第二章
铁营养

铁（iron）是一种金属元素，占地壳含量的4.75%，仅次于氧、硅、铝，位居地壳含量第四。铁原子序数为26，平均相对原子质量为55.845。纯铁是白色或者银白色的，有金属光泽。熔点1 538℃、沸点2 750℃，能溶于强酸和中强酸，不溶于水。铁有0价、+2价、+3价、+4价、+5价和+6价，其中+2价和+3价较常见，+4价、+5价和+6价少见。自然界的铁有四种稳定性同位素，分别为 ⁵⁴ Fe、 ⁵⁶ Fe、 ⁵⁷ Fe和 ⁵⁸ Fe，其天然丰度为5.8%、91.72%、2.2%和0.28%。铁还有9种放射性同位素，较为常见的有 ⁵³ Fe、 ⁵⁵ Fe和 ⁵⁹ Fe。 ⁵⁵ Fe和 ⁵⁹ Fe半衰期分别为2.7年和44.5天，可用作动物试验的铁示踪研究。

铁及含铁产品在生活中随处可见，具有悠久的使用历史。铁的游学性质活泼，极易氧化，通常以FeO、Fe ₂ O ₃ 和Fe ₃ O ₄ 形式存在，为+2价或+3价铁。

人体中也含有铁元素，且具有重要的生理功能。铁是合成血红蛋白（Hb）和肌红蛋白的原料，并参与氧和二氧化碳的运输；是细胞色素酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等的重要成分，参与组织呼吸，促进生物氧化还原反应；维持免疫系统的正常功能，维持中枢神经系统的正常功能。铁在人体中约为3～5g。机体中的含铁化合物分为两类：功能铁，指已知发挥代谢或酶促功能的铁；贮存铁，指身体中储备和转运过程中尚未发挥功能的铁。机体内功能铁占比较高，约2/3存在于血红蛋白中，约3%存在于肌肉组织的肌红蛋白中，约1%存在于含铁酶类之中，其余为贮存铁。男性机体中总铁量约1/3是贮存铁，而女性只有约1/8的铁以贮存铁形式存在。

铁缺乏是最常见的营养素缺乏症和全球性健康问题。铁缺乏降低肌肉对能量的获取，从而降低运动能力和工作效率；降低免疫功能，增加感染的死亡率；铁缺乏严重会导致贫血。据世界卫生组织（WHO）2001年报告，全球超过20亿人患有缺铁性贫血，铁缺乏的流行在发展中国家尤其严重。

铁过量（iron overload）又称铁负荷过多，是指由于铁的供给超过铁的需要，而引起体内总铁量过多，广泛沉积于人体一些器官和组织的实质细胞，常伴有纤维组织显著增生，导致多脏器功能损害。

第一节　铁代谢

成人体内含铁4～5g，约占人体质量的0.004%。贮存铁约占总铁含量的30%，主要以铁蛋白和含铁血黄素的形式存在于肝、脾和骨髓中。铁在体内主要作为血红蛋白、肌红蛋白的组成成分参与氧气和二氧化碳的运输，铁是细胞色素系统、过氧化氢酶和过氧化物酶的组成成分，在呼吸和生物氧化过程中起重要作用。铁与红细胞形成和成熟有关，在骨髓造血组织中，铁进入幼红细胞内，与卟啉结合形成血红素，后者再与珠蛋白结合成血红蛋白。缺铁时，新生的红细胞中血红蛋白量不足，甚至影响DNA的合成及幼红细胞的分裂增殖，还可使红细胞寿命缩短、自身溶血增加。

