Сывороточное железо повышено. Причины у ребенка, подростка, взрослых, беременных. Лечение

Сывороточное железо — биохимический анализ, который дает возможность обнаружить точное количество железа в организме человека вне зависимости, повышено оно или понижено. Своевременное проведение лабораторного теста позволяет выявить опасные заболевания и нейтрализовать их причины.

Содержание записи:

Функции железа в организме

Железо является основным компонентом ферментов и белковых структур.

Без них невозможны многие функции, необходимые для нормальной работы человеческого организма:

• аминокислотный синтез коллагена и ДНК;
• естественный метаболизм;
• ферментная реакция иммунной системы.

Однако наиболее важной функцией элемента является гемоглобин — транспортирование и снабжение кислородом всех клеточных тканей.

Функции железа в организме

Помимо этого, нормальный уровень железа позволяет:

• стабилизировать функционирование эндокринной системы, что объясняется синтезом гормональных структур щитовидной железы;
• способствовать быстрому усвоению полезных витаминов и микроминералов;
• обезвреживать или полностью устранять токсические вещества в печени;
• содействовать регулирующим процессам клеточно-тканевого роста;
• предотвращать развитие практически всех видов анемической болезни;
• улучшать состояние кожи, ногтей или волос;
• нормализовать холестериновый обмен;
• восстанавливать окислительные реакции.

Металл участвует в энергетическом обмене человеческого организма, что характеризуется высвобождением специальных белковых структур цитохром при биохимическом процессе окисления. Количественный показатель железа распределяется по организму неравномерно. Так, около 65% микроэлемента связано с молекулами гемоглобина в эритроцитах.

Около 4% — с молекулами миоглобина. Более 30% хранится в виде ферритина или гемосидерина в селезенке, костном мозге и печени.

В зависимости от функциональных особенностей, небольшое количество металла может быть найдено в других клеточных структурах. Среднее количество микроэлемента в организме взрослого мужчины составляет 4 г, у женщин — около 3,5 г. При этом дети обычно имеют не более 3 г железа в крови.

Нормативные показатели

В медицинской практике, нормальным показателем железа принято считать такой уровень, при котором человеческий организм функционирует без каких-либо ограничений. Этот показатель зависит от многих причин, среди которых: возраст, пол, рост и многие другие особенности.

Общее количество микроэлемента в крови может определяться несколькими биохимическими методами. Наиболее простым является клинический анализ, который берется из пальца. Помимо этого существует тест на способность сыворотки к связыванию металла и общее содержание в крови, которые определяются в мкмоль/л.

Нормативные показатели сывороточного железа

Не смотря на простоту использования, в медицинской практике все чаще прибегают к наиболее точному и показательному тестированию — выявление общей железосвязывающей способности. В данном случае производится суммирование основных анализов.

Средние контрольные диапазоны при этом методе измеряются в микрограммах на децилитр:

Группа	Нормативный показатель
Мужчины	от 65 до 176 мкг/дл
Женщины	от 50 до 170 мкг/дл
Новорожденные	от 100 до 250 мкг/дл
Дети	от 50 до 120 мкг/дл

Лаборатории часто используют разные единицы измерения, нормальные показатели которых могут варьироваться в зависимости от используемых методик. К примеру, если анализ берется из пальца, референсные показатели являются совершенно иными, чем при более точных способах.

Средние значения нормы при определении простого биохимического анализа, взятого из пальца:

Группа	Нормативный показатель
Мужчины	от 12 до 31 мкмоль/л
Женщины	от 9 до 30 мкмоль/л
Новорожденные	от 18 до 45 мкмоль/л
Дети	от 9 до 22 мкмоль/л

Сывороточное железо повышено (причины зависят от возрастных, половых и других показателей) чаще всего у мужчин, чем у женщин. Это объясняется воздействием полового гормона тестостерона, а также присущей физической нагрузкой, что приводит к более высоким потерям энергии.

Причины повышения железа

Даже самое незначительное отклонение уровня сывороточного железа от нормы может привести к различным заболеваниям, косвенно влияющим на жизнедеятельность человека. Поэтому важно знать об основных причинах изменений нормативных показателей.

Количественный показатель микроэлемента в крови характеризуется быстротой его усвоения при помощи толстой кишки. Так, если кишечник понижает естественную регуляцию, металл начинает быстро накапливаться в тканях организма, просачиваясь в другие органы или ткани. В этом случае диагностируется гемохроматоз.

Гемохроматоз может быть первичным, возникнувшим в результате генетических изменений или вторичным, — из-за острых заболеваний или хронических состояний.

В любом случае, избыток железа накапливается в печени, сердце, поджелудочной железе и других органах. Наследственный тип значительно повышает риск возникновения рака или сердечных заболеваний. В отдельных случаях возможно развитие диабета.

Анемия

Сывороточное железо повышено (причины сложно своевременно обнаружить) при следующих обстоятельствах:

• Анемия гемолитического типа. Характеризуется быстрым разрушением кровяных клеток, что способствует попаданию гемоглобина в тканевую структуру.
• Анемия гиперхромного типа. Приводит к проблемам с всасыванием витаминных минералов и фолиевой кислоты, без которых белковый синтез гемоглобина невозможен.
• Различные поражения почек, при которых нарушается естественный вывод железа из организма. Наиболее частым заболеванием этого типа является нефрит.
• Наличие острых или хронических гепатитных заболеваний.
• Отравление различными химическими веществами.
• Генетическая талассемия.

Избыток металла в человеческом организме может выявляться вследствие переливания сыворотки крови или при избыточном потреблении биологически активных добавок с высоким содержанием микроэлемента. Повышенный уровень встречается значительно реже пониженного.

К дополнительным факторам риска относятся социальные или территориальные причины, такие как приготовление еды в железных сосудах или значительное содержание металла в воде. Исходя из недавних исследований, прием алкоголя прямо пропорционален избытку железа.

К факторам риска относятся мужчины, у которых повышенный уровень железа развивается намного чаще, чем у женщин. В особенности это касается лиц в возрасте от 40 до 60 лет. Шансы на проявление гемохроматоза у женщин увеличиваются во время менопаузы, беременности или гистерэктомии.

Признаки высокого уровня железа

Сывороточное железо повышено, причины чего зачастую неясны пациенту, у 1/8 части населения планеты. Патология в начальной стадии проходит без симптомов. Выразительные признаки патологического процесса проявляются на более поздних стадиях, особенно если должное лечение не было начато своевременно.

Признаки высокого уровня железа

Наиболее типичная симптоматика включает:

• хроническая усталость и быстрое утомление;
• боль в суставах и животе;
• сердечная недостаточность или брадикардия;
• изменения цвета кожи включая отдельные пигментированные пятна;
• потеря интереса к сексу;
• ослабление и потеря волос;
• гипотиреоз или пониженная функция щитовидной железы
• увеличенная печень или селезенка;
• активная потеря веса;
• невозможность сосредоточиться;
• суставные боли.

При наличии вышеописанных признаков необходимо срочно обратиться к специалисту. Своевременно начатое лечение позволит избежать многих осложнений, включая шанс летального исхода.

Взаимосвязь железа и ферритина

Сывороточное железо повышено (причины необходимо выявить до начала терапии), а ферритин понижен — эта ситуация зачастую объясняется дефицитным состоянием микроэлемента. Особо часто такой прогноз выявляется у людей, злоупотребляющих спиртными напитками, а также при инфекционных заболеваниях или гепатите.

Если ферритин повышен, а общий уровень железа находится в пределах нормы, это может сигнализировать о наличии различных причин, среди которых: артрит, злокачественные опухоли, простудные заболевания и многое другое. Во избежание негативных последствий необходимо срочно обратиться к врачу.

Осложнения

При отсутствии должного лечения возможно проявление различных осложнений, что в некоторых случаях способно привести к смерти.

Цирроз или хроническое рубцевание печени

Типичные патологические изменения при гемохроматозе:

• цирроз или хроническое рубцевание печени;
• почечная недостаточность, слепота и проблемы с сердечнососудистой системой;
• аритмии, приводящие к частым болям в грудной области, учащенному сердцебиению и головокружению.
• высокий риск развития рака печени;
• эндокринные заболевания: гипотиреоз и гипогонадизм;
• артрит, остеоартроз и остеопороз.

Также у пациентов нередко проявляется застойная сердечная недостаточность. Это объясняется невозможностью естественной циркуляции крови в организме при накоплении высокого количества металла в сосудах и сердце.

Другие осложнения могут включать депрессию,  заболевания желчного пузыря и некоторые разновидности рака. Исследования показывают, что у некоторых людей с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера, количество железа в организме существенно превышало нормальный показатель.

Проведение и подготовка

В зависимости от используемой процедуры, кровь берется из вены или пальца. Забор биохимического материала производится на голодный желудок в утреннее время. Принимать еду лучше всего не менее чем за 10-14 часов, — так результаты тестирования будут максимально точными.

Сывороточное железо по методу исследования практически не отличается от любого анализа крови.

Для того чтобы определить основные причины повышенного уровня микроэлемента необходимо следовать рекомендациям:

• Исключение физических факторов, затрагивающих результаты исследования. К таковым относятся бег или быстрая ходьба, психоэмоциональное перевозбуждение, а также наличие тяжелых нагрузок. Перед тестом желательно дать организму отдохнуть на протяжении 20-30 мин.
• Отказ от курения за 1-2 часа до проведения анализа. Также сюда входит употребление чая, кофе или соков. Потреблять лучше всего простую минеральную воду без газа.
• Отсутствие физиотерапевтических или химических процедур.

Важно также помнить, что итоговый результат обследования может значительно искажаться приемом различных медикаментозных препаратов. Необходимо заранее проконсультироваться с лечащим врачом или специалистом о возможной отмене того или иного лекарства.

Повышенное железо в крови

Несмотря на тот факт, что железо принимает активное участие практически во всех процессах, которые протекают в человеческом организме, его большая концентрация не сулит ничего хорошего. Стоит отметить, что повышение железа в крови может быть спровоцировано самыми различными факторами. При переизбытке данного микроэлемента в организме, необходимо оперативное вмешательство. В противном случае проблема станет причиной развития тяжелых осложнений.

