铁代谢与贫血
生物体内铁代谢与贫血发病机制
生物体内铁代谢与贫血发病机制铁是人体内必需的微量元素，它在生命活动中具有极其重要的地位。
其中，铁主要参与血红蛋白（Hb）和肌红蛋白（Mb）的合成、维持身体代谢和体内氧气运输等重要生理功能。
但由于铁在生物体内处于非稳定状态，机体内循环铁的平衡十分复杂，一旦铁代谢紊乱，会直接引发一系列影响生命健康的疾病，其中以铁缺乏性贫血最为常见。
1. 铁的吸收、转运和存储铁在人体内分布广泛，包括血液、骨髓、肝、脾、骨骼肌等。
其中，体内铁的99%存在于红细胞内，余下的1%存在于血浆、组织液和细胞内。
由于人体无法自主合成铁，所以铁必须通过摄入的食物中获取。
然而，铁在肠道内吸收率低，约为5%-10%。
铁有两种形态：一种是无机铁，以Fe2+或Fe3+的形式存在；另一种是有机铁，亦称血红素。
同时，体内的铁还可以分为两种类型：赤铁和储铁蛋白。
当食物中的铁进入小肠内，无论是作为赤铁还是血红蛋白，它们的吸收取决于多种因素。
其中，血红蛋白可以迅速被小肠黏膜细胞摄取，而赤铁则需要先与转铁蛋白（Tf）或胎儿铁结合蛋白（Hb-I）结合后，才能够通过膜上的成纤维细胞表面受体（DMT1）进入肠细胞。
铁进入肠细胞后，绝大部分铁会通过铁转运蛋白（TfR）进入血液，其中一部分铁会加入到赤铁或储铁蛋白中储存。
当机体需要时，储铁蛋白会释放出一部分铁离开，以维持体内铁稳态。
2. 铁代谢紊乱的疾病铁代谢紊乱的疾病通常分为三类：缺铁性贫血、贫血性疾病和过量性质。
2.1 缺铁性贫血缺铁性贫血是指人体缺乏铁质，使得Hb合成不足，而引起的一种贫血。
缺铁性贫血主要有二种病因：一是饮食缺铁；二是铁无法被机体吸收与利用。
由于铁在动物体内循环利用，出现缺铁状况通常是由于缺乏铁与摄入铁不足所致。
人体在缺铁时，为了提高铁的吸收能力和利用效率，会增加铁传输蛋白（Tf）的合成，同时下调细胞内储铁蛋白的表达，释放大量铁离子进入细胞，用于Hb合成和身体其他部分利用。
2.2 贫血性疾病贫血性疾病是指由于铁代谢疾病，造成Hb合成障碍或红细胞寿命过短，引起贫血的疾病。
铁代谢和贫血症
铁代谢和贫血症铁是人体必需元素之一，对于人体的生长和发育有重要的作用，同时对于红细胞生成也有着至关重要的作用。
人体铁的总量约为3-5g，其中约70%存在于血红蛋白中，10%存在于肝脏、脾等组织中，剩下的则分布在肌肉、骨骼等组织中。
人体对于铁的摄入主要来源于食物，其中动物肝脏、蛋黄、海鲜、草莓等富含铁质的食物在日常生活中最为常见。
当人体对铁的摄入不足时，会引起贫血等一系列症状。
贫血是指血红蛋白含量或红细胞数量不足引起的症状，主要表现为头晕、乏力、心慌、疲劳等，严重时还会出现心脏肥大、心力衰竭等疾病。
铁代谢与贫血症的关系铁代谢是指铁在人体内的吸收、运输、储存和利用等过程。
人体对于铁的需求量较小，但正常人每日必需补充的铁量也不少。
因此，铁代谢的平衡调节是至关重要的。
铁在人体内存在于两种不同的形式，即铁离子和铁螯合物。
其中，铁离子是不稳定的，容易与其他分子结合而影响其正常代谢。
为了避免这种情况的发生，铁主要以铁螯合物的方式存在于人体内。
铁螯合物就是铁与一种或多种分子结合成的有机酸，例如胆红素、转铁蛋白等。
人体对铁的摄入主要通过食物中的铁离子进入人体，随后被转移至肠细胞。
肠细胞内的铁主要通过转铁蛋白质转运至血液中，进而被运往全身各组织。
在血液中，铁主要与转铁蛋白、血红蛋白等结合成为铁螯合物，进而参与红细胞生成、肝内铁储存等生理过程。
当人体内铁的水平过高时，铁主要存储在肝细胞中，当需要释放时，通过转铁蛋白质释放至血液中。
铁代谢紊乱会导致贫血症的发生。
当铁摄入不足时，肠细胞内转铁蛋白质的铁运输受到限制，导致血液中铁含量下降，影响红细胞生成。
