CC BY
44
БИОМЕДИЦИНА | Т.17*№1*2019 / BIOMEDICINE | voU7«N4«2019
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ / ORIGINAL ARTICLES
DOI: 10.24411/1815-3917-2019-10006
Исследование белков, участвующих в обмене железа, у беременных женщин
И.Д.Шахвердиева, Ф.И.Исламзаде, И.А.Керимова, А.Н.Алиев
Азербайджанский медицинский университет, г.Баку, Азербайджан
Резюме: В статье представлены результаты исследования некоторых показателей метаболизма железа при анемии у беременных. Обследовали венозную кровь 39 беременных с анемией. Для этой цели исследовали сывороточное железо, ферропортин, трансферрин, сывороточный ферритин и гепсидин. Группа сравнения состояла из 19 беременных без анемии. Концентрацию гемоглобина измеряли с использованием автоматического гематологического анализатора "Mythic-18". Уровень трансферрина в сыворотке определяли с использованием иммунотурбидиметрического метода с наборами реагентов "Cormay" (Польша). Концентрации гепсидина и ферроспортина определяли с использованием "Cloud-Clone Corp" (США), а концентрацию ферритина определяли с использованием реагентов "Pishtaz teb" (Иран) с помощью иммуноферментного анализа (ИФА). Исследование выявило значительное снижение уровня сывороточного железа, ферритина, гепсидина и значительное повышение уровня ферропортина, трансферрина. Комплексное определение различных показателей метаболизма железа дает важную информацию не только для понимания патогенеза железодефицитной анемии у беременных, но и для ранней диагностики заболевания и назначения правильного лечения. Ключевые слова: железодефицитная анемия, беременность
Для цитирования: Шахвердиева И.Д., Исламзаде Ф.И., Керимова И.А., Алиев А.Н. Исследование белков, участвующих в обмене железа, у беременных женщин. Биомедицина (Баку). 2019;17(1):32-36. DOI: 10.24411/1815-3917-2019-10006
Поступила в редакцию: 12.09.2018. Принята в печать: 14.02.2019.
Examination of iron metabolism proteins during pregnancy
Shahverdiyeva I.J., Islamzada F.I., Kerimova I.A., Aliyev A.N.
Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan
Abstract: This research paper presents the results of a study of some indicators of iron metabolism in anaemia in pregnant women. The venous blood of 39 pregnant women with anaemia was examined. Serum iron, ferroportin, transferrin, serum ferritin and hepcidin were investigated for this purpose. The comparison group consisted of 19 pregnant women without anaemia. The haemoglobin concentration was measured by using "Mythic-18" haematological autoanalyzer. The serum transferrin level was established by using an immunoturbidimetry method with "Cormay" (Poland) reagent kits. The concentrations of hepcidin and ferroportin were determined by using "Cloud-Clone Corp." (USA), and ferritin concentrations were determined by using "Pishtaz teb" (Iran) reagents through enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) method. The study revealed a significant decrease in the level of serum iron, ferritin, hepcidin and a significant increase in ferroportin, transferrin level. A comprehensive definition of various indicators of iron metabolism provides important information not only for understanding the pathogenesis of iron deficiency anaemia in pregnant women but also for early diagnosis of the disease and the appointment of the correct treatment. Key words: iron deficiency anaemia, pregnancy
For citation: Shahverdiyeva I.J., Islamzada F.I., Kerimova I.A., Aliyev A.N. Examinaion of iron metabolism proteins during pregnancy. Biomedicine (Baku). 2019;17(1):32-36. DOI: 10.24411/1815-3917-2019-10006
Received: 12.09.2018. Accepted: 14.02.2019.
Для корреспонденции: И.Д.Шахвердиева
Старший лаборант Научно-Исследовательской Лаборатории при кафедре Биохимии, Азербайджанский медицинский университет, г.Баку, Азербайджан ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3368-1124 E-mail: [email protected]
Corresponding author: Shahverdiyeva I.J.
