В. С. Берестовская, кандидат медицинских наук,
А. В. Козлов, доктор медицинских наук,
Санкт-Петербургская медицинская академия последипломного образования,
Санкт-Петербург, Россия

В обзоре приведена характеристика лабораторных методов, используемых для оценки выраженности дефицита железа в организме. Показано, что в ряде ситуаций их информативность может снижаться. На этом фоне определение содержания гемоглобина в ретикулоците может явиться объективным критерием не только для выявления железодефицита, но и для контроля над проводимым лечением.

По мнению экспертов ВОЗ, дефицит железа (ДЖ) является широко распространенным состоянием, связанным с несбалансированным питанием. С одной стороны, развитие ДЖ наиболее характерно для женщин и детей в развивающихся странах, с другой — это единственное состояние, которое в индустриально развитых странах связано с недостаточным поступлением с пищей некоторых веществ. Число людей, страдающих ДЖ, составляет более 30% населения планеты, т. е. у 2 млрд людей наблюдаются те или иные проявления недостатка железа. По данным эпидемиологических исследований, ДЖ приводит к увеличению заболеваемости, снижению работоспособности и наносит значимый экономический ущерб.
Причины, приводящие к развитию ДЖ, многочисленны, в связи с чем клиницисту необходимо использовать все диагностические критерии, позволяющие установить истинную причину ДЖ и выбрать обоснованную стратегию лечения.
Железо является важным участником многих метаболических реакций. Его исключительная роль в организме определяется уникальными биологическими функциями белков, в состав которых включено железо. Большая часть функционального пула железа входит в состав порфиринсодержащих белков, главным образом гемоглобина и миоглобина. Кроме того, железо входит в состав ряда ферментов: пероксидазы, цитохромоксидазы и каталазы, принимающих участие в синтезе ДНК, делении клеток и нейтрализации активных форм кислорода. С другой стороны, железо может оказывать токсическое воздействие, если его концентрация в организме превышает связывающую емкость железосодержащих белков. Токсичность свободного двухвалентного железа объясняется его способностью запускать цепные свободнорадикальные реакции, приводящие к перекисному окислению липидов в биологических мембранах, повреждению структуры белков и нуклеиновых кислот.
В клетке железо депонируется в комплексе с белками — ферритином и гемосидерином, главным образом в паренхиме и макрофагах печени, в мышцах и клетках ретикулоэндотелиальной системы (РЭС) селезенки и костного мозга. В печени, мышцах и РЭС находится, приблизительно, по 1/3 содержащегося в организме железа.
В плазме железо переносится трансферрином либо в депо, либо к органам и тканям, испытывающим в нем потребность. Теоретически каждая клетка в организме служит мишенью для трансферрина. Проникновение железа в клетку осуществляется при взаимодействии комплекса трансферрин–железо со специфичным к трансферрину рецептором на плазматической мембране. На поверхности мембраны молекула трансферрина связывается с трансферриновым рецептором, после чего образовавшийся комплекс поглощается клеткой путем эндоцитоза. В образовавшейся везикуле железо меняет степень окисления (с +3 до +2) и используется для синтеза гемоглобина или запасается. Белковая часть трансферрина вместе с рецептором мигрирует на поверхность клетки, и весь цикл интернализации рецептора повторяется. При увеличении потребности организма в железе цикл рециркуляции рецепторов трансферрина ускоряется, и всё больше рецепторов появляется на поверхности клетки. На внеклеточную часть рецепторов воздействуют внеклеточные протеазы, в результате чего от рецептора отделяется и попадает в кровоток пептид с молекулярной массой 95 кДа. Данный пептид получил название растворимый рецептор трансферрина (sTfR).
При перегрузке организма железом число рецепторов трансферрина на клеточной мембране и в крови уменьшается. При сидеропении клетка отвечает повышением экспрессии рецепторов трансферрина на мембране и увеличением числа sTfR в крови. Экспрессия трансферриновых рецепторов зависит от пролиферативной активности клетки. При железодефицитной и гемолитической аутоиммунной анемии синтез рецепторов трансферрина увеличивается, при апластической – снижается.
Около 80% рецепторов трансферрина локализовано на плазматической мембране эритропоэтических клеток. Плотность рецепторов трансферрина на поверхности клеток-предшественников эритроцита повышается по мере их развития до ретикулоцита. В то же время, на поверхности зрелого эритроцита эти рецепторы не обнаруживаются. Это следует иметь в виду, поскольку после трансфузии эритроцитов уровень гемоглобина в крови увеличивается, и определение уровня рецепторов трансферрина в динамике позволяет следить за формированием запасов железа. Обычно при стимуляции эритропоэза число рецепторов трансферрина начинает повышаться. Кроме того, рецепторы трансферрина имеются в клетках плаценты, лимфоцитах и некоторых опухолевых клетках. Определение уровня рецепторов трансферрина позволяет оценить терапевтический эффект применения эритропоэтина.