一、机体内铁的存在形式

体内铁分功能铁和贮存铁。

（一）功能铁

功能铁约占65%～70%，它们大部分存在于血红蛋白和肌红蛋白中，少部分存在于含铁的酶和运输铁中。

人类的红细胞是双面凹的圆饼状，边缘较厚，中间较薄。红细胞这种特殊形状造成较大的比表面积，可以最大限度地从周围摄取氧气，进而有利于氧气以及二氧化碳的携载。红细胞的直径通常是6～8μm，同时还具有柔韧性，这使得它可以通过毛细血管并释放氧分子。成人体内约有（2～3）×10 ¹³ 个红细胞，女性约为（400～500）万/μL血液，男性约为（500～600）万/μL血液。女性周期性生理出血可能是导致女性红细胞数量少于男性的原因。成熟的红细胞是无核的，这意味着它们没有DNA。红细胞有少量线粒体，它们通过糖酵解途径，即无氧呼吸合成并提供能量。红细胞在骨髓中合成，由骨髓基质细胞，经过造血干细胞、多能造血干细胞、骨髓原始细胞（髓系祖细胞）转化生成，过程中需要氨基酸、脂肪、碳水化合物以及铁、叶酸、维生素B ₆ 、维生素B ₁₂ 、促红细胞生成素（EPO）等多种营养素和物质参与（图2-1）。

红细胞内所含的血红蛋白占红细胞总量的30%以上。血红蛋白是高等生物体内负责运载氧的一种蛋白质，动物血红蛋白分子质量约为64 000道尔顿，含铁量约为0.35%。人体内的血红蛋白由四个亚基构成，分别为两个α亚基和两个β亚基，在与人体环境相似的电解质溶液中血红蛋白的四个亚基可以自动组装成α ₂ β ₂ 的形态。血红蛋白的每个亚基由一条肽链和一个血红素分子构成，肽链在生理条件下会盘绕折叠成球形，把血红素分子环抱在内，这条肽链盘绕成的球形结构又被称为珠蛋白。血红素分子是一个具有卟啉结构的小分子，在卟啉分子中心，由卟啉中四个吡咯环上的氮原子与一个亚铁离子配位结合。珠蛋白肽链中第8位的一个组氨酸残基中的吲哚侧链上的氮原子从卟啉分子平面的上方与亚铁离子配位结合，当血红蛋白不与氧结合的时候，有一个水分子从卟啉环下方与亚铁离子配位结合，而当血红蛋白载氧的时候，就由氧分子顶替水的位置（图2-2）。血红蛋白由珠蛋白和亚铁血红素组成，血液呈现红色就是因为其中含有亚铁血红素的缘故。血红蛋白可以在肺部或腮部临时与氧气分子结合，该分子中的Fe ²⁺ 在氧分压高时，与氧结合形成氧合血红蛋白（HbO ₂ ）。在氧分压低时，又与氧解离，在身体组织中释放出氧气，成为还原血红蛋白，由此实现运输氧的功能。血红蛋白也可以运送由机体产生的二氧化碳，但运量不到氧气总量的2%，更多的二氧化碳由血浆排出。血红蛋白中Fe ²⁺ 如氧化成Fe ³⁺ ，称为高铁血红蛋白，则丧失携带氧气的能力。血红蛋白与一氧化碳的亲和力比氧大210倍，在空气中一氧化碳浓度增高时，血红蛋白与一氧化碳结合，因而丧失运输氧的能力，可危及生命，称为一氧化碳中毒。

红细胞不断新生和凋亡，同位素实验证明其寿命为100～120天。由于红细胞没有细胞核以及细胞器，无法自我复制，也无法长期维持自身结构。身体内每天红细胞破坏凋亡量约1%，约为（4～5）万/μL个红细胞，需合成出新的红细胞进行补充。人体正常状况下每小时可合成5亿个细胞，可以及时补充所需的红细胞，但当红细胞合成条件不充分时，如机体未分泌EPO并且缺乏铁、叶酸、维生素B ₁₂ 等营养素时，红细胞的数量会减少，使外周血液中红细胞数量不足或血红蛋白浓度下降，从而引发贫血。红细胞主要在脾脏及肝脏的网状内皮系统中破坏分解，血红蛋白变为胆红素、血球蛋白和铁。血浆的颜色就是由胆红素构成，因此血红蛋白变为胆红素这一过程使血浆变为淡黄色。胆红素与白蛋白结合，运往肝脏，经处理后，以胆汁的形式排出。释出的铁离子大部分被保留，可用于血红蛋白的再合成。同时血球蛋白可分解为氨基酸，用于蛋白质的再合成。

