Анастасия Арсенева о дефиците железа в современном мире

Общей уровень белка в крови принято связывать со способностью человека вылечиться от анемии. Народная мудрость образца 21 века гласит, что раз ферритин это белок, то чтобы он рос, нужно есть больше белка, так как, пока уровень белка в крови низкий, анемию не вылечить. Нужно «вылечить» сначала «причину» анемии, то есть низкий белок.

Этот миф отражает тотальную безграмотность в области дефицита железа его создателей. И чтобы вы не попали под его влияние, мы в этой статье пройдемся по основам из учебника биохимии за II курс. И ответим на вопросы:

• Что такое общий белок в крови, и откуда он берется?
• Какова природа ферритина?
• Каким образом уровень белка в крови связан с дефицитом железа, и может ли он влиять на лечение анемии?

Что именно измеряет анализ на уровень общего белка в крови

Может казаться, что уровень белка в крови зависит от того, сколько белка вы съедаете с пищей. Но это совсем не так. Уровень белка в крови не зависит от его количества в рационе. Так как наш кишечник не усваивает чужеродный белок растений и животных. Усваивать целиком белки из пищи — опасно и вызовет ответную реакцию иммунной системы, которая атакует чужие белки, как врагов. Поэтому кишечник усваивает отдельные аминокислоты, элементарные кирпичики, из которых все белки состоят, и на которые расщепляют белок пищеварительные ферменты. 

Соответственно, от количества съеденного белка ежедневно будет зависеть уровень аминокислот в крови, которые из этого белка усваивает кишечник. А также уровень мочевины — основного продукта распада белка (или точнее продукта переработки аминокислот) в нашем теле. 

Чем больше вы потребляете белка, тем больше аминокислот попадает в кровь. Часть из них используется на синтез новых (собственных, не чужеродных) белков внутри клеток вашего тела. Но будут и лишние, которые некуда применить и негде хранить в организме. Они в норме разрушаются в печени, при этом образуется аммиак, который для организма токсичен. Чтобы он не повреждал клетки, печень быстро превращает его в безопасную, но бесполезную мочевину, которая попадает в кровь, а затем выводится из организма с мочой. Соответственно, чем больше лишних аминокислот попало в кровь, потому что вы съели много лишнего белка, тем больше будет этих продуктов обмена белка, то есть выше уровень мочевины. 

Но общий уровень сывороточного белка при этом не изменится вообще. Потому что…

Общий белок в крови — это очень искусственное понятие. Представьте, что вы сложили в кучу посреди комнаты разные вещи, которые есть в вашей квартире. И посчитали их количество. Затем вы выходите на улицу и говорите первому встречному, что у вас в квартире посреди комнаты лежит 72 вещи. Что это рассказывает о вас, как о человеке, о ваших увлечениях или вашем образе жизни этому человеку? Ровным счетом ничего. Пока он не узнает, что именно за вещи лежат в вашей куче, ему не ясно, с кем он имеет дело.

Точно также и общий белок в крови ничего не говорит о состоянии вашего здоровья и не предсказывает, эффективно ли вы будете лечится от анемии. Потому что «общий белок в крови» — это не что-то однородное с едиными свойствами. Это набор из нескольких категорий белков с совершенно разными функциями, которые происходят из разных источников организма, никак не связанных с поступлением белка из пищи. И уж если этот параметр оценивать и делать из него выводы, то его нужно измерять именно по этим категориям. Иначе говоря, измерять белковые фракции, а не просто общий уровень белка.

Альбумин

Весь белок в крови делят на две составные части или две основные фракции: альбумин и глобулины. Альбумина в крови больше всего, от 50 до 70% от всего белка. И уровень альбумина, как и общий уровень белка, не зависит от потребления его с пищей. Он зависит от того, сколько его синтезирует ваша собственная печень. Потому что именно ваша печень (а не говяжья или куриная, которую вы съели) — источник вашего альбумина. И несмотря на небольшие индивидуальные вариации, количество альбумина в крови схожее у разных людей и достаточно стабильное.

