体内的铁代谢

正常情况下，健康成年人体内约含3-5克铁，因此铁属于微量元素。铁在体内分布不均。约2/3的铁存在于红细胞的血红蛋白中，这是铁的循环储备（或池）。成人铁池含量为2-2.5克，足月新生儿铁池含量为0.3-0.4克，早产儿铁池含量为0.1-0.2克。肌红蛋白中的铁含量相对较高：男性为0.1克，女性为0.05-0.07克。人体内存在70多种含铁蛋白质和酶（例如转铁蛋白、乳铁蛋白），其中总铁含量为0.05-0.07克。转铁蛋白转运的铁约占铁的1%（铁转运池）。铁储备（铁库、储备基金）约占人体总铁量的1/3，对医疗实践极为重要。以下器官发挥铁库功能：

• 肝;
• 脾;
• 骨髓；
• 脑。

铁以铁蛋白的形式存在于铁库中。可以通过测定SF的浓度来表征铁库中的铁含量。目前，SF是国际上唯一公认的铁储备指标。铁代谢的最终产物是含铁血黄素，它会沉积在组织中。

铁是线粒体呼吸链、柠檬酸循环和DNA合成中酶的最重要辅助因子，它在血红蛋白和肌红蛋白结合和运输氧气方面起着重要作用；含铁蛋白质是胶原蛋白、儿茶酚胺和酪氨酸代谢所必需的。由于铁在 Fe ² * <--> Fe ³反应中的催化作用，游离的非螯合铁会形成羟基自由基，从而导致细胞膜损伤和细胞死亡。在进化过程中，通过形成专门的分子来解决游离铁的破坏作用，这些分子用于从食物中吸收铁，并以无毒的可溶形式吸收、运输和沉积。铁的运输和沉积由特殊的蛋白质进行：转铁蛋白、转铁蛋白受体、铁蛋白。这些蛋白质的合成由特殊的机制调节，并取决于身体的需要。

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健康人体内铁的代谢是在一个封闭的循环中

人体每天会通过体液和胃肠道脱落的上皮流失约1毫克铁。胃肠道也能从食物中吸收等量的铁。需要明确的是，铁仅通过食物进入人体。因此，人体每天会流失1毫克铁，也会吸收1毫克。在衰老红细胞的破坏过程中，铁会被释放出来，这些铁会被巨噬细胞利用，并重新用于血红素的生成。人体具有特殊的铁吸收机制，但铁的排泄是被动的，也就是说，没有生理性的铁排泄机制。因此，如果从食物中吸收的铁不能满足人体的需求，无论原因如何，都会发生缺铁。

体内铁的分布

1. 人体内铁总量的70%存在于血红蛋白中；血红蛋白是铁与卟啉结合的化合物。这类化合物的主要代表是血红蛋白（含58%铁）；此外，还包括肌红蛋白（含8%铁）、细胞色素、过氧化物酶、过氧化氢酶（含4%铁）。
2. 一组非血红素酶——黄嘌呤氧化酶、NADH脱氢酶、乌头酸酶；这些含铁酶主要位于线粒体中，在氧化磷酸化和电子传递过程中发挥重要作用。它们含有极少量的金属，不会影响整体铁平衡；然而，它们的合成依赖于组织中铁的供应。
3. 铁的运输形式是转铁蛋白、乳铁蛋白，它是一种低分子铁载体。血浆中主要的转运铁蛋白是转铁蛋白。这种β-球蛋白的分子量为86,000，具有2个活性位点，每个活性位点可结合一个Fe ³⁺原子。血浆中的铁结合位点比铁原子的数量多，因此血浆中不存在游离铁。转铁蛋白也可以结合其他金属离子——铜、锰、铬，但选择性不同，其中主要与铁结合，且结合更牢固。转铁蛋白的主要合成场所是肝细胞。随着肝细胞中沉积铁水平的增加，转铁蛋白的合成明显减少。转铁蛋白携带铁，对正常细胞和网织红细胞有亲和力，其金属吸收量取决于红系前体细胞表面游离受体的存在。网织红细胞膜上的转铁蛋白结合位点明显少于原正常红细胞，这意味着随着红系细胞的衰老，铁的吸收会减少。低分子铁载体负责细胞内的铁转运。
4. 沉积的、储备的或多余的铁可以以两种形式存在——铁蛋白和含铁血黄素。储备铁的化合物由脱铁铁蛋白组成，其分子包裹着大量的铁原子。铁蛋白是一种棕色化合物，可溶于水，含铁量为20%。当体内铁过量积累时，铁蛋白的合成会急剧增加。铁蛋白分子存在于几乎所有细胞中，尤其是在肝脏、脾脏和骨髓中含量尤其丰富。含铁血黄素在组织中呈棕色颗粒状，不溶于水。含铁血黄素中的铁含量高于铁蛋白，约为40%。含铁血黄素对组织的损伤作用与溶酶体的损伤、自由基的积累有关，这会导致细胞死亡。在健康人体内，70%的储备铁以铁蛋白的形式存在，30%以含铁血黄素的形式存在。含铁血黄素的利用率明显低于铁蛋白。组织中的铁储量可以通过组织化学研究半定量评估方法来评估。铁幼粒细胞的数量需要计数——核红系细胞含有不同数量的非血红素铁颗粒。幼儿体内铁分布的特殊性在于，他们的红系细胞铁含量较高，而肌肉组织中的铁含量较低。

