Význam železa pre novorodencov

ÚVOD

Železo je esenciálny stopový prvok. V erytrocytoch je zastúpené v 60 %, nachádza sa aj v svaloch srdca, kostrových svaloch a jeho zásoby nájdeme aj v pečeni. Tvorí menej ako 0,005 % hmotnosti tela. Je dôležité pre hemopoézu, pre rýchlorastúce a deliace sa bunky, sekréciu hormónov, syntézu DNA a kolagénu, imunitné funkcie, pri raste a vývoji CNS a rozvoji mentálnych schopností, ale aj pre koenzým dýchacieho reťazca [1, 4]. Metabolizmus železa v organizme je zložitý, jeho nadbytok vedie k nadmernému oxidačnému zaťaženiu a poškodeniu organizmu (zvýšenou tvorbou kyslíkových radikálov, lipoperoxidáciou, indukciou prozápalových cytokínov apod). Kľúčovým regulátorom množstva vstrebaného železa z potravy je jeho množstvo v tele. Pri nedostatku sa jeho resorpcia zvýši. Železo zo starých erytrocytov sa čiastočne uvoľňuje do krvi, opäť sa viaže na transferín a dopĺňa cirkulačný pool, časť sa uloží ako zásobné železo, najmä vo forme feritínu, napr. v pečeni. Absorpciu z čreva podľa potreby organizmu potencuje erytropoetín, ktorý sa tvorí v obličke, z malej časti aj v pečeni. Naopak pri dostatku železa v organizme jeho vstrebávanie inhibuje hepcidín, hormón produkovaný najmä v pečeni [14, 30].

Nedostatok železa je najčastejším výživovým deficitom vo svete [21, 32, 33, 34]. U novorodencov môže jeho nedostatok súvisieť s viacerými rizikovými faktormi počas tehotnosti (diabetes mellitus, obezita matky, intrauterínna rastová reštrikcia). Nedostatkom železa trpí asi 17 % predčasne narodených detí [1, 2, 3, 5], nedostatok železa napriek včasnej substitúcii malo až 32 % extrémne nezrelých novorodencov [23]. Predčasne narodení novorodenci a deti s nízkou pôrodnou hmotnosťou (NPH) majú vysoké nároky na potreby železa. K nedostatočným zásobám železa sa pridávajú u týchto detí aj iatrogénne straty krvi v dôsledku odberov. Objem krvi novorodenca je asi 90 ml/kg, pričom odber 1/3 tohto objemu (cca 30 ml) zodpovedá až 2 litrom u dospelého. K takým stratám dochádza spravidla v priebehu prvého mesiaca života (graf 1). Priemerná kumulatívna iatrogénna strata postupne s narastajúcim gestačným týždňom novorodencov klesá: z 30,2 ml/kg v 24. gestačnom týždni (g. t.) na 15,9 ml/kg v 27. g. t. Tento deficit spôsobuje závažnú anémiu [7, 8, 28].

FYZIOLÓGIA

Železo má v ľudskom tele významnú úlohu. Podieľa sa na mnohých biochemických procesoch, vrátane vývoja centrálneho nervového systému, je nevyhnutné pre metabolizmus a myelinizáciu neurónov, vývoj oligodendroglie, pre funkciu neurotransmiterov a diferenciáciu neuritov. Mnohé hypotézy o vplyve nedostatku železa na CNS súvisia s esenciálnou úlohou železa pri vývoji mozgu s neskoršími prejavmi jeho nedostatku (problémy s pamäťou, poruchy učenia a riziko vzniku schizofrénie pri predispozícii) [10, 12, 13, 16, 17, 31].

Úloha železa v hemoglobíne je pri transporte kyslíka v ľudskom tele nezastupiteľná. Tabuľka 1 prehľadne uvádza formy železa, jeho úlohy a ich miesto v ľudskom tele [30].

Nároky na železo sú v období rýchleho rastu dieťaťa vysoké, hlavne v poslednom trimestri gravidity a v prvých mesiacoch života, kedy aj mozog dieťaťa prechádza významným rastovým špurtom. Nedostatočná homeostáza železa v tomto období vedie k oneskorenému psychomotorickému vývoju a poruchám kognitívnych funkcií [1]. Nadmerná substitúcia železa však môže viesť k zvýšenému riziku infekcie, poruchám rastu, narušeniu absorpcie živín a poruche vývoja črevného mikrobiómu. Železo, ktoré nie je viazané na proteín, môže spôsobiť tvorbu voľných kyslíkových radikálov. Nájsť optimálnu stratégiu pre substitúciu železa u rizikových novorodencov je obtiažne, ale veľmi potrebné [6, 11, 22, 34].