Дело в том, что альбумин — это конституциональный белок. Это значит, что организм не вырабатывает его от случая к случаю или «по требованию», как многие другие белки. Это значит что от рождения под действием генетической программы, ответственной за синтез альбумина в печени, мы имеем строго определенное и достаточное для нашего организма уровень альбумина. Ведь у него есть очень важная функция: поддерживать онкотическое давление в наших сосудах.

Благодаря нормальному количеству альбумина и нормальному онкотическому давлению, жидкая часть крови, то есть вода, остается внутри наших сосудов, а не вытекает между клетками сосудистого эпителия в ткани. Если уровень альбумина снижается значимо, снижается и онкотическое давление. Тогда вода начинает пропотевать сквозь стенку сосудов и накапливаться в тканях. То есть возникают гипоальбуминовые отеки тканей. Такие, например, бывают у пациентов с хронической недостаточностью почек или печени. Почему?

Потому что что при многих заболеваниях почек альбумин, который является мелкой молекулой, начинает теряться с мочой в большом количестве и его уровень в крови снижается, роняя и онкотическое давление. А при многих заболеваниях печени снижается синтез альбумина ее клетками, что тоже приводит к снижению его уровня в крови.

Если печень и почки здоровы, уровень альбумина в крови будет оставаться нормальным, даже если вы длительное время не будете употреблять продукты, богатые белком, в пищу. Он слишком важен, чтобы эволюция привязала его синтез в нашем организме к ежедневному поступлению белка с пищей. Ведь большую часть человеческой истории, как биологического вида, у нас в квартире не стоял холодильник с отделением для хранения свежего мяса и рыбы. 

Печень синтезирует альбумин, используя при необходимости аминокислоты из стратегического запаса, которым являются наши собственные скелетные мышцы, на много процентов состоящие из белка, который на 100% состоит из аминокислот. Это целые килограммы запасов белка в нашем теле, от которых можно совершенно безболезненно отщипнуть несколько миллиграмм в сутки, чтобы сделать дополнительные молекулы альбумина, чтобы поддержать его уровень в крови в норме, при недостаточном поступлении белка с пищей.

Итак, уровень альбумина, на счет которого приходится от 50 до 70% общего белка в крови, снижается значимо и опасно в двух случаях: если у человека развилась недостаточность печени из-за цирроза или других ее тяжелых заболеваний, по каковой причине печень больше не синтезирует альбумин; и если у человека тяжелая болезнь почек, с почечной недостаточностью, при которой альбумин теряется с мочой с такой скоростью, что даже здоровая печень не может восполнить его уровень в крови. Есть еще и третий вариант, когда альбумин в крови снижен критически и на этот раз такое снижение действительно связано с недостатком поступления белка с пищей. 

Когда белок в крови снижен потому, что белка не хватает в рационе

Такое возможно при болезни, которая называется квашиоркор. Это детская болезнь, которая развивается в первый-второй год жизни у тех детей, которые сразу после отлучения от груди были переведены на монотонную растительную пищу на основе преимущественного одного злака или корнеплода. 

Дело в том, что белки животные, к источникам которых относится и грудное молоко, и белки растительные, которые содержатся в злаках или бобовых, отличаются по составу аминокислот. С точки зрения человеческого организма, белки животных — полноценные, так как содержат полный набор аминокислот, необходимый нашему телу. Белки растений — неполноценные — потому что содержат лишь часть, но не все аминокислоты.

Если вы взрослая не беременная женщина, которая решила на время последовать строгому фрукторианству, то несколько месяцев такого рациона или даже пара лет, не повлияют ощутимо на уровень альбумина в вашей крови. Так как, даже лишившись источника полноценного набора аминокислот в виде пищи, вы имеете этот источник в виде мышц в своем теле. К тому же, вы взрослый зрелый организм, которому не нужно много белка ежедневно, ведь вы не растете, а лишь обновляете некоторые белковые структуры ежедневно. Ваших запасов мышечной ткани, поэтому, хватит на долгие месяцы экспериментов с питанием, как их хватало нашим древним предкам на долгие месяцы засухи и плохой охоты.