Senior laboratory assistant of Scientific Research Laboratory of Biochemistry Chair, Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3368-1124 E-mail: [email protected]
Высокая распространенность анемии беременных является чрезвычайно актуальной проблемой медицины. Железодефицитная анемия (ЖДА) является самой распространенной формой среди анемий беременных и составляет около 90%. ЖДА приводит к неблагоприятным последствиям как для беременной (тяжёлое течение беременности, родов, послеродового периода; увеличение частоты преждевременных родов, плацентарной недостаточности; угроза прерывания беременности; инфекционные осложнения), так и для плода (гипотрофия плода). При повторной беременности анемия еще более усугубляется, повышая риск возникновения осложнений. В связи с этим, изучение патогенеза ЖДА у беременных имеет большое значение для разработки новых принципов лечения [1].
Механизм развития ЖДА при беременности до конца еще не выяснен, но предполагается, что в основе патологии стоит нарушение равновесия между повышенным расходом железа и его поступлением в организм, в результате чего развиваются железодефицитные состояния различной степени тяжести. При беременности сывороточное железо остается ниже нормальных величин вследствие уменьшения поступления железа в плазму из макрофагов, которые расщепляют гемоглобин (НЬ) эритроцитов, а также в результате усиления блока кишечного всасывания [2].
Как известно, гомеостаз железа осуществляется целым рядом белков и является уникальным процессом, демонстрирующим природную защиту организма от самого мощного окислителя - свободной молекулы железа. Основными белками-регуляторами обмена железа являются ферропортин, трансферрин, ферритин, лактоферритин и гепси-дин [3,4].
Ферропортин служит основным трансмембранным транспортером железа из тканей. Он экспортирует железо в плазму из двенадцатиперстной кишки (контроль поглощения), из макрофагов и ге-патоцитов (контроль освобождения железа - продукта катаболизма эритроцитов и запаса железа в ферритине), а в плазме железо связывается с транс-феррином [3].
Трансферрин относится к р-глобулинам сыворотки, играет важную роль в транспортировке железа из кишечника в депо, к ретикулоцитам и его предшественникам в костном мозге. Синтез этого белка происходит в печени, в соответствии с количеством железа в организме: при уменьшении содержания железа его синтез усиливается. Одна молекула трансферрина может связать два атома железа. На этапе латентного дефицита железа в орга-
БИ0МЕДИЦИНД |т.17«№1«2019 / BIOMEDICINE | V0l.17«№1«2019
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ / ORIGINAL ARTICLES
низме происходит снижение насыщения трансфер-рина железом [5, 6].
Ферритин - это сложный белковой комплекс, который состоит из трехвалентного железа и протеина - апоферритина; он необходим для накопления и хранения запасов железа, поэтому является главным участником метаболизма железа [7].
Ферритин играет также важную роль в переносе железа в кишечнике и плаценте, т.е. является медиатором при соединении железа с трансферри-ном и в переносе его от матери к плоду. Функциональное назначение резервного железа заключается в поддержании на постоянном уровне концентрации сывороточного железа. При необходимости оно в виде ферритина быстро высвобождается из депо, связывается с трансферрином и поступает в костный мозг. Истощение запасов железа без явных признаков ЖДА обычно происходит в I триместре беременности, что можно установить путем определения плазменного ферритина, содержание которого находится в равновесии с запасом железа в костном мозге [8,9].
Гепсидин считается основным регулятором обмена железа и ключевым фактором в развитии анемии. Связываясь с ферропортином, он снижает его функциональную активность, в результате чего блокируется поступление железа из разных клеток и тканей. В энтероците воздействие гепсидина приводит к уменьшению транспорта железа через базолатеральную мембрану и снижению всасывания железа. Кроме этого, гепсидин блокирует высвобождение железа из макрофагов и снижает способность красного костного мозга его усваивать. Недостаточное поступление железа в эритроидные клетки приводит к нарушению их созревания и снижению синтеза гема, поэтому чрезмерное количество гепсидина в организме может привести к развитию анемии [9, 10].
