人类营养学基础/铁

11.1 铁

铁是人体最必需的矿物质之一。它有助于保持氧气在全身循环，并有助于某些必需化学物质在体内的运输。铁存在于人体每一个细胞中，是血红蛋白的重要组成部分——血红蛋白是红细胞中的一种蛋白质分子，它负责将氧气输送到全身。如果你的身体缺铁，它就会缺乏制造健康的血红蛋白的资源。没有健康的红细胞，身体就无法获得足够的氧气供应到身体其他部位，这会导致身体疲劳和乏力。铁也是维持皮肤、头发和指甲功能的重要部分。

如果你曾经尝试过献血，但因为你的血红蛋白水平太低而不能献血，他们通常会建议你去吃富含铁的食物。铁可以通过富含铁的食物进入人体，例如红肉、菠菜和其他深色绿叶蔬菜。有些人缺铁严重，需要服用铁补充剂。这些非处方补充剂非常常见。

当铁含量特别低且无法产生足够的血红蛋白时，医生可能会诊断你患有缺铁性贫血。缺铁性贫血的一些症状包括极度疲劳、虚弱和呼吸急促、感染风险增加和头痛。这种疾病有几个不同的原因；失血可能是缺铁性贫血的主要原因。当你失血过多时，也会损失大量的铁。你的身体需要额外的铁来源，比如补充剂，以便快速制造更多的红细胞和血红蛋白。另一个非常常见的缺铁性贫血的原因仅仅是日常饮食中缺铁。这可能是导致缺铁性贫血最常见的原因，也是最容易治疗的原因。在日常饮食中获取更多铁的方法包括食用更多富含铁的食物，例如红肉、家禽、深色绿叶蔬菜和鸡蛋。怀孕的女性患缺铁性贫血的风险增加，因为她们的身体为自己和胎儿使用了双倍的铁。孕妇可以服用非处方铁补充剂来解决这个问题。月经期的女性由于失血，患缺铁性贫血的风险增加。素食者也容易缺铁性贫血，因为他们没有红肉和家禽，饮食中没有足够的铁。（由 Murphy, E 更新）

11.1.1 来源

铁可以在各种食物来源中找到。膳食铁来源有两种类型，血红素铁和非血红素铁。血红素铁来源于血红蛋白，占动物来源中铁含量的 40%。 血红素铁的吸收率很高。足够的动物来源食物的例子包括红肉、鱼、家禽、贝类和鸡蛋。肝脏、牡蛎、鹰嘴豆、南瓜籽、大豆和强化谷物是特别富含铁的来源。非血红素铁来源于植物来源，占植物和某些动物组织中铁含量的 60%，例如豆类、扁豆、豆类、菠菜和干果。 我们的身体对非血红素铁的吸收效率较低，但它构成了我们膳食铁的大部分。George Mateljan 说，植物来源食物每份含有超过我们每日铁需求量的 10%。 这可以用以下事实来解释：植物来源食物每份的卡路里含量较低，因此每卡路里的营养密度更高。为了帮助我们的身体吸收铁，将铁来源与维生素 C 来源一起食用是有益的。在富含铁的食物中添加 50 毫克或更多的维生素 C 可以使膳食铁的吸收量增加三倍。 根据营养学家的说法，维生素 C 对非血红素铁的影响比对血红素铁的影响更大。许多蔬菜，如西兰花，都富含铁和维生素 C，因此可以吸收大量的铁。某些食物和饮料会降低铁的吸收，例如茶和咖啡。