Совсем другое дело, если вы — маленький ребенок. Ребенок первого, второго, третьего года жизни в особенности. В этом возрасте основная задача тела — расти. Только за первый год жизни дети увеличивают свою массу в три раза, по сравнению с весом при рождении. А к пяти годам, ребенок, родившийся весом в 3,5 кг, будет весить 20 кг, если ничего не помешает ему потреблять достаточно жиров, углеводов и …. белков! Но не каких попало белков, а полноценных.

Тело — это белковая конструкция. Основная задача генетического аппарата наших клеток — копировать, сохранять и воспроизводить правильную структуру самых разных белков нашего тела. Но даже имея прекрасный генетический материал, организм ребенка не сможет синтезировать нужные для роста тела белки, если у него нет нужного набора аминокислот.

Еще раз представьте кучу вещей на полу в вашей комнате. Их там 72, напомню. И все они — кубики LEGO разного размера и формы, но, они все белые. Если вам нужно собрать из них домик с синими стенами и красной крышей, то у вас ничего не выйдет. Потому что, сколько бы ни было деталей в вашем распоряжении и каков бы ни был архитектурный талант ваших генов, из белых деталей не построить красную крышу.

Альбумин требует деталей, то есть аминокислот «определенного цвета» то есть определенного вида. Все, необходимые для постройки альбумина детали, содержит полноценный белок, такой, как лежит в запасах в ваших мышцах, такой, что содержит женское грудное молоко, такой, который встречается в сыре из коровьего или козьего молока, куриных яйцах, рыбе или мясе животных. 

Но маис или тапиока или другие растительные источники, не содержат полноценный набор аминокислот.

В странах с ужасающим любого европейца уровнем бедности, такие растения часто являются основой рациона не только взрослых, но и маленьких детей, только что отлученных от груди в возрасте 6-12 месяцев. Дети монотонно питаются этими злаками и корнеплодами, не имея почти никаких источников животной пищи, включая коровье молоко или куриные яйца. При этом их организм должен расти от недели к неделе. И производить все конституциональные белки, включая альбумин, во все увеличивающихся количествах на каждый новый килограмм веса и сантиметр роста. 

Но у этих детей нет «деталек LEGO» всех необходимых цветов. И их организм не производит достаточно альбумина. Уровень белка в крови снижается за счет альбумина, снижается и онкотическое давление, и у ребенка развиваются специфические гипоальбуминовые отеки. Жидкость скапливается в полостях тела, прежде всего в брюшной полости, отчего появляется очень большой надутый живот на худеньких, истощенных ножках. 

Это почти единственная ситуация, когда уровень альбумина, который составляет 50-70% общего белка в крови, а значит и уровень общего белка в целом, зависят от поступления белка с пищей. Только не какого угодно белка, потому что вообще-то некоторое количество белка в растениях есть, но там нет белка полноценного. Там нет всех нужных для альбумина деталек.

Вариант этого состояния возможен и у взрослых в случае длительного голода до стадии истощения, как это было в Блокадном Ленинграде. «Пухнуть от голода» — это как раз про гипоальбуминовые отеки.

Глобулины

Если из общего белка вычесть альбумин, то все, ч о останется, то есть от 30 до 50% от общего белка в крови — это глобулины. И их делят на более специфические фракции: альфа, бетта и гамма. 

Альфа-глобулины это преимущественно альфа-1-антитрипсин — белок, который способен тормозить работу ферментов из группы протез, например трипсина, но не только его. Этот белок тоже конституциональный. То есть в норме он всегда есть в крови в строго определенном количестве. Но встречается и конституциональный дефицит этого белка, то есть дефицит вызванный повреждением гена, который отвечает за синтез альфа-1-антитрипсинф все там же в печени. Болезнь, которая развивается при этом, тяжелая и часто приводит к циррозу печени еще в детстве. Она так и называется — дефицит альфа-1-антитрипсина.