Цель исследования - изучение некоторых показателей метаболизма железа при ЖДА во время повторной (2-й, 3-й и т.д) беременности.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. В данной работе были обследованы 19 беременных женщин с нормальным уровнем Hb в возрасте 18-35 (24,6±1,0) лет и 39 беременных (повторная беременность) с ЖДА в возрасте 19-34 (26,3±0,6) лет. Контрольную группу составили 15 небеременных женщин с нормальным уровнем гемоглобина.
У всех женщин определяли концентрацию сывороточного железа (СЖ) и некоторых белков-регуляторов обмена железа - гемоглобина, ферропортина, транс-феррина, ферритина сыворотки (ФС) и гепсидина.
Содержание сывороточного железа крови определяли колориметрическим методом с помощью набора реактивов "Human" (Германия) на биохимическом ана-
БИОМЕДИЦИНА | Т.17«№1«2019 / BIOMEDICINE | voM7«NM«2019_
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ / ORIGINAL ARTICLES DOI: 10.24411/1815-3917-2019-10006
Таблица. Показатели обмена железа при физиологической беременности и анемии
беременных (M±m, min-max)
Группы
Показатели Контроль, Беременность без Беременность с анемией ,п=39
п=15 анемии, п= 19 I триместр II триместр III триместр
НЬ,г/л 122,7±1,8 113,9tl,6* 96,9±1,6* 91,8±1,6* 86,9±1,7
(111,3-135,4) (105-127) (72-116) (69-107) (63-103)
сж; 15,31±0,62 14,31 ±0,81* 7,13±0,42** 7,00±0,38** 5,08=Ш,44**
мкмоль/л (12,1-20,3) (10,6-24,6) (2,3-11,7) (2,3-11,5) (1.0-9,4)
Ферригин, 5 5,3 ±5,2 49,1±6,1* 18,0±0,9** 14,8±0,6** 6,7=Ю,3**
нг/мл (23,3-94,2) (12,3-117) (9-36) (9-28) (3-10)
Трансферрин, 2,51=Ю,16 2,87=ЮД4* 5,51±0,38** 10,62±0,60** 14,15±0,93**
г/л (2,0-4,3) (2-4) (1 >6-9,2) (3,9-17,6) (5,3-22,9)
Ферропоргин, 0,25=Ш,02 0,26=Ю,03* 0,65±0,12** 0,77±0,12** 0,97=Ш,12**
нг/мл (0,16-0,31) (0,09-0,34) (0,23-1,44) (0,3-1,59) (0,3-1,78)
Гепсидин, 5,10iû,77 7,16±1,57* 2,12±0,18** 2,26t0,27** 3,34=Ю,29**
нг/мл (3,4-10,2) (2,2-16,6) (0,99-2,84) (1,03-3,36) (1,74-4,6)
Примечание: * - уровень значимости по сравнению с контролем, ** - по сравнению с беременными без анемии
лизаторе Stat Fax 1904+ (США).
Измерение концентрации гемоглобина проводилось на гематологическом автоанализаторе "Mythic18". Уровень трансферрина в сыворотке устанавливали методом иммунотурбидиметрии с использованием наборов реагентов "Cormay" (Польша). Концентрацию геп-цидина и ферропортина определяли с помощью наборов реагентов "Cloud Clone Corp. " (США), а ферритина -реагентов фирмы "Pishtaz teb " (Иран) на иммуноферме-нтном анализаторе Stat Fax 303+ (США).
Согласно протоколу ВОЗ, беременные с анемией в течение двух месяцев (конец 2-го начало 3-го триместра) ежедневно принимали 1 таблетку препарата Сор-бифер Дурулес (100 мг двухвалентного железа).
Статистическая обработка результатов проводилась с использованием параметрического критерия t - Styudent. Данные представлены как M±m (М - средняя величина показателя, m - ошибка средней). Статистическая обработка данных выполнялась при помощи компьютерных программ "Microsoft Excel XP". Статистически достоверным считали уровень значимос-тиразличий средних показателей прир<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Концентрация Hb у беременных с анемией (повторная беременность) составила в первом триместре 96,9±1,6 г/л, во втором триместре - 91,8±1,6 г/л, в третьем триместре - 86,9±1,7 г/л, в то время как у беременных без анемии- 113,9±1,6 г/л, а в контроле - 122,7±1,8 г/л (таблица).
