第二章　铁的来源和吸收

人体铁主要来源于食物和红细胞破坏后释放出的血红蛋白。由于后者绝大部分可以被机体重新用于血红蛋白的合成，很少丢失，所以生理情况下人体对食物铁的需要量一般很少。

表2-1显示了不同年龄和性别组每日的需铁量。正常成年男性所吸收的铁量只需与其每日极少的排泄量大约0.5mg保持平衡即可，铁排泄大多是通过粪便排泄完成。在婴幼儿生长期或人体失血时，铁的需求量会相应增加。对女性而言，由于妊娠期间部分铁转移至胎儿以及月经期间丢失铁，需要额外补充更多的铁以维持机体铁平衡。

膳食中的铁有两种来源，一种是存在于动物的内脏、血液、瘦肉中的血红素铁，可被直接吸收利用；另一种是存在于植物性食物中的非血红素铁，吸收率相对较低。不同食物的含铁量（表2-2）。含铁量最高的是肝脏类和蛋黄类食品，中等含铁量的是谷类食品，含铁量相对较低的是肉类和蔬菜。此外，人体对不同食物中铁的吸收效率也不尽相同（表2-3）。人乳中的铁吸收率最高，可达49%，动物的含血内脏及肌肉中的血红素铁吸收率15%~22%，而牛奶、鸡蛋、谷类及蔬菜中的非血红素铁吸收率很少有超过10%的。正常情况下，人体每天在膳食中从食物中获得的铁大约10~15mg，吸收率大约在10%以下，即每日人体吸收铁的量为1~1.5mg，基本可以满足人体的需要。

我国的膳食以植物性食物为主，血红素铁含量低，铁的来源大部分为非血红素铁。我国膳食铁的吸收率估计约为10%。成年男子每日排出体外的铁大约1.0mg，妇女月经失血而损失的铁每日平均大约0.5mg，泌乳损失的铁每日大约0.5~1.0mg，故我国每日膳食中铁的供给量应达到如下水平：成年男子12mg，成年女子18mg，少年男子15mg，少年女子20mg，孕妇、乳母28mg。研究显示，孕妇在妊娠期每日需铁30~35mg，再加上每日10mg的铁排泄量，每日需铁量在40~45mg。产后为了补充已丢失的铁，补铁还应持续2~3个月。铁的吸收与人体的需铁量有关，体内缺铁时，除食物供给外，还应注意专门补铁，以保证人体正常发育的需要。铁吸收量通常严格按照身体需要来调节。红系造血活跃或铁缺乏时，铁吸收上调；铁过载时，铁吸收下调。

铁的吸收主要是在十二指肠完成，缺铁时，胃和空肠上段也可完成铁的吸收。铁吸收的影响因素如下：

简单的铁盐吸收较差；相比之下，铁的络合物更容易吸收。

当铁的贮存量多时，铁的吸收减少。当铁缺乏时则相反，铁的吸收量增加。体内铁贮存量对肠黏膜的调节机制尚不完全清楚。目前的研究资料证实：血清铁浓度、运铁蛋白饱和度、血清铁清除率及血浆红细胞生成素（EPO）水平均可能是相关的体液调节因素。

胃酸有利于食物中铁的游离，铁在酸性环境中易于与某些食物形成铁的螯合物而保持游离状态，利于被吸收。胃肠道分泌的黏蛋白及胆汁对铁有稳定和促进吸收的作用。胰腺分泌液是碱性，其碳酸氢盐与铁形成不易溶解的复合物，不利于铁的吸收。

肉类食物中的肌红蛋白、血红蛋白经蛋白酶消化后，游离出的血红素铁可以直接进入肠黏膜细胞。蛋白质分解后的氨基酸、酰胺及胺类均可与铁形成易于溶解的亚铁螯合物。而蔬菜及谷类食物中的多价高铁化合物，易与植物中的植酸、草酸、磷酸等结合形成不溶解的铁复合物，不能被吸收。故在食谱中应有一定量的肉类，以利于铁的吸收。

还原剂如维生素C、枸橼酸、乳酸、丙酸及琥珀酸等均可使Fe ³⁺还原成Fe ²⁺以利于吸收。氧化剂、磷酸盐和碳酸盐及某些金属制剂（如铜、镓、镁）均可延缓铁的吸收。口服碱性药物由于可降低铁的溶解度，也可以影响铁的吸收。