肌红蛋白（myoglobin，Mb）是由一条肽链和一个血红素辅基组成的结合蛋白，是各类肌肉细胞内储存氧的蛋白质。相对分子质量为16 700，含153个氨基酸残基。除去血红素的脱辅基肌红蛋白称珠蛋白，它和血红蛋白的亚基a-珠蛋白链和P-珠蛋白链在氨基酸序列具有明显的同源性，它们的构象和功能也极其相似。

细胞色素是一类以铁卟啉（或血红素）作为辅基的电子传递蛋白。细胞色素作为电子载体，传递电子的方式是通过血红素辅基中铁原子的还原态（Fe ²⁺ ）和氧化态（Fe ³⁺ ）之间的可逆变化实现。任何一类细胞蛋白，例如血红素蛋白，在细胞能量转移中都起着极为重要的作用。人体中细胞色素可按其吸收光的波长分为a、b、c三类，已鉴定出至少30种不同的细胞色素。卟啉环以四个配价键与铁原子相连，形成四配位体螯合的络合物，一般称为血红素。根据血红素辅基的不同结构，可将细胞色素分为a、b、c和d类。卟啉环上的侧链取代基为4个甲基，2个乙烯基和2个丙酸基，与血红蛋白、肌红蛋白辅基的结构相同。

a类细胞色素辅基的结构是血红素A，其与血红素的不同之处在于卟啉环的第八位上以甲酰基代替甲基，第二位上以羟烯基代替乙烯基。细胞色素a3可将电子直接传递给氧，因此又称为细胞色素氧化酶。

b类是指一类膜结合的血红素蛋白，辅基是原血红素即铁-原卟啉Ⅸ，参与电子传递。

c类细胞色素的辅基是血红素以其卟啉环上的乙烯基与蛋白质分子中的半胱氨酸巯基相加成的硫醚键共价结合。其他各类细胞色素的辅基都是以非共价键与蛋白相结合。

d类细胞色素仅在细菌中发现，它的辅基为铁二氢卟啉，与其他细胞色素不同。

还原状态的细胞色素在可见光区具有特征性的光吸收带：α带、β带、γ带（或称吸收带）。通常a类细胞色素的α吸收带位于598～605nm；b类的最大α吸收带在556～564nm；c类在550～555nm；d类为600～620nm之间。

含铁酶在人体中普遍存在，涉及电子转移过程。主要包括：还原酶类如核苷酸还原酶、硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶等；氢化酶和过氧化物酶类包括细胞色素过氧化物酶、髓过氧化物酶等；氧化酶类包括细胞色素c、氧化酶等以及水化酶类等。这些大多数是血红素酶，还有很多重要的含铁酶不是血红素酶。

转铁蛋白又名运铁蛋白（transferrin，TRF）是血浆中主要的含铁蛋白质，负责运载由消化道吸收的铁和由红细胞降解释放的铁。以TRF-Fe ³⁺ 的复合物形式进入骨髓中，供成熟红细胞的生成。血浆中TRF水平可用于贫血的诊断和对治疗的监测。在缺铁性的低血色素贫血中TRF代偿性合成增加，水平升高，但其铁的饱和度会显著下降，低于正常值（30%～38%）。相反，如果贫血是由于红细胞对铁的利用障碍，如再生障碍性贫血，则血浆中TRF正常或低下，但铁的饱和度增高。在铁负荷过量时，TRF水平正常，但饱和度可超过50%，甚至达90%。TRF在急性时相反应中往往降低。因此在炎症、恶性病变时常随着白蛋白、前白蛋白同时下降。在慢性肝疾病及营养不良时亦下降，因此可以作为营养状态的一项指标。

血清转铁蛋白受体（serum transferrin receptor，sTfR）是通过细胞表面受体的蛋白水解作用衍生过来的。在血清中sTfR和不同的转铁蛋白以复合物的形式存在，血清中的sTfR大约80%来源于早期的红细胞，当红细胞生成活性增加，特别是铁缺乏时会引起sTfR合成增加，从而使血清中sTfR浓度升高。在铁缺乏早期就已观察到sTfR浓度的升高。sTfR是功能性铁状态的一项特异性检测指标，不受各种干扰因素的影响，例如急性或慢性炎症反应、怀孕等。