Дефицит железа при различных состояниях
Выявление этиологической причины ДЖ определяет тактику лечения. Эритропоэз при недоступности железа может наблюдаться при классической железодефицитной анемии (ЖДА), анемии при хронических заболеваниях (АХЗ) и функциональном железодефиците (ФДЖ). Железодефицитная анемия развивается при истощении запасов железа в организме и недостаточном его поступлении, нарушении всасывания, кровопотерях и при состояниях, при которых увеличивается потребление железа (например, беременность). Как правило, клиническая картина и лабораторные данные классического ДЖ не представляют диагностической сложности для клиницистов.
Анемия, сопровождающая инфекционные, воспалительные, онкологические заболевания и хрониче-скую почечную недостаточность, получила название анемия при хронических заболеваниях (АХЗ), или анемия при хронических болезнях (АХБ). Она занимает второе место по распространенности после железодефицитной анемии и характеризуется чаще нормальными или увеличенными запасами железа. АХЗ встречается при заболеваниях, сопровождающихся активацией иммунной системы и повышением концентрации воспалительных цитокинов.
При этом страдает выработка эритропоэтина (ЭПО) и снижается чувствительность эритроидных клеток-предшественников к его стимулирующему воздействию. У больных с воспалительными реакциями выработка ЭПО снижается соответственно выраженности анемии, и его концентрация оказывается недостаточной для поддержания нормального уровня гемоглобина. Трансформирующий фактор роста β (TGF-β), интерферон γ (IFN-γ) и фактор некроза опухоли α (TNF-α) обладают ингибирующим влиянием на синтез ЭПО. Кроме того, эритропоэз подавляется цитокинами, ассоциированными с воспалением, в особенности с IFN-γ, который оказывает эффект, противоположный действию ЭПО на эритроидные клетки-предшественники на стадии колониеобразующих эритроидных клеток. Действие IFN-γ в костном мозге связано с индукцией им апоптоза эритроидных клеток-предшественников и находится, таким образом, в антагонизме с антиапоптотическим действием ЭПО. Механизмы, с помощью которых провоспалительные цитокины вызывают резистентность к ЭПО в эритроидных клетках-предшественниках, изучены явно недостаточно.Воспалительные цитокины снижают доступность железа для эритропоэза и вызывают состояние, обозначаемое как «функциональный ДЖ». Оно характеризуется:

• снижением железосвязывающей способности плазмы;
• уменьшением содержания трансферрина в крови;
• повышением концентрации ферритина в крови;
• увеличением числа гипохромных эритроидных клеток (%HYPO);
• снижением содержания гемоглобина в ретикулоцитах.