同时，铁储存通常会被用于红细胞生成，因此不足的铁储备也会导致贫血症的发生。
铁代谢紊乱还可能导致铁过载症，表现为皮肤色素沉着、关节疼痛、肝脏病变等症状。
相关疾病及治疗贫血可由多种原因引起，例如铁缺乏、慢性病、遗传病等。
其中，铁缺乏性贫血是常见的贫血疾病。
该疾病主要由于铁缺乏引起红细胞生成减少所致，严重时可能需要进行输血治疗。
细胞铁代谢及其与疾病关联性分析
细胞铁代谢及其与疾病关联性分析细胞铁代谢是指细胞对铁元素的吸收、利用、储存和排泄等过程。
铁元素是人体所需的基本元素之一，是合成血红蛋白、肌红蛋白和细胞色素等生物分子的重要组成部分。
然而，铁元素的过度积累或缺乏都会对人体健康产生负面影响。
本文将具体阐述细胞铁代谢的机制、对疾病的影响以及相关的治疗策略。
一、细胞铁代谢机制铁元素主要通过肠道吸收和回收组成体内铁质的来源。
肠道吸收铁元素主要由肠道上皮细胞完成，其过程需要铁载体蛋白（transferrin）的参与。
肠道上皮细胞表面的铁载体蛋白可结合铁元素，在与肠道绒毛上皮细胞内的铁载体受体（transferrin receptor）互相结合后，将铁元素转运进入血液循环。
在细胞内，铁元素的利用和代谢主要由两个因素决定：一是铁载体蛋白，它与受体相互作用后，其形成的复合物可以转运铁离子进入细胞；二是铁调节蛋白（Iron-Regulatory Proteins, IRPs），它们可以调节铁载体蛋白和其他铁代谢相关蛋白的合成，从而实现铁元素的调节。
铁元素在细胞内的代谢主要包括两个方面：一是铁元素在组成各种生物分子中的利用，如血红蛋白等重要分子的合成，同时还参与一些基本的代谢过程；二是细胞内铁元素的储存与调节，其中最具代表性的是铁蛋白和色素蛋白。
前者是一种聚合体，主要处于细胞内，可以将多余的铁元素储存起来，同时可以自由放出铁元素参与新的代谢过程；后者则可以将细胞内过载的铁元素储存在其内部，起到保护细胞的作用。
二、细胞铁代谢与疾病的关联近年来，越来越多的研究表明，细胞铁代谢的紊乱与多种疾病的发生和发展有着密切的关联。
下面分别介绍几类常见疾病与其所涉及的细胞铁代谢异常。
1. 铁代谢异常性贫血铁代谢异常性贫血是由于人体铁代谢出现轻微或中度的失衡，导致铁元素在体内过度积累和分布不均，从而导致红细胞造血功能减退最终引发的一种贫血综合症。
其中，最常见的一种是载铁蛋白缺乏症，造成铁元素无法正常在细胞间转移。
铁代谢参数判断骨髓增生异常综合征和再生障碍性贫血患者铁负荷过载的临床价值
铁代谢参数判断骨髓增生异常综合征和再生障碍性贫血患者铁负荷过载的临床价值铁代谢参数在判断骨髓增生异常综合征（Myelodysplastic syndromes，MDS）和再生障碍性贫血（Aplastic anemia，AA）患者的铁负荷过载方面具有重要的临床价值。
本文将详细讨论这些参数的应用及其在临床上的意义。
MDS是骨髓造血功能异常的一种临床综合征，其特点包括造血幼稚细胞的增多和血细胞无效造血。
MDS患者由于病理造血过程的异常，常伴随贫血和血小板减少。
然而，即使血细胞计数在正常范围内，也可能存在铁负荷过载的情况。
铁负荷过载是由于长期输血或铁吸收障碍引起的。
长期输血可使体内铁积聚，超过了正常的铁储备，导致多器官损害。
因此，对于MDS患者来说，判断体内是否存在铁负荷过载十分重要。
而铁代谢参数可以提供有关体内铁负荷水平的信息。
血清铁蛋白（serum ferritin，SF）是衡量铁负荷水平的重要指标。
SF是一种与组织铁储存量相关的蛋白，它在肝脏和骨髓内储存铁的水平上升时会增加。
通常情况下，SF的正常范围为15-200 ng/mL。
对于MDS 患者来说，如果SF超过1000 ng/mL，则可能存在铁负荷过载的风险。
因此，SF可以作为筛查铁负荷过载的指标。