Следующая фракция глобулинов — гамма-глобулины. И вы все их знаете под именем иммуноглобулины, то есть антитела, которые вырабатывает иммунная система и которые тоже вкладываются в сумму общего уровня белка в крови. Их уровень не стабилен, так как они не конституциональные белки, а белки, которые организм вырабатывает по необходимости. Количество иммуноглобулинов (гамма-глобулинов) варьирует от нормального низкого, когда вы ни чем не болеете. До нормального высокого, когда у вас грипп и иммунитет делает много антител, чтобы с ним бороться. И это может влиять на общий уровень белка, который может повысится в период острой инфекции за счет фракции гамма-глобулинов. 

Бывает, конечно же, и ненормально низкий, например, при тяжелых иммунодефицитах, или ненормально высокий, при моноклональных болезнях вроде миеломы, уровень гамма-глобулинов. И тогда и уровень общего белка за счет гамма-глобулинов может быть ненормально снижен или повышен, но поверьте, у этого будут симптомы, которые не пропустишь, а не просто «общий белок на нижней границе нормы».

И наконец, бетта-глобулины. В отличии от альфа и гамма-глобулинов, Бетта — это неоднородная группа белков, куда входят разные транспортные молекулы, которые объединили в одну группу в основном из-за функции. Они выполняют транспорт, то есть переносят всякую всячину из одного места организма в другое, используя кровь, как скоростную трассу. Например, они переносят липиды, некоторые витамины и….

…Железо! (Наконец то мы дошли до сути)

Трансферрин в крови и общий уровень белка

Трансферрин — основной транспорт железа в нашем теле, относится к классу бетта-глобулинов. И та самая народная мудрость, которая гласит, что при низком белке анемию не вылечишь, иногда, если загнать в угол ее последователя неудобными уточняющими вопросами, может быть переформулированна вот в это:

«При низком белке анемию не вылечишь, потому что нечем переносить железо. Его же белок переносит!» (Они думают, что выкрутились. Но это не так. Листаем дальше биохимию за II курс.)

Трансферрин, как и альбумин, это конституциональный белок. Каждому из нас от рождения дано около 4 г/л трансферрина. Но в норме, если у вас нет дефицита железа, половина этого трансферрина насыщенна железом и связана трансферриновыми рецепторами на клетках, которые железо используют. А не плавает в крови. То есть в норме, без дефицита железа, в крови у нас есть от 1.5 до 2.5 г/л трансферрина. И он вкладывается в общий уровень белка в крови.

Проблема с гипотезой на счет «нечем переносить железо» в том, что:

• во-первых, трансферрин конституциональный — это значит, что он всегда есть у всех, у кого нет тяжелой генетической болезни с рождения «атрансферринэмии». (Если бы она у вас была, вы бы уже знали)
• во-вторых, характерный признак дефицита железа — это повышение трансферрина в крови до 2.7-4 г/л.

Трансферрин повышается не у всех пациентов с анемией. Он может быть и в приделах нормы. И он не является обязательным критерием диагноза дефицита железа. Но суть в том, что если Трансферрин в крови есть в принципе, значит вам есть чем переносить железо. Независимо от общего уровня белка. Ведь не весь белок переносит железо, а только трансферрин. Та-дам 🎉 

Ферритин и общий белок в крови

Обычно после этого упорные последователи мифа «нет белка — не вылечишь анемию» апеллируют к тому, что ферритин — это же белок! И чтобы он рос, нужно есть больше белка, железо тут вообще не при чем!

Однако, нам известно, что ферритин как раз не относится с конституциональным белкам. Он белок ad hoc, то есть белок на случай. На тот случай, если в вашем организме появилось железо, которое прямо сейчас клетками использоваться не будет, но в будущем понадобится, поэтому его можно сложить в запас. 

