Current views on the pharmacological correction of iron deficiency conditions in gynecological practice

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The review considers features of iron and folic acid (FA) pharmacokinetics, which affect the effective micronutrient support: molecular mechanisms of absorption and distribution, homeostatic processes of maintaining plasma vitamin and mineral levels by the feedback mechanism, including by regulating the deposition. An important characteristic of ferrokinetics is the presence of unique iron exporter ferroportin which is controlled by a family of iron regulatory proteins. Systemic ferrotherapy and oral rout of iron delivery are distinguished. In general, parenteral iron preparation complexes consist of Fe(III) oxide/hydroxide core stabilized by a carbohydrate polymer shell. Once entering the bloodstream, iron complexes are absorbed by resident macrophages of the reticuloendothelial system of the liver, spleen and bone marrow. Systemic Fe(III) preparations are prodrugs, the active part of which, i.e. iron is released in the lysosomal matrix of phagocytes. Oral iron preparations are divided into those containing bivalent (ferrous) and trivalent (ferric) iron. The article discusses factors determining the differences in the absorption of oral ferrous and ferric iron preparation, the spectrum of side effects, as well as key pharmaceutical approaches to increase the tolerance and adherence of ferrotherapy. These include using preparations containing Fe(II) organic compounds that have a lower dissociation rate than inorganic iron salts as well as slowing down the release of the active Fe(II) pharmaceutical substance from the drug. The review pays special attention to folates as iron synergists and examines the features of FA pharmacokinetics, the molecular basis of synergism, and substantiates the use of combined iron and FA preparations.

About the authors

Aleksandr S. Dukhanin

Pirogov Russian National Research Medical University

Author for correspondence.
Email: das03@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-2433-7727

