурі [65]. Раніше повідомлялося, що щавлева кислота пригнічує усмоктування кальцію і цинку [66-69]. Однак її вплив на всмоктування заліза є суперечливим. Дослідження на щурах свідчать про нейтральний ефект додавання очищеної щавлевої кислоти до раціону [70]. Дослідження на людях також продемонструвало, що вплив щавлевої кислоти на засвоєння заліза є незначним [71]. Утім, за даними Gupta та  співавт., щавлева кислота – найважливіший інгібувальний фактор для засвоєння заліза та кальцію із зелених листових овочів [72].

Висновки

Відомо, що поліфеноли, фітати, кальцій, специфічні білки знижують усмоктування заліза, тоді як аскорбінова кислота, продукти тваринного походження і деякі інші білки можуть покращувати його всмоктування. З огляду на це вважається доцільним вживання харчових продуктів, що сприяють абсорбції заліза, а також препаратів заліза з аскорбіновою кислотою.

За матеріалами: E. Piskin et al. Iron Absorption: Factors, Limitations, 
and Improvement Methods. ACS Omega. 2022 June 21; 7 (24): 
20441-20456. Published online 2022 Jun 10. 

Скорочений переклад з англійської Наталії Александрук