Повышенное железо в крови — что это значит?

Что значит повышенное сывороточное железо в крови? Как известно, основным источником железа для человеческого организма является пища. После того, как данный микроэлемент всасывается кишечником, они проникает прямиком в кровь. Та часть железа, которая не использовалась, начинает откладываться во внутренних органах, в частности в костном мозге, печени и селезенке.

Чаще всего организм испытывает дефицит железа, но нередко наблюдается обратная ситуация. Повышенное содержание железа в крови может значительно или незначительно превосходить норму данного микроэлемента. Как известно, норма железа колеблется в пределах 4-5 грамм. Все что выше данного показателя – это отклонение от нормы.

Стоит отметить, что повышение сывороточного железа в крови диагностируется последнее время все чаще, но самое неприятное заключается в том, что последствия от этого процесса очень тяжелые.

Показать точный уровень железа и его переизбыток в крови может только анализ самой крови, но заподозрить этот процесс можно по симптомам, которые возникают в результате переизбытка железа:

• Утомляемость и головные боли.
• Приступы тошноты, которые нередко дополняются рвотой. Изжога, проблемы с работой ЖКТ.
• Неприятный зуд по телу.
• Исчезновение аппетита, потеря веса.

Также стоит отметить, что данный процесс может спровоцировать развитие различных заболеваний, начиная от сахарного диабета и заканчивая патологией почек. При проявлении подобной клинической картины, необходимо срочно обратиться к специалисту. Своевременное лечение позволит избежать тяжелых последствий.

Стоит отметить, что порой увеличение концентрации железа в организме является вполне естественным процессом.

Например, всегда диагностируется повышенное железо в крови при беременности. Объясняется это тем, что организм женщины начинает работать за двоих, а поэтому ей требуется значительно больше витаминов и микроэлементов. Увеличение железа объясняется тем, что объем крови во время беременности увеличивается.

Причины повышенного железо в крови у мужчин, как правило, кроются в неправильной работе определенных функций в организме. Учитывая тот факт, что женщинам всегда требуется больше данного микроэлемента, нежели мужчинам, то и диагностируется повышенный уровень железа в крови у мужчин значительно реже, если только они сами не спровоцировали данный процесс.

Основные причины повышенного железа в крови

Как уже отмечалось, причины повышенного железа в крови могут быть самые различные. Очень часто его переизбыток связывают с неподконтрольным принятием железосодержащих препаратов, а также витаминных комплексов, в которых действующие вещества способствуют улучшенному усвоению железа в организме.

Но если человек не принимает такие препараты, то почему повышенное железо в крови диагностируется и у него? Иногда причиной становится питьевая вода или большое употребление продуктов, которые содержат в себе железо. Но все же, основные причины повышенного сывороточного железа в крови кроются в следующем:

1. Если нарушен ген, который ответственен за процесс усвоения железа в организме. Таким образом, микроэлемент продолжает поступать внутрь организма, только в данном случае не попадает в кровь, а откладывается во внутренних органах, а также тканях. Чаще всего это приводит к развитию первичного гемохроматоза, который является генетическим заболеванием. Этот недуг приводит к поражению внутренних органов, в частности сердца, печени, селезенки, что в свою очередь становится причиной развития различных заболеваний, начиная от сердечной недостаточности и заканчивая циррозом печени.
2. Заболевания почек, в частности нефрит. Недуг негативным образом сказывается на утилизации эритроцитов, а поэтому они со временем начинают распадаться, тем самым высвобождая железо.
3. Гепатит острой или хронической формы. Это заболевание сопровождается большой концентрацией билирубина в крови.
4. Систематические переливания крови.
5. Нарушение дозировок приема железосодержащих препаратов.
6. Злоупотребление спиртными напитками.

По большому счету, это основные причины повышения уровня железа в крови. Тем не менее, до конца все причины образования данного процесса не изучены, поэтому вполне возможно, что со временем список возможных причин будет расширяться.

Повышенный уровень железа в крови у мужчин и женщин

Причины повышенного железа в крови у женщин и мужчин очень часто ограничиваются отравлением железосодержащими препаратами. Возникает это в результате пренебрежения указаниями врачами, а также оптимальной дозировкой препарата, которая указывается в инструкции.

Стоит отметить, что переизбыток может привести не только к отравлению организма, но и к смерти. Также причины повышенного содержание железа в крови могут скрываться за возрастом человека. В старости у человека значительно снижается скорость обменных процессов, а поэтому железо, которое поступает в организм вместе с продуктами питания, может просто не успевать просачиваться в кровь, тем самым начинает откладываться в тканях и органах, что со временем даст о себе знать.

Причины повышения железа в крови у мужчин и женщин также могут скрываться за легочной или сердечной недостаточностью, онкологическими заболеваниями, а также сахарным диабетом. Примечательно, что сахарный диабет может стать не только причиной переизбытка железа в организме, но и его последствием. Несмотря на причины повышения сывороточного железа в крови, нужно понимать, что кровь в результате становится очень густой, что мешает ей нормально двигаться по венам, а это становится причиной развития тромбов, которые в свою очередь приводят к инсультам.

Учитывая тот факт, что причины повышенного железа в крови у женщин и мужчин не появляются с пустого места, их изучение во многом помогает во время устранения проблемы у пациента. Для того, чтобы поддерживать нормальную концентрацию данного микроэлемента и не допускать его переизбытка, стоит пользоваться следующими рекомендациями:

1. Не принимать железосодержащие препараты или строго придерживаться указаний лечащего врача. Часто повышенный уровень железа в крови у женщин спровоцирован случайно, например, используются витаминные комплексы с целью вернуть в организм определенные витамины, но препараты содержат большое количество железа.
2. Не стоит потреблять очень много продуктов животного происхождения. Стоит помнить, что такое железо усваивается организмом намного лучше, чем то, которое содержится в овощах и фруктах.
3. Стоит включить в рацион больше продуктов, которые содержат кальций. Он будет мешать железу нормально усваиваться в кишечнике и попадать в кровь.
4. Нужно принимать больше жидкости.

Если наблюдается повышенное содержание железа в крови у женщин и мужчин, стоит отказаться от использования металлической посуды во время приготовления пищи.

Во время термической обработки продуктов в такой посуде, металл попадает в пищу. Лучше всего готовить блюда в стеклянной посуде.

Как лечить повышенное сывороточное железо в крови?

Лечение повышенного железа в крови направленно на нормализацию его концентрации в крови. Как правило, начинают из пересмотра рациона питания пациента. В основном советуют принимать больше продуктов, которые содержат кальций, и меньше тех, в которых содержится витамин С и В. Если кальций мешает нормальному усвоению железа, то перечисленные витамины только способствуют этому процессу.

В тяжелых случаях практикуют кровопускание. Процедура подразумевает один раз в неделю забор до 500 мг крови, с которой пациент теряет 250 мг железа. Если наблюдается отравление железосодержащими препаратами, то вызывают искусственную рвоту, а также занимаются прочищением кишечника. Для того, чтобы переизбыток железа не стал причиной развития анемии, могут выписываться специальные препараты, в частности Дефероксамин.

Причины, почему повышено железо в крови

Железо в крови повышено — что это значит?

Максимальный показатель данного минерала в крови здорового человека – 5 г. Значительное превышение этой нормы может привести к неприятным, а иногда и губительным последствиям для организма.

Следует отметить, что железо является сильнейшим оксидантом. Оно вступает в соединения со свободными радикалами. А это ведет к быстрому старению всего организма и его клеток. Процесс окисления железа с кислородом приводит к образованию свободных радикалов, которые способствуют возникновению онкологических заболеваний.

В организме у мужчин железо накапливается намного быстрее, провоцируя у них развитие различных сердечных заболеваний, в несколько раз увеличивая риск возникновения инфаркта в молодом возрасте. После наступления менопаузы, когда у женщин прекращается ежемесячная потеря крови, у них также увеличивается процесс накопления железа, а значит, возрастает риск развития сердечно-сосудистых болезней.

Сывороточное железо подразумевает под собой показатель крови, который имеет важнейшее значение при проведении биохимического анализа. Также сывороточное железо это крайне ценное вещество, которое выполняет важную функцию – транспорт атомов железа в красный мозг из селезенки.

Там и происходит образование красных кровяных телец – эритроцитов. Организм способен получать этот элемент только их продуктов питания. Почему в крови повышено железо можно определить только при помощи специального обследования.

Очень важно установить причины повышенного уровня железа в крови, чтобы лечение было продуктивным и здоровье в порядке.

Если человек обнаруживает повышенный или пониженный уровень сывороточного железа – это явление, которое может нести прямую угрозу для жизни человека. Любые отклонения от нормы могут говорить в пользу протекания различных патологических процессов.

Нормой для женщин считается показатель от 11 до 30 мкмоль на литр, а для мужчин от 8 до 30 мкмоль на литр. Сывороточное железо – это вещество без которого невозможно протекание таких процессов, как кислородное дыхание тканей, кроветворный процесс, выработка коллагена.

Поэтому повышенное значение считается первостепенной причиной для проведения тщательного обследования.

Данное заболевание, как правило, носит наследственный характер. При этом у человека избыточное накопление железа не выводится естественным путем, а откладывается на внутренних органах. Такое отложение приводит к нарушенному их функционированию.

А вот вторичный гемохроматоз – это уже приобретенная форма этого расстройства.

В том случае, когда уровень сывороточного железа повышен незначительно или это расстройство началось недавно, человек может не замечать никаких отклонений или признаков прогрессирования патологии.

Выразительные симптомы появляются значительно позже, в особенности при отсутствии должного лечения. Тогда начинаю проявляться нарушения функционирования некоторых систем.

