Żelazo jest jednym z najważniejszych mikroelementów w organizmach zwierzęcych. Chociaż dobowe zapotrzebowanie na ten pierwiastek jest niewielkie, zarówno jego niedobór, jak i nadpodaż powodują zachwianie homeostazy, co może mieć poważne konsekwencje dla zdrowia. Znaczenie żelaza dla prawidłowego funkcjonowania niemal wszystkich organizmów żywych jest ogromne, co najlepiej podkreśla fakt udziału tego pierwiastka w podstawowych funkcjach życiowych, tj. transporcie tlenu, produkcji energii, syntezie DNA i oddychaniu tlenowym. Żelazo znajduje się w metaloproteinach ważnych dla życia – hemoglobinie i mioglobinie, które za jego pośrednictwem biorą udział w przenoszeniu tlenu z płuc do tkanek oraz zapewniają prawidłowe dotlenienie mięśni szkieletowych.

Większość żelaza w organizmie, bo około 60-65%, jest zawarta w hemoglobinie, która stanowi najważniejszy element budowy krwinek czerwonych oraz ich komórek prekursorowych w szpiku. Kolejne 30% to żelazo w formie zmagazynowanej, związane z ferrytyną, zwłaszcza w hepatocytach w wątrobie, ale też częściowo w makrofagach. W mioglobinie mięśni szkieletowych znajduje się tylko około 3-4% całego żelaza. Pozostałe żelazo zawarte jest w białkach i enzymach komórkowych, m.in. w katalazie i cytochromach (17). Niewielka jego część (około 0,1%) związana jest również z transferyną – głównym białkiem transportowym żelaza, i stanowi pulę o łatwej dostępności, która jest kilkakrotnie w ciągu dnia dynamicznie wykorzystywana przez organizm, a zwłaszcza przez szpik do erytropoezy (4).

Z elektrochemicznego punktu widzenia udział tego pierwiastka w utrzymaniu funkcji biologicznych związany jest z jego łatwością wchodzenia w reakcje redoks jako kofaktor dla wielu enzymów. Wynika to z tego, że w organizmie żelazo występuje w dwóch formach utlenienia – jako jony żelazowe (Fe³⁺) i jony żelazawe (Fe²⁺), które są zdolne odpowiednio do przyjmowania i oddawania elektronów. Dokładnie ta sama aktywność warunkuje jednak również toksyczność tego mikroelementu. Jest to spowodowane udziałem żelaza w aktywności enzymów. W wyniku ich działania powstają reaktywne formy tlenu [oksydaza NADPH (NOX, ang. NADPH oxidase), oksydaza ksantynowa (XO, ang. xantine oxidase), lipooksygenaza (LOX, ang. lipoxygenase), enzymy cytochromu p450 i podjednostki mitochondrialnego łańcucha transportu elektronów] (5).

Z jednej strony złożony mechanizm produkcji reaktywnych form tlenu z udziałem żelaza ma pozytywne znaczenie, na przykład w walce przeciwko drobnoustrojom, ale tylko wówczas, gdy zachodzi wewnątrz komórek fagocytujących (tzw. wybuch tlenowy) i jest...