（二）贮存铁

人体中的贮存铁主要以铁蛋白（ferritin）和含铁血黄素（hemosiderin）形式储存在肝、脾与骨髓的单核-巨噬细胞系统中，约占体内总铁含量的25%～30%。

铁蛋白在人体肝和脾中含量最多。其外径约12～14nm，空囊腔内径长约6nm。铁蛋白外壳，即脱铁铁蛋白，由24个亚基组成空心结构，每个亚基约含163个氨基酸残基，空心直径约为8nm，其中的氢氧化铁核中可积累多达4 500个铁原子且不影响蛋白表面与其他分子的相互作用，铁核基本单位的分子式为（FeOOH） ₈ （FeOP ₃ H ₂ ），为铁氢氧化物结构。铁蛋白分子量约为450kD，其中铁含量可达20%。铁蛋白具有水分散性，血浆铁蛋白的浓度与体内储存的铁成正比。铁蛋白具有耐酸、耐碱和耐高温的性质，在pH2.0～12.0和70～75℃水温下不变性。利用这些特性，可从动物组织中提纯铁蛋白并作为食物原料进行使用。

铁蛋白的作用是贮存并在需要时提供铁。由于游离铁具有较强氧化、络合或螯合性，可对其他生物分子产生影响，进而干扰代谢，并可能对机体形成危害。铁蛋白将铁包裹贮存，在机体需要时，将铁转移到转铁蛋白，通过转铁蛋白将铁运输到所需的细胞和组织。

含铁血黄素是由铁蛋白微粒集结而成的色素颗粒，呈金黄色或棕黄色而具有折光性。红细胞破坏过程中，被巨噬细胞吞噬，其中血红蛋白经溶酶体分解而转化形成颗粒大小不一的含铁血黄素。肝、脾、淋巴结、骨髓等器官含铁血黄素与铁蛋白含量接近。含铁血黄素的贮存铁可以随时被机体用于红细胞合成或转化为其他功能性铁。

二、机体中铁的代谢路径

铁代谢为铁被生物体吸收，在生物体内转运、分布、储存、利用、转化排出的全过程。正常人维持体内铁平衡需每天从食物中吸收铁1～1.5mg，妊娠和哺乳期妇女容易发生缺铁性贫血，因此孕妇和乳母每天需吸收铁2～4mg。铁的正常来源为摄入动物性食物（Fe ²⁺ ）或植物性食物（Fe ³⁺ ）以及衰老红细胞中Hb释放的铁。吸收的Fe ²⁺ 在小肠黏膜上皮细胞中氧化为Fe ³⁺ ，并与铁蛋白结合。

（一）铁从吸收到排出的代谢过程

铁的吸收主要在十二指肠和空肠上端，胃和小肠其他部分也可以吸收铁。大部分被吸收入血液的铁以小分子的形式，很快通过黏膜细胞，与脱铁铁蛋白结合形成铁蛋白，一部分铁蛋白的铁可以在以后解离，以便进入血液循环，但大部分却可能留在黏膜细胞内直至此种细胞破坏死亡而脱落。

吸收入血的Fe ²⁺ 经铜蓝蛋白氧化为Fe ³⁺ ，与血浆中的转铁蛋白结合，才被转运到各组织中去。每一分子的转铁蛋白可与两分子的Fe ³⁺ 结合。体内仅1/3的转铁蛋白呈铁饱和状态。说明正常情况下，转铁蛋白饱和度为33%。

小肠黏膜上皮细胞对血红素铁和非血红素铁的吸收不同，血红素与肠黏膜上血红素受体结合，将血红素铁中的含铁卟啉复合物整个吸收，并由血红素和加氧酶裂解成卟啉和铁，随后铁与细胞内的脱铁铁蛋白结合成铁蛋白，再运转到身体其他部位而被利用。而非血红素铁则需先被还原成二价铁，才被吸收。当人体内缺铁时，小肠黏膜上皮细胞就能多吸收铁，此时铁的吸收率就升高。肠内铁增高时，其吸收率则下降，但吸收量仍有增加。血红素铁的有效吸收率为15%～30%，高于非血红素铁2%～20%的吸收率（图2-3、图2-4、图2-5）。

