Безжелезный человек. Как анемия приводит к психическим и когнитивным отклонениям

Влияние железа на ЦНС

Железо — эссенциальный микроэлемент, влияющий на работу всех систем организма. К его ключевым функциям относятся транспорт электронов, кислорода, синтез ДНК, тканевое дыхание. Недостаток железа в организме имеет множество негативных эффектов, включая снижение иммунитета, хроническую усталость и ухудшение функционирования ЦНС.

Организм не вырабатывает железо самостоятельно и получает его вместе с пищей. Большая часть этого микроэлемента содержится в гемоглобине эритроцитов. Депонируется железо в клетках печени, селезенки, костного мозга и других тканях в форме ферритина — сложного белкового комплекса (железопротеида).

Железо проникает в головной мозг через гематоэнцефалический барьер с помощью транспортного белка трансферрина. Самая высокая его концентрация наблюдается в базальных ганглиях — комплексе крупных мозговых структур, окружающих центральную лимбическую систему. Базальные ганглии, помимо регуляции моторики, также управляют эмоциями, поведением и мотивацией.

Железо участвует во многих процессах, важных для ЦНС, включая генерацию нервных импульсов, формирование миелиновой оболочки аксонов и выработку нейромедиаторов. От него зависит нормальная работа гипоталамуса — главного регулировщика нейроэндокринной системы.

Дефицит железа в головном мозге приводит к депрессии и тревожным расстройствам. Низкий уровень железа в ЦНС провоцирует гибель митохондрий мозга — основных производителей АТФ, необходимой для функционирования нейронов. Митохондриальная дисфункция — провокатор снижения умственных способностей и интеллекта.

Железодефицит во время гестации ассоциируется с психопатологиями, неврологическими заболеваниями и аномальной структурой мозга у потомства.

С недостатком железа в организме ассоциировано несколько медицинских терминов, в том числе железодефицитная анемия (ЖДА) и латентный дефицит железа (ЛДЖ). В первом случае речь идет об истощении депо и транспортного железа. К лабораторным признакам ЖДА относятся низкий уровень гемоглобина, ферритина и сывороточного железа.

При ЛДЖ истощается только депо железа. Диагностический признак этого состояния — низкий уровень ферритина в крови, при этом показатели гемоглобина и сывороточного железа могут быть нормальными.

Ферритин крови — ключевой параметр для выявления железодефицитных состояний. Однако зачастую врачи из-за образовательных пробелов не назначают скрининг на ферритин, что приводит к недодиагностике ЛДЖ. Между тем без своевременного устранения он способен прогрессировать и трансформироваться в анемию со свойственными ей осложнениями.

Последствия недостатка железа для развивающегося мозга

Каждый третий ребенок не достигает своего потенциала развития к дошкольному возрасту. Первые 1000 дней жизни, от зачатия до 2-летнего возраста, — самый важный период для развития ЦНС.

Дефицит железа, возникший в это время, нарушает формирование головного мозга и выработку нейромедиаторов, приводя к необратимым нейрокогнитивным и поведенческим изменениям.

У беременных на 19–24-й неделе гестации возрастает риск латентного дефицита железа, который при отсутствии лечения в 65% случаев прогрессирует до ЖДА. В России анемия встречается практически у каждой третьей беременной. Такая высокая распространенность ЖДА во многом связана с возрастанием потребности в железе во время гестации.

У беременной увеличивается объем крови, а значит, возрастает и выработка гемоглобина. На каждый дополнительный грамм гемоглобина требуется 3,46 миллиграмма железа. Часть этого нутриента уходит на развитие и метаболизм плода. Кроме того, плод откладывает материнское железо про запас, чтобы воспользоваться им после рождения.

При небольшом железодефиците в материнском организме будущему ребенку ничего не угрожает, так как плацента депонирует железо и при необходимости направляет его на нужды плода. При выраженном железодефиците у беременной он возникает во всей системе мать—плацента—плод, что приводит к тяжелым последствиям, включая снижение умственных способностей и развитие психических расстройств у потомства.