研究显示铁是幽门螺杆菌的主要生长因子。幽门螺杆菌（以及其他细菌）可以形成高效的铁吸收机制，并与人体争夺铁。幽门螺杆菌可以合成一个70kDa蛋白，该蛋白与铁螯合蛋白结合并参与铁的直接吸收。此外，幽门螺杆菌感染可以引起胃酸减少或缺乏，导致胃炎和胃粘膜萎缩性炎症而减少铁的吸收。Capurso等人发现幽门螺杆菌感染并发缺铁性贫血的患者（pH=5.7）的胃液pH明显高于不存在贫血的幽门螺杆菌感染的胃炎者（pH=2.0）。根据作者的观点，这种现象可能是由于维生素C和盐酸减少引起的，而这有可能是继发于幽门螺杆菌感染。乙醇对铁吸收的影响相对较小。与通常人们所认为的相反，红酒可以抑制铁吸收，这可能是因为多酚类的存在。

因此，食物中铁的营养价值高低、铁的吸收效率、食物或药物中是否有抑制或促进铁吸收的因素存在、以及胃肠道的状态均可影响铁的最终吸收量。

铁的吸收包括肠黏膜上皮细胞的摄取、胞浆内转运和跨基底膜进入血液3个过程。食物中的铁包括血红素铁和非血红素铁（无机铁）两种类型，其吸收机制不尽相同。

目前认为高表达于肠黏膜上皮细胞的血红素转运蛋白（haemcarrierprotein 1，HCP1）可以直接将肠腔中的血红素铁转运入肠黏膜上皮细胞。进入肠黏膜上皮细胞的血红素在血红素氧化酶的作用下，血红素的卟啉环被打开而释放出Fe ²⁺。在小肠内添加血红素氧化酶抑制剂，血红素铁的吸收会大大减少，铁缺乏时，肠黏膜细胞内的血红素氧化酶会增加，提示血红素氧化酶在细胞摄取血红素铁方面起着主要作用。

HCP1是可溶性载体蛋白家族的一员，又命名为可溶性载体蛋白46al，是第一个被发现的哺乳动物血红素细胞运输蛋白，丰富表达于十二指肠黏膜上皮细胞，具有将肠腔中的血红素直接转运进细胞的功能。尽管该蛋白后来又被证实同时具有转运叶酸的功能而又名为质子偶联的叶酸转运体，HCP1仍然是肠道细胞摄取血红素的主要蛋白。

非血红素铁由Fe ²⁺和Fe ³⁺组成，但主要以不可溶的Fe ³⁺存在。Fe ³⁺首先需要在肠黏膜上皮细胞微绒毛膜上的细胞色素b高铁还原酶1（cytochromebferric reductase1，Cybrd1）的作用下还原为Fe ²⁺，才能被二价金属转运蛋白（divalentcationic transporter1，DMT-1）转运入小肠绒毛细胞。而非血红素中的Fe ²⁺可以直接通过DMT-l的介导作用到达肠黏膜上皮细胞内。脉冲追踪实验显示，β ₃整合素和一种被命名为移动铁蛋白的蛋白参与了铁向小肠细胞内的转运过程。后者的部分氨基酸序列已经被发现为钙网织蛋白。有人建议将β ₃整合素、钙网织蛋白和DMT-1所形成的复合物命名为副铁蛋白（尽管其不含铁蛋白）。

Cybrd1最早也称为十二指肠细胞色素b（duodenalcytochrome b，Dcytb），是研究者于2001年分离并鉴定出的具有高铁还原酶活性的蛋白，其编码基因定位于人体2号染色体。Dcytb具有286个残基，与细胞色素b561有50%左右的同源性。DMT-1又称为二价阳离子转运体，是溶质转运家族11中的第2个成员，其编码基因定位于人体12q13，长4409bp。DMT-1分子量约90KD，有561氨基酸残基和十二个跨膜结构域，可分布于小肠近端、肾、胸腺、大脑等多种组织和细胞中。其mRNA含量以十二指肠中最高。免疫荧光技术发现DMT-l在十二指肠黏膜上皮细胞刷状缘膜上的分布与载体介导的Fe ²⁺吸收位点是一致的，该研究高度提示DMT-1参与了Fe ²⁺的吸收。小肠急性缺铁时可引起Dcytb和DMT-l表达增加，从而增加铁的摄入。