Можно наблюдать следующую картину:

1. Повышенная усталость, быстрая утомляемость.
2. Неспособность долго заниматься активным видом деятельности.
3. Значительное снижение работоспособности.
4. Беспричинная потеря веса.
5. Сухость и раздраженность кожных покровов.
6. Бронзовый оттенок кожи.
7. Структурные изменения волос и ногтей, выпадение волос.

При длительном прогрессировании гемохроматоза может возникнуть ряд осложнений, которые проявляются в виде опасных заболеваний: цирроз, сахарный диабет, почечная недостаточность, бесплодие, аменорея.

Если срочно не понизить концентрацию сывороточного железа, это в конечном итоге приводит к летальному исходу. На любой стадии возможно понизить уровень железа, если подобрать правильную тактику лечения.

Перейдем непосредственно к причинам появления данного расстройства. Большинство людей, как правило, пугает недостаточное содержание железа в крови. Однако избыточное накопление этого микроэлемента может привести к еще более губительным последствиям. Каковы же причины повышенного сывороточного железа? К основным факторам этого явления относятся следующие:

1. Чрезмерное употребление препаратов с железом, которое привезло к передозировке.
2. Низкобелковая диета.
3. Онкологическое заболевание.
4. Патогенное расстройство печени (гепатит или цирроз).
5. Кожная порфирия (ауто-сомное заболевание сезонного характера).
6. Талассемия (генетическое нарушение крови).
7. Частое донорство, переливание крови.

Довольно часто многие ввиду недостаточной информационности задаются вопросом: «Железо повышено: что это значит у взрослого?». Как показывает медицинская практика, зачастую это может быть сигналом о наличии какого-либо заболевания. Установить точную причину может только лечащий врач.

Специалист направляет на сдачу биологического материала для получения лабораторных показателей. Стоит помнить, что на результат лабораторного исследования крови могут влиять некоторые факторы: лекарственные препараты, гормональные средства, Аспирин.

Об этом важно предупредить лечащего врача.

Мы выяснили, если повышено сывороточное железо в крови, причины могут быть самыми различными. Однако теперь стоит разобраться, почему у беременных женщин иногда наблюдается повышенное железо.

Дело в том, что потребность в железе возрастает в период вынашивания плода. Поскольку теперь женщина нуждается в этом элементе несколько сильнее для того, чтобы осуществлялось правильное развитие плода.

Также некоторое влияние могут оказывать следующие факторы: чрезмерное употребление витаминов для беременных с добавлением железа, авитаминоз, гормональные нарушения.

Поэтому очень важно следить за показателями крови во время беременности, чтобы этот период смог пройти как можно менее безопасно.

Повышенное железо при низком ферритине – это постепенный процесс прогрессирования железодефицитного состояния.

Когда орагнизм начинает получать недостаточное количество железа, он сначала будет расходовать ферритин.

Бывает так, что ферритин повышен, железо понижено – о чем это говорит? Повышенный уровень при пониженном железе встречается у людей, которые злоупотребляют алкоголем, а также при инфекциях или гепатите.

Иногда можно встретить и такую ситуацию: ферритин повышен, железо в норме. Это может произойти по множеству причин: легочная инфекция, артрит, красная волчанка, ожог, маркер онкологического заболевания, иногда бывает в процессе химиотерапии.

Также бывает и другой случай: ферритин в норме, железо повышено. Все это говорит о том, что происходят определенные изменения и отклонения от нормы.

Любые патологические процессы необходимо устранять и как можно

терапий для увеличения содержания железа | Институт железных болезней

Уровень железа, который становится слишком низким и угрожает жизни, необходимо восстановить. Это не всегда просто. Человек может иметь дефицит железа с анемией или без нее и хорошо реагировать на добавление железа или изменения диеты. Или у человека могут быть сложные проблемы со здоровьем, которые создают проблемы и препятствия для восстановления железа или красных кровяных телец.

Прежде чем можно будет восполнить запасы железа или красных кровяных телец, необходима полная оценка уровня железа у человека.Медицинский работник может назначить тесты, которые подтвердят дефицит железа с анемией или без нее. Потребуются дальнейшие исследования для определения проблем с балансом железа у пациентов с онкологическими заболеваниями, заболеваниями почек, недостаточностью питания, проблемами абсорбции, инфекциями, наследственными анемиями или ферментными нарушениями. Когда врач будет уверен в статусе железа у пациента, можно использовать несколько подходов. К ним относятся: изменение диеты; пероральное, инъекционное или инфузионное железо; или переливание цельной крови (или эритроцитов).В ситуациях, когда и анемия, и перегрузка железом приводят к восстановлению эритроцитов в сочетании с хелатирующей терапией с железом. Лекарства, которые стимулируют выработку эритроцитов, также могут быть включены в терапию.

Пероральное железо

Функциональный дефицит железа (умеренно низкие запасы железа в ферритине при нормальном гемоглобине) можно исправить с помощью перорального железа (таблеток), когда причиной является недостаточное ежедневное поступление железа из рациона. Запасы железа в таблетках, даже в таблетках с малыми дозами, пополнятся очень скоро, обычно в течение 3-4 недель.Если функциональный дефицит железа прогрессирует до анемии, одного перорального железа может быть недостаточно для пополнения запасов. Комбинация перорального железа и диеты, включающей постное красное мясо, можно попробовать в течение определенного периода времени. Дефицит железа при анемии представляет собой серьезную угрозу для здоровья, и его следует контролировать не реже одного раза в месяц. Основная причина, которой может быть потеря крови из-за рака или проблемы с абсорбцией, определит лучший подход к пополнению запасов железа и уровня эритроцитов.

Инъекционное или инфузионное (парентеральное) железо

Парентеральное железо, которое вводят инфузией или инъекцией, назначают пациентам, у которых есть трудности с усвоением железа из-за наследственных заболеваний или хирургического удаления частей желудка или тонкого кишечника.

Внутримышечные инъекции обычно вводятся в ягодицы и могут быть несколько болезненными и привести к кровотечению в мышцу. В некоторых случаях в месте инъекции обнаруживали внутримышечное новообразование (рак). Пациенты также сообщали об оранжевом обесцвечивании в местах инъекций, которое кажется постоянным. Когда вводится железо, это делается правильно с использованием «Z-техники», чтобы предотвратить внутримышечное кровотечение или обесцвечивание. Большинство гематологов обычно предпочитают внутривенную инфузию внутримышечным инъекциям (IM) из-за этих осложнений.

Существует больший потенциал для острых побочных эффектов от инъекционного или внутривенного железа; по этой причине используется тестовая доза и очень медленное вливание, чтобы снизить риск реакции.

Переливания

Процедура внутривенной инфузии железа или внутривенной инфузии обычно требует серии доз, выполнение которых может занять от трех до четырех часов. Процедура обычно проводится в больнице в амбулаторных условиях или в центрах гемодиализа. Перед инфузией в течение пяти минут вводится тестовая доза — 25 мг декстрана железа. Пациент находится под тщательным наблюдением, чтобы убедиться, что он или она может переносить утюг. Если у пациента не развивается побочная реакция на тестовую дозу, в течение следующих нескольких дней вводятся повышенные дозы, пока не будет переноситься 2 грамма на инфузию. Когда внутривенное введение железа вводится осторожно и при тщательном наблюдении, пациенты обычно хорошо переносят лечение.

Побочные эффекты отравления железом могут быть острыми, например анафилактический шок, или хроническими, например перегрузка тканями железом. Если человек не принимает чрезмерное количество перорального железа, острые симптомы приема железосодержащих таблеток обычно связаны с желудочно-кишечными проблемами, такими как тошнота, рвота или судороги.

СПКЯ, периоды и потеря железа

Какие у вас месячные в последнее время? В то время как некоторые женщины с СПКЯ могут вообще не испытывать менструации, у других может быть несколько менструаций в месяц, длительное кровотечение или обильные месячные выделения.

По словам доктора Шахаба Минасяна, начальника отделения репродуктивной эндокринологии и лечения бесплодия Редингской больницы и медицинского центра и отделения ЭКО-фертильности компании Women’s Clinic Ltd. в Рединге, штат Пенсильвания, женщины с СПКЯ могут страдать от обильных маточных кровотечений по многим причинам.«Разрастание ткани эндометрия внутри полости матки, которое может вызвать обильные месячные, является обычным явлением. Эта разросшаяся ткань также может нерегулярно кровоточить, вызывая дисфункциональное маточное кровотечение (D.U.B.) ». Минасян добавляет: «СПКЯ также подвергает пациентов риску полипов эндометрия, которые также могут быть результатом чрезмерного роста. Эти полипы могут вызывать кровотечение между менструациями, а также усиление кровотечения во время менструации ».

Обильное кровотечение, связанное с нарушением менструального цикла, может увеличить риск дефицита железа у женщины или более тяжелой железодефицитной анемии.Вот что нужно знать о дефиците железа, а также о том, как его лечить и предотвращать.

Признаки и симптомы дефицита железа включают:

• Крайняя усталость
• Бледная кожа
• Слабость
• Одышка
• Ушиб
• Головная боль
• Головокружение или дурноту
• Холодные руки и ноги
• Раздражительность
• Депрессия
• Воспаление или болезненность языка
• Гвозди ломкие
• Учащенное сердцебиение
• Необычная тяга к непитательным веществам, таким как лед, грязь или крахмал
• Плохой аппетит
• Дискомфортное покалывание или ползание в ногах (синдром беспокойных ног)

Потребность в железе

Основная функция железа — транспортировать кислород по всему телу, поэтому вы можете чувствовать усталость, если уровень железа низкий.Женщинам необходимо 18 мг / день до наступления менопаузы, когда необходимо снизить уровень железа до 8 мг / день. Примерно 40% железа в мясных продуктах — это гемовое железо, тогда как 60% железа в растительной пище — негемовое железо. Поскольку гемовое железо усваивается лучше, чем негемовое, вегетарианцы обычно поглощают меньше железа. Список продуктов, богатых железом, можно найти здесь.