图2-3显示铁从肠道绒毛细胞吸收、利用和代谢。食物中铁通过十二指肠上皮细胞表面的二价金属转运体1（duodenal divalent metal transporter 1，DMT1）吸收进入肠道上皮细胞，由运铁素（ferroportin，FPN）转运出肠绒毛细胞进入血液，并与转铁蛋白结合，进入骨髓用于红细胞制造，满足机体对红细胞的需要。红细胞衰老后在脾组织中被巨噬细胞吞噬消化分解，解离出来的铁通过FPN再次进入血液，与转铁蛋白结合运载到肌肉、心脏和其他器官中参与代谢。剩余的铁以铁蛋白的形式贮存于肝细胞中。铁缺乏可以抑制肝脏分泌产生铁调素（hepcidin），也可以促进缺氧诱导因子2α（hypoxia inducible factor 2α，HIF-2α）水平增高，导致组织缺氧，传递红细胞或血红蛋白不足信号，进而引发肾脏产生促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）增加，其促进成红细胞合成数量的增加，如果铁缺乏，成红细胞不能正常产生红细胞，而是形成大量小细胞低色素的红细胞，从而导致贫血。衰老红细胞被巨噬细胞吞噬降解，其中铁元素可被循环利用。充足的成红细胞数量可以分泌erythroferrone（ERFE），ERFE可在肝脏中抑制铁调素的产生。铁调素是由肝脏合成并分泌的富含半胱氨酸的抗菌多肽，在机体内铁平衡的调节中起到负性调节的作用。HIF-2α促进肠上皮细胞DMT1表达增加，DMT1则促进膳食中铁从肠腔向肠上皮细胞的转移和吸收利用。

机体利用增强的生理信号，如转铁蛋白水平增加，肝脏铁含量增加等，可下调铁调素水平，从而促进铁吸收利用，如促进肠细胞跨膜丝氨酸蛋白酶6（TMPRSS6）、EPO刺激的红细胞生成以及骨形成蛋白6（BMP6）的水平。较低的铁调素水平还可抑制FPN降解，促进铁从肠道上皮细胞和脾巨噬细胞向机体释放铁。一旦储存的铁耗尽，即便肠道吸收铁增加，机体循环铁的水平也会表现为下降。肝脏中贮存铁含量降低会启动转铁蛋白合成增加。转铁蛋白水平下降，会导致转铁蛋白受体水平下降，从而造成所有细胞和器官如骨骼肌和心脏对铁利用减少。

铁在食物中主要以三价铁形式存在，少数食物中为二价铁。肉类等食物中的铁约50%是血红素铁，而其他为非血红素铁，后者受膳食因素的影响。无机铁被吸收时，对肠道环境的改变非常敏感，但血红素铁的吸收不受影响。非血红素铁在吸收前，必须与结合的有机物，如蛋白质、氨基酸和有机酸等分离，而且必须在转化为亚铁后方可被吸收，所以有很多因素影响非血红素铁的吸收。

图2-4显示每天人体合成20万个红细胞。每日合成血红细胞和巨噬细胞分解所周转的铁为18～20mg。身体中转铁蛋白结合的铁约为3mg。十二指肠绒毛细胞每天吸收1～2mg铁以补偿人体通过肠道、皮肤丢失的铁。身体中60%～70%的铁结合在血红蛋白中随血红细胞代谢周转。20%～30%的铁以铁蛋白或含铁血黄素形式贮存在肝脏、脾、肌肉等脏器中。

