Context
Veurem aquí una descripció d’alguns dels més rellevants fenòmens naturals i biològics en els quals el ferro està involucrat. El ferro és important en el fluir constant de la matèria en cerca de la complexitat necessària que acaba per produir éssers vius.
Origen i absorció del ferro en els organismes
Hem vist que en el nucli de les estrelles massives es produeixen reaccions de fusió nuclear que generen elements pesants, a partir d’elements més lleugers, a mesura que les temperatures augmenten per la pressió de la gravetat. A temperatures extremadament altes, el silici (Si) i altres elements es poden fusionar per formar nuclis de Fe-56. Quan l’estrella massiva col·lapsa i explota com a supernova, aquest ferro es dispersa en l’espai per contribuir a la formació de noves nebuloses, estrelles i planetes.
El ferro-56 (pes atòmic) té un nombre atòmic de 26 (nombre de protons), 30 neutrons i 26 electrons en quatre capes orbitals.
Figura 34. Àtom de ferro 56.
És el quart element més abundant en l’escorça terrestre pel que fa a la massa, just per davant de l’oxigen (32,1% contra 30,1%), constitueix una part substancial del nucli de la Terra, però. El nucli de la Terra està format principalment per ferro i níquel (Nife) que, en moure’s pel moviment del planeta genera un camp magnètic. El ferro és conseqüentment l’element més abundant a la Terra, però només el quart element més abundant a l’escorça. Aquí, gran part del ferro es troba combinat amb oxigen amb la forma de diferents minerals d’òxid de ferro. També és un dels elements més importants de l’univers. És el sisè element químic més abundant a l’univers, format en l’acte final de la nucleosíntesi estel·lar, pel procés de fusió del silici. Un de cada vint meteorits està format per mineral de níquel-ferro. Encara que rars en realitat, sembla que els meteorits fèrrics estan en l’origen i són la forma essencial de ferro metàl·lic natural a la superfície de la Terra.
Aquest mateix ferro acabarà sent un component substancial dels éssers vius.
Com es produeix l’absorció, circulació i emmagatzemament del ferro en els éssers vius, en les persones, i quina utilitat els proporciona? Una persona ingressa 10-20 mg de ferro cada dia amb els aliments. Una part d’aquest ferro és inorgànic en forma de sals fèrriques o Fe (III) i sals ferroses o Fe (II). L’òxid ferrós conté ferro que ha perdut 2 electrons en el procés d’oxidació, i pot combinar amb relativa facilitat amb altres àtoms que tinguin 2 electrons extra.
L’absorció es fa en l’intestí prim. Ho fan les cèl·lules absortives intestinals, els enteròcits, que realitzen la pràctica totalitat de l’absorció dels principis immediats, aminoàcids, hidrats de carboni i greixos. També de minerals, vitamines i altres molècules. La figura 35 mostra l’estructura histològica de la mucosa intestinal amb els enteròcits.
Figura 35. Mucosa intestinal amb l’epiteli que allotja als enteròcits (les cèl·lules absortives intestinals) i la seva làmina de teixit connectiu -vascular pròpia immediatament per sota. Dibuix que forma part del llibre: “Dibuixos d’Histologia. La histologia en cent dibuixos per a la pissarra”, JM Tomàs, Col·lecció eina, Publicacions de la URV, 2025.
Per a l’absorció (figura 36), cal convertir tot el ferro inorgànic en Fe (II), ja que l’intestí prim, el lloc d’absorció de pràcticament tots els nutrients, és capaç d’absorbir les sals ferroses però no les fèrriques. De l’estómac, el ferro ingerit passa al duodè, on les sals fèrriques són transformades en sals ferroses pels enzims DcytB, que són ferro reductases. El Fe (II) entra en els enteròcits mitjançant la proteïna transportadora DMT1, encarregada també del transport d’altres metalls com el coure (Cu). De tot el ferro inorgànic ingerit a la dieta, només se n’absorbeix el 2%. Entre els aliments també hi ha ferro orgànic contingut en els grups hemo presents en els aliments (vegeu més endavant). Un grup hemo és una macromolècula que forma part de diverses proteïnes, com per exemple l’hemoglobina dels eritròcits de la sang dels vertebrats. Els grups hemo tenen una estructura formada per anells que envolten un àtom de ferro, que es pot enllaçar feblement a l’oxigen molecular (O₂), al diòxid de carboni (CO₂) i a altres petites molècules com l’aigua (vegeu capítol 26). Els grups hemo són transportats a l’interior de l’enteròcit mitjançant també una proteïna transportadora. Allí, el grup hemo és destruït i el Fe (II) que conté és alliberat. El ferro procedent dels animals s’absorbeix amb més facilitat que el dels vegetals.
Figura 36. Enteròcit i absorció del ferro.
Dins del medi intracel·lular de l’enteròcit, el Fe (II) pot unir-se a la ferritina (una proteïna intracel·lular d’emmagatzemament) i ser finalment expulsat amb els excrements quan l’enteròcit mort (tenen una vida mitjana de tres dies i són renovats permanentment) i es desprèn de l’epiteli intestinal. Curiosament, el Fe (II) que no s’uneix a la ferritina és oxidat a Fe (III) (aquell que no es podia absorbir) per una proteïna de la membrana baso lateral de l’enteròcit, l’hefaestina. Aquest Fe (III) és expulsat al líquid intersticial per la proteïna de transport ferroportina, i allí és lligat per la transferrina del líquid intersticial i el plasma per ser transportat al fetge i sobretot al moll de l’os hemopoètic per a la formació de l’hemoglobina (vegeu el següent capítol).
L’absorció intestinal final de ferro no supera la quantitat d’1 mg per dia. Un excés de ferro pot danyar diferents òrgans, ja que genera radicals lliures d’oxigen que són altament perjudicials per a les molècules orgàniques. Així, el fetge que rep el ferro directament de l’intestí per la vena porta (que recull la sang venosa intestinal), produeix, en retroacció negativa, l’hormona hepcidina que, després de circular i arribar al budell, inhibeix l’expressió de la ferroportina i la DMT1 en els enteròcits, amb la qual cosa evita l’absorció en excés de ferro, tant inorgànic com orgànic.