Прочие факторы, влияющие на потерю железа:

• Вегетарианский или веганский план питания
• Соблюдение низкокалорийной диеты или пропуск приема пищи
• Потребление слишком большого количества пищевых волокон (> 35 г / день)
• Употребление большого количества кофе и / или чая (дубильные вещества, содержащиеся в кофе и чае, могут влиять на усвоение железа)
• Беременные и / или кормящие женщины
• Недавняя потеря крови (т.э., хирургия, язвы, геморрой)
• Спортсмены на выносливость, у которых может быть повышенное разрушение красных кровяных телец
• Прием лекарств, снижающих всасывание и / или усвоение железа

“

Советы по увеличению потребления железа:

• Ешьте продукты, богатые железом, такие как мясо, цельнозерновые крупы, чечевицу, шпинат, листовые зеленые овощи
• Готовьте с чугунной посудой
• Употребляйте витамин С с каждым приемом пищи. Аскорбиновая кислота, содержащаяся в продуктах, богатых витамином С, увеличивает абсорбцию железа. Предлагаются апельсины, апельсиновый сок, киви, помидоры, красный перец и грейпфрут.
• Избегайте кофе или чая во время еды, поскольку они могут препятствовать абсорбции.
• Во время большинства приемов пищи употребляйте гемсодержащие продукты.

Важно обратиться к врачу для диагностики и оценки запасов железа, а не принимать добавки железа самостоятельно. Перегрузка организма железом может быть опасна, поскольку избыточное накопление железа может повредить вашу печень и вызвать другие осложнения.Добавки железа могут вызвать побочные эффекты со стороны ЖКТ, в основном запор. Прием добавок железа с пищей может уменьшить побочные эффекты, однако лучше всего усваивается железо (не входит в состав поливитаминов) и натощак.

Лечение обильных и нерегулярных менструаций

Если вы испытываете обильные менструации или сильную менструацию, не стесняйтесь обсудить варианты лечения со своим врачом. Если у вас есть полипы, их удаление может облегчить тяжелое течение. По словам доктора Минасяна, лечение обильных менструаций включает оральные контрацептивы и прогестины, которые можно использовать ежемесячно или раз в два месяца, чтобы вызвать регулярные менструации, чтобы избежать обильных менструаций.«Мы также рекомендовали лево-норгестрел, содержащий ВМС. Если пациенты завершили деторождение, они также могут рассматривать абляцию эндометрия или даже гистерэктомию как последнее средство », — предлагает Минасян. Листеда, негормональный препарат, также может уменьшить сильное кровотечение у некоторых женщин.

Источники:
http://ods.od.nih.gov/factsheets/Iron-HealthProfessional/
http://www.mayoclinic.com/health/iron-deficiency-anemia/DS00323/DSECTION=symptoms

Были ли у вас потери железа в период менструации? Поделитесь своим опытом, оставив комментарий ниже.

Дефицит железа: природные методы лечения — Planet Naturopath

Железо является важным питательным веществом, но слишком много железа может привести к ряду хронических заболеваний, в то время как недостаток железа может привести ко многим острым симптомам, главным из которых является усталость.

Многие люди страдают либо от перегрузки железом, которая, вообще говоря, затрагивает больше мужчин, чем женщин, либо от дефицита железа, от которого чаще страдают женщины и дети. Поиск правильного баланса важен, и поскольку симптомы избыточного железа и дефицита железа могут быть похожими или связаны со многими другими состояниями здоровья, единственный способ точно узнать, каков ваш уровень железа, — это сделать анализ крови на железо.

Анализ крови на содержание железа определяет железо, общую железосвязывающую способность, трансферрин, насыщение трансферрина и ферритин. Мы поговорим об этом позже и об оптимальных диапазонах для хорошего здоровья, оптимальный диапазон отличается от лабораторного диапазона, который вы найдете в анализе крови.

Зачем нужен утюг

• Железо требуется для производства красных кровяных телец
• Гемоглобин, доставляющий кислород к клеткам и тканям тела
• Миоглобин, который накапливает кислород в мышцах, чтобы они могли работать оптимально
• Производство энергии в митохондриях
• Синтез ДНК и деление клеток
• Производство ферментов, играющих роль в производстве новых клеток, аминокислот, гормонов и нейротрансмиттеров

Железо особенно важно в детстве и беременности, поскольку развитие ребенка зависит исключительно от матери, поступающей из ее рациона, многие обычные поливитамины для беременных содержат фумарат железа, который является плохо усваиваемой формой железа.

Недостаток кислорода приводит к усталости и многим другим симптомам

через GIPHY

• Женщины подвержены более высокому риску дефицита железа из-за месячного менструального цикла, это более вероятно, если цикл тяжелее или если диета с низким содержанием железа. Меноррагия — это медицинский термин для обозначения чрезмерно обильных менструаций, часто вызванных дисбалансом эстрогена, и это самый большой фактор риска для низкого содержания железа
• Детям нужно необходимое количество железа для роста и развития и, конечно же, для производства энергии.Дети с плохим питанием с высоким содержанием рафинированной пищи или дети, потребляющие много молочных продуктов, подвержены риску дефицита железа
• Пожилые люди часто не потребляют достаточно питательной пищи, у них более низкий уровень кислоты в желудке, чтобы способствовать усвоению питательных веществ, в том числе кофакторы для усвоения железа, такие как фолат и B12, которых часто мало у пожилых людей.
• Вегетарианцы и веганы подвержены более высокому риску дефицита железа, потому что они не потребляют гемовое железо из продуктов животного происхождения, которое является наиболее легко усваиваемой формой железа.Вегетарианские источники железа часто содержат большое количество фитиновой кислоты, которая снижает абсорбцию
• Элитные спортсмены и воины выходного дня подвергаются риску дефицита железа, занимаясь спортом на выносливость, из-за повышенного спроса на железо и увеличения потерь железа через пот и даже желудочно-кишечное кровотечение.
• Желудочно-кишечные расстройства, такие как низкий уровень кислоты в желудке и СРК, могут привести к плохому всасыванию железа, в то время как воспалительные состояния кишечника, такие как язвенный колит и болезнь Крона, приводят к потере железа из-за желудочно-кишечного кровотечения

Двумя основными причинами дефицита железа являются повышенная потребность в железе и снижение потребления или способности усваивать железо. Список причин, которые подпадают под каждую категорию, означает, что широкий круг людей подвержен риску дефицита железа, единственный способ узнать об этом — пройти тест на содержание железа, а не просто подумать, что вам нужно больше железа и добавки «на всякий случай». ”

Повышенный спрос на железо

Для женщин основной причиной повышенного спроса на железо является менструальный цикл и беременность, особенно в репродуктивном возрасте. Когда женщины приближаются к менопаузе, тяжелые периоды и миома могут вызвать железодефицитную анемию, а для пожилых людей низкое потребление богатой питательными веществами пищи и кислоты в желудке являются основной причиной дефицита железа.

Для мужчин основной причиной повышенного спроса на железо являются желудочно-кишечные кровотечения, несчастные случаи и злоупотребление алкоголем. По мере взросления мужчины низкое потребление продуктов, богатых железом, и желудочно-кишечные кровотечения являются основными причинами дефицита железа.

Пониженное потребление / абсорбция

Наиболее частой причиной снижения потребления являются люди, соблюдающие растительную диету, в основном потому, что растения содержат негемовое железо, которое усваивается менее чем вдвое по сравнению с гемовым железом животного происхождения.Кроме того, многие растения, богатые железом, также богаты фитиновой кислотой, которая также снижает способность организма усваивать железо. Я очень уважаю людей, соблюдающих вегетарианскую / веганскую диету по этическим или религиозным причинам, и я не хотел бы отговаривать людей от этого, но важно, чтобы они проходили тест по изучению железа каждый год как минимум, чтобы убедиться у них оптимальный уровень железа.

Проблемы с пищеварением и такие лекарства, как ингибиторы протонной помпы (используются для лечения рефлюкса и являются одним из наиболее часто назначаемых лекарств), являются основной причиной снижения всасывания железа.В этих случаях устранение причины дефицита железа является первым шагом к восстановлению оптимального уровня, а не просто прием добавок.

Как диагностировать дефицит железа

Тест на железо — лучший способ измерить дефицит железа, и хотя он дает вам уровень железа в крови, двумя лучшими маркерами дефицита железа являются ферритин и насыщение трансферрина.

Ферритин — это синтезируемый организмом белок, который в основном используется для хранения железа для будущего использования, он считается наиболее чувствительным маркером дефицита железа.Ферритин часто является первым маркером, который падает ниже оптимального диапазона, и может быть ранним индикатором недостаточного уровня железа.

Ферритин также является реагентом острой фазы, который увеличивается всякий раз, когда в организме есть воспаление, поэтому в некоторых случаях использование ферритина в качестве маркера дефицита железа может вводить в заблуждение, поскольку ферритин может быть ложно повышен из-за воспаления. Хороший способ определить, повышен ли уровень ферритина или находится ли он в пределах нормы из-за воспаления, — это также проверить HsCRP, который является маркером воспаления, и HbA1C, который измеряет гликирование эритроцитов и увеличивается во время воспаления.

Оптимальный контрольный диапазон для ферритина

Для женщин от 50 до 100 лет

Для мужчин от 75 до 150

Насыщение трансферрина измеряет количество трансферрина в красной крови, трансферрин является основным транспортным белком железа. Оптимальные уровни насыщения трансферрина составляют от 30 до 40%, что помогает транспортировать железо ко всем тканям, жизненно важным органам и костному мозгу, обеспечивая нормальный обмен веществ, синтез ДНК и производство красных кровяных телец.
Абсорбированное железо, которое не требуется для этих целей, хранится в виде ферритина.

Гемоглобин позволяет эритроцитам транспортировать кислород через кровоток, если уровень гемоглобина низкий, а также насыщение ферритина и трансферрина, что означает, что у вас железодефицитная анемия. Низкий уровень железа — не единственная причина анемии, и у вас может быть низкий уровень железа без анемии, это еще одна причина, по которой важно проводить анализы для выяснения причины анемии.