Этот запас — и есть молекулы ферритина, которые синтезируют у себя внутри все те же клетки печени, при условии, что в эти клетки поступают атомы железа. Эти атомы приносит трансферрин, который присоединил к себе микроэлемент, плавающий в крови, после того, как тот проник через каналы на базальной стороне клеток кишечника — то есть был усвоен из пищи или препаратов. Либо, был введен внутривенно.

Трансферрин соединяется со своим рецептором на поверхности клетки печени. Клетка поглощает рецептор с трансферином. Внутри она отсоединяет железо от трансферрина и выделяет его, трансферрин, обратно в кровь. Концентрация железа в клетках печени повышается, так как оно отвалилось от трансферрина и свободно плавает в цитоплазме. Но, свободное железо, как вы помните, токсично для наших клеток. Поэтому гениальная эволюция изобрела ферритин.

В ответ на повышение концентрации атомов железа в клетках, активируется трансляция, то есть синтез молекул ферритина клетками печени. Каждая такая молекула примагничивает к себе и крепко удерживает до 5000 атомов железа. Как только все атомы собраны из цитоплазмы, трансляция молекул ферритина останавливается. То есть эта генетическая программа выключается, если не ощущает давление атомов свободного железа. И снова включается, когда (и если) свободное железо войдет в клетку. 

Именно поэтому мы в 21 веке и используем ферритин как идеальный анализ для диагностики дефицита железа. Отсутствие ферритина в крови отражает его отсутствие в депо в печени. Которое связано исключительно с тем, что в организме нет железа, которое этот ферритин мог бы связать. Печень не станет делать пустые молекулы ферритина и занимать ими место внутри своих клеток, тратить на них аминокислоты, если нет железа, которое ферритин может связать. На программе трансляции ферритина в отсутствии железа визит огромный молекулярный замок, открыть который может только молекулярный ключ, которому требуется код активации — то есть атомы железа.

И по этой же причине мы используем анализ на ферритин в крови как критерий эффективного лечения дефицита железа. Когда ферритин в крови приходит в норму, это означает, что ферритина в депо в печени накопилось достаточно, чтобы обеспечивать все клетки тела железом (некоторое время).

Возможно, в этот момент вы подумаете, но ведь чтобы синтезировать молекулу ферритина, после того, как железо поступило в клетку, понадобятся аминокислоты. Те, которые поступают с пищей из белков, которые расщепляются ферментами кишечника. А если белка есть недостаточно, то в кровь поступит мало аминокислот, и тогда будет невозможно сделать достаточно ферритина. Значит, количество белка, поглощаемого с пищей, все-таки влияет на ферритин? Значит действительно, чтобы вырастить ферритин, нужно есть больше белка?

Нет, не значит. Не поймите меня неправильно, питание при любых ситуациях, как с дефицитом железа так и без него должно быть максимально сбалансированным и разнообразным ради общего здоровья. Это значит, что если вы потребляете достаточное для вашего пола и возраста и физиологического состояния количечство белка — это здорово. 

Но даже если вы его не потребляете, ваш организм, при условии, что в организм поступает железо, будет синтезировать ферритин, одалживая аминокислоты в банке аминокислот, которыми являются мышцы. Ведь, если организм способен безболезненно для мышц поддерживать уровень альбумина в крови, количество которого там измеряется граммами в литре (г/л), то уж тем более безболезненно он возьмет аминокислоты для синтеза ферритина, чтобы связать железо, ведь ферритин измеряется в крови в микрограммах в литре (мкг/л — тысячная доля грамма).

The end

Детально познакомиться с биохимическим механизмом синтеза ферритина в печени можно в статье «Iron homeostasis in the liver» (язык английский).

Как лечить дефицит железа эффективно, независимо от уровня белка в крови, читайте в книге «Антианемия»