图2-5显示膳食中二价铁、三价铁和血红素铁均可被肠道细胞吸收。三价铁吸收时需由十二指肠细胞色素B（duodenal cytochrome B，Dcyt B）还原为二价铁，然后由肠道上皮细胞膜中镶嵌的DMT-1跨膜转运至上皮细胞内。血红素铁可由血红素载体蛋白1（heme carrier protein 1，HCP1）直接吸收。卟啉在上皮细胞中被血红素氧合酶（heme oxygenase）解离。两种途径吸收的铁进入上皮细胞中的无机铁池，与铁蛋白结合贮存，也可通过绒毛细胞基底细胞膜镶嵌的通道FPN进入血液。亚铁氧化酶（hephaestin）将二价铁氧化为三价铁，三价铁与转铁蛋白结合运送至身体所需部位。脾或其网状内皮系统中巨噬细胞吞噬衰老或受到破坏的红细胞，卟啉被卟啉氧化酶分解，将铁从原卟啉中释放出来。FPN将铁从巨噬细胞中运出，同时通过氧化酶氧化变换铁价态。

（二）铁吸收的影响因素

铁吸收主要受食物成分的影响，可分为铁吸收促进和抑制作用。植物性食物中的铁吸收率较动物性食物低，动物肉、肝中铁的吸收率为22%，鱼为11%，小麦、面粉为5%，莴苣4%，玉米、黑豆3%，大米仅为1%。

（1）蛋白质：

肉、禽、鱼类食物中铁的吸收率较高，这与其中含有约一半血红素铁有关。同时，动物组织蛋白质可以刺激人体分泌更多胃酸，从而有利于铁吸收。胱氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、组氨酸等有利于铁的吸收，这些氨基酸可以与铁螯合成小分子的可溶性单体。

（2）脂类：

膳食中脂类的含量适当对铁吸收有利，过高（＞25%）或过低（＜5%）均降低铁的吸收。

（3）碳水化合物：

各种单糖或双糖，如乳糖、蔗糖、葡萄糖都能提高铁的吸收，以淀粉代替乳糖或葡萄糖，则明显降低铁的吸收率。

（4）膳食纤维：

膳食纤维能结合阳离子铁、钙等，摄入过多可干扰铁的吸收。

（5）矿物元素：

钙、锌、铅、铬、锰等矿物元素被认为与铁均通过肠道上皮绒毛细胞DMT1吸收，具有竞争作用，膳食中这些矿物元素水平较高时具有抑制铁吸收的作用。也有学者观察到适宜的钙水平可部分减少植酸、草酸对铁吸收的影响，有利于铁的吸收，但钙含量过高不利于铁的吸收。铜缺乏则抑制铁吸收。

（6）维生素：

维生素A与β-胡萝卜素在肠道内可与铁络合，保持较高溶解度，防止诸如植酸、多酚类对铁吸收的不利作用。维生素B ₂ 有利于铁的吸收、转运和储存。维生素C具有还原性，能将三价铁还原为二价铁，并与铁螯合形成可溶性小分子络合物，有利于铁的吸收，口服大剂量维生素C可显著增加非血红素铁的吸收。研究表明，当铁与维生素C重量比达到1∶5或1∶10时，铁吸收率分别提高3倍或6倍。叶酸、维生素E、维生素B ₁₂ 等与铁吸收有协同作用。