B12 и фолат являются кофакторами абсорбции железа, и я всегда рекомендовал бы проверять эти уровни при оценке вашего статуса железа.

Стратегии лечения дефицита железа

Диета всегда является первым методом выбора при лечении дефицита железа, наряду с устранением основной причины, по которой дефицит железа возник.

Гемовое железо , содержащееся в продуктах животного происхождения, усваивается намного лучше, чем негемовое железо, которое является растительной формой железа. Самыми высокими источниками гемового железа являются моллюски, печень, устрицы, мидии и оленина — все это продукты, которые обычно не входят в стандартный рацион.Постное красное мясо действительно содержит железо, но моллюски в 7 раз богаче железом, чем красное мясо, а печень в 3 раза богаче железом, чем красное мясо.

Я понимаю, что не всем нравится вкус печени, но ее легко смешать с тушеным мясом или котлетами для гамбургеров, чтобы вы даже не догадывались, что едите ее. Если вы не любитель печени, то 2-3 порции моллюсков, устриц или мидий в неделю действительно помогут повысить уровень железа.

Негемовое железо содержится в продуктах растительного происхождения, а способность организма усваивать негемовое железо подавляется фитиновой кислотой, щавелевой кислотой, кофе, чаем и некоторыми пищевыми добавками.Лучшие пищевые источники негемового железа — это специи, семена тыквы, семена кунжута, вяленые помидоры, натто, печеный картофель и семена подсолнечника.

Вещества, снижающие всасывание железа

Кальций подавляет абсорбцию как гемового, так и негемового железа. Если у вас низкий уровень железа, я бы не стал избегать употребления кальция в пище (уменьшите его избыточное потребление, например, употребление молока), но я бы избегал добавок кальция. Если у вас остеопороз и вам необходимо принимать добавки с кальцием, откажитесь от продуктов, богатых железом, или добавок железа.

Яйца содержат соединение под названием фосвитин, которое ухудшает усвоение железа. Одно вареное яйцо может снизить абсорбцию железа из еды на 28%, однако яйца содержат много полезных питательных веществ, и я бы ограничил употребление яиц (или есть отдельно от продуктов, богатых железом), если у вас диагностирован дефицит железа.

Щавелевая кислота , содержащаяся в шпинате, капусте, свекле, орехах, шоколаде и чае, снижает абсорбцию негемового железа. Таким образом, хотя капуста и шпинат содержат большое количество железа, оно плохо усваивается из-за оксалатов.

Полифенолы , содержащиеся в какао, кофе, черном чае, травах и ягодах, также подавляют негемовое железо из растительной пищи. Полифенолы также имеют много преимуществ для здоровья, поэтому я бы не стал избегать этих продуктов, если вы не вегетарианец с низким содержанием железа.

Фитиновая кислота , содержащаяся в соевом белке, орехах, клетчатке и некоторых овощах, может снизить абсорбцию железа на 50-60%

Добавки цинка , особенно высокие дозы цинка в течение длительного периода времени, могут снизить абсорбцию железа, если вам нужно принимать добавки цинка, их лучше всего исключить из других добавок и отдельно от еды.

Вещества, увеличивающие абсорбцию железа

Витамин C увеличивает абсорбцию как гемового, так и негемового железа до 4 X

.

Бета-каротин значительно увеличивает абсорбцию железа, он даже может нейтрализовать ингибирующее действие танинов и фитатов в пищевых продуктах. Морковь — хороший источник бета-каротина.

Бетаин HCL — это кислота, которая присутствует в желудке и помогает при расщеплении пищи и всасывании питательных веществ.

Алкоголь увеличивает усвоение железа, особенно красного вина в умеренных количествах.

Краткое изложение лечения

1 / Первым шагом является сдача анализов, это можно сделать у вашего местного врача или связаться с Planet Naturopath

2 / Устранение первопричины, это может включать повышение уровня гормонов для уменьшения обильных месячных, улучшение функции пищеварения или пересмотр ваших лекарств.

3 / Улучшение своего питания за счет увеличения количества продуктов, богатых железом, и уменьшения количества продуктов, ухудшающих усвоение железа

4 / Добавки для улучшения абсорбции железа включают:

Thorne Research Бисглицинат железа для лучшей формы усваиваемого железа

Жидкое липосомальное железо легко усваивается и отлично подходит для детей или тех, кто не любит таблетки

Thorne Research Betaine HCL и пепсин для улучшения пищеварения и всасывания железа

Витамин С может способствовать усвоению железа

Эти добавки доступны на Amazon или на сайте www. iherb.com

Высокое потребление железа может повысить аппетит и риск заболевания — ScienceDaily

Вот еще одна причина сократить количество потребляемого красного мяса.

Используя модель животных, исследователи из Баптистского медицинского центра Уэйк Форест обнаружили, что потребление железа с пищей, эквивалентное чрезмерному употреблению красного мяса, подавляет лептин — гормон, регулирующий аппетит.

Железо — единственный минерал, который люди не могут выделить, поэтому чем больше железа потребляется, тем больше вероятность того, что уровень лептина упадет, что приведет к повышению аппетита и возможности переедания.

Исследование было недавно опубликовано в Journal of Clinical Investigation .

«Мы показали, что количество потребляемой пищи увеличивалось у животных с высоким уровнем пищевого железа», — сказал Дон Макклейн, доктор медицины, доктор философии, директор Центра диабета, ожирения и метаболизма при Баптистской больнице Уэйк Форест и старший автор. исследования. «У людей высокое содержание железа, даже в диапазоне высоких значений нормы, считается фактором, способствующим возникновению многих заболеваний, включая диабет, жировую болезнь печени и болезнь Альцгеймера, поэтому это еще одна причина не есть так много красного мяса, потому что железо из красного мяса усваивается легче, чем железо из растений.«

В этом исследовании мышей-самцов кормили рационом с высоким (2000 мг / кг) и низким (35 мг / кг) содержанием железа в течение двух месяцев с последующим измерением уровней железа в жировой ткани. Исследователи наблюдали повышение уровня железа на 215% у мышей, получавших диету с высоким содержанием железа, по сравнению с мышами, получавшими нормальную диету с низким содержанием железа. Кроме того, уровень лептина в крови был на 42% ниже у мышей, получавших диету с высоким содержанием железа, по сравнению с мышами, соблюдающими нормальную диету с низким содержанием железа.

Результаты, полученные на животной модели, были подтверждены с помощью анализов крови на ферритин большого числа людей, участвовавших в предыдущем клиническом исследовании. Анализы крови на ферритин измеряют количество железа, хранящегося в организме.

Исследователи показали, что жировая ткань реагирует на доступность железа, регулируя экспрессию лептина, главного регулятора аппетита, расхода энергии и метаболизма. «Мы еще не знаем, каков оптимальный уровень железа в тканях, но мы надеемся провести крупное клиническое испытание, чтобы определить, влияет ли снижение уровня железа на вес и риск диабета», — сказал Макклейн. «Чем лучше мы понимаем, как железо работает в организме, тем больше у нас шансов найти новые пути, которые могут стать целями для профилактики и лечения диабета и других заболеваний.«

Финансирование исследования было предоставлено Исследовательской службой Департамента по делам ветеранов и национальными институтами здравоохранения. Это исследование проводилось в Университете штата Юта до того, как Макклейн присоединился к баптистам Уэйк Форест.

Соавторы: Ян Гао, доктор философии, Чжунган Ли, магистр медицины, Скотт Габриэльсен, доктор медицины, доктор философии, Джудит А. Симкокс, доктор философии, Со-Хен Ли, доктор философии, Дебора Джонс , BS, Боб Кукси, MS, и Грегори Стоддард, доктор философии, из Университета Юты; Уильям Т. Чефалу, М.D., Университет штата Луизиана.

Биообогащение риса железом: достижения и перспективы

1. Введение

Рис — один из наиболее потребляемых основных продуктов питания во всем мире. В развивающихся странах люди часто полагаются на рис как на единственный источник питания [1]. Однако шлифованное зерно, известное как белый рис, содержит ограниченное количество необходимых питательных веществ для поддержания хорошего здоровья и развития [2]. Следовательно, те, кто не в состоянии позволить себе другие продукты, богатые микронутриентами, в качестве сбалансированного рациона, часто подвергаются наибольшему риску дефицита микронутриентов [3].

Дефицит железа — распространенное заболевание, от которого страдают почти 2 миллиарда человек во всем мире с дефицитом других минералов и витаминов [4, 5]. Общие эффекты дефицита железа включают анемию и нарушение развития у беременных женщин и детей дошкольного возраста [6]. Ее можно легко решить с помощью диверсификации диеты, добавок микронутриентов, лекарств и хирургического вмешательства, в зависимости от тяжести состояния [5, 7]. Однако такое лечение может быть доступно не каждому из-за ограничений, таких как географические и финансовые возможности [4].Кроме того, железо является наиболее сложным минералом для обогащения пищевых продуктов, поскольку наиболее растворимые и усваиваемые соединения (например, FeSO ₄ ) изменяют вкус или цвет обогащенных пищевых продуктов, делая их неаппетитными, в то время как наименее растворимые соединения (например, Fe ₄ (P ₂ O ₇ ) ₃ ) плохо усваиваются организмом человека [8, 9]. Следовательно, обогащение пищевых продуктов не является устойчивым решением для уменьшения дефицита железа.

Государственные органы и некоммерческие организации могут сыграть важную роль в борьбе с дефицитом питательных микроэлементов, обеспечивая сельские районы адекватным питанием, добавками и лекарствами. Тем не менее, это может быть неэффективным долгосрочным решением, поскольку оно сильно зависит от постоянных инвестиций, соответствующей инфраструктуры и транспорта [10]. Следовательно, альтернативное решение с помощью биообогащения считается более эффективным и экономичным с точки зрения уменьшения дефицита питательных микроэлементов.