血清转铁蛋白饱和度（serum transferrin saturation，TSAT）是另一个衡量体内铁负荷的参数。
TSAT指的是铁离开转铁蛋白并与载氧蛋白（如血红蛋白）结合的能力。
正常情况下，TSAT的范围为20-50%。
对于MDS患者来说，如果TSAT超过50%，则可能存在铁负荷过载的风险。
此外，还有一些其他的铁代谢参数可以用来判断铁负荷过载，例如血浆铁和非转铁蛋白饱和度（non-transferrin bound iron saturation，NTBI%）。
这些参数的测量可以进一步提供有关体内铁负荷程度和铁代谢紊乱的信息。
对于AA患者来说，铁负荷过载也是一个常见的并发症。
铁代谢异常对疾病发生的影响
铁代谢异常对疾病发生的影响铁是构成血红蛋白、肌红蛋白、线粒体色素等组分的必需元素。
在人体内，铁的代谢经过复杂的生化过程，包括铁的吸收、转运、储存、利用和排泄等环节。
然而，当人体内铁代谢出现异常时，会对健康产生一系列的影响，甚至与多种疾病的发生和进展有关。
1. 铁过多对健康的影响铁贮存过量是人体内铁代谢异常的一种常见类型，它常常表现为血清铁过高、血浆转铁蛋白饱和度增高等。
铁过多可能会导致造血细胞增生异常，引发贫血。
除此之外，过量铁还会危害肝脏、心脏、胰腺等器官，增加心肌梗塞、脑卒中、糖尿病等疾病的发病风险。
此外，铁过多尚能使肝癌、乳腺癌等恶性肿瘤的发生率显著增加。
2. 铁缺乏对健康的影响和铁过多相比，铁缺乏更为普遍，尤其是在医学发达的发达国家。
铁缺乏最为常见的表现是缺铁性贫血。
此外，铁缺乏还可引起免疫功能差、神经系统障碍、心理障碍、甲状腺功能下降等情况。
铁缺乏还会对儿童的智力和身体发育产生负面影响。
3. 铁与疾病发生的关系近年来研究发现，铁代谢异常还与多种疾病发生相关。
例如，缺乏铁元素可能会导致贫血性脑病、摄铁不足性智力障碍和肝豆状核变性等疾病的发生。
与此同时，过多的铁元素也和神经损伤、心脑血管疾病、糖尿病、肝癌和血液系统恶性肿瘤等疾病的发生相关。
在一些特殊人群中，铁代谢异常与自身免疫性疾病的发生也有密切关系。
4. 如何预防铁代谢异常为了预防铁代谢异常对健康的损害，个体应加强生活习惯调节和饮食管理。
首先，饮食应均衡，控制脂肪、糖分，同时适量增加富含维生素和矿物质的膳食，如动物肝脏、蛋黄、麦片、燕麦、核桃等。
其次，饮食应避免与铁元素相互制约的物质同食，如咖啡、茶、大豆、鸡蛋等。
最后，还应保持一个健康的生活方式，戒烟、限酒、保持睡眠、良好的心态等。
总之，铁代谢异常对人体健康的影响极其广泛，因此应加强对其认识和防控。
同时，除了生活习惯调节和饮食管理外，还需要强调针对不同类型的铁代谢异常进行个性化干预。
这不仅对促进健康起到积极的促进作用，也能为医疗卫生工作者提供更为深入的科学依据和治疗思路。
铁代谢与贫血的关系
铁代谢与贫血的关系铁是构成血红蛋白分子的重要元素，也是支持身体健康的必要元素之一。
铁代谢的正常和平衡是保持健康的重要基础，而铁的不足或过载都会引起身体的问题。
当铁储备不足时，身体无法制造足够的血红蛋白，导致贫血的发生。
本文将探讨铁代谢与贫血的关系，并介绍一些有关贫血治疗的方法。
铁代谢的过程铁主要存在于肝脏和脾脏中的铁细胞、中枢神经系统、血浆以及各种细胞的血红蛋白中。
铁代谢的过程非常复杂，包括多种因素的调节和参与。
大多数铁从消化道中吸收，通过血液传输到其他器官和组织。
铁的吸收主要受到铁细胞和酸性环境的调节，而铁的利用则受到铁细胞蛋白和转铁蛋白的控制。
当血液中的铁浓度过高时，肝脏将其储存在一些转铁蛋白中以供将来使用。
而当铁不足时，铁细胞蛋白会释放出储备的铁。
贫血的发生贫血是由于血红蛋白不足或血红蛋白功能异常引起的，是一种常见的血液疾病。
贫血的主要症状包括疲劳、心悸、头晕、气短、皮肤苍白等。