При фетальном недостатке железа в головном мозге плода происходит целый ряд патологических процессов:

• Снижается синтез серотонина, дофамина, норадреналина — нейротрансмиттеров, от которых во многом зависит нормальная работа ЦНС. Серотонин отвечает за эмоциональную устойчивость, память и обучаемость, нормальное качество сна. Недостаток нейротрансмиттеров, возникший во время внутриутробного развития, сохраняется и во взрослом возрасте.
• Нарушается формирование важных мозговых структур, в том числе и гиппокампа, отвечающего за память распознавания. Дети, рожденные с низким уровнем ферритина в крови, демонстрируют плохую память распознавания как в младенчестве, так и в возрасте 3,5 лет. В школьном возрасте у них возникают проблемы с академической успеваемостью, планированием и вниманием.
• Нарушается миелинизация нервных волокон. Миелиновая оболочка «изолирует» длинные отростки нейронов — аксоны — чтобы проводить сигналы с высокой скоростью. Железо участвует в синтезе жирных кислот, входящих в состав миелина. При его недостатке наблюдается демиелинизация, повышающая риск задержки физического и умственного развития, ряда психических заболеваний.
• Изменяется экспрессия генов. Фетальный недостаток железа снижает экспрессию генов, отвечающих за синаптическую пластичность, и повышает активность генов, провоцирующих неврологические заболевания и психопатологии. Недостаточное потребление железа матерью в первом триместре гестации ассоциируется с повышенной вероятностью аутизма у потомства, во втором триместре — с возрастанием на 30% риска шизофрении. Также существует корреляция между фатальным недостатком железа и возникновения СДВГ в детском возрасте.

Плод может недополучать железо не только при недостатке нутриента в материнском организме. Доставка железа к плоду может нарушаться при наличии у беременной гипертонии, сахарного диабета, вредных привычек, включая курение.

У 68% детей первого года жизни, родившихся от матерей с ЖДА, может возникать анемия. Железодефицит у детей раннего возраста — провокатор задержки умственного, физического и речевого развития, снижения иммунитета и высокой заболеваемости.

ЖДА и когнитивные функции у подростков и взрослых

Пубертат связан с интенсивным ростом и гормональной перестройкой организма, поэтому в этот период возрастает потребность во всех нутриентах. Недостаток железа — распространенное явление во время пубертата: он встречается у 26,4% девушек и 16,5% юношей.

У девушек часто возникает как латентный дефицит железа, так и железодефицитная анемия. Первый нередко остается недиагностированным, что создает благоприятную почву для его трансформации во время беременности в ЖДА, повышающей риск материнской смертности и аномалий развития плода.

Дефицит железа негативно влияет на соматику, психику, умственные способности подростков. Он снижает память, концентрацию вниманию, мотивацию к обучению, провоцирует эмоциональную лабильность.

При несвоевременном устранении железодефицита этим нарушениям свойственен треккинг во взрослую жизнь. Обследование взрослых пациентов с ЖДА с помощью специальных шкал и ЭЭГ выявило, что недостаток железа негативно влияет и на сформировавшийся мозг, приводя к снижению памяти и интеллекта. Нормализация уровня ферритина в крови с помощью приема добавок железа коррелирует с улучшением когнитивных функций.

Железодефицит и депрессия

Согласно классической теории депрессии, в патогенезе этого заболевания лежит недостаточная выработка дофамина, норадреналина и серотонина. Пациентам с депрессивным расстройством часто назначаются антидепрессанты, увеличивающие концентрацию этих нейромедиаторов в головном мозге. Наиболее эффективными препаратами считаются селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС).

Так как железо участвует в синтезе дофамина, норадреналина и серотонина, при его недостатке этих нейромедиаторов вырабатывается мало, что приводит к развитию депрессии.

У пациентов с депрессивным расстройством дефицит железа возникает почти в три раза чаще, чем у людей без психопатологий, и его выраженность коррелирует с тяжестью депрессивных симптомов.

Кроме депрессии, недостаток железа ассоциируется с тревожными и психотическими расстройствами. У людей с ЖДА, принимающих препараты железа, риск психопатологий значительно снижается.

Недостаток железа и бессонница

Инсомнией страдает от 10 до 30% мирового населения, при этом в половине случаев она носит хронический характер. Полногеномный поиск ассоциаций показал, что ген MEIS1, связанный с синдромом беспокойных ног и ЖДА, оказывает плейотропный эффект при инсомнии. Плейотропность — это тип наследования, при котором ген определяет проявление нескольких признаков.