Биофортификация железом, процесс улучшения биодоступности железа в пищевых культурах, может быть достигнут с помощью агрономической практики, традиционной селекции и генной инженерии.Биообогащение с помощью агрономической практики может осуществляться с помощью удобрений или внекорневой подкормки [11]. В агрономической практике необходимо учитывать биодоступность железа на разных этапах, поскольку не все питательные вещества переносятся [12]. Несколько важных факторов могут способствовать потере питательных веществ на разных этапах, таких как биодоступность поглощения питательных веществ из почвы, распределение питательных веществ в различных частях растений, измельчение или шелушение во время обработки пищевых продуктов, а также способность человека поглощать и использовать питательные вещества [ 13]. Эти факторы необходимо тщательно учитывать, чтобы обеспечить успешную биообогащение железом с помощью агрономической практики.

Между тем, обычная селекция растений включает идентификацию и выбор родительской линии, которая содержит желательные признаки, обнаруженные у обоих родительских растений. Затем родительские линии скрещивают в течение нескольких поколений до тех пор, пока дочерние растения с желаемыми питательными и агрономическими признаками не будут обнаружены и отобраны [14]. Например, железная фасоль является одним из успешных продуктов традиционной селекции растений с высоким содержанием железа, высокой биодоступностью и высокой урожайностью [15, 16].Кроме того, развитие современных методов биотехнологии, таких как селекция с помощью маркеров, повышает эффективность и точность идентификации потенциальных линий дочерних растений [17].

На сегодняшний день, благодаря недавнему прогрессу технологий генной инженерии, он служил платформой, которая вдохновляет многих исследователей на поиск альтернативных решений посредством генетической модификации. Генная инженерия включает удаление, изменение или вставку определенной последовательности в геном растения, что обеспечивает лучшую гибкость за счет подавления или сверхэкспрессии желаемых последовательностей генов для желаемых признаков [18, 19].Генная инженерия — отличный метод для более эффективного получения желаемых уровней питательных микроэлементов путем нацеливания на конкретный интересующий ген. Однако успешная биофортификация с помощью генной инженерии требует обширных знаний и понимания механизмов захвата, транспортировки и гомеостаза железа в растениях для предотвращения нежелательных побочных эффектов.

2. Стратегии поглощения железа растениями

Растения получают железо в основном из ризосферы. В почве много железа, но растения усваивают лишь незначительное количество железа.Доступность железа зависит от pH почвы и окислительно-восстановительного потенциала почвы [7]. Железо становится менее растворимым при более высоком pH, и его можно найти в форме нерастворимых оксидов железа. Напротив, железо становится более растворимым при низких значениях pH, и они могут легко абсорбироваться корнями растений [20].

Поглощение и распределение микронутриентов в растениях строго контролируется и регулируется различными стратегиями поглощения. Это позволяет необходимому количеству питательных микроэлементов всасываться в растение, но недостаточно высокому, чтобы проявлять токсический эффект [21].Аналогично для поглощения железа растениями существуют две стратегии, используемые для поглощения железа из почвы, а именно стратегия, основанная на восстановлении и стратегия, основанная на хелатировании [22, 23]. Зерновые растения могут использовать стратегию, основанную на хелатировании, в то время как неблагородные растения используют стратегию, основанную на восстановлении. Однако рис может использовать комбинацию стратегий, основанных на восстановлении и хелатировании, как показано на Рисунке 1 [22, 23].

Рис. 1.

Стратегия поглощения железа злаковыми и негранулированными растениями.

2.1. Стратегия I: стратегия, основанная на сокращении

Стратегия, основанная на сокращении, используется неблагородными растениями. Эта стратегия включает восстановление доступного Fe ³⁺ за счет восстановительной активности до Fe ²⁺ до его абсорбции в растительной системе. В стратегии, основанной на восстановлении, не злаковые растения будут выделять протоны в направлении ризосферы, чтобы снизить pH окружающей почвы в условиях дефицита железа. Ким [20] предположил, что АТФаза ответственна за выпуск протонов в ризосферу и снижение pH окружающей ризосферы.Снижение pH увеличит растворимость Fe ³⁺ в ризосфере. Кроме того, НАДФН-зависимая хелатредуктаза Fe ³⁺ восстанавливает Fe ³⁺ в более растворимую форму Fe ²⁺ с помощью оксидазы ферроредуктазы 2 (FRO2). Затем Fe ²⁺ будет транспортироваться в корни через транспортер ионов трехвалентного железа, контролируемый транспортером 1, регулируемым железом (IRT1) [22].

2.2. Стратегия II: стратегия на основе хелатирования

Травяные семейства, такие как кукуруза, пшеница и рис, известны как злаковые.В ответ на дефицит железа эти растения могут увеличивать потребление железа с помощью стратегии, основанной на хелатировании. Стратегия, основанная на хелатировании, переносит Fe ³⁺ из ризосферы в корни с помощью растворимых сидерофоров. Фитосидерофоры семейства мугиновой кислоты (МА) являются природными хелаторами железа и обладают более высоким сродством к Fe ³⁺ [7]. В зависимости от разных видов растения высвобождают различные наборы МА в окружающую ризосферу через транспортер МА (TOM1).Например, рис будет секретировать только 2′-дезоксимугиновую кислоту (DMA), в то время как ячмень секретирует различные типы MA, такие как MA, 3-эпигидроксимугиновая кислота (эпи-HMA) и 3-эпигидрокси-2′-дезоксимугиновая кислота (эпи- HDMA) [22]. Во время дефицита железа злаковые растения секретируют МА в ризосферу, чтобы растворить труднорастворимое железо в ризосфере. МА будут связывать Fe ³⁺ , эффективно образуя комплексы Fe ³⁺ -MA. Комплексы будут транспортироваться в корень через транспортер с желтой полосой 1 (YS1) [22, 24].

2.3. Механизм захвата железа в рисе

Некоторые злаковые растения, в частности рис, могут подвергаться комбинированным стратегиям, основанным на стратегии восстановления и стратегии на основе хелатирования, для поглощения железа. Рис приобретает Fe ³⁺ через стратегию I-подобную систему и Fe ²⁺ непосредственно из окружающей среды через IRT1 или IRT2. Однако не обнаружено повышения уровня хелатредуктазы Fe ³⁺ в корнях по сравнению с негранулированными растениями [20]. Возможное объяснение заключается в том, что адаптация риса при выращивании в погруженной и анаэробной среде богата Fe ²⁺ по сравнению с Fe ³⁺ [10].Аналогично стратегии II, МА будут секретироваться в ризосферу для связывания с Fe ³⁺ , и комплексы будут транспортироваться в корень через YS-подобный 15 (YSL15). При использовании обеих стратегий рис может более эффективно поглощать железо из окружающей среды через комплексы Fe ³⁺ -MA по сравнению с прямым поглощением Fe ²⁺ [22].

3. Биофортификация железом с помощью агрономической практики

Агрономическая биофортификация — это традиционный подход к биофортификации, который включает поглощение микронутриентов из окружающей почвы и их перемещение в съедобные части растений.Эффективная агрономическая биофортификация определяется различными факторами из-за потенциальной потери питательных веществ во время перехода на разных этапах, таких как от почвы к растениям, от растений к пище и, наконец, к человеку [13, 25, 26]. Почвенные условия, такие как pH, состав почвы, аэрация и влажность, важны для доступности и усвоения железа растениями [13, 27]. Как упоминалось в разделе 2.1, высшие растения способны выделять протоны в окружающую почву, чтобы увеличить растворимость железа и pH окружающей ризосферы, чтобы увеличить доступность и усвоение железа. Точно так же с помощью управления почвой можно изменить свойства почвы, чтобы увеличить доступность железа и его усвоение растениями, используя органические отходы, такие как растительные остатки и навоз [27, 28]. Кроме того, органические отходы способны улучшать свойства почвы, биодоступность питательных веществ, емкость катионного обмена и водоудерживающую способность, обеспечивая при этом постоянное и более медленное высвобождение питательных веществ [13, 29]. Однако использование только органических отходов недостаточно для уменьшения дефицита железа и требует сочетания с железными удобрениями [13].

Доступность железа в почве может быть увеличена путем внесения удобрений в почву или внекорневой подкормки непосредственно на листья сельскохозяйственных культур. Удобрение, содержащее железо, путем внекорневой подкормки увеличивает поглощение железа и его эффективное перемещение в рис по сравнению с почвенным удобрением [30, 31, 32]. Однако удобрения часто удаляются дождем, и они требуют повторного внесения каждый раз после дождя, что является дорогостоящим и опасным для окружающей среды [13, 33]. И наоборот, внесение железных удобрений через почву неэффективно из-за сильного связывания железа с почвой, что снижает эффективность поглощения железа растениями [13, 15].

Кроме того, макроэлементы также играют решающую роль в биофортификации железа в растениях. Ранее сообщалось о нескольких исследованиях положительного взаимодействия между концентрацией железа и цинка в зернах с азотными, фосфорными и калийными (NPK) удобрениями [10, 27, 32, 34]. Сообщалось, что присутствие одного азота увеличивает содержание железа в коричневом рисе на 15%, а добавление калия может еще больше увеличить содержание железа в рисовом зерне [35]. Это связано с тем, что азот и фосфор участвуют в развитии корней, транспорте побегов и их локализации, что улучшает транслокацию железа в рисовое зерно [13, 15, 27, 33].С другой стороны, присутствие фосфора способно снизить токсичность для растений за счет снижения поглощения как железа, так и цинка растениями из-за эффекта разбавления [13]. Следовательно, комбинированное применение удобрений NPK и железных удобрений может быть потенциальным подходом к увеличению биодоступности железа в рисе [13].