铁平衡调节基于内源性铁几乎完全被再利用，并通过胃肠道吸收维持所需水平的原则。铁排泄的半衰期为4-6年。

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铁的吸收

吸收主要发生在十二指肠和空肠的起始段。如果体内缺铁，吸收区会向远端延伸。每日饮食通常含有约10-20毫克铁，但只有1-2毫克在胃肠道中被吸收。血红素铁的吸收量明显超过无机铁的摄入量。关于铁的价态对其在胃肠道吸收的影响，目前尚无明确的观点。VI Nikulicheva（1993）认为，无论浓度正常还是过高，Fe ²⁺实际上都不会被吸收。其他作者认为，铁的吸收与其价态无关。已经确定，决定性因素不是铁的价态，而是其在十二指肠中碱性反应时的溶解度。胃液和盐酸参与铁的吸收，保证铁由氧化物形式（Fe ^H）还原为氧化物形式（Fe ²⁺）、电离，并形成可供吸收的成分，但这仅适用于非血红素铁，并不是调节吸收的主要机制。

血红素铁的吸收过程不依赖于胃液分泌。血红素铁以卟啉结构的形式被吸收，只有在肠黏膜中才会从血红素中分离出来，形成离子铁。富含血红素铁的肉类产品（9-22%）中铁的吸收率较高，而富含非血红素铁的植物产品（0.4-5%）中铁的吸收率则较低。肉类产品中铁的吸收方式不同：肝脏中的铁吸收率低于肉类，因为肝脏中的铁以含铁血黄素和铁蛋白的形式存在。用大量水煮蔬菜会使铁含量降低20 %。

母乳中铁的吸收是独一无二的，尽管其含量较低——1.5毫克/升。此外，母乳还能增加与其同时食用的其他产品中铁的吸收。

在消化过程中，铁进入肠细胞，并沿着浓度梯度进入血浆。当体内缺铁时，铁从胃肠道腔道到血浆的转移速度会加快。当体内铁过量时，大部分铁会滞留在肠黏膜细胞中。富含铁的肠细胞会从绒毛底部移至顶部，并与脱落的上皮一起流失，从而阻止过量的金属进入体内。

胃肠道对铁的吸收过程受多种因素影响。家禽肉中含有的草酸盐、植酸盐、磷酸盐和单宁会降低铁的吸收率，因为这些物质会与铁形成复合物，将铁从体内排出。相反，抗坏血酸、琥珀酸、丙酮酸、果糖、山梨糖醇和酒精则会促进铁的吸收。