ŽELEZO V GRAVIDITE

Železo patrí v gravidite k významným faktorom, ktoré ovplyvňujú zdravie matky a dieťaťa. V závislosti od závažnosti a dĺžky trvania nízke hodnoty železa u matky a pokles hemoglobínu vedú k zníženému okysličenia tkanív, čo spôsobuje v placente hypoxický a prozápalový stav. Vzniká hypertrofia placenty so zvýšenou vaskularizáciou a štrukturálnymi zmenami na feto-maternálnej výmennej ploche a zmenami aktivity nutričných transportérov. Princíp zmien v placente zachytáva schéma 1. Zatiaľ nie je jasné, či sa jedná o adaptívnu odpoveď na udržanie železa alebo o patologické zmeny s následkami pre matku aj dieťa [27]. Potreby železa u gravidnej ženy sa menia s rastom placenty a plodu s cieľom posilniť objem cirkulujúcej krvi u matky. Najväčšie nároky sú v treťom trimestri, kedy denná potreba železa je okolo 4,4 mg/deň. Pre zvýšené potreby železa na začiatku gravidity by zásoby železa ženy mali byť okolo 500 mg. Len približne 20 – 35 % žien v reprodukčnom veku túto hodnotu dosahuje [18]. Zásobovanie plodu železom závisí od transportu placentou. Železo viazané na transferín (Fe-Tf ) z cirkulácie matky prevezme transferínový receptor 1 (TFR1), ktorý sa nachádza na apikálnom povrchu syncytiotrofoblastu [24]. Komplex Fe-Tf a TFR1 pomocou endocytózy sa uvoľní do endozómu, prípadne je exportovaný bazálnou stranou syncytiotrofoblastu placenty prostredníctvom transportéra železa do fetálnej cirkulácie. Pre transport železa placentou sú potrebné TFR1 a FPN (ferroportin) [2, 9, 24]. Pri deficite Fe u matky sa aktivizujú transportné mechanizmy, ktoré sprostredkujú vychytávanie Fe v placente (TFR1) a jeho export (FPN). Tieto mechanizmy a ich vplyv na plod zachytáva schéma 2. Hematologická adaptácia a zvýšená dostupnosť železa pre placentu a plod je veľmi dôležitá. Nedávne výskumy odhalili spojenie medzi včasnou anémiou matky diagnostikovanej v období ≤ 30 g. t. a zvýšeným rizikom poruchy autistického spektra, ADHD (attention-deficit / hyperactivity disorder) a intelektuálnym postihnutím [31].

Schéma 1. Potenciálny vplyv nedostatku železa na placentu s rizikom negatívneho vplyvu na plod (voľne podľa Roberts 2020)

Pre potreby hodnotenia nedostatku železa je nutná u novorodenca jeho presná kvantifikácia. Bežne používaným indikátorom deficitu železa je hemoglobín (Hb) alebo feritín z pupočníkovej krvi. Avšak nízky Hb sa zistí len pri najzávažnejších formách nedostatku železa, pretože počas deficitu železa u plodu dochádza k preferenčnej syntéze Hb pred jeho dodaním do mozgu [16]. Preto nie je možné tieto parametre využiť ako senzitívne indikátory deficitu železa. V prípade, ak tehotná nemá infekciu, hodnoty materského feritínu v sére pod 10 ng/ml by mohli signalizovať riziko fetálneho deficitu železa [24].