导致贫血的原因有很多，包括铁缺乏、慢性疾病、遗传性疾病、慢性感染、药物使用等。
铁缺乏是最常见的贫血原因之一。
铁缺乏时，身体无法制造足够的血红蛋白，导致红细胞数量和质量下降，最终导致贫血。
铁缺乏性贫血通常与食物摄入不足、胃肠道手术或疾病（例如消化性溃疡或炎症性肠病）以及月经过多等因素有关。
铁缺乏性贫血的治疗治疗铁缺乏性贫血的主要方法是补充铁剂。
铁剂可以通过口服或注射途径给予。
口服铁剂是治疗铁缺乏性贫血的首选方法，但大多数人都有不良反应，包括胃肠道刺激、腹泻、便秘、恶心和呕吐等。
注射铁剂则可以避免这些问题，但可能导致其他问题，例如过敏反应和感染。
另外，铁缺乏性贫血患者需要注意饮食，避免过多饮用咖啡或茶，并增加富含铁的食物的摄入。
如红肉、鸡肉、鱼类、豆类、扁豆、绿色蔬菜等，以促进贫血症状的缓解和预防复发。
结语铁代谢与贫血有密切关系，铁缺乏是最常见的贫血原因之一。
治疗铁缺乏性贫血的方法主要是补充铁剂，但需要注意副作用和饮食的调整。
贫血四项解读
贫血四项解读贫血是一种常见的血液疾病，严重影响患者的身体健康和生活质量。
为了确诊贫血类型和病因，医生通常会进行一系列实验室检查。
其中，贫血四项是最常用的检查方法之一。
下面将详细解读贫血四项，包括铁代谢指标、叶酸和维生素B12、自身抗体检测以及促红细胞生成素水平检测。
一、铁代谢指标铁代谢指标主要包括血清铁蛋白、总铁结合力以及转铁蛋白等。
.血清铁蛋白：血清铁蛋白是一种含铁的蛋白质，其水平可以反映体内铁的储存情况。
在缺铁性贫血中，血清铁蛋白水平往往降低。
然而，在慢性病性贫血和再生障碍性贫血中，血清铁蛋白水平可能升高。
.总铁结合力：总铁结合力是指血液中能够与铁结合的转铁蛋白的总能力。
在缺铁性贫血中，总铁结合力往往升高。
而在慢性病性贫血和再生障碍性贫血中，总铁结合力可能降低。
.转铁蛋白：转铁蛋白是一种能够与铁结合的蛋白质，主要作用是将铁转运到组织或运回骨髓。
在缺铁性贫血中，转铁蛋白往往降低。
而在慢性病性贫血和再生障碍性贫血中，转铁蛋白水平可能升高或降低。
二、叶酸和维生素B12叶酸和维生素B12是人体合成红细胞的重要物质。
缺乏叶酸和维生素B12会导致巨幼细胞性贫血。
因此，对叶酸和维生素B12的检测也是贫血四项中的重要内容。
.叶酸：叶酸是一种水溶性维生素，参与红细胞合成过程。
缺乏叶酸会导致红细胞成熟障碍，引发巨幼细胞性贫血。
在巨幼细胞性贫血中，叶酸水平往往降低。
.维生素B12：维生素B12是一种参与红细胞合成的重要物质，缺乏维生素B12会导致巨幼细胞性贫血。
在巨幼细胞性贫血中，维生素B12水平往往降低。
三、自身抗体检测自身抗体检测主要是检测抗核抗体和抗人球蛋白抗体等。
这些抗体可能干扰红细胞的正常合成和功能，导致贫血。
在自身免疫性贫血中，抗核抗体和抗人球蛋白抗体等可能阳性。
四、促红细胞生成素水平检测促红细胞生成素是由肾脏和肝脏分泌的一种激素样物质，主要作用是促进红细胞生成。
在肾衰竭、慢性炎症、肿瘤等疾病中，促红细胞生成素水平可能异常，导致贫血。
铁代谢相关血清学指标在贫血诊断中的应用价值
（ Ｓ Ｉ ） ４项 铁 代 谢 指 标 检 测在 贫血 的诊 断 和 鉴 别诊 断 中 的 价值 。方 法 选择 该 院 ２ ０ １ ３年 １ ～ ５月 贫 血 患 者 １ ２ ６例 和 健 康 对 照 组 ３ ｏ 例， 测 定 其血 清 中 Ｖｉ ｔ Ｂ ｚ 、 Ｆ Ａ、 Ｓ Ｆ、 ＴＦ 、 ＴＩ Ｂ Ｃ和 ｓ Ｉ 浓 度 并 进 行 比较 ， 贫血患者同时抽取骨髓 标本涂 片， 经 铁 染 色及 形 态 学 检 查 ， 检 查 结 果 与 上 述 血 清 学指 标 测 定 结 果 进 行 临 床 诊 断 符 合 率 的 比较 。结 果 铁 代 谢 相 关 的各 个指 标 的血 清 浓度 在 贫 血 患 者和 健 康 对