Остаются нерасшифрованными механизмы, ответственные за нарушение процессов депонирования и транспорта железа при АХЗ. Единственным объяснением появления в крови гипохромных ретикулоцитов при АХЗ служит относительный дисбаланс между доставкой железа к эритробластам (через механизм гепсидин/воспалительные цитокины) и стимуляцией синтеза ЭПО. Ограничение доставки железа должно быть более выраженным, чем супрессия костномозговых клеток-предшественников и выработка ЭПО. У 20% таких больных выявляют функциональный ДЖ, т. е. замедление эритропоэза, вызванное недостатком железа для синтеза гемоглобина. Функциональный ДЖ ведет к снижению гемоглобинизации эритроцитов, вызывая гипохромную микроцитарную анемию.
Последние годы данный тип ДЖ привлек пристальное внимание. Термином «функциональный ДЖ» обозначают те состояния, при которых запасы железа в организме нормальны и даже повышены, но железо «выключено» из обмена и недоступно для эритропоэза. Механизмы этого феномена изучены недостаточно. Наиболее вероятно предположение о том, что экспрессия рецептора трансферина и ферритина нарушается воспалительными цитокинами. Известно, что цитокины — IL6 или TNF-α — вызывают увеличение концентрации ферритина в плазме, изолируя железо в пуле хранения в макрофагах. В связи с этим, макрофаги, обычно транспортирующие железо, не в состоянии высвободить его в тканях, которые в нем нуждаются.

Лабораторные тесты, используемые для выявления дефицита железа
Диагноз ЖДА может быть установлен с использованием классических лабораторных маркеров. Для выявления АХЗ требуется более широкий набор методов.

Железо сыворотки крови
Аналитически простой и выполняемый во множестве лабораторий тест. Определение концентрации железа в крови не всегда позволяет надежно оценить выраженность ДЖ. При остром воспалительном процессе в организме железо перемещается из крови в депо и его концентрация в сыворотке снижается.

Ферритин
Является маркером, используемым для оценки запасов железа в организме. Его концентрация в определенной мере характеризует объем депонированного железа. При истинном ДЖ, концентрация ферритина в плазме снижается, указывая на истощение запасов железа. Ферритин относится к острофазным белкам и его нормальная или повышенная концентрация не обязательно отражает запасы депонированного железа при воспалительных процессах в организме или злокачественных опухолях. Ферритин высвобождается из печени в кровь при всех заболеваниях печени, опухолях или метастазах в печень, при длительном злоупотреблении алкоголем или при приеме оральных контрацептивов. В этих случаях диагностическая ценность определения только ферритина невелика.

Насыщение трансферрина
В случае ЖДА концентрация трансферрина увеличивается и концентрация железа падает. Как следствие, насыщение трансферрина снижается. Расчетный индекс – насыщение трансферрина – является более чувствительным маркером ДЖ, чем определение концентрации одного трансферрина. Необходимо иметь в виду, что при воспалительных процессах при АХЗ концентрация трансферрина может снижаться. Поскольку концентрация железа снижается, насыщение трансферрина может не меняться. При беременности или приеме оральных контрацептивов концентрация трансферрина увеличивается и насыщение трансферрина снижается. Учитывая это, расчет только показателя насыщения трансферрина не является надежным маркером выявления ДЖ.

Растворимый рецептор трансферрина
Концентрация sTfR отражает, главным образом, потребность в железе тканей, участвующих в эритропоэзе. При развитии АХЗ концентрация sTfR остается стабильной. Только в тех случаях, когда количество доступного железа становится настолько низким, что затрагивает эритропоэз, концентрация sTfR повышается. В этом случае на концентрации sTfR фактически не сказывается воспалительная реакция. Таким образом, sTfR является единственным сывороточным маркером, отражающим неэффективный эритропоэз. Диагностическая чувствительность определения sTfR выше, чем определения насыщение трансферрина.