铁吸收 铁吸收用于保留体内的铁，使铁的排泄量与铁的每日摄入量相匹配。这种铁的调节很重要，因为它会导致贫血和其他各种铁缺乏症。铁的吸收发生在小肠中；尤其是小肠的十二指肠和空肠。1 但是，只有约 10% 的十二指肠铁被吸收。1 有很多因素会影响铁的吸收。影响铁吸收的一个因素是抑制剂。在吸收过程中，胃酸会释放出来，降低胃内的 pH 值，从而提高铁的溶解度，使其被吸收进入肠细胞。1 然而，抑制剂会导致胃酸降低受到损害，并阻止铁以应有的方式被吸收。这些抑制剂包括乳制品、咖啡、茶、牛至、大豆和谷物。2 影响铁吸收的另一个因素是其他金属竞争吸收。铁通过称为 DMT-1 的受体吸收，而这些金属离子竞争性地附着到该受体上。这些金属离子包括铅、钴、锶、锰和锌。1 促进剂也会影响铁的吸收，这些促进剂包括缺铁、氨基酸、柠檬酸盐和抗坏血酸。最后，铁的吸收会根据铁是血红素铁（容易被血液吸收，来自肉类）还是非血红素铁（Fe2+ 和 Fe3+）而有所不同。3 参与吸收过程的铁有两种类型：血红素铁，很容易被血液吸收；非血红素铁，通过更困难的过程吸收。3 铁的物理状态也起着作用吸收过程。有亚铁（FE2+）和铁（Fe3+）铁。亚铁通过维生素 C 氧化成不溶性铁，胃酸降低 pH 值，使铁更容易被细胞吸收。1 这种非血红素铁的吸收过程从铁通过称为 DMT-1 或二价金属转运蛋白-1 的转运蛋白细胞主动转运到细胞中开始（使用 ATP）。这种转运蛋白主动将铁转运到细胞中，位于十二指肠肠细胞的表面。4 该受体不是铁特异性的，还会将各种其他金属离子转运到细胞中。一旦铁被转运蛋白吸收并进入肠细胞，它可以结合到转运蛋白铁转运蛋白上，也可以结合到铁蛋白上，铁蛋白是一种铁的细胞内结合蛋白。4 与铁蛋白结合的铁倾向于留在那里，因为铁蛋白是铁的主要储存部位。而与铁转运蛋白结合的铁会被转运到血液中，并与转铁蛋白（血液中的铁结合蛋白）结合，然后铁被转运到红细胞前体中。4 两种信号也起着重要作用铁进入肠细胞的吸收。第一个信号是肾脏产生的红细胞生成素，它刺激红细胞生成，并促进另一个信号来增加铁的吸收。第二个信号，铁调素，是在铁储存充足时产生的。铁调素由肝细胞产生，调节流入血液的铁量，以防止血液中铁含量过高或过低。4 血液中铁的正常范围约为 20-45%。如果血液中的铁含量超过正常范围，可能会导致血色素沉着症，这会导致细胞损伤，并促进影响我们身体组织的自由基形成。4

参考资料 1. 哈佛大学。镰状细胞和地中海贫血疾病信息中心。铁吸收。2012; 1. http://sickle.bwh.harvard.edu/iron_absorption.html 2. Hewitt，Doug。干扰铁吸收的食物。Livestrong。2015;2. http://www.livestrong.com/article/34792-foods-interfere-iron-absorption/ 3. Baggott，James。血红素和铁。NetBiochem。1995; 1. http://library.med.utah.edu/NetBiochem/hi9.htm 4. 华盛顿大学。铁吸收。华盛顿教育。 http://courses.washington.edu/conj/bess/iron/iron.htm

11.1.2 功能

铁是必需的营养素，因为它需要制造血红蛋白和肌红蛋白，这两种蛋白质是人体血细胞中携带氧气的蛋白质。 血红蛋白位于红细胞中，而肌红蛋白位于肌肉中。大约 70% 的人体铁存在于血红蛋白和肌红蛋白中。 血红蛋白有助于将氧气从肺部转移到全身的组织。铁使我们的血液呈现红色。肌红蛋白接收、供应、携带和释放氧气到我们的身体肌肉和心脏。铁的另一个功能是制造其他身体蛋白质，例如呼吸和能量代谢所必需的蛋白质。铁也是参与 DNA、胶原蛋白和某些神经递质合成的酶的成分。最后，铁有助于正常的免疫功能。 铁的这种功能在儿童和怀孕期间最为重要。