Хорошо изучена взаимосвязь между недостатком железа и нарушениями сна в детстве, несколько исследований выявили ее и у взрослых людей.

Крупномасштабное исследование с участием более 12 тысяч взрослых показало, что анемия служит фактором риска развития бессонницы.

ЖДА провоцирует инсомнию с помощью нескольких механизмов:

• При анемии снижается кровоток в лобно-височной области мозга, которая регулирует продолжительность сна.
• Качество сна во многом зависит от синтеза дофамина. При анемии его вырабатывается мало, что и приводит к бессоннице.
• Один из симптомов ЖДА — хроническая усталость, вызывающая проблемы со сном.

Профилактика и лечение железодефицита

При грамотной терапии ЖДА излечивается в 100% случаев. Цель лечения — не только нормализация уровня гемоглобина, но и восполнение запасов железа, которые определяются уровнем сывороточного ферритина.

Прекращение лечения ЖДА при нормализации только уровня гемоглобина приводит к рецидивам анемии.

Нормализация содержания железа в организме способствует смягчению ментальных проблем, вызванных его недостатком. В частности, лечение железосодержащими препаратами улучшает психическое состояние пациентов с депрессией и дефицитом железа.

Для лечения ЖДА назначаются препараты двух- либо трехвалентного железа. И те, и другие эффективны при взрослой анемии. При лечении детской ЖДА лучше работают препараты трехвалентного железа.

Раньше для лечения анемии применяли высокие дозы железосодержащих препаратов, которые принимались ежедневно либо несколько раз в день. Зачастую такой режим дозирования приводил к побочным эффектам. Сегодня рекомендованы более безопасные схемы лечения: прием низких доз короткими курсами (2 недели в месяц) или через день на протяжении месяца. Такие режимы дозирования не только снижают риск побочных эффектов, но и показывают более высокую эффективность по сравнению с высокодозированным лечением.

Способность препаратов с железом вызывать побочные эффекты может быть связана с тем, что они влияют на кишечную микробиоту. При их приеме возрастает содержание железа в толстом кишечнике. Это приводит к уменьшению численности полезных бактерий (бифидобактерий и лактобацилл) и размножению кишечной палочки, вызывающей воспалительные процессы. Устранить негативное воздействие препаратов железа на кишечный микробиом можно с помощью приема пробиотиков и пребиотиков.

Основа профилактики железодефицитных состояний — достаточное поступление железа с пищей. Суточная потребность взрослого человека в этом микроэлементе составляет 1–2 мг, ребенка — 0,5–1,2 мг. В желудочно-кишечном тракте всасывается лишь 10–15% пищевого железа, поэтому в рационе должно присутствовать достаточно продуктов с его содержанием.

Существует две формы пищевого железа: гемовое и негемовое. Первое содержится в мясных продуктах, второе — в растительных. Гемовое железо в четыре раза лучше усваивается организмом, чем негемовое.

Основные источники железа — говяжья и телячья печень, белая рыба, яйца, моллюски. Также им богаты гречка, зеленые листовые овощи, морковь, белокочанная и цветная капуста, бобовые.

Профилактический прием препаратов с железом рекомендован всем детям, находящимся на грудном и смешанном вскармливании, с 4-месячного возраста и до перехода на искусственное вскармливание. К 4-месячному возрасту у ребенка истощаются запасы железа, полученного от матери. В грудном молоке железа мало, поэтому груднички нуждаются в препаратах с его содержанием. Дети, находящиеся на искусственном вскармливании, получают достаточно железа из молочных смесей либо прикорма.

Все беременные должны проходить скрининг для выявления железодефицита на пятой-шестой неделе гестации. Важнейший гематологический показатель — сывороточный ферритин. Многоцентровыми рандомизированными исследованиями было доказано, что информативность этого показателя для выявления железодефицита в два раза выше, чем сывороточного железа.

Профилактиктический прием препаратов железа необходим беременным, у которых до зачатия наблюдались обильные менструации, при небольшом промежутке между беременностями (год и менее), многоплодной беременности и наличии латентного дефицита железа.