Отношение sTfR/log ferritin
Концепция функционального ДЖ во многом базируется на предположении о том, что ни потребность в железе, ни количество депонированного железа не являются информативными по отдельности. Их одновременное определение позволило рассчитать индекс, объединяющий sTfR и ферритин. Наиболее часто используемый индекс – отношение концентрации растворимых трансферриновых рецепторов к логарифму концентрации ферритина (sTfR/log ferritin). Повышение величины этого индекса отражает функциональный ЖД лучше, чем любой из вышеупомянутых параметров.
Дискриминационные значения для индекса sTfR/log ferritin в значительной степени зависят от метода, используемого для определения sTfR и ферритина. Кроме того, на величине этого индекса сказывается повышение уровня ферритина при островоспалительных реакциях, в связи с чем были предложены различные дискриминационные значения для пациентов с нормальным (< 5 мг/л) и повышенным уровнем C-реактивного белка (СРБ) (> 5 мг/л). Индекс sTfR/log ferritin>= 3,2 указывает на истощение запасов железа в депо. У пациентов с индексом < 3,2 объем железа в депо достаточный. У больных с уровнем CРБ > 5 мг/л дискриминационным значением индекса служит 2 поскольку содержание ферритина как белка острой фазы повышается при воспалительных заболеваниях независимо от запасов железа в организме. В результате, индекс sTfR/log ferritin снижается и дискриминационное значение перемещается к 2. Критические значения 2 и 3,2 для индекса sTfR/log ferritin действительны только при использовании реагентов, выпускаемых компанией Roche Diagnostics.

Современные лабораторные маркеры, предназначенные для оценки дефицита железа
Обычно анализируемые параметры красной крови меняются только на поздних стадиях ЖДА. Вначале уменьшается средний объем эритроцитов (MCV), позднее – среднее содержание гемоглобина (MCH), концентрация гемоглобина, гематокритное число и концентрация эритроцитов, тогда как такой показатель, как анизоцитоз (RDW), увеличивается. Развивающаяся гипохромная микроцитарная анемия характерна для ЖДА, однако не является специфичной.
Выявление ДЖ особенно затруднено на фоне острой воспалительной реакции. Ситуация осложняется тем, что цитокины, высвобождающиеся при воспалительных процессах или злокачественных новообразованиях, не только нарушают обмен железа, но также затрагивают эритропоэз, подавляя синтез эритропоэтина. Кроме того, TNF-a индуцирует апоптоз в эритроидных клетках-предшественниках [16]. АХЗ и функциональный ЖД при АХЗ или их сочетание трудно различить только по уровню сывороточных маркеров. Диагностическая значимость определения растворимых рецепторов трансферрина и индекса sTfR/log ferritin уменьшается при АХЗ.
При ДЖ, обусловленном истощением запасов железа либо его недоступностью при достаточном резерве железа, костный мозг образует гипохромные эритроциты. Предшественники эритроцитов –  ретикулоциты – также являются гипохромными.
Современные гематологические анализаторы позволяют рассчитать число гипохромных эритроцитов и измерить содержание гемоглобина в ретикулоците. При ДЖ число гипохромных эритроцитов увеличивается, содержание гемоглобина в ретикулоците уменьшается независимо от наличия или отсутствия воспалительного процесса. Поскольку длительность жизни эритроцитов составляет около 120 дней, то число гипохромных эритроцитов долго не меняется. С другой стороны, ретикулоциты превращаются в эритроциты всего за несколько дней. Таким образом, определение содержания гемоглобина в ретикулоците является более информативным показателем эффективности проводимой терапии. Метод определения содержания гемоглобина в ретикулоците был разработан компанией Bayer для анализаторов линии ADVIA, показатель обозначается как CHr. Он рассчитывается исходя из объема клетки и концентрации в ней гемоглобина. Содержание гемоглобина в ретикулоците в анализаторах SYSMEX линий XT и XE рассчитывается по величине прямого светорассеяния и обозначается как RET-H_e. Показатели RET-H_e и CHr позволяют различить ДЖ от АХЗ и сочетание функционального ДЖ с АХЗ. Поскольку число детей с ДЖ велико даже в индустриально развитых странах, для его выявления необходим простой и недорогой параметр с высокой прогнозирующей способностью. При обследовании детей 3-летнего возраста было показано, что среднее содержание гемоглобина в ретикулоците по диагностической значимости превосходит другие лабораторные маркеры для выявления ДЖ и ЖДА [21]. Результаты этих исследований подтверждают возможность выявления ДЖ в раннем возрасте, основываясь больше на гематологических индексах, чем на сывороточных маркерах.