D. Sci. (Med.), Prof.

Russian Federation, Moscow

References

  1. Borel P, Desmarchelier C. Bioavailability of Fat-Soluble Vitamins and Phytochemicals in Humans: Effects of Genetic Variation. Annu Rev Nutr. 2018;38:69-96. doi: 10.1146/annurev-nutr-082117-051628
  2. Громова О.А., Торшин И.Ю., Тетруашвили Н.К., Гоголева И.В. Систематический анализ фармакологических свойств протеин сукцинилата железа. Эффективная фармакотерапия. 2018;13:20-9 [Gromova OA, Torshin IIu, Tetruashvili NK, Gogoleva IV. Sistematicheskii analiz farmakologicheskikh svoistv protein suktsinilata zheleza. Effektivnaia farmakoterapiia. 2018;13:20-9 (in Russian)].
  3. Bhandari S, Pereira DIA, Chappell HF, Drakesmith H. Intravenous Irons: From Basic Science to Clinical Practice. Pharmaceuticals. 2018;11(82):2-20.
  4. Knutson MD. Iron-sensing proteins that regulate hepcidin and enteric iron absorption. Annu Rev Nutr. 2010;30:149-71. doi: 10.1146/annurev.nutr.012809.104801
  5. Camaschella C. Iron-Deficiency Anemia. N Engl J Med. 2015;372:1832-43.
  6. Gammella E, Buratti P, Cairo G, Recalcati S. Macrophages: central regulators of iron balance. Metallomics. 2014;6(8):1336-45. doi: 10.1039/c4mt00104d
  7. Koskenkorva-Frank TS, Weiss G, Koppenol WH, Burckhardt S. The complex interplay of iron metabolism, reactive oxygen species, and reactive nitrogen species: insights into the potential of various iron therapies to induce oxidative and nitrosative stress. Free Radic Biol Med. 2013;65:1174-94.
  8. Anderson GJ, Wang F. Essential but toxic: controlling the flux of iron in the body. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2012;39:719-24.
  9. Martin-Malo A, Borchard G, Flühmann B, et al. Differences between intravenous iron products: focus on treatment of iron deficiency in chronic heart failure patients. ESC Heart Failure. 2019;6:241-53. doi: 10.1002/ehf2.12400
  10. Auerbach M, Macdougall I. The available intravenous iron formulations: History, efficacy, and toxicology. Hemodial Int. 2017;21(Suppl. 1):S83-92. doi: 10.1111/hdi.12560
  11. Geisser P, Burckhardt S. The pharmacokinetics and pharmacodynamics of iron preparations. Pharmaceutics. 2011;3(1):12-33. doi: 10.3390/pharmaceutics3010012
  12. Neiser S, Rentsch D, Dippon U, et al. Physico-chemical properties of the new generation IV iron preparations ferumoxytol, iron isomaltoside 1000 and ferric carboxymaltose. Biometals. 2015;28(4):615-35. doi: 10.1007/s10534-015-9845-9
  13. Danielson BG. Structure, chemistry, and pharmacokinetics of intravenous iron agents. J Am Soc Nephrol. 2004;15 (Suppl. 2):S93-8. doi: 10.1097/01.ASN.0000143814.49713.C5
  14. Hentze MW, Muckenthaler MU, Galy B, Camaschella C. Two to tango: regulation of Mammalian iron metabolism. Cell. 2010;142(1):24-38.
  15. DeLoughery TG. Safety of Oral and Intravenous Iron. Acta Haematol. 2019;142(1):8-12.
  16. Nielsen P, Gabbe EE, Fischer R, Heinrich HC. Bioavailability of iron from oral ferric polymaltose in humans. Arzneimittelforschung. 1994;44(6):743-8.
  17. Pereira DI, Irving СSS, Lomer MC, Powell JJ. A rapid, simple questionnaire to assess gastrointestinal symptoms after oral ferrous sulphate supplementation. BMC Gastroenterol. 2014;14:103.
  18. Santiago P. Ferrous versus ferric oral iron formulations for the treatment of iron deficiency: a clinical overview. Scientific World Journal. 2012;2012:846824.
  19. Lane DJ, Bae DH, Merlot AM, et al. Duodenal cytochrome b (DCYTB) in iron metabolism: an update on function and regulation. Nutrients. 2015;7(4):2274-96.
  20. Maret W. The metals in the biological periodic system of the elements: concepts and conjectures. Int J Mol Sci. 2016;17:66.
  21. Chen P, Chakraborty S, Mukhopadhyay S, et al. Manganese homeostasis in the nervous system. J Neurochem. 2015;134(4):601-10. doi: 10.1111/jnc.13170
  22. Binding, Transport and Storage of Metal Ions in Biological Cells. Ed. W Maret, AG Wedd. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2014.
  23. Wu W, Song Y, He C, et al. Divalent metal-ion transporter 1 is decreased in intestinal epithelial cells and contributes to the anemia in inflammatory bowel disease. Sci Rep. 2015;5:16344. doi: 10.1038/srep16344
  24. Juarez-Vazquez J, Bonizzoni E, Scotti A. Iron plus folate is more effective than iron alone in the treatment of iron deficiency anaemia in pregnancy: a randomised, double blind clinical trial. BJOG. 2002;109(9):1009-14. doi: 10.1111/j.1471-0528.2002.01378.x