СЖ - является важным лабораторным показателем, на основании которого возможно проведение дифференциальной диагностики анемий [3, 11]. В проведенном исследовании у беременных с анемиями в первом триместре уровень СЖ составил - 7,13±0,42 мкмоль/л, во втором триместре -7,00±0,38 мкмоль/л, в третьем триместре - 5,08± 0,44 мкмоль/л. Это оказалось в 2,0 раза (р<0,001) в
первом и во втором триместре и в 2,8 раза (р<0,001) в третьем триместре ниже соответствующего показателя у беременных без анемии -14,31±0,81 мкмоль/л (контроль - 15,31±0,62 мкмоль/л).
Очевидно, что делать выводы о содержании железа в организме лишь по уровню СЖ нельзя. Снижение уровня сывороточного железа наряду со снижением ФС свидетельствует о железодефицит-ной этиологии анемии.
Концентрация ФС у беременных с ЖДА была статистически достоверно ниже, чем у беременных без анемии. Так в первом триместре концентрация ФС составила - 18,0±0,9 нг/мл (в 2,7 раза; р<0,001), во втором триместре - 14,8±0,6 нг/мл (в 3,3 раза; р<0,001), в третьем триместре - 6,7±0,3 нг/мл (в 7,4 раза; р<0,001). Значительное понижение ФС указывает на наличие абсолютного дефицита железа у беременных женщин с ЖДА. Снижение уровня ферритина в сыворотке крови при дефиците железа в организме может быть связано как с недостаточным поступлением железа с пищей, так и с нарушениями его всасывания при патологических изменениях слизистой оболочки тонкой кишки.
Результаты наших исследований показали, что уровень трансферрина у беременных с ЖДА в первом триместре увеличивается в 1,9 раза (5,51±0,38 мкг/л; р<0,01), во втором триместре в 3,7 раза (10,62±0,60 мкг/л; р<0,001), а в третьем триместре в 4,9 раза (14,15±0,93 мкг/л; р<0,001) по сравнению с результатами беременных без анемии (2,87±0,14 мкг/л, контроль- 2,51±0,16 мкг/л).
В результате исследования также выявлено значительное снижение уровня гепсидина в сыво-
БИ0МЕДИЦИНД | т.17«№1«2019 / BIOMEDICINE | V0l.17*№1*2019
ротке крови беременных с ЖДА. Средний уровень гепсидина у этих пациенток в первом триместре составил 2,12±0,18 нг/мл (в 3,4 раза; р<0,01), во втором триместре - 2,26 ±0,27 нг/мл (в 3,2 раза; р<0,01), а третьем триместре - 3,34±0,29 нг/мл (в 2,1 раза; р<0,05).
Было отмечено повышение концентрации геп-сидина в ходе беременности, особенно в третьем триместре. Это, скорее всего, связано с перораль-ным применением препаратов железа и резистентностью к проводимой ферротерапии [12]. Увеличение уровня гепсидина в крови может быть также естественной реакцией организма на увеличение кишечного всасывания железа. В этом периоде повышенное содержание этого белка приводит к недостатку железа для синтеза НЬ [8,13].
По результатам наших исследований, в сыворотке крови беременных с ЖДА наблюдается значительное повышение содержания ферропортина по сравнению с данными беременных без анемии. В первом триместре уровень ферропортина составил 0,65±0,12 нг/мл (в 2,6 раза; р<0,01), во втором триместре - 0,77±0,12 нг/мл (в 3,0 раза; р<0,01), а в третьем триместре - 0,97±0,12 нг/мл (в 3,8 раза;
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ / ORIGINAL ARTICLES
р<0,001) в то время как у беременных без анемии -0,26±0,03 нг/мл (контроль - 0,25±0,02 мкг/г). Повышение ферропортина является компенсаторным, и оно приводит к увеличению всасывания железа и усилению высвобождения железа из макрофагов.