Литература
1. WHO Nutrition Website: http://www.who.int/nutrition/topics/ida/en [13.03.2006].
2. Долгов В. В. Лабораторная диагностика анемий: Пособие для врачей. Тверь. 2001.
3. Danielson B. G., Salmonson T. et al. Pharmacokinetics of iron (III)-hydroxide sucrose complex after a single intravenous dose in healthy volunteers//Arzneimittelforschung. 1996. Vol. 46. Р. 615–621.
4. Finch C. Regulators of Iron Balance in Humans//Blood. 1994. Vol. 84. № 6. Р. 1697–1702.
5. Hemin, chelatable iron, and the regulation of transferrin receptor biosynthesis//J. Biol. Chem. 1985. Vol. 260. № 27. Р. 14862–14866.
6. Olivares M., Walter T. et al. Usefulness of serum transferrin receptor and serum ferritin in diagnosis of iron deficiency in infancy//Am. J. of Clin. Nutr. 2000. Vol. 72. №5. Р. 1191–1195.
7. Baynes R. D., Skikne B. S., Cook J. D. Circulating transferrin receptors and assessment of iron status//J. Nutr. Biochem. 1994. Vol. 5. Р. 322–330.
8. Thomas Ch., Thomas L. Anemia of chronic disease: pathophysiology and laboratory diagnostics//Lab. Hematol. 2005. Vol. 11. P. 14–23.
9. Анемия — скрытая эпидемия (пер. с англ.). М.: МегаПро. 2004.
10. Krantz S. B. Pathogenesis and treatment of the anemia of chronic disease//Am. J. Med. Sci. 1994. Vol. 307. Р. 353–359.
11. Papadaki H. A. et al. Anemia of chronic disease in rheumatoid arthritis is associated with increased apoptosis of bone marrow erythroid cells: improvement following anti-tumor necrosis factor-a antibody therapy//Blood. 2002. Vol. 100. Р. 474–478.
12. Fitzsimons E. J., Brock J. H. The anaemia of chronic disease//British Med. J. 2001. Vol. 322. Р. 811–815.
13. Suominen P., Punnonen K. el al. Serum transferrin receptor and transferrin receptor-f’erritin index identify healthy subjects with subclinical iron deficits//Blood. 1998. Vol. 92. Р. 2934–2939.
14. Skikne B. S., Flowers C. H., Cook J. D. Serum transferrin receptor: a quantitative measure of tissue iron deficiency//Blood. 1990. Vol. 75. Р. 1870–1874.
15. Punnonen K., Irjala K., Rajamciki A. Serum transferrin receptor and its ratio to serum transferrin in the diagnosis of iron deficiency//Blood. Vol.89. Р. 1052–1054.
16. Papadaki H. A. et al. Anemia of chronic disease in rheumatoid arthritis is associated with increased apoptosis of bone marrow erythroid cells: improvement following anti-tumor necrosis factor-a antibody therapy//Blood. 2002. Vol. 100. Р. 474–476.
17. Britgnara C. Reticulocyte cellular indices: a new approach in the diagnosis of anaemias and monitoring of erythropoietic function//Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 2000. Vol. 37. Р. 997–1000.
18. Thomas Ch., Thomas L. Biochemical markers and hematologic indices in the diagnosis of functional iron deficiency//Clin. Chem. 2002. Vol. 48. Р. 1066–1076.
19. Briggs C. et al.New red cell parameters on the Sysmex XE-2100 as potential markers of functional iron deficiency//Infus. Ther. Transf. Med. 2001. Vol. 28. Р. 256–258.
20. Thomas L. et al. Measurement of reticulocyte hemoglobin for the assessment of functional iron deficiency (Abstract)//Clin. Chem. Lab. Med. 2003. Vol. 41. Р. 111–113.
21. Brugnara C. et al. Reticulocyte haemoglobin content to diagnose iron deficiency in children//JAMA. 1999. Vol. 281. Р. 2225–2228.
22. Brugnara C. Iron deficiency and erythropoesis: new diagnostic approaches//Clin. Chem. 2003. Vol. 49. Р. 1573–1575.