4. Биообогащение железом путем традиционной селекции растений

Традиционная селекция растений применялась на протяжении веков для улучшения свойств пищевых культур путем выявления и развития родительских растений с желаемыми характеристиками, скрещивания родительских растений и отбора потомства с желаемыми унаследованными агрономическими признаками от обоих родительских растений [14].Примером продукта, полученного путем селекции растений, является сорт риса с высоким содержанием железа (IR68144) с высокой урожайностью, устойчивостью к болезням, хорошей устойчивостью к дефициту минералов и отличной энергией семян. Сорт риса IR68144 был выведен путем скрещивания полукарликового сорта риса IR8 и Taichung (Native) -1. Между тем, IR8 — это продукт, разработанный путем скрещивания китайского карликового сорта риса «Ди-Гео-ву-ген» (DGWG) и индонезийского сорта высокоурожайного риса «Пета» [36]. Тайчжун (Родной) -1 — продукт скрещивания DGWG и традиционного высокорослого сорта «Цай-Юань-Чунг», который дает высокопродуктивный и карликовый сорт. Скрещивание между IR8 и Taichung (Native) -1 позволяет создать новый сорт риса, который является полукарликом и обладает высокими урожайными качествами [37]. Этот сорт риса способен производить 21 мкг / г (в 2 раза) концентрации железа в коричневом рисе [35]. Кроме того, IR68144 способен сохранять большую часть содержания железа (около 80%) после полировки в течение 15 минут по сравнению с другими разновидностями [10]. Кроме того, потребление IR68144 способствовало улучшению статуса железа у женщин [38]. Этот сорт риса может служить отправной точкой для дальнейшего улучшения трансгенных свойств [10].

Несмотря на то, что обычная селекция способна развить высокий урожай и полукарликовый IR68144, одного этого подхода к биофортификации железа недостаточно для создания устойчивых агрономических растений с точки зрения урожайности и качества [39]. Это связано с возможностью наследования нежелательных признаков от родительской линии, поскольку процесс отбора осуществляется на основе фенотипов, и новые признаки могут быть разработаны только после выполнения обширного обратного скрещивания или широкого скрещивания [40]. Например, мутант кукурузы с низким содержанием фитиновой кислоты (PA) ( lpa241 ) продемонстрировал свою способность снижать концентрацию PA на 90% в обмен на снижение всхожести на 30% [41].Следовательно, традиционная селекция лучше всего сочетается с другими подходами, такими как генная инженерия и агрономические методы, для повышения содержания железа в зернах [32, 37, 42, 43].

5. Биофортификация железом посредством генной инженерии

Развитие технологий генной инженерии позволяет продвигаться в молекулярной области, включая развитие трансгенных растений. Характеристика и анализ функции генов выполняются с помощью генной инженерии путем манипулирования экспрессией генов.К ним относятся введение интересующего гена из другого близкородственного организма, подавление гена РНК-интерференции (РНКи) и сверхэкспрессия интересующего гена [18]. Технологии генной инженерии могут обеспечить более эффективный и надежный метод изучения взаимосвязи между генотипом и фенотипом по сравнению с агрономической и традиционной селекцией растений [44, 45]. В результате генная инженерия предпочтительнее в качестве альтернативы биофортификации для увеличения содержания железа в рисовых зернах.Существует пять различных трансгенных подходов (таблица 1), а также комбинация различных трансгенных подходов (таблица 2), которые были предприняты и успешно использованы для повышения содержания железа в рисовом зерне.

77 Освободившееся железо — Сойферх2

Подход	Используемые гены-промоторы	Сорт риса	Складывание Fe	Ссылки
Japonica cv.Китааке	1,5 раза (коричневое зерно)	[48]
OsGluB1 pro- Soyferh2	Japonica cv. Китааке	2-кратное (полированное зерно)	[49]
OsGluB1 pro- Soyferh2	Japonica cv. Тайбэй 309	2,2 раза (коричневое зерно)	[51]
OsGluB1 pro- Soyferh2	Indica cv.IR68144	3,7-кратный (шлифованное зерно)	[50]
OsGluB4 pro- Soyferh2	Indica cv. IR64	3,4 раза (полированное зерно)	[64]
OsGluA2 pro- Osfer2	Indica cv. Pusa-Sugandh II	2,1 раза (полированное зерно)	[67]
Повышение транспорта железа через NAS ген	35S pro- OsNAS1, 2, 3	Nipponbare	4-кратное (полированное зерно)	[2]
	Кукуруза Убиквитин pro- OsNAS2	Japonica cv. Китааке	2,9 раза (полированное зерно)	[54]
	Кукуруза Убиквитин pro- OsNAS3	Japonica cv. Dongjin	2,9 раза (полированное зерно)	[55]
	35S pro- HvNAS1	Japonica cv.Tsukinohikari	2,3 раза (полированное зерно)	[74]
Увеличение притока железа через OsYSL2 ген	OsSUT1 pro- OsYSL2 73	с Japvica	. Tsukinohikari	4,4 раза (шлифованное зерно)	[75]
Повышение захвата и транслокации железа с помощью гена IDS3	35S про-ячменя 20 kb IDS3 фрагмент генома Япвика . Tsukinohikari	1,4 раза (шлифованное зерно)	[58]
	35S про-ячмень 20 kb IDS3 фрагмент генома	Japonica cv. Tsukinohikari	1,3-кратный (коричневое зерно)	[78]
Усиление транслокации железа посредством сайленсинга гены OsVITs	OsVIT1 или OsVIT2 Линия вставки T- CJP Zhonghua11 и Japonica cv.Dongjin	1,4 раза (коричневое зерно)	[59]
	OsVIT2 T-ДНК линия вставки	Japonica cv. Dongjin	1,8 раза (полированное зерно)	[80]

Таблица 1.

Подход к биофортификации железа в рисе, нацеленный на гены, ответственные за хранение железа, транспорт железа, приток железа, поглощение и перемещение железа.

Используемые гены-промоторы	Сорт риса	Фолд увеличения Fe	Референции
OsGlb1 P167 pro- OsGlb pro- Afphytase	Japonica cv.Тайбэй 309	6,3 раза (полированное зерно)	[23]
OsGluB1 pro- Soyferh3 OsGlb1 pro- Soyferh16, HvvNA IDS3 фрагменты генома	Japonica cv. Tsukinohikari	4-кратный (полированное зерно)	[77]
MsENOD12B pro- AtIRT1 OsGlb1 pro- Pv16167 pro- Pv1616167 pro- — Аффитаза	Japonica cv. Тайбэй 309	4,3 раза (полированное зерно)	[86]
Собственный AtIRT1 pro- AtIRT1 OsGlb1 pro- Pvferritin AS Japonica cv. Nipponbare	4,7-кратный (полированное зерно)	[66]
OsGluB1 pro- Soyferh3 OsGlb1 proct1 Soyferh1616167 proct OsAUT5 Pro — OsYSL2 OsGlb1 pro- OsYSL2	Japonica cv.Цукинохикари	6-кратный (коричневое зерно)	[47]
OsGluB1 pro- Soyferh3 OsGlb1 proct1 Soyferh16166 proct Soyferh16166 pro- Soyferh16166 pro — OsYSL2 OsGlb1 pro- OsYSL2	Tropical Japonica cv. Paw San Yin	3,4-кратная (полированное зерно)	[88]
GluA2 pro- Soyferh2 35S pro- OsNAS2	полированное	IR4	[69]

Таблица 2.

Комбинация множественных трансгенов, используемых для биофортификации железа в рисе.

5.1. Увеличение запаса железа в рисе через гены ферритина

Ферритин — это белок-запасающий железо, повсеместно присутствующий в большинстве организмов, который способен хранить до 4500 атомов железа в сложной и нетоксичной форме [65, 66]. Комплекс железа в ферритине соевых бобов легко доступен для всасывания в организме человека через механизм поглощения железа в кишечнике [46, 62]. Таким образом, первый подход в биофортификации железа заключается в усилении экспрессии ферритина путем введения в рис генов ферритина сои ( Soyferh2 и Soyferh3 ).

В сое существует два типа белков ферритина, известных как Soyferh2 и Soyferh3 , и оба гена ферритина контролируются промоторами, специфичными для эндосперма [47]. Однако экспрессия нескольких промоторов, специфичных для эндосперма ( Oryza sativa Globulin ( OsGlb ) и Oryza sativa Glutelin ( OsGluB1 ) промоторов) не вызывала значительного увеличения концентрации железа в зернах риса по сравнению с трансгенными зернами. рис с экспрессией генов ферритина , управляемой одним промотором, специфичным для эндосперма [48].С другой стороны, сверхэкспрессия ферритина сои в рисе продемонстрировала, по крайней мере, двукратное увеличение концентрации железа в эндосперме по сравнению с рисом дикого типа [49, 50, 51, 64, 67].

Тем не менее, введение Soyferh3 в растения риса является предпочтительным, поскольку Soyferh2 более восприимчив к перевариванию протеазой, вызывая изменения в структуре, по сравнению с Soyferh3 , который более устойчив к перевариванию протеазами [68, 69]. Интересно, что растения риса, введенные с одним геном ферритина сои , не увеличивали концентрацию железа в рисовом зерне [48, 68]. Это говорит о том, что экспрессия генов ферритина зависит от состава почвы, а избыточная экспрессия генов ферритина , поскольку одного трансгенного подхода может быть недостаточно для борьбы с дефицитом железа [48, 70].

5.2. Усиление транспорта железа в рисе через гены NAS

Второй подход включает усиление транспорта железа в растении за счет сверхэкспрессии генов, участвующих в биосинтезе МА, таких как никотианаминсинтаза ( NAS ). NAS способен катализировать синтез никотианамина (NA) из S -аденозилметионина [23]. NA, природные хелаторы металлов для Fe (II) и Fe (III), обнаружены у всех высших растений и участвуют в транслокации металлов и гомеостазе у растений [47, 71, 72, 73].

Рис состоит из трех генов NAS , OsNAS1 , OsNAS2 и OsNAS3 . Эти гены участвуют в транспортировке на большие расстояния у растений, и каждый ген NAS регулируется в разных частях растений в ответ на дефицит железа [9, 52].Сверхэкспрессия гена NAS усиливает секрецию МА в ризосферу и, таким образом, увеличивает потребление железа растением с помощью стратегии, основанной на хелатировании [23, 53, 72]. Было продемонстрировано, что сверхэкспрессия генов OsNAS1 риса , OsNAS2 и OsNAS3 [2], OsNAS2 [54], OsNAS3 [55] и ячменя HvNAS1 [74] способны увеличивать содержание железа в крови. содержание шлифованного зерна более чем в два раза.