ВЫВОДЫ. Таким образом, выявленные у беременных с анемией нарушения обмена железа (умеренное снижение уровня СЖ, выраженное снижение уровня ферритина и гепсидина в сочетании с повышением концентрации ферропортина) указывают на железодефицитный характер анемии. Снижение уровня железа в крови приводит к снижению его содержания в транспортных формах и его внутриклеточных запасов с последующим снижением уровня Hb, показателей его содержания в эритроцитах и ответным увеличением синтеза транспортного белка трансферрина. Отметим, что нарушения в обмене железа у беременных усугубляются с возрастанием сроков беременности. Комплексное определение различных показателей обмена железа дает важную информацию не только для понимания патогенеза ЖДА у беременных, но и для ранней диагностики заболевания и назначения правильного лечения.
Литература
1. Извекова Е.В. Влияние дефицита железа на течение беременности и состояние новорожденных. Успехи современного естествознания. 2008;2:98-99.
2. Виноградова М.А., Фёдорова Т. А. Железодефицитная анемия во время беременности - профилактика и лечение. Медицинский Совет. 2015;9:78-82. Режим доступа: https://www.med-sovet.pro/jour/article/view/250/250.
3. Лукина Е.А., Деженкова А.В. Метаболизм железа в норме и при патологии. Клиническая онкогематология. 2015;8(4):355-361.
4. Lopez A., Cacoub P., Macdougall I. C., Peyrin-Biroulet, L. Iron deficiency anaemia. Lancet. 2016 Feb 27;387(10021):907-16. DOI: 10.1016/S0140-6736(15)60865-0.
5. Бобров С.А., Репина М.А., Клиценко О.А. Сывороточный ферритин как фактор прогноза развития железодефи-цитной анемии у беременных женщин. Журнал акушерства и женских болезней. 2011;3:49-55. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/v/syvorotochnyy-ferritin-kak-faktor-prognoza-razvitiya-zhelezodefitsitnoy-anemii-u-bere-mennyh-zhenschin.
6. Демихов В.Г., Морщакова Е.Ф., Румянцев А.Г. Патогенез и лечение анемий беременных. М.: Практическая медицина, 2015; 224 с.
7. Аиари М., Демихов В.Г., Миров И.М. и др. Роль гепцидина при основных железодефицитных синдромах у беременных. Российский медико-биологический вестник имени академика. И.П.Павлова. 2016;24(4):96-103. DOI: 10.23888/PAVL0VJ2016496-103.
8. Bregman D.B., Morris D., Koch T.A., He A. et al. Hepcidin levels predict non-responsiveness to oral iron therapy in patients with iron deficiency anaemia. Am J Hematol. 2013 Feb;88(2):97-101. DOI: 10.1002/ajh.23354.
9. Петров Ю.А., Горяева А.Э. Железодефицитная анемия у беременных. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018;5:240-244. Режим доступа: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12251.
10. Рахманова Р.Т., Зайцева О.Е., Шигаев Н.И. и др. Железодефицитная анемия и беременность. MIR. 2012;2(99):74-77.
11. Sahverdiyeva I.C., Islamzada F.I., Oliyev O.N. Hamilalik anemiyalan zamam damir mubadilasi zulallanmn saviyyasi. АТJ. 2018:3:64-68.
12. Breymann C., Honegger C., Holzgreve W., Surbek D. Diagnosis and treatment of iron-deficiency anaemia during pregnancy and postpartum. Arch Gynecol Obstet. 2010 Nov;282(5):577-80. DOI: 10.1007/s00404-010-1532-z.
13. Koenig M.D., Tussing-Humphreys L. et al. Hepcidin and Iron Homeostasis during Pregnancy. Nutrients. 2014 Aug 4;6(8):3062-83. DOI: 10.3390/nu6083062.
БИОМЕДИЦИНА | Т.17*№1*2019 / BIOMEDICINE | voU7«N4«2019
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ / ORIGINAL ARTICLES DOI: 10.24411/1815-3917-2019-10006
References
1. Izvekova E.V Influence of iron deficiency on the course of pregnancy and condition of newborns. Uspekhi sovremenno-go estestvoznaniya. 2008;2:98-99. (In Russian). Available at: https://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=9470.