11.1.3 需求

铁与许多其他矿物质不同，不会通过肠道和尿液从体内积极排出。人体通过体表和体内细胞的损失以及血液损失而流失铁。人体流失铁的预期量可以通过将 14 µg 除以以千克为单位的体重再除以天数来计算。据估计，每个人的铁流失量大约存在 15% 的差异（第 13 章。铁）。铁的需求量因性别和生命阶段而异。从婴儿期开始，铁对生长非常重要。婴儿出生时体内大约有 250-300 毫克铁。铁的浓度较高是由于婴儿出生前可获得的氧气量有限。随着婴儿长到大约 6 个月大，铁会被重新分配到铁储存中，孩子需要消耗很少的铁来保持健康。在 4 到 6 个月大之间，婴儿的铁需求量会大幅增加到每天 0.7 到 0.9 毫克，并在生命的第一年保持这个水平。早产或体重过轻的婴儿可能需要额外的铁来改善或维持健康，因为妊娠期铁的大量增加主要发生在妊娠期的最后三个月。孩子的铁储存量在生命的第一年内会翻一番，然后在 1 到 6 岁之间再次翻一番。6 岁后，铁需求量将开始正常化，但在青春期和快速生长期会再次激增。另一个铁需求量较高的群体是绝经前妇女。月经期间会大量持续流失铁，但每个女性补充铁储存所需的铁量差异很大。绝经后，女性的铁需求量与男性相同（第 13 章。铁）。以下是按生命阶段和性别划分的膳食摄入量建议。需要注意的是，素食者和其他坚持不食肉饮食的人的每日推荐摄入量是正常推荐量的 1.8 倍。这是因为肉类中的血红素铁更容易被人体吸收，并且还会提高植物性食物中非血红素铁的生物利用度（铁，2015）。

参考资料：第 13 章。铁。（无日期）。2015 年 12 月 2 日从 http://www.fao.org/docrep/004/y2809e/y2809e0j.htm 检索铁。（2014 年 9 月 4 日）。2015 年 12 月 2 日从 https://www.nrv.gov.au/nutrients/iron 检索铁。（2015 年 11 月 24 日）。2015 年 12 月 2 日从 https://ods.od.nih.gov/factsheets/Iron-HealthProfessional/#h2 检索

11.1.4 缺乏

贫血是一种常见的疾病，其特征是缺乏健康红细胞。它也发生在体内红细胞缺乏血红蛋白的情况下，血红蛋白是一种使细胞能够将足够的氧气输送到身体组织的蛋白质（“什么是贫血”，2012 年）。虽然贫血的主要原因是失血，但有多种类型的贫血，其原因各不相同。这种血液状况可能是短期或长期的，范围从轻度到严重（“贫血”，2014 年）。常见的贫血原因包括失血，如前所述，红细胞生成减少，以及大量红细胞被破坏。失血可能是由月经量过多、消化道或泌尿道出血、手术、外伤，甚至癌症引起的。此外，红细胞生成减少可能是多种因素的结果。这些因素包括饮食中铁含量不足、促红细胞生成素水平低以及某些慢性疾病，例如肾脏疾病。最后，红细胞破坏率过高是由于脾脏肿大或不健康。某些遗传特征也可能导致你的身体过度破坏红细胞，例如镰状细胞性贫血（“什么是贫血”，2012 年）。某些人比其他人更容易患上贫血。一些危险因素可以改变或改变，而另一些则不能改变。可以改变的危险因素的一个例子是缺铁性饮食。通过增加铁的摄入量，可以降低患贫血的风险。不可改变的危险因素包括手术或外伤引起的失血、怀孕和遗传性贫血（“什么是贫血”，2012 年）。贫血伴随各种症状，最常见的症状是疲劳。贫血的其他症状包括头痛、头晕、认知障碍和呼吸短促。这些症状可能是由于你的心脏为了将富含氧气的血液泵送到全身而过度工作所致。有时，轻微的贫血可能没有或只有轻微的症状（“贫血”，2014 年）。治疗贫血的首要目标是增加体内红细胞的数量，以便血液能够携带更多的氧气（“什么是贫血”，2012 年）。铁强化或维持体内铁水平是治疗和预防贫血的主要方法。个人，尤其是孕妇和月经期女性，必须努力增加铁的摄入量，无论通过补充剂还是改变饮食（Miller，2013，p. 8）。此外，药物、手术和程序，如输血和骨髓移植，是治疗贫血，特别是严重贫血的替代方法（“什么是贫血”，2012 年）。

参考资料 贫血。（2014 年 8 月 19 日）。检索自 http://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/anemia/basics/definition/con-20026209 什么是贫血？（2012 年 5 月 18 日）。检索自 https://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/anemia Miller，J.（2013 年 4 月 23 日）。缺铁性贫血：一种常见且可治愈的疾病。检索自 http://perspectivesinmedicine.cshlp.org/content/early/2013/04/22/cshperspect.a011866.full.pdf+html

11.1.5 毒性

铁中毒，也称为铁过载，发生在身体无法阻止过量铁吸收时。通常情况下，当身体获得足够的铁且所有铁储存已满，身体会停止吸收铁并排出多余的铁。然而，在某些代谢和遗传性疾病中，身体无法有效控制铁的吸收，即使所有铁储存已满且身体已经获得足够的铁，它仍然会继续吸收铁。这种疾病称为血色病，通常由血红素（hepcidin）激素缺乏引起（Brissot，2010）。血红素负责维持铁稳态和调节铁代谢（Rossi，2005）。此外，血红素由肝脏合成，由25个氨基酸肽组成（Rossi，2005）。当肝脏无法充分产生血红素时，过量的铁开始在身体器官，例如心脏、肝脏和关节中或周围积累。这种过量的铁会导致多种健康问题，包括增加自由基的损伤，而自由基与某些类型的癌症有关（Ramm，2010）。关于铁中毒，一些症状包括嗜睡、疲劳和无精打采。铁中毒的症状与贫血的症状非常相似，因此，在处理铁补充剂时应该谨慎。一个人可能认为自己患有缺铁性贫血，而实际上可能患有铁中毒。这种混淆可能导致患者服用铁补充剂，如果身体已经存在有毒的铁水平，这将非常危险。关于铁补充剂，另一种形式的铁中毒可能是由于铁过量服用造成的，通常是由服用过量的铁补充剂引起的。儿童特别容易受到这种形式的铁中毒的影响，因为他们的肝脏较小，事实上，铁过量是导致儿童死亡的主要原因之一（“Medscape”，2010）。血液中铁含量过高也有助于感染的滋生，因为已知细菌和病毒在富含铁的血液中大量繁殖（Zheng，2012）。铁过量的其他症状包括胃肠道损伤、恶心、呕吐、腹泻、呕血和腹痛（“Medscape”，2010）。由于铁直接进入血液，并且没有经过小肠（在那里可以移除），因此过量的输血也会导致铁中毒（Fleming，2012）。铁中毒可能危及生命，治疗方法包括献血（这有助于从体内去除血液，从而减少铁的含量）以及向血液中引入螯合剂，螯合剂与铁结合并帮助身体排出铁（Fleming，2012）。

参考文献
铁中毒。 (2012). 检索于 2015年12月4日，来自 http://emedicine.medscape.com/article/815213-overview#a5
Rossi, E. (2005). 血红素 - 铁调控激素。 检索于 2015年12月4日，来自 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1240030
Brissot, P. (2010). 遗传性铁过载疾病的分子诊断。 专家分子诊断评论，10, 755-763.
Ramm, G. (2010). 血色病中的铁稳态、肝细胞损伤和纤维化：炎症在非炎症性肝病中的作用。 肝脏病学研讨会，30, 271-287.
Zheng, X. (2011). 通过磁共振成像评估的肝脏铁储存量在患有葡萄糖稳态改变的中国人群中增加。 美国临床营养学杂志，1012-1019.
Fleming, R. (2012). 人类疾病中的铁过载。 新英格兰医学杂志，366, 348-359.