（7）植酸与草酸盐：

粮谷类及蔬菜中的植酸、草酸可与铁形成不溶性的草酸盐、植酸盐，干扰铁的吸收。

（8）多酚类化合物：

某些多酚类化合物可抑制非血红素铁的吸收，如咖啡、茶及菠菜中含有的多酚类化合物。

（9）有机酸：

柠檬酸、乳酸、丙酮酸、琥珀酸等与铁具有较弱络合或螯合作用的有机酸，均可促进铁吸收。

（10）机体状况：

食物通过肠道的时间太短、胃酸缺乏或过多服用抗酸药物时，影响铁离子释放而降低铁的吸收。体内铁储存量低时，需要量增加，吸收率增加；铁储存量较多时，吸收率降低。

第二节　铁的作用

一、铁的生理作用

1.维持机体功能蛋白和酶的功能

铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素及细胞色素氧化酶等蛋白和酶的活性中心。红细胞功能是输送氧，每个红细胞含数以亿计血红蛋白，每个血红蛋白分子又含4个铁原子，这些亚铁血红素中的铁原子是携带和输送氧的重要成分。肌红蛋白是肌肉贮存氧的地方，每个肌红蛋白含有一个亚铁血红素，当肌肉运动时，它可以提供或补充血液供氧的不足。铁作为顺乌头酸酶的活性中心参与三羧酸循环，含铁的细胞色素酶类在能量代谢过程中的氧化磷酸化和电子传递中发挥作用，形成ATP，为机体提供能量。在氧化过程中所产生的过氧化氢等有害物质，又可被含铁的过氧化物所破坏而维持正常代谢。铁通过维持功能蛋白和酶的作用，参与体内氧的运送和组织呼吸过程，是人体能量代谢不可缺少的物质基础。

2.铁参与造血功能

铁影响蛋白质和去氧核糖核酸的合成。缺铁时肝脏内合成去氧核糖核酸将受到抑制，肝脏发育减慢，肝细胞及其他细胞内的线粒体和微粒体发生异常，细胞色素C含量减少，导致蛋白质的合成及能量运用减少，进而发生贫血及身高、体重发育不良。

3.铁与免疫

多种杀菌酶、巨噬细胞移动抑制因子，以及淋巴细胞转化率、中性粒细胞吞噬功能等，均与铁水平有关。当发生感染时，过量铁往往促进细菌生长，对抵御感染不利。铁能促进β-胡萝卜素转化为维生素A、嘌呤与胶原的合成、抗体的产生、脂类从血液中转运以及药物在肝脏的解毒等功能。由于铁与酶的关系及铁参与造血功能决定了缺铁可引起机体感染性增加，微生物繁殖受阻，白细胞杀菌能力降低，淋巴细胞功能受损，因此免疫力降低。

4.铁与其他元素的关系

铅中毒时，铁利用障碍，同时肠道铁的吸收受到抑制。镉可抑制肠道对铁的吸收，血清铁蛋白降低，诱发小细胞低色素性贫血。当机体缺铜时，铁吸收减少，铁利用发生困难。缺铁影响锌的吸收。缺铁性贫血患者细胞内铜、锌浓度降低。

5.铁死亡

铁死亡（ferroptosis）是一种细胞死亡方式，其特征是脂质过氧化物和活性氧（reactive oxygen species，ROS）过量蓄积。由于该过程依赖铁，所以被称为铁死亡。发生铁死亡的细胞在形态学方面，主要表现为细胞体积变小，线粒体嵴减少或消失，线粒体膜皱缩；在生化方面，主要表现为谷胱甘肽耗竭，谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase4，GPX4）活性下降，脂质氧化物不能被还原，继而二价铁离子氧化脂质产生大量活性氧，导致细胞发生铁死亡。铁死亡区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬，作为细胞程序性死亡方式，引发学界高度关注。铁死亡的发现，为杀死肿瘤细胞、减少正常机体铁死亡提供了调控可能性，成为疾病治疗和防控的研究热点。

6.铁的其他功能

铁硫蛋白参与一系列基本生物化学反应。铁硫蛋白活性可影响线粒体中的铁平衡，造成铁过量或铁缺乏，是铁死亡的重要成因。铁作为核糖核苷酸还原酶参与DNA生物合成，对DNA表达和转录产生调控作用。

二、铁缺乏与过量

（一）铁缺乏

铁缺乏可导致缺铁性贫血，被WHO确定为世界性营养缺乏病之一，亦是我国主要公共卫生问题之一。流行病学研究发现，铁缺乏与以下因素有关：婴幼儿喂养不当，儿童与青少年偏食或鼻出血，妇女月经量过多，营养不良，蛋白质摄入不足特别是动物蛋白摄入过低，奶制品的饮用方式不当，多次妊娠，哺乳以及某些疾病如萎缩性胃炎、慢性腹泻、胃大部切除以及钩虫感染等。