・
５５ ２ ・
国际检验 医学杂志 ２ ０ １ ４ 年 ３月第 ３ ５卷 第 ５期
Ｉ ｎ ｔ Ｊ Ｉ ｉ Ｖ ｉ ｅ ｄ ， Ｍａ ｒ ｃ ｈ ２ ０ １ ４ ， Ｖｏ １ ． ３ ５ ， Ｎ 究论 著 ・
铁 代 谢 相关 血 清 学指 标在 贫 血诊 断 中的应 用 价值
照 组 比较 差 异 有 统 计 学 意 义 （ Ｐ＜ ０ ． ０ ５ ） ， 各 类 贫 血 均 有 其较 为 特 异 的 血 清 学 特 征 ； １ ２ ６例 贫 血 患者 的 临 床 诊 断 符 合 率 ， 骨 髓 检 查 为 ８ ２ ． ５ ， 明 显 高 于 血 清 学检 查 （ ６ ９ ． ８ ） （ Ｙ 一５ ． ６ ０ ０ ， Ｐ一 ０ ． Ｏ ｌ ８ ） ； 但 在 骨 髓 形 态 学 不 能 明 确诊 断 的 ２ ３ 例 贫 血患者 中， ８ ２ ． ６ （ １ ９ ／ ２ ３ ） 血 清 学 指 标检 测 结 果 符 合 临 床诊 断 ； 两种 检 查 方 法 的 不 符 合 率 达 ２ ５ ． ４ （ ３ ２ ／ １ ２ ６ ） 。结 论 骨 髓 检 查 和 血 清 学检 测 对 贫 血 诊 断的侧重点不 同， 各 有优 势 ， 不 能 相 互 替 代 。． ２ － 者联合应 用对缺铁 性贫血 （ Ｉ Ｉ ） Ａ） 与慢 性病 贫血伴缺铁 （ Ａ Ｃ Ｄ ／ Ｉ Ｄ） 、 ＭＤ Ｓ与 巨幼 细
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男 8mg, 女 18mg 红细胞生成需要20～ 25mg 体内铁的再循环 上皮脱落每日1-2mg
缺乏铁排除机制
二种形态存在
Fe(II) Fe(III)
二者生理pHF溶解度差
机体合成许多铁蛋白携带铁通过细胞膜或 以非毒性易代谢形式储存
Iron Overload
铁代谢与贫血
铁稳态调节 缺铁性贫血 先天性小细胞低色素贫血 铁限制性红细胞生成 荷铁性贫血 铁过载对造血影响
Prevalence of Anemia, ID, and IDA
Lopez,et al. Lancet, 2015
Causes of IDA
Increased Iron loss Decreased Iron in Diet
铁稳态调节 缺铁性贫血 先天性小细胞低色素贫血 铁限制性红细胞生成 荷铁性贫血 铁过载对造血影响
体质性铁吸收与转运异常
DMT1 disease IRIDA 铜蓝蛋白缺乏症 先天性转铁蛋白缺乏症
儿童/自幼发病 小细胞低色素贫血 铁过载 生化检查/二代基因测序 基因表达/蛋白功能
肠道吸收铁
*十二指肠刷状缘细胞 *正常人每日善食含铁13～18mg,吸收1～2mg *无机铁吸收：
1.还原为Fe(II)：Dcytb属细胞色素b561家族， 膜结合型还原酶，铁缺乏诱导其表达增加
2.Fe(II)转运至肠粘膜细胞内： Nramp2/DMT1 transporter
*血红素铁吸收与无机铁吸收不同: 通过血红素携带蛋白：HCP1
铁代谢与贫血
Fengkui Zhang Institute of Hematology & Blood
Diseases Hospital CAMS & PUMC
铁代谢与贫血
铁稳态调节 缺铁性贫血 先天性小细胞低色素贫血 铁限制性红细胞生成 荷铁性贫血 铁过载对造血影响
生理状态下铁的吸收、转运、 再循环利用及丢失
receptor class A, member 5) and TIM-2 (T cell immunoglobulin and mucin domain containing 2) *Heme importer: enterocytic, SLC48A1 *Cells also acquire heme indirectly: intravascular hemolysis
