鐵元素與人體健康

題目：鐵元素與人體健康摘要：Fe是體內(nèi)含量最豐富的過渡金屬元素，是人體必需微量元素之一。它在人體中分布很廣，幾乎所有的組織都含有鐵。它與健康有著密切的關(guān)系。鐵是血紅蛋白的重要組成成分，是血液中輸送氧與交換氧的重要元素，也是許多酶的組成成分和氧化還原反應(yīng)酶的激活劑。鐵缺乏會導(dǎo)致貧血等疾病，而鐵過量也會造成一系列的疾病。關(guān)鍵詞：鐵的功能鐵缺乏鐵過量與疾病正文：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對鐵對人體健康的作用有了越來越多的認識。18世紀(jì)，Menghini用磁鐵吸附在干燥血中的顆粒，注意到了血液中含有鐵。1892年，Bunge注意到嬰幼兒容易缺乏鐵。1928年，Mackay最早證明鐵缺乏是倫敦東區(qū)嬰幼兒貧血盛行的原因。她還以為提供鐵強化的奶粉可緩解貧血。1932年，Castle及其同事確證無機鐵可用于血紅蛋白合成。缺鐵性貧血被世界衛(wèi)生組織確認的四大營養(yǎng)缺乏癥之一。本文就鐵與人體的健康予以討論。鐵在人體中的分布、利用和損失人體內(nèi)的鐵按其功能可分為必需與非必需兩部分。必需鐵占體內(nèi)鐵總量的70%，存在于血紅蛋白、肌紅蛋白、血紅素酶類、輔助因子等。非必需鐵則作為體內(nèi)的貯存鐵，主要以鐵蛋白和含鐵血黃素的形式存在于肝、脾和骨髓中。鐵在大腦中主要存在于大腦白質(zhì)，基底核中含量最高，包括蒼白球、尾狀核、豆?fàn)詈撕秃谫|(zhì)，而皮質(zhì)及小腦中含量較低。、一個成年人，全身含鐵約3?5g，除以血紅蛋白形式存在外，還有約10%，分布在肌肉和其它細胞中，是酶的構(gòu)成成分之一。還有一部分稱做貯備鐵，貯備在肝臟、脾臟、骨髓、腸和胎盤中，約占總量的15%?20%。此外，還有少量的鐵，以與蛋白質(zhì)相結(jié)合的形式，存在于血漿中，稱做血漿鐵，數(shù)量約為3mg。紅細胞的壽命約為120天，最后在肝臟或脾臟中破裂。這樣，每天破裂的紅細胞數(shù)，約相當(dāng)于紅細胞總數(shù)的1/120。同時每天又有相同數(shù)量的新的紅細胞，由紅骨髓產(chǎn)生出來。因此，在正常情況下，人體內(nèi)的紅細胞數(shù)，保持相對穩(wěn)定。破壞（或死亡）的紅細胞，分離出來的鐵，轉(zhuǎn)變成為血漿鐵，進入骨髓中后，再次用來生產(chǎn)新的紅細胞，肌肉及其它細胞中的鐵也是如此，細胞破裂后，變成血漿鐵，然后再用來合成新的細胞。因此，鐵與蛋白質(zhì)、脂肪等其它營養(yǎng)素不同，除出血造成鐵的損失外，鐵在人體內(nèi)并無消耗，而是循環(huán)利用。盡管如此，但仍然有極少量的鐵損失到身體外面，即每天脫落的腸粘膜、皮膚細胞以及毛發(fā)中所含的鐵，成年男子約為0.9mg，女子約為0.7mg。因而每天需要從食物中吸收約1mg的鐵，以資補充。又因為鐵的吸收率因食物而異，通常為10%左右，再加上安全系數(shù)，從而中國營養(yǎng)學(xué)會建議每日膳食營養(yǎng)素供給量中，鐵的攝取量成年男子為12mg，女子為18mg，孕婦、乳母為28mg。女子、孕婦、乳母因月經(jīng)出血、胎兒成長和哺乳等原因，故每日應(yīng)攝取鐵的數(shù)量較多。當(dāng)每日攝取的鐵量，少于損失（應(yīng)補充）的鐵量時，經(jīng)過一段時間，貯備鐵用完，血液中紅細胞的數(shù)目或者紅細胞中的血紅蛋白含量，便會相應(yīng)減少，從而不同程度地出現(xiàn)貧血癥狀。醫(yī)學(xué)上常采用紅細胞計數(shù)的方法，來作為確定貧血的標(biāo)準(zhǔn)。