缺铁的常见症状有疲乏无力、心慌气短、头晕，严重者出现面色苍白、口唇黏膜和睑结膜苍白、肝脾轻度肿大等。缺铁的儿童可伴近期和远期神经功能和心理行为障碍，烦躁、易激惹、注意力不集中，学龄儿童学习记忆力降低。成人缺铁容易导致疲劳、倦怠、工作效率和学习能力降低，机体处于亚健康状态。细胞内缺铁，影响肌肉组织糖代谢使乳酸积聚以及肌红蛋白减少，使骨骼肌氧化代谢受影响。严重缺铁性贫血可致黏膜组织变化和组织营养障碍，出现口腔炎、舌炎、乳头萎缩。75%缺铁性贫血患者有胃炎表现，可呈现浅表性胃炎及不同程度的萎缩性胃炎，伴胃酸缺乏。

（二）铁过量

人体没有将体内过量铁排出体外的调节机制，体内铁含量基本上由吸收控制。导致铁过量的原因主要有两类：①原发性铁过量：包括遗传性血色素沉积症或胃肠道铁吸收调控缺陷造成过量铁积累的有关类似疾病；②继发性铁过量：包括外源性铁增加，过量补充铁剂、膳食中铁摄入过多等；③内源性铁增加：严重贫血刺激铁吸收造成过量铁积累；④医源性铁增加：铁剂治疗用量过大，疗程过长，肠道外的铁进入人体及过量肌内注射铁剂等，以及血液疾病需要反复输血等；⑤先天性铁增加：如出生前铁经胎盘进入胎儿体内等。

长期服用铁制剂或从食物中摄铁过多，使体内铁量超过正常的10～20倍，就可能出现慢性中毒症状，肝、脾有大量铁沉着，可表现为肝硬化、骨质疏松、软骨钙化、皮肤呈棕黑色或灰暗等。

铁过量影响青少年生殖器官的发育、诱发癫痫病等。铁中毒和铁过量可导致多种慢性疾病：①慢性肝病，铁过量可导致肝纤维化和肝细胞铁死亡，是非酒精性脂肪肝的重要诱因；②数据分析显示，铁过量与2型糖尿病显著关联，反复输血常会引起患者继发性糖尿病，对这些患者进行驱铁治疗，则可降低糖尿病发生率，因此认为铁过量是引发糖尿病的因素；③流行病学分析结果显示，铁过量与心血管疾病包括动脉粥样硬化、冠心病、高血压、心肌梗死等疾病显著相关，而驱铁治疗有助于缓解病症并提高存活率；④流行病学研究显示铁过量是多种癌症的风险因素，但尚需进一步因果研究。

第三节　铁的供给与来源

一、需要量与供给量

铁在体内代谢中，可被身体反复利用，一般除肠道分泌和皮肤、消化道、尿道上皮脱落损失少量铁外，排出铁的量很少。只要从食物中吸收加以补充，即可满足机体需要。铁的需要量研究主要包括不同人群膳食铁摄入量评价，食物中铁吸收率和丢失率的研究观察，我国学者已开展相关研究，积累了铁膳食摄入数据和稳定性同位素吸收代谢研究数据，2013年中国营养学会组织专家，对铁吸收代谢研究进行系统综述，采用要因加算法制订了中国居民膳食铁参考摄入量（dietary reference intakes，DRIs）（表2-1）。

二、铁的食物来源

人体对铁的吸收利用具有较强的调节能力，机体铁水平适宜时，铁吸收率较低，反之则较高。而且食物中不同铁存在形态和铁吸收影响因素会对铁的吸收利用产生较大作用。因此人体获得铁时需要综合考虑摄入量和吸收率两方面。动物内脏、血、瘦肉等不仅含铁丰富而且人体吸收率也较高，动物食物中还存在铁吸收促进因子。植物食物中铁以铁盐形式存在，吸收利用率较低，植物食物中维生素C促进铁吸收，而植酸、多酚等抑制铁吸收利用。芝麻的铁含量很高，各种豆类含铁较丰富，红糖、干果也是铁的良好来源，蔬菜中的油菜、苋菜、芹菜、韭菜等较其他蔬菜铁含量丰富。表2-2列出部分常见食物铁含量。