在血浆中，铁与其载体转铁蛋白结合。这种蛋白质主要将铁运输到骨髓，然后铁渗透到红细胞中，转铁蛋白返回血浆。铁进入线粒体，在那里进行血红素合成。

铁从骨髓进一步的运输路径为：生理性溶血时，红细胞每天释放15～20毫克铁，被吞噬细胞利用，大部分又用于血红蛋白的合成，只有少量以储备铁的形式残留在巨噬细胞中。

体内总铁含量的30%不用于红细胞生成，而是沉积在体内。铁以铁蛋白和含铁血黄素的形式储存在实质细胞中，主要在肝脏和脾脏中。与巨噬细胞不同，实质细胞消耗铁的速度非常缓慢。当体内铁过量、溶血性贫血、再生障碍性贫血和肾衰竭时，实质细胞的铁摄入量会增加；当严重缺铁时，实质细胞的铁摄入量会减少。出血时，这些细胞的铁释放量会增加；输血时，铁释放量会减少。

如果我们不考虑组织铁，那么对体内铁代谢的整体描述将是不完整的。铁酶中的铁含量很少——只有125毫克，但组织呼吸酶的重要性却难以估量：没有它们，任何细胞的生命都无法维持。细胞中的铁储备使我们能够避免含铁酶的合成直接依赖于体内铁摄入和消耗的波动。

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铁的生理损失和代谢特点

成人体内生理性铁损失约为每天1毫克。铁的流失主要通过皮肤上皮、表皮附属物、汗液、尿液、粪便以及肠道上皮的脱落。女性在月经、妊娠、分娩和哺乳期间也会随血液流失，流失量约为800-1000毫克。体内铁的代谢如图3所示。值得注意的是，血清铁含量和转铁蛋白饱和度在一天中会发生变化。早晨血清铁浓度较高，而晚上则较低。睡眠不足会导致血清铁含量逐渐下降。

体内铁的代谢受微量元素的影响：铜、钴、锰、镍。铜是铁吸收和运输所必需的元素，其作用通过细胞色素氧化酶——铜蓝蛋白实现。锰对造血过程的影响是非特异性的，与其高氧化能力有关。

为了了解为什么缺铁在幼儿、青春期女孩和育龄妇女中最常见，让我们来看看这些群体的铁代谢特点。

胎儿体内的铁积累贯穿整个孕期，但在孕晚期最为集中（40%）。因此，早产1-2个月会导致胎儿铁供应量比足月儿减少1.5-2倍。已知胎儿体内存在正铁平衡，与浓度梯度相反，有利于胎儿。胎盘比孕妇骨髓更能吸收铁，并且能够从母体血红蛋白中吸收铁。

关于母亲缺铁对胎儿铁储备的影响，数据存在争议。一些作者认为妊娠期缺铁症不会影响胎儿铁储备；另一些人则认为两者之间存在直接关系。可以假设母亲体内铁含量的降低会导致新生儿铁储备不足。然而，先天性缺铁导致缺铁性贫血的可能性不大，因为健康母亲和患有缺铁性贫血的母亲所生的孩子在出生后第一天和随后的3-6个月内，缺铁性贫血的发病率、血红蛋白水平和血清铁并无差异。足月新生儿和早产儿体内的铁含量为75毫克/千克。

儿童与成人不同，其膳食铁不仅要补充这种微量元素的生理损失，还要满足生长需要，平均每天需要0.5毫克/公斤。

因此，早产儿、多胎妊娠儿童和3岁以下儿童发生缺铁的主要先决条件是：

• 由于外源性铁摄入不足导致储备迅速耗尽；
• 对铁的需求增加。

青少年的铁代谢

青少年，尤其是女孩，铁代谢的一个特点是，这种微量元素的需求量增加，而身体摄入量却较低，两者之间存在着明显的差异。造成这种差异的原因包括：快速生长、营养不良、体育活动、月经量大以及初期铁含量低。

育龄妇女发生体内缺铁的主要因素是月经量过多、经期延长和多胎妊娠。月经量为30-40毫升的女性，每日铁的需要量为1.5-1.7毫克/天。随着月经量增加，铁的需要量增加到2.5-3毫克/天。实际上，每天只有1.8-2毫克的铁能够通过胃肠道进入体内，也就是说，每天有0.5-1毫克的铁无法得到补充。因此，微量元素的缺乏量为：每月15-20毫克，每年180-240毫克，每10年1.8-2.4克，即体内铁的储备量超过了铁的含量。此外，怀孕次数、怀孕间隔以及哺乳期的长短也是女性发生缺铁的重要因素。