  25. Koury MJ. New insights into erythropoiesis: the roles of folate, vitamin B12, and iron. Annu Rev Nutr. 2004;24:105-31. doi: 10.1146/annurev.nutr.24.012003.132306
  26. Siekmans K, Roche M, Kung'u JK, et al. Barriers and enablers for iron folic acid (IFA) supplementation in pregnant women. Matern Child Nutr. 2018;14(S5):e12532.
  27. Suliburska J, Chmurzynska A, Kocylowski R, et al. Effect of Iron and Folic Acid Supplementation on the Level of Essential and Toxic Elements in Young Women. Int J Environ Res Public Health. 2021;18(3):1360. doi: 10.3390/ijerph18031360
  28. Keats EC, Haider BA, Tam E, Bhutta ZA. Multiple-micronutrient supplementation for women during pregnancy. Cochrane Database Syst Rev. 2019;3:CD004905.
  29. Торшин И.Ю., Громова О.А., Лиманова О.А., и др. Метаанализ клинических исследований по применению фумарата железа с целью профилактики и терапии железодефицитной анемии у беременных. Гинекология. 2015;17(5):24-31 [Torshin IIu, Gromova OA, Limanova OA, et al. A meta-analysis of clinical studies on the use of iron fumarate for the prevention and treatment of iron deficiency anemia in pregnant women. Ginecology. 2015;17(5):24-31 (in Russian)].
  30. Radziejewska A, Suliburska J, Kołodziejski P, Chmurzynska A. Simultaneous supplementation with iron and folic acid can affect Slc11a2 and Slc46a1 transcription and metabolite concentrations in rats. Br J Nutr. 2020;123(3):264-72. doi: 10.1017/S0007114519002721
  31. Gyimesi G, Pujol-Giménez J, Kanai Y, Hediger MA. Sodium-coupled glucose transport, the SLC5 family, and therapeutically relevant inhibitors: from molecular discovery to clinical application. Pflugers Arch. 2020;472(9):1177-206. doi: 10.1007/s00424-020-02433-x
  32. Said HM, Nexo E. Gastrointestinal Handling of Water-Soluble Vitamins. Compr Physiol. 2018;8(4):1291-311. doi: 10.1002/cphy.c170054
  33. Zeckanovic A, Kavcic M, Prelog T, et al. Micronized, Microencapsulated Ferric Iron Supplementation in the Form of >Your< Iron Syrup Improves Hemoglobin and Ferritin Levels in Iron-Deficient Children: Double-Blind, Randomized Clinical Study of Efficacy and Safety. Nutrients. 2021;13(4):108.
  34. Geisser P, Burckhardt S. The Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Iron Preparations. Pharmaceutics. 2011;3(1):12-33.
  35. Духанин А.С. Критерии ответственного выбора витаминно-минерального комплекса для прегравидарной подготовки, ведения беременности и в период лактации: клинико-фармакологические и фармацевтические аспекты. Рус. мед. журн. 2017;2:109-15 [Dukhanin AS. Criteria for the responsible selection of vitamin and mineral complex for pregravid preparation, pregnancy and lactation: clinical pharmacological and pharmaceutical aspects. Rus. med. zhurn. 2017;2:109-15 (in Russian)].
  36. Алексеев К.В., Блынская Е.В., Сизяков C., и др. Вспомогательные вещества в технологии твердых капсул. Фармация. 2009;5:31-6 [Alekseev KV, Blynskaia EV, Siziakov C, et al. Vspomogatel'nye veshchestva v tekhnologii tverdykh kapsul. Farmatsiia. 2009;5:31-6 (in Russian)].
  37. Ших Е.В. Биодоступность пероральных препаратов. Рус. мед. журн. 2007;15(2):95-9 [Shikh EV. Biodostupnost' peroral'nykh preparatov. Rus. med. zhurn. 2007;15(2):95-9 (in Russian)].
  38. Громова О.А., Торшин И.Ю. Микронутриенты и репродуктивное здоровье. Руководство. М.: ГЕОТАР-Медиа, 2019 [Gromova OA, Torshin IYu. Micronutrients and Reproductive Health. Management. Moscow: GEOTAR-Media, 2019 (in Russian)].
  39. Markl D, Zeitler JA. A Review of Disintegration Mechanisms and Measurement Techniques. Pharm Res. 2017;34(5):890-917. doi: 10.1007/s11095-017-2129-z.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Iron metabolism in the body. Adapted from [3].

Download (209KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The fundamental structure of iron (III) preparations [10].

Download (45KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. TF-mediated mechanisms of Fe(III) absorption [21].

Download (117KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Screenshot of the Pubmed page with the search term "iron folic acid" (IFA).

Download (203KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2021 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».