一般紅細胞在400萬個/mm3，血紅蛋白在12g%以上者為正常。紅細胞數(shù)在300~400、200~300、100~200、100萬個/mm3以下，血紅蛋白在9?11、6~9、3~6、3g%以下，分別為輕度、中度、重度、極重度貧血。一般足月胎兒肝內(nèi)貯存的鐵，可以供應(yīng)6個月，早產(chǎn)兒僅夠供應(yīng)3?4個月；同時嬰幼兒生長迅速，5個月時體重增加1倍，1歲時增加2倍；又嬰幼兒的排泄量比成年人高出數(shù)倍，因而在出生后9~34個月期間，往往容易缺鐵。如不能及時添加含鐵多的輔食，貧血癥狀還會延續(xù)很長時間。其它如大量出血或慢性出血者，患慢性疾病、發(fā)熱性疾病者，以及病理情況下鐵代謝異常者等，也會出現(xiàn)缺鐵性貧血。鐵的功能：鐵與酶的關(guān)系鐵參與血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素、細胞色素氧化酶及觸酶的合成，并激活旅基脫氫酶、黃嘌吟氧化酶等活性。紅細胞的功能是輸送氧，每個紅細胞含2.8億個血紅蛋白，每個血紅蛋白分子又含四個鐵離子，正是這些亞鐵血紅素中的鐵離子，才是真正攜帶和輸送氧的重要成分。肌紅蛋白是肌肉貯存氧的地方，每個肌紅蛋白含有一個亞鐵血紅素，當(dāng)肌肉運動時，它可以提供和補充血液輸氧的不足。近代研究表明急性心肌梗死發(fā)作時，血清肌紅蛋白顯著增加，與上述機制有關(guān)。細胞色素酶類，是體內(nèi)復(fù)雜的氧化還原過程所不可缺少的，有了它才能完成電子傳遞，并在三羧酸循環(huán)中使脫下的氫原子與由血紅蛋白從肺“運來”的氧生成水，以保證代謝，同時在這一過程中釋放出能量，供給機體需要。在氧化過程中所產(chǎn)生的過氧化氫等有害物質(zhì)，又可被含鐵的觸酶和過氧化物所破壞而解毒。鐵參與能量代謝與造血功能由于鐵在人體內(nèi)存在形式很多，其生理功能也相應(yīng)廣泛，如血紅蛋白可輸送氧，肌紅蛋白可貯存氧，細胞色素可轉(zhuǎn)運電子，結(jié)合各種酶又可分解過氧化物、解毒抑制細菌、參與三羧酸循環(huán)、釋放能量，釋放能量的多少與細胞線粒體聚集鐵的數(shù)量多少有關(guān)，線粒體聚集鐵越多，釋放的能量也就越多。鐵影響蛋白質(zhì)及去氧核糖核酸的合成及造血、維生素代謝。鐵與免疫功能鐵在體內(nèi)參與造血，并形成血紅蛋白、肌紅蛋白，參與氧的攜帶和運輸。鐵還是多種酶的活性中心。實驗表明，缺鐵時中性白細胞的殺菌能力降低，淋巴細胞功能受損，在補充鐵后免疫功能可以得到改善。在中性白細胞中，被吞噬的細菌需要依賴超氧化物酶等殺滅，在缺鐵時此酶系統(tǒng)不能發(fā)揮其作用。鐵缺乏對人體的影響鐵缺乏是一個漸進的過程，長期缺鐵使體內(nèi)血紅蛋白量合成減少，最終發(fā)展為缺鐵性貧血。缺鐵性貧血對機體的影響是多方面的：含鐵酶功能的降低：鐵缺乏使重要的含鐵酶如細胞色素類、過氧化物酶、過氧化氫酶等功能降低，這些酶在物質(zhì)和能量代謝中起重要作用。影響行為和智力發(fā)育：鐵缺乏的嬰幼兒表現(xiàn)為對周圍事物不感興趣，易于煩躁，運用智力解決問題的主動性降低，全神貫注時間變短，學(xué)習(xí)和記憶力差；青少年表現(xiàn)為學(xué)習(xí)能力和工作耐力降低；成人表現(xiàn)為冷漠呆板。機體抗感染能力降低：臨床研究表明，鐵缺乏嬰幼兒的腹瀉/呼吸道感染患病率高，補鐵后下降。由于許多自由基代謝環(huán)節(jié)需要鐵的參與，所以缺乏時白細胞殺菌能力降低，感染性疾病患病率有所增加。影響機體的體溫調(diào)節(jié)：美國營養(yǎng)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，鐵缺乏的婦女即使在體內(nèi)血紅蛋白值在正常范圍內(nèi)，但她們對冷的抵抗能力下降表現(xiàn)為怕冷、寒戰(zhàn)、失眠等。影響機體生長發(fā)育：缺鐵時體重增長遲緩、骨骼異常，這與膠原蛋白合成需要的鐵參與脯氨酸羥化有關(guān)。鐵過量與疾病流行病學(xué)調(diào)查和動物學(xué)實驗研究都表明，體內(nèi)鐵的貯存過多與許多疾病如心臟病、腫瘤、糖尿病、關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松癥等有關(guān)。人類可由于食用鐵強化食品、紅肉（含血紅素鐵），使用鐵制炊具、超量服用維生素C、飲用檸檬酸、嗜酒等而攝入過量鐵。特別是由于膳食結(jié)構(gòu)的改變、強化食品的過度使用和工藝污染等原因，可通過多種途徑使進入體內(nèi)的鐵增加。鐵與肝臟疾病的關(guān)系肝臟是維護機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要器官，是鐵貯存的主要部位。因此，肝臟也是鐵過多誘導(dǎo)損傷的主要靶器官。肝臟鐵過載有兩種嚴(yán)重后果，即鐵過多引起的肝纖維化和肝細胞腫瘤。肝纖維化可發(fā)展為肝硬化，通常發(fā)生在嚴(yán)重的遺傳性血紅蛋白沉著癥的男性病人，其最明顯的病理特征是在肝細胞內(nèi)存在有大量的棕褐色含鐵血黃素，纖維化主要出現(xiàn)在血管內(nèi)及其周圍，這或許是因為肝臟的這些部位鐵過量最嚴(yán)重且時間又長。因為在嚴(yán)重血紅蛋白沉著癥病人，來自胃腸道的富含鐵的血液首先經(jīng)過門靜脈周圍的肝細胞。肝纖維化一般被認為是實質(zhì)細胞的受損及肝細胞死亡后的繼發(fā)性反應(yīng)之一。鐵與心臟病的關(guān)系鐵在冠心病發(fā)病中具有多方面的作用。鐵直接參與心肌缺血-再灌注損傷過程，影響心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)，損害心功能。同時，鐵又參與了動脈粥樣硬化的形成。缺鐵性貧血病人不易患心血管疾病，而高鐵能使血細胞比容升高，并促進動脈硬化的形成。最近，通過全國流行病調(diào)查和實驗檢測發(fā)現(xiàn)心臟病患者體內(nèi)鐵的含量明顯高于正常人，且與血壓、血細胞比容、膽固醇、低密度脂蛋白等城顯著正相關(guān)。最近的一項研究顯示，男子的血清轉(zhuǎn)鐵蛋白水平是心肌梗塞死發(fā)生的一個強烈的獨立的負危險因子。目前認為，體內(nèi)鐵貯存過多增加心臟病發(fā)生率的機制可能與生物氧化有關(guān)。機體內(nèi)鐵含量降低可能有直接的抗氧化作用。鐵與腫瘤的關(guān)系大量的流行病學(xué)資料顯示，體內(nèi)鐵的貯存過多與肝、結(jié)腸、直腸、肺、食管、膀胱等多種器官的腫瘤發(fā)生有關(guān)。如在注射右旋糖酐鐵的部位發(fā)生肉瘤，且肉瘤的發(fā)生與鐵的劑量有關(guān)。在對36位血紅蛋白沉著癥病人進行的8年追蹤研究發(fā)現(xiàn)，有4例發(fā)生肝癌，比預(yù)期值高7.5倍。在平均追蹤10.5年的163位患者中，死亡的53人中有16人死于肝癌，比正常人高219倍。追蹤不足10年的208位患者，其中16人死于肝癌，其發(fā)生率為普通人群的240倍。在21513名成年男性觀察對象中，血清蛋白為200pg/L、轉(zhuǎn)鐵蛋白為200pg/L者，8年內(nèi)癌癥的死亡相對危險度是血清鐵蛋白為80pg/L、轉(zhuǎn)鐵蛋白為400pg/L者的2.9倍。急性淋巴細胞白血病患者中轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度小于36%的43名患者中12%的人于2年內(nèi)死亡。轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度大于36%的43名患者中有40%的人于2年內(nèi)死亡。機體內(nèi)鐵貯存過多誘發(fā)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展的可能機制包括以下兩個方面：（1） 鐵過多誘導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的增強，導(dǎo)致機體氧化和抗氧化平衡失調(diào)，直接損傷DNA，誘發(fā)突變。（2） 鐵可能是腫瘤細胞生長和復(fù)制的限制性營養(yǎng)素。體內(nèi)鐵水平高可增加某種腫瘤細胞的生存和生長，成為臨床上可檢測到的腫瘤。人體內(nèi)的病原菌的生長和繁殖也是一種限制性營養(yǎng)素。Weinberg對此假設(shè)提供了三方面的證據(jù)：a.雞蛋的清蛋白、奶中的乳鐵蛋白和人血清中的轉(zhuǎn)鐵蛋白所顯示出的抑菌作用是因為它們對鐵的親和力高。b.人體對侵入的細菌和腫瘤細胞可通過幾種機制來減少鐵的生物利用率，即限制小腸的鐵吸收，使血漿鐵水平降低。c.腫瘤細胞通過改變轉(zhuǎn)鐵蛋白與鐵的結(jié)合能力來提高其在鐵利用受限環(huán)境中的生存能力。有資料顯示，在瑞典經(jīng)常獻血者的腫瘤危險性顯著減少。鐵與腎損傷鐵、氧自由基、腎小管上皮細胞間的相互作用機制正日益受到重視。正常情況下，體內(nèi)的鐵以血紅素鐵和非血紅素鐵等形式存在。但在急、慢性腎臟病變，尤其是伴有蛋白尿的臨床病人和動物模型中可發(fā)現(xiàn)小管液及上皮細胞質(zhì)內(nèi)具有催化活性的游離鐵顯著增加，并且可積聚于腎近曲小管和遠曲小管細胞的溶酶體中，偶見積聚于線粒體內(nèi)。鐵的積聚與蛋白尿、腎小管間質(zhì)病變、脂質(zhì)過氧化、次全切除腎的腎小球濾過率、殘余腎重量等病損程度直接相關(guān)。鐵負荷可增加腎缺血損傷的易感性，而腎小管上皮細胞是鐵介導(dǎo)的氧自由基損傷的主要部位。小管間質(zhì)病變又是繼發(fā)性腎單位毀損和慢性進展性腎功能衰竭的主要決定因素。在腎小管細胞內(nèi)鐵催化的氧自由基反應(yīng)是缺血性和中毒性腎臟病變發(fā)生的重要步驟，其作用機制涉及氧化損傷、缺血損傷和ATP耗竭、溶酶體損傷、尿液中其他蛋白的相互作用、抗氧化酶活性減弱等。鐵與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾患鐵的致氧化損失作用或許與其維持正?；顒拥墓δ芤粯又匾?。通過過氧化氫和氧反應(yīng)，游離鐵可引發(fā)脂質(zhì)過氧化，引起細胞膜的損傷，最終導(dǎo)致細胞的死亡。帕金森病是以腦中多巴胺能神經(jīng)系統(tǒng)病變或損傷為主要病理改變，以震顫、肌肉僵直、運動困難、姿勢反射為特征的綜合癥。阿爾茨海默癥是以神經(jīng)元纖維纏結(jié)和顆粒泡樣變性為病理改變，以思維、語言、記憶、運動障礙為特征的神經(jīng)系統(tǒng)疾患。腦組織中含有高濃度的不飽和脂肪酸，而自由基清除功能卻相對缺乏，某些特殊腦區(qū)內(nèi)鐵的含量較高。多巴胺代謝的氧化產(chǎn)物有過氧化氫，在鐵離子存在時，過氧化氫轉(zhuǎn)化為危害更大的羥自由基（-OH），導(dǎo)致細胞膜的脂質(zhì)過氧化。其它一些脫髓鞘疾病如多發(fā)性硬化癥等也與鐵內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)破壞有關(guān)。