Dostupnosť železa pre tehotnú ovplyvňujú viaceré mechanizmy, vrátane zvýšenej intestinálnej absorpcie a mobilizácie materských zásob železa v pečeni a slezine. Železo pochádza zo zdrojov výživy vo forme nonhemovej (prevažne z rastlinných zdrojov) a hemovej (zo zdrojov živočíšnych). So zvyšujúcim sa gestačným týždňom sa metabolizmus železa u tehotnej aktivizuje, čím umožňuje adekvátnu hematologickú adaptáciu v tehotnosti a zvyšuje dostupnosť železa pre placentu a plod [4]. Za reguláciu dostupnosti železa aj v tehotnosti je zodpovedný hepcidín − hormón, ktorý sa tvorí prevažne v hepatocytoch a kontroluje množstvo cirkulujúceho železa. Hepcidín má priamy vplyv na transport železa ľudskou placentou. Zápal a aktivita erytropoetínu sa na regulácii spolupodieľajú. Najnižší hepcidín majú tehotné s deficitom železa [27, 29]. Obézne ženy, ktorých body mass index pred graviditou bol ≥ 30 kg/m2 alebo s nadmerným priberaním v gravidite, v porovnaní s neobéznymi ženami porodili potomkov s nižšou koncentráciou feritínu v sére [18,26, 27]. Železo zo starých erytrocytov recykluje, časť železa je uvoľnená do krvi, opäť sa viaže na transferín a dopĺňa cirkulačný pool, časť sa uloží ako zásobné železo, najmä vo forme feritínu, napr. v pečeni. Absorpciu z čreva podľa potreby organizmu, najmä erytropoézy, pozitívne reguluje erytropoetín. Naopak pri dostatku železa v organizme jeho vstrebávanie inhibuje hepcidín [14, 15, 19, 24].

Monitorovanie substitúcie železom

Pri substitúcii železa je nutné ho monitorovať pomocou markerov, ktoré poukazujú na možné predávkovanie. Vyšetrenie transferínu a jeho saturácia patria k bežným štandardným vyšetreniam. K novším ukazovateľom patrí hepcidín a feritín. Hepcidín je peptidový hormón, nie je bežne dostupný, ale je hlavným regulátorom absorpcie železa a jeho homeostázy. Syntetizuje sa v hepatocytoch, menej v adipocytoch, makrofágoch a mozgu, má autokrinnú reguláciu železa na lokálnej tkanivovej úrovni. Je regulovaný koncentráciou železa a mierou erytropoézy. Nadbytok železa stimuluje jeho produkciu, čo následne zabráni absorpcii železa. Posledné odporúčanie pre monitoring substitúcie železa udáva vyšetrenie feritínu. Feritín je bunkový proteín, ktorý predstavuje zásobáreň železa. V krvi je prítomný v malom množstve a jeho koncentrácia v sére koreluje s celkovými zásobami železa v tele. V slovenskej praxi však niektoré poisťovne bežne toto vyšetrenie ako monitoring substitúcie železa v organizme nerešpektujú, je možné len na odporúčanie hematológa [14, 19]. Odporúčané hodnoty feritínu u najmenších detí ukazuje tabuľka 4.

Odporúčanie pre prax

• Železo je esenciálne pre optimálny vývoj mozgu, nedostatok v kritickom období vývoja spôsobuje jeho ireverzibilné poškodenie.
• Prevencia nedostatku železa spočíva v suplementácii v gravidite, neskorom podväze pupočníka po pôrode, redukcii odberov krvi s využitím mikrometód, v optimálnej výžive.
• Včasná suplementácia železa už po prvom týždni života u predčasne narodených podĺa orálnej tolerancie − per os pri tolerancii stravy 100 ml/kg je vhodná substitúcia železa v dávke 2 − 4 mg/kg, ktorú je možno zvyšovať do 6 mg/kg/deň. Je vhodné podať železo v jednej dávke (lepšia resorpcia), treba ho vynechať pri gram negatívnej sepse minimálne na 48 hodín a vždy, keď dieťa nedostáva nič per os.
• Feritín je pre železo zásobným proteínom vo všetkých bunkách, preto je vhodné ho merať v sére na zachytenie možného nadbytku železa v 14-dňových intervaloch. Pri < 35 µg/l zvýšiť železo na 3 − 4 (max 6) mg/kg/deň. Cieľové hodnoty feritínu sú 75 − 300 µg/l.

 

ZÁVER

Optimalizácia rovnováhy medzi podstatnými zložkami intenzívnej starostlivosti v neonatológii s podporou psychomotorického vývoja patria medzi dôležité intervenčné stratégie. Preto je potrebné predchádzať nedostatku železa individualizovanou liečbou pomocou suplementácie železa s cieľom predísť vzniku anémie a podporovať správny vývoj mozgu. Takýmto spôsobom je možné predísť aj transfúzii krvi aj s ohľadom na riziko potencovania zápalových procesov u detí.

Obr. 1. Význam železa pre vývoj mozgových štruktúr u najmenších detí (voľne podľa Fretham, Grešíková 2011).