铁稳态的维持：
两个调节系统
√ Functions systemically: Hepcidin/Ferroportin
√ Cellular iron metabolism: IRP/IRE
HEPCIDIN起中心的调节作用
肝脏产生 调节肠道吸收 巨噬细胞铁循环 肝脏贮存铁释放
肠腔
血液
缺铁时Hepcidin合成减少， Ferroportin 表达增加
Iron Recycling
Iron Absorption / Recycling
1~2 mg/day
25 mg/day
细胞获得铁：Tf-Fe/TfR
细胞获得铁：非Tf-Fe/TfR
Transferrin-independent Routes of Iron Uptake
*幼红细胞与骨髓巨噬细胞直接接触
*通过Ferroportin 输出细胞进入血浆同时经穿膜 蛋白hephaestin氧化为Fe(III)
Iron Absorption From Dietary
Absorption of Intestinal Iron
Hepecidin
IDA
胃肠道铁吸收: 剂量与效率
正常
IOL
American Journal of the Medical Sciences. 1999,318(4):213
*DMT1
*Metal transporter ZIP14 *L-type voltage-gated calcium channel
cardiomyocytes and neuronal cells *Receptor-mediated endocytosis of other forms
of protein-bound iron *Ferritin receptors: the Scara5 (scavenger
铁过多时，肝脏Hepcidin合 成增加，与Ferroportin 作用， 内化、降解后者
Regulation of Hepcidin Expression
Regulation by Systemic Iron Availability
Normal Iron Absorption
Iron Deficiency
Rare • Haemodynamic instability (2%) • Koilonychia • Plummer-Vinson syndrome (<0·1%)
IDA诊断
* 小细胞低色素贫血 * 相应病史/时期状态 * 铁代谢指标 * BM铁染色 * 网织红细胞Hgb含量
* 铁剂治疗反应
铁代谢与贫血
Acute hemorrhage Chronic or occult hemorrhage Menstruation Hemolysis Blood donation
Vegetarian diet Malnutrition
Decreased Iron Absorption
Celiac disease Inflammatory bowel disease Partial gastrectomy
Increased Iron Requirements Pregnancy Lactation
Symptoms of IDA
Very Frequent • Paleness (45–50%) • Fatigue (44%) • Dyspnoea • Headache (63%)
Frequent • Diffuse and moderate alopecia (30%) • Atrophic glossitis (27%) • Restless legs syndrome (24%)