Ostatnie badania wskazują na związek podaży i metabolizmu żelaza człowieka z mikrobiotą jelitową. Wiedza ta w przyszłości może zostać wykorzystana jako jedna ze strategii prewencji i leczenia pacjentów z grupy ryzyka niedoboru żelaza.

Przewód pokarmowy człowieka jest zasiedlany przez około 100 bilionów drobnoustrojów nazywanych wspólnie mikrobiotą jelitową. Mikrobiota jelitowa pełni szereg istotnych funkcji, jak: synteza witamin z grupy B i K, stymulacja rozwoju układu odpornościowego czy inaktywacja toksyn i kancerogenów. Co ważne, udokumentowano jej kluczową rolę w utrzymaniu prawidłowego stanu zdrowia człowieka, a w niektórych badaniach zaobserwowano zależność między zmianami jakościowymi i ilościowymi w składzie mikrobioty jelitowej a chorobami, takimi jak: alergie, celiakia, nieswoiste choroby zapalne jelit, otyłość, cukrzyca typu 2 czy depresja¹.

Mikrobiota jelitowa jest integralną częścią organizmu człowieka, stąd nie powinno dziwić, że korzysta ona ze wspólnych z człowiekiem zasobów pokarmowych, np. z dostępności żelaza. Żelazo jest kluczowym pierwiastkiem dla większości organizmów z uwagi na jego zdolność bycia donorem i akceptorem elektronów w wielu procesach biochemicznych. Ciało człowieka zawiera od 3 do 5 g żelaza, a jego znakomita większość jest zlokalizowana w postaci hemu w hemoglobinie i mioglobinie. Wolne żelazo jest silnie toksyczne dla komórek, toteż istotne jest, aby było ono odpowiednio absorbowane, transportowane, wykorzystywane i gromadzone w ustroju. Dieta przeciętnego Europejczyka zawiera około 15 mg żelaza, które w żywności występuje w dwóch postaciach: hemowej, której absorpcja z pożywienia wynosi około 20%, oraz niehemowej – absorbowanej w zaledwie 1–2%^{2, 3}. Ze względu na wielokrotne zmiany stopnia utlenienia żelaza jego wchłanianie jest wypadkową wielu skomplikowanych procesów zachodzących w górnych odcinkach przewodu pokarmowego i zależy ono m.in. od pH żołądka, zawartości witaminy C, fitynianów oraz polifenoli w żywności². Następnie niewchłonięte żelazo przechodzi do jelita grubego, gdzie może być wykorzystywane przez mikrobiotę jelitową. Jednak pomimo wysokiego stężenia żelaza w jelicie grubym (około 25 mmol/l) tylko niewielka jego część (około 0,4 mmol) jest dostępna dla drobnoustrojów. Wynika to ze sprawnie działających wrodzonych mechanizmów zatrzymywania żelaza przez organizm, których celem jest zapobieganie jego toksyczności oraz rozwojowi patogenów. Jednym z mechanizmów ograniczających dostępność żelaza dla mikroorganizmów jest wydzielanie przez śluzówkę laktoferyny – białka które wiąże jony żelaza ze światła jelita⁴. Regulacja dostępności żelaza dla mikrobioty jelitowej może być również kontrolowana przez hepcydynę – cząsteczkę, która jest uwalniana pod wpływem cytokin prozapalnych. Hepcydyna hamuje ferroportynę i tym samym uwalnianie żelaza przez komórki je magazynujące (makrofagi i enterocyty)⁵.

Z uwagi na powyższe mechanizmy wiele mikroorganizmów rozwinęło szereg strategii pozwalających na pozyskanie żelaza ze światła jelita. Na przykład żelazo może być zredukowane do łatwiej przyswajalnej postaci za pomocą bakteryjnych enzymów (reduktaz) i następnie pobrane przez ich komórki. Innym mechanizmem jest związanie żelaza z bakteryjnymi sideroforami, czyli niewielkimi cząsteczkami o bardzo wysokim powinowactwie do żelaza. Następnie kompleks żelazo-siderofor jest łatwo przyswajany przez komórkę bakteryjną⁶.