进入小肠黏膜上皮细胞内的Fe ²⁺可以以铁蛋白的形式贮存在细胞内，或者被基底膜侧的铁转运辅助蛋白或铜蓝蛋白氧化为Fe ³⁺，再通过铁转运蛋白1（ferroportin 1，FPN1）的作用转运出细胞，进入血浆而被重新利用。FPN1是人体内唯一可以将细胞内的铁转运到血液循环中的铁细胞膜转运蛋白，存在于所有的铁转运细胞，如肠黏膜上皮细胞，巨噬细胞和胎盘细胞。表达于铁贮存细胞（巨噬细胞、肝细胞）和铁摄取细胞（十二指肠黏膜上皮细胞）表面的FPN1掌控着铁在细胞与血液循环之间的流通。

研究表明，肠黏膜上皮细胞基底膜侧的FPN1表达水平受机体铁状况的影响，但不受肠腔内铁水平的影响；相反，DMT-l的表达水平受肠腔内铁水平的调节。该研究提示FPN1是决定肠道铁吸收的关键性或限速性分子，而肠腔内铁水平增加时DMT-1、Dcytb表达水平上调可能是保证肠黏膜上皮细胞内有充足的铁，以备FPN1将其转运入血供机体使用。

目前认为铁调素是调节铁代谢的关键因子。铁过载时，可以通过上调铁调素的合成限制铁吸收，缺乏铁时，可以下调铁调素的合成增加铁吸收。铁调素是由肝脏特异性表达分泌的富含半胱氨酸的小分子肽，属于高度保守的防御性蛋白。铁调素具有25个氨基酸，四个二硫键，在小肠黏膜的铁吸收以及铁从巨噬细胞释放的过程中起着关键性的调节作用。在小鼠中，铁调素过度表达可导致显著的IDA，并且注射人工合成的铁调素可使铁吸收下调。一般认为铁调素主要通过结合FPN1发挥其铁调节效应。铁调素释放入血后，一旦与FPN1相结合，FPN1即被内化并发生蛋白水解。当FPN1耗尽后，铁不能从黏膜细胞或巨噬细胞转运进入血浆，从而导致胃肠道铁吸收减少及血清铁水平降低。此外，铁调素的生成还受炎性因子如IL-1和IL-6等的影响，铁调素的过度生成有可能是慢性炎症贫血的发病因素之一。

铁调素的调节大部分在转录水平完成。其调控机制尚不完全明确，目前已确定两条主要的信号转导途径参与了铁调素的转录。第一条途径与细胞质转录蛋白信号转导和转录激活因子（signal transducer and activator of transcription 3，Stat3）的激活有关。Stat3激活后可以进入细胞核，通过结合到相关的DNA序列再激活铁调素基因的转录。炎性因子，特别是IL-6，可以通过激活Stat3并结合到铁调素启动子调节区，从而诱导铁调素基因的转录。铁调素转录调控的第二种机制（取决于BMPs/Smad信号通路）涉及Smad蛋白（它的名字是两种同源蛋白质名字的组合：Sma和MAD）和成骨蛋白（BMPs）。BMPs是来自转化生长因子家族的多效性信号分子。BMPs与其Ⅰ型或Ⅱ型受体结合（BMP-typeⅠ/typeⅡ）会引起细胞内RSmad蛋白磷酸化，磷酸化的RSmad可以与Smad4结合，由此产生的复合物（RSmad-Smad 4）转移到细胞核并（连同其他的转录因子）激活其靶基因，其中包括铁调素基因。铁缺乏、贫血、缺氧和炎症等因素均可影响铁调素在翻译水平后的表达。此外，调节因子如铁调素调节蛋白、跨膜丝氨酸蛋白6、Neogenin蛋白以及遗传性血色素沉着症候选基因等被认为参与了调控铁调素表达的相关信号转导通路。

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1.下列哪种食物的铁吸收率最高

A.牛奶

B.牛肉

C.大米

D.大豆

2.下列哪种条件不利于铁的吸收

A.胃酸

B.胆汁

C.胰液

D.动物蛋白

3.下列哪种蛋白没有参与非血红素铁的吸收

A.HCP1

B.DMT-1

C.Dcytb

D.FPN1

1.B，2.C，3.A