5.3. Усиление поступления железа в семена с помощью гена OsYSL2

Всего 18 различных генов YSL ( желтых полосок ) были идентифицированы Койке [73] в рисе.Рис YSL2 ( OsYSL2 ) является основным направлением этого подхода, поскольку этот ген играет важную роль в качестве переносчика хелаторов металлов, участвующих в транслокации и накоплении железа в эндосперме [73, 75]. OsYSL2 , как было обнаружено, высоко экспрессируется в листьях железодефицитных растений риса в отличие от других частей растения, где экспрессия не обнаружена. Таким образом, Koike [73] предположил, что этот транспортер участвует в транспортировке на большие расстояния комплексов железо-NA через флоэму в ответ на дефицит железа в растении риса.

Последовательно было обнаружено, что приток железа в эндосперм риса может контролироваться с помощью транспортера никотианамина железа OsYSL2 [60]. Ishimaru [75] успешно продемонстрировал, что нарушение гена OsYSL2 в рисе снижает содержание железа как в коричневом рисе, так и в шлифованном зерне на 18 и 39%, соответственно, с повышенным накоплением железа в корнях по сравнению с рисом дикого типа. Более того, Ishimaru [75] также смог увеличить содержание железа в рисовом зерне до 4 раз в полированном зерне за счет усиления экспрессии OsYSL2 с использованием промотора транспортера сахарозы риса ( OsSUT1 ).Однако сверхэкспрессия OsYSL2 может вызывать противоположный эффект, аналогичный подавлению гена OsYSL2 в трансгенном рисе, так что концентрация железа в корнях была выше, чем в зернах побегов и риса. Несомненно, экспрессия OsYSL2 с промотором OsSUT1 является многообещающим подходом в биообогащении рисовых зерен железом.

5.4. Повышение захвата и транслокации железа с помощью гена IDS3

Как упоминалось в разделе 2.2, МА представляют собой естественные хелаторы железа, которые участвуют в перемещении железа из ризосферы в растение, образуя комплексы с железом. Различные наборы МА генов были обнаружены в ячмене, что придает способность синтезировать различные типы МА посредством биосинтетического пути МА [76, 77]. Кроме того, наличие специфического клона дефицита железа отсутствует. 2 ( IDS2 ) и нет. 3 ( IDS3 ) в ячмене играют важную роль в борьбе с дефицитом железа [77].Гены IDS позволяют синтезировать различные типы МА через DMA, и эти гены высоко экспрессируются в корнях в ответ на дефицит железа [56]. Напротив, рис не обладает способностью синтезировать другие типы МА, кроме DMA, поскольку рис не содержит генов IDS2 и IDS3 . Наличие различных наборов МА позволяет ячменю стать более устойчивым к условиям дефицита железа по сравнению с рисом.

Введение гена IDS3 из ячменя делает возможным синтез и секрецию различных типов МА из трансгенного риса в ризосферу [56].Кроме того, образование комплекса Fe (III) -MA имеет лучшую стабильность по сравнению с комплексом Fe (III) -DMA при выращивании в слабокислой почве [57]. Это может усилить транслокацию железа в рисе при борьбе с дефицитом железа, одновременно повышая устойчивость растений риса к дефициту железа. Кроме того, Масуда [58] и Сузуки [78] продемонстрировали, что линии риса IDS3 способны увеличивать концентрацию Fe в 1,4 и 1,3 раза как для полированного, так и для коричневого зерна, соответственно, по сравнению с рисом дикого типа при выращивании в любой из Fe-достаточных форм. почва или почва с дефицитом железа.Таким образом, наличие гена IDS3 способно усилить накопление железа в рисовом зерне, даже если оно выращено в почве с достаточным содержанием железа, а также повысить устойчивость к дефициту железа.

5.5. Усиление транслокации железа с помощью гена OsVIT

Zhang [59] сообщил о функциональной характеристике генов вакуумного транспортера железа риса ( OsVIT1 и OsVIT2 ). Было обнаружено, что эти гены повсеместно экспрессируются в различных частях растений на низких уровнях, но высокий уровень экспрессии генов OsVIT был обнаружен во флаговых листьях.Эти гены играют важную роль в транспортировке Zn ²⁺ и Fe ²⁺ в вакуоли через тонопласт [79]. Кроме того, нокдаун генов OsVIT значительно увеличивает накопление Fe и Zn в зернах риса, а также снижает накопление Fe и Zn в листьях флага, соответственно [80]. Нокаут генов OsVIT1 и OsVIT2 был способен увеличивать содержание железа в рисовом зерне не менее чем в 1,4 раза [59, 80]. Однако этот подход применим только тогда, когда трансгенный рис выращивается на незагрязненной почве.Это связано с тем, что исследования показали, что накопление концентрации Cd ²⁺ было обнаружено в рисе при его выращивании в загрязненной почве [59]. Следовательно, необходимо дальнейшее понимание механизма регулирования, чтобы предотвратить накопление токсичных металлов и гарантировать безопасность сельскохозяйственных культур для потребления.

5.6. Комбинация множественных трансгенов

Множественные манипуляции с генами были успешно выполнены на рисе. Вирт [23] доказал синергизм экспрессии трех различных генов с увеличением содержания железа в рисе в 6 раз путем введения Arabidopsis thaliana NAS1 ( AtNAS1) , Phaseolus vulgaris, ферритина ( Pvферритин ) и Aspergillus fumigatus phytase ( Afphytase ) в рис.Основная цель введения генов фитазы — уменьшить содержание антинутриентов железа фитата в рисе. Некоторые продукты питания могут содержать антинутриенты, такие как PA, который прочно связывается с катионами металлов, такими как железо и цинк, что делает их нерастворимыми [81]. Фитаза способна катализировать гидролиз PA с высвобождением фосфатов и хелатных минералов [21]. В пищеварительной системе человека отсутствует фермент, отвечающий за расщепление таких компонентов [23]. Уменьшение количества антинутриентов — это реальный подход к увеличению содержания питательных веществ в сельскохозяйственных культурах, но его следует применять с осторожностью, поскольку многие антинутриенты играют важную роль как в метаболизме растений, так и в питании человека [21, 32].У растений антинутриенты участвуют в устойчивости к вредителям, патогенам и абиотическому стрессу и в то же время действуют как антиканцерогены в рационе человека [61, 63, 82, 83, 84, 85]. Например, PA способен снижать риск как рака толстой кишки, так и рака молочной железы за счет своей сильной способности связывать катионы металлов [63, 83]. Более того, PA проявляет антиоксидантную способность, действуя как ингибитор железо-опосредованного образования гидроксильных радикалов (-OH) в пище и желудочно-кишечном тракте, что может приводить к перекисному окислению липидов и повреждению тканей [83, 84].С другой стороны, было обнаружено, что антинутриентный лектин отвечает за систему защиты растений, проявляя цитотоксическую активность при попадании в организм вредителей и животных [85].

Масуда [77] продемонстрировал, что введение комбинации различных генов, ответственных за синтез МА, в рис (линии Fer-NAS-NAAT-IDS3) приводит к 4-кратному увеличению накопления железа в эндосперме. Аналогичным образом, трансгенная линия, экспрессирующая AtIRT1 , Pvferritin , AtNAS1 и Afphytase , вызвала 4-кратное увеличение накопления железа в полированном зерне [66, 86].Гены OsYSL15 или OsIRT1 преимущественно экспрессируются в корнях с повышенной экспрессией в ответ на дефицит железа [86]. Ген OsIRT1 кодирует транспортер Fe ²⁺ , участвующий в обеих стратегиях I и II. Хотя сверхэкспрессия OsIRT1 сама по себе может увеличивать содержание железа в рисовом зерне в 1,3 раза, OsIRT1 имеет потенциал для дальнейшего увеличения содержания железа, когда он экспрессируется с другими генами [87].

С другой стороны, было продемонстрировано, что комбинированные подходы увеличивают содержание железа в рисовом зерне на 3.4- и 6-кратное при интродукции в сорта риса из Мьянмы и Японии соответственно [47, 88]. Как SoyFerh3 , так и OsYSL2 были сильно экспрессированы в трансгенном рисе, поскольку вставленный вектор содержит две кассеты генов для каждой экспрессии гена, управляемой разными промоторами для каждой кассеты генов (промотор OsSUT1 — OsYSL2 , промотор OsGlb OsYSL2 , Промотор OsGluB1 — Soyferh3 , Промотор OsGlb — Soyferh3 ).Интересно, что Trijatmiko [69] смог разработать трансгенный рис, экспрессирующий гены OsNAS2 и Soyferh2 , что привело к увеличению содержания Fe на 15 мкг / г (в 6 раз) в шлифованном зерне. В трансгенной линии риса было обнаружено, что трансгенная конструкция вставлена ​​с инвертированными повторами в один локус. Это приводит к выводу, что множественная вставка трансгена способна увеличить концентрацию железа в рисе [47, 69, 88]. Однако кассета трансгена с дублированными или инвертированными повторами трансгена может быть нестабильной и унаследованной через несколько поколений из-за возможности эпигенетического сайленсинга у трансгенных растений [66, 89, 90, 91].Следовательно, необходимо провести дальнейшие исследования для выяснения стабильности трансгена или другого подхода к поддержанию нескольких трансгенов в течение нескольких поколений.

6. Проблемы и перспективы на будущее

Биофортификация — многообещающая стратегия устойчивого долгосрочного подхода к борьбе с дефицитом питательных микроэлементов, но успешная биофортификация за счет ущерба окружающей среде неприемлема. В агрономической практике выщелачивание является одной из основных проблем при внесении удобрений, поскольку оно наносит ущерб окружающей среде, но большинство питательных микроэлементов не подвержены выщелачиванию, поскольку они способны образовывать прочную связь с почвой [13].

No related posts.