2. Vinogradova M.A., Fedorova T.A. Influence of iron deficiency on the course of pregnancy and condition of newborns. Meditsinsky Sovet. 2015;9:78-82. (In Russian). Available at: https://www.med-sovet.pro/jour/article/view/250/250.
3. Lukina E.A., Dezhenkova A.V Iron Metabolism in Normal and Pathological Conditions. Klin. Onkogematol. 2015;8(4):355-361. (In Russian). Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/metabolizm-zheleza-v-norme-i-pri-patologii.
4. Lopez A., Cacoub P., Macdougall I. C., Peyrin-Biroulet, L. Iron deficiency anaemia. Lancet. 2016 Feb 27;387(10021):907-16. DOI: 10.1016/S0140-6736(15)60865-0.
5. Bobrov S.A., Repina M.A., Klitcenko O.A. Serrum ferritin as a factor in the prognosis of the development of iron deficiency anemia in pregnant women. Zhurnal akusherstva i zhenskikh boleznei. 2011;3:49-55. (In Russian). Available at: https://cyberleninka.ru/article/v/syvorotochnyy-ferritin-kak-faktor-prognoza-razvitiya-zhelezodefitsitnoy-anemii-u-bere-mennyh-zhenschin.
6. Demikhov VG., Morshchakova E.F., Rumyantsev A.G. Patogenez i lechenie anemii beremennykh [Pathogenesis and treatment pregnants with anemia]. Moscow: Prakticheskaya meditsina. 2015;224. (In Russian).
7. Ayari M., Demikhov VG., Mirov I.M. et al. The role of hepcidin in the main iron-deficiency syndromes in pregnancy. I.P.Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2016;24(4):96-103. (In Russian). DOI: 10.23888/PAVLOVJ2016496-103.
8. Bregman D.B., Morris D., Koch T.A., He A. et al. Hepcidin levels predict non-responsiveness to oral iron therapy in patients with iron deficiency anaemia. Am J Hematol. 2013 Feb;88(2):97-101. DOI: 10.1002/ajh.23354.
9. Petrov Yu.A., Goryaeva A.E. Iron deficiency anemia at pregnant women. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2018;5:240-244. (In Russian). Available at: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12251.
10. Rakhmanova R.T., Zaitseva O.E., Shigaev N.I. Anemia resulting from iron deficiency and pregnancy. MIR. 2012;2(99):74-77. (In Russian).
11. Shahverdiyeva I.C., Islamzada F.I., Aliyev A.N. Level of iron oxide proteins during pregnancy anemia. Az Med J. 2018:3:64-68 (In Azeri).
12. Breymann C., Honegger C., Holzgreve W., Surbek D. Diagnosis and treatment of iron-deficiency anaemia during pregnancy and postpartum. Arch Gynecol Obstet. 2010 Nov;282(5):577-80. DOI: 10.1007/s00404-010-1532-z.
13. Koenig M.D., Tussing-Humphreys L. et al. Hepcidin and Iron Homeostasis during Pregnancy. Nutrients. 2014 Aug 4;6(8):3062-83. DOI: 10.3390/nu608306.
Информация о соавторах:
Ф.И.Исламзаде
Доктор философии по медицине, доцент, главный научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории при кафедре биохимии, Азербайджанский медицинский университет, г.Баку, Азербайджан E-mail: [email protected] И.А.Керимова
Доктор философии по медицине, ассистент кафедры биохимии, Азербайджанский медицинский университет, г.Баку, Азербайджан А.Н.Алиев
Доктор философии по медицине, докторант кафедры биохимии, Азербайджанский медицинский университет, г.Баку, Азербайджан
Information about co-authors:
Islamzada F.I.
PhD in medicine, Associate Professor, Head Researcher of Biochemistry Chair' Research Laboratory, Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan E-mail: [email protected]
Kerimova I.A.
PhD in medicine, Assistant of Biochemistry Chair, Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan
Aliyev A.N.
PhD in medicine, Doctoral Resercher of Biochemistry Chair, Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan
