Трансферрин – белок, отвечающий за связывание железа, всосавшегося в кровь и его транспортировка. Трансферрин перемещает железо в печень или селезенку, где оно сберегается, а также переносит его к клеткам костного мозга, из которых образуются красные кровяные тельца – эритроциты.
Если детализировать, то трансферрин – это группа белков-гликопротеинов, которые не содержат "гема" (небелковая структура, связывающая металлы, в первую очередь, железо в эритроцитах), однако обладают способностью соединяться с одним или двумя ионами железа Fe3+. Трансферрин, объединенный в комплекс с железом называют голотрансферрин, а свободный от металла – апотрансферрин. Трансферрины состоят из:
- трансферрин сыворотки крови;
- лактоферрин (впервые найден в молоке млекопитающих, позднее – в слезах, слюне и нейтрофилах);
- овотрансферин – выделен из белка птичьих яиц.
Среди этих форм способностью транспортировать железо обладает лишь трансферрин сыворотки крови. Что касается функций лактоферрина и овотрансферина, то предполагается, что их назначение – защита яиц и молока от бактерий, поскольку они связывают металлы, необходимые для роста и размножения микроорганизмов.
В крови человека трансферрин связывается с ионами железа и образует комплекс, окрашенный в розовый цвет. Этот процесс протекает в присутствии иона карбоната или бикарбоната. В случае отсутствия карбонатов, для присоединения железа организм использует другие анионы – оксалаты, пируваты, нитрилотриацетаты и т.д. В условиях организма человека и других млекопитающих железо существует преимущественно в форме Fe3+. К сожалению, соли железа при нейтральном рН быстро гидролизуются и образуют малорастворимое соединение – гидроксид железа. В такой форме оно фактически не усваивается, и это при том, что суточная потребность в железе, которое поступает преимущественно на образование гемоглобина, составляет 10-20 мг! Только в железо-белковом комплексе с трансферрином железо может участвовать в образовании гемоглобина и других метаболических процессах.
Железо поступает из кишечника в виде иона Fe2+ и начинает циркулировать в крови. В такой степени окисления форме железо не соединяется с трансферином. Для связывания железа трансферрином ион Fe2+ сначала окисляется до Fe3+ с помощью сывороточного белка – церулоплазмина. В дополнение к ионам железа, трансферрин обладает способностью связывать ряд других металлов, имеющих валентность от II до IV. Среди них представляют особый интерес цинк и алюминий, которые играют важную роль в биохимических процессах человека. Механизм образования комплекса для этих металлов такой же, как и для железа.
В сыворотке трансферрин соединяется с железом лишь на 30%. Таким образом он обладает способностью связывать избыток железа и предотвращать возможное отравление. Кроме того, наличие скрытой железосвязывающей способности трансферрина также может быть полезной для защиты от инфекции. Таким образом, трансферрин играет центральную роль в метаболизме железа. На протяжении своего существования он много раз повторяет цикл транспортировки железа, а живет этот белок сравнительно долго – 8-10 дней.
Определение содержания трансферрина в сыворотке крови – наиболее достоверный метод определения железодефицитных анемий. Нормальное содержание трансферрина зависит от возраста и меняется при беременности:
| Возраст | Концентрация трансферрина в сыворотке крови | |
|---|---|---|
| мг/дл | г/л | |
| Новорождённые | 130−275 | 1,3−2,75 |
| Взрослые | 200−320 | 2−3,2 |
| Беременные | 305 | 3,05 |
Большая часть трансферрина образуется в печени. Он способен связывать ионы других металлов (цинк, кобальт и др.). Из общего количества трансферрина в организме человека только 25−40% содержит железо.
Коэффициент насыщения трансферрина железом – отношение содержания железа в сыворотке крови к трансферрину (в процентах). В норме он составляет 20−55%. Его можно рассчитать двумя способами – из значений ОЖСС и железа сыворотки выраженых в мкмоль/л:
или из значений железа сыворотки выраженного в мкмоль/л до трансферрина в г/л
Насыщение трансферрина менее 20% – признак пониженной доставки железа к клеткам, которые образуют эритроциты.
Основными причинами снижения концентрации трансферрина в сыворотке крови могут быть болезни печени, в которой он образовывается (например хронический гепатит или цирроз), а также большие потери белка при разных синдромах или болезнях, например – тонкого кишечника.
Содержание трансферрина может быть повышенным при железодефицитной анемии, у женщин при беременности в последнем триместре и приёме пероральных контрацептивов.
Больше ценной информации можно получить, одновременно оценивая содержание трансферрина и железа в сыворотке крови:
- Повышение содержания трансферрина с понижением концентрации железа является характерным признаком железодефицитных анемий. Такое же сочетание концентраций наблюдается при беременности и в детском возрасте, однако они менее выражены.
- Повышение концентраций трансферрина и повышение содержания железа в сыворотке крови наблюдают при приёме пероральных контрацептивов.
- Снижение содержания трансферрина и повышение количества железа в сыворотке крови обнаруживаются при заболеваниях, связанных с подавление синтеза белков, вследствие высокого содержания железа, например при гемолитической или мегалобластной анемии.
- Снижение концентрации трансферрина и уменьшение содержания железа в сыворотке крови наблюдается при различных болезнях и состояниях: острых и хронических инфекциях, голодании, циррозе печени, хирургических вмешательствах, опухолях и др.
Кроме применения в диагностике, трансферрин является перспективным медикаментом. Есть информация об успешном испытании этого белка для лечения редкого заболевания – гипотрансфернинемии, которое характеризуется пониженным содержанием сывороточного трансферрина. Клинические исследования показывают, что человеку можно вводить апотрансферрин (тот, что не связан в комплекс с железом) в высоких дозах и эффективно уменьшать количество токсичного несвязанного (свободного) железа в крови, которое выделяется во время химиотерапии и трансплантации стволовых клеток.