人類營養學基礎/鐵

11.1 鐵

鐵是人體最必需的礦物質之一。它有助於保持氧氣在全身迴圈，並有助於某些必需化學物質在體內的運輸。鐵存在於人體每一個細胞中，是血紅蛋白的重要組成部分——血紅蛋白是紅細胞中的一種蛋白質分子，它負責將氧氣輸送到全身。如果你的身體缺鐵，它就會缺乏製造健康的血紅蛋白的資源。沒有健康的紅細胞，身體就無法獲得足夠的氧氣供應到身體其他部位，這會導致身體疲勞和乏力。鐵也是維持皮膚、頭髮和指甲功能的重要部分。

如果你曾經嘗試過獻血，但因為你的血紅蛋白水平太低而不能獻血，他們通常會建議你去吃富含鐵的食物。鐵可以透過富含鐵的食物進入人體，例如紅肉、菠菜和其他深色綠葉蔬菜。有些人缺鐵嚴重，需要服用鐵補充劑。這些非處方補充劑非常常見。

當鐵含量特別低且無法產生足夠的血紅蛋白時，醫生可能會診斷你患有缺鐵性貧血。缺鐵性貧血的一些症狀包括極度疲勞、虛弱和呼吸急促、感染風險增加和頭痛。這種疾病有幾個不同的原因；失血可能是缺鐵性貧血的主要原因。當你失血過多時，也會損失大量的鐵。你的身體需要額外的鐵來源，比如補充劑，以便快速製造更多的紅細胞和血紅蛋白。另一個非常常見的缺鐵性貧血的原因僅僅是日常飲食中缺鐵。這可能是導致缺鐵性貧血最常見的原因，也是最容易治療的原因。在日常飲食中獲取更多鐵的方法包括食用更多富含鐵的食物，例如紅肉、家禽、深色綠葉蔬菜和雞蛋。懷孕的女性患缺鐵性貧血的風險增加，因為她們的身體為自己和胎兒使用了雙倍的鐵。孕婦可以服用非處方鐵補充劑來解決這個問題。月經期的女性由於失血，患缺鐵性貧血的風險增加。素食者也容易缺鐵性貧血，因為他們沒有紅肉和家禽，飲食中沒有足夠的鐵。（由 Murphy, E 更新）

11.1.1 來源

鐵可以在各種食物來源中找到。膳食鐵來源有兩種型別，血紅素鐵和非血紅素鐵。血紅素鐵來源於血紅蛋白，佔動物來源中鐵含量的 40%。 血紅素鐵的吸收率很高。足夠的動物來源食物的例子包括紅肉、魚、家禽、貝類和雞蛋。肝臟、牡蠣、鷹嘴豆、南瓜籽、大豆和強化穀物是特別富含鐵的來源。非血紅素鐵來源於植物來源，佔植物和某些動物組織中鐵含量的 60%，例如豆類、扁豆、豆類、菠菜和乾果。 我們的身體對非血紅素鐵的吸收效率較低，但它構成了我們膳食鐵的大部分。George Mateljan 說，植物來源食物每份含有超過我們每日鐵需求量的 10%。 這可以用以下事實來解釋：植物來源食物每份的卡路里含量較低，因此每卡路里的營養密度更高。為了幫助我們的身體吸收鐵，將鐵來源與維生素 C 來源一起食用是有益的。在富含鐵的食物中新增 50 毫克或更多的維生素 C 可以使膳食鐵的吸收量增加三倍。 根據營養學家的說法，維生素 C 對非血紅素鐵的影響比對血紅素鐵的影響更大。許多蔬菜，如西蘭花，都富含鐵和維生素 C，因此可以吸收大量的鐵。某些食物和飲料會降低鐵的吸收，例如茶和咖啡。

鐵吸收 鐵吸收用於保留體內的鐵，使鐵的排洩量與鐵的每日攝入量相匹配。這種鐵的調節很重要，因為它會導致貧血和其他各種鐵缺乏症。鐵的吸收發生在小腸中；尤其是小腸的十二指腸和空腸。1 但是，只有約 10% 的十二指腸鐵被吸收。1 有很多因素會影響鐵的吸收。影響鐵吸收的一個因素是抑制劑。在吸收過程中，胃酸會釋放出來，降低胃內的 pH 值，從而提高鐵的溶解度，使其被吸收進入腸細胞。1 然而，抑制劑會導致胃酸降低受到損害，並阻止鐵以應有的方式被吸收。這些抑制劑包括乳製品、咖啡、茶、牛至、大豆和穀物。2 影響鐵吸收的另一個因素是其他金屬競爭吸收。鐵透過稱為 DMT-1 的受體吸收，而這些金屬離子競爭性地附著到該受體上。這些金屬離子包括鉛、鈷、鍶、錳和鋅。1 促進劑也會影響鐵的吸收，這些促進劑包括缺鐵、氨基酸、檸檬酸鹽和抗壞血酸。最後，鐵的吸收會根據鐵是血紅素鐵（容易被血液吸收，來自肉類）還是非血紅素鐵（Fe2+ 和 Fe3+）而有所不同。3 參與吸收過程的鐵有兩種型別：血紅素鐵，很容易被血液吸收；非血紅素鐵，透過更困難的過程吸收。3 鐵的物理狀態也起著作用吸收過程。有亞鐵（FE2+）和鐵（Fe3+）鐵。亞鐵透過維生素 C 氧化成不溶性鐵，胃酸降低 pH 值，使鐵更容易被細胞吸收。1 這種非血紅素鐵的吸收過程從鐵透過稱為 DMT-1 或二價金屬轉運蛋白-1 的轉運蛋白細胞主動轉運到細胞中開始（使用 ATP）。這種轉運蛋白主動將鐵轉運到細胞中，位於十二指腸腸細胞的表面。4 該受體不是鐵特異性的，還會將各種其他金屬離子轉運到細胞中。一旦鐵被轉運蛋白吸收並進入腸細胞，它可以結合到轉運蛋白鐵轉運蛋白上，也可以結合到鐵蛋白上，鐵蛋白是一種鐵的細胞內結合蛋白。4 與鐵蛋白結合的鐵傾向於留在那裡，因為鐵蛋白是鐵的主要儲存部位。而與鐵轉運蛋白結合的鐵會被轉運到血液中，並與轉鐵蛋白（血液中的鐵結合蛋白）結合，然後鐵被轉運到紅細胞前體中。4 兩種訊號也起著重要作用鐵進入腸細胞的吸收。第一個訊號是腎臟產生的紅細胞生成素，它刺激紅細胞生成，並促進另一個訊號來增加鐵的吸收。第二個訊號，鐵調素，是在鐵儲存充足時產生的。鐵調素由肝細胞產生，調節流入血液的鐵量，以防止血液中鐵含量過高或過低。4 血液中鐵的正常範圍約為 20-45%。如果血液中的鐵含量超過正常範圍，可能會導致血色素沉著症，這會導致細胞損傷，並促進影響我們身體組織的自由基形成。4

參考資料 1. 哈佛大學。鐮狀細胞和地中海貧血疾病資訊中心。鐵吸收。2012; 1. http://sickle.bwh.harvard.edu/iron_absorption.html 2. Hewitt，Doug。干擾鐵吸收的食物。Livestrong。2015;2. http://www.livestrong.com/article/34792-foods-interfere-iron-absorption/ 3. Baggott，James。血紅素和鐵。NetBiochem。1995; 1. http://library.med.utah.edu/NetBiochem/hi9.htm 4. 華盛頓大學。鐵吸收。華盛頓教育。 http://courses.washington.edu/conj/bess/iron/iron.htm

11.1.2 功能

鐵是必需的營養素，因為它需要製造血紅蛋白和肌紅蛋白，這兩種蛋白質是人體血細胞中攜帶氧氣的蛋白質。 血紅蛋白位於紅細胞中，而肌紅蛋白位於肌肉中。大約 70% 的人體鐵存在於血紅蛋白和肌紅蛋白中。 血紅蛋白有助於將氧氣從肺部轉移到全身的組織。鐵使我們的血液呈現紅色。肌紅蛋白接收、供應、攜帶和釋放氧氣到我們的身體肌肉和心臟。鐵的另一個功能是製造其他身體蛋白質，例如呼吸和能量代謝所必需的蛋白質。鐵也是參與 DNA、膠原蛋白和某些神經遞質合成的酶的成分。最後，鐵有助於正常的免疫功能。 鐵的這種功能在兒童和懷孕期間最為重要。

11.1.3 需求

鐵與許多其他礦物質不同，不會透過腸道和尿液從體內積極排出。人體透過體表和體內細胞的損失以及血液損失而流失鐵。人體流失鐵的預期量可以透過將 14 µg 除以以千克為單位的體重再除以天數來計算。據估計，每個人的鐵流失量大約存在 15% 的差異（第 13 章。鐵）。鐵的需求量因性別和生命階段而異。從嬰兒期開始，鐵對生長非常重要。嬰兒出生時體內大約有 250-300 毫克鐵。鐵的濃度較高是由於嬰兒出生前可獲得的氧氣量有限。隨著嬰兒長到大約 6 個月大，鐵會被重新分配到鐵儲存中，孩子需要消耗很少的鐵來保持健康。在 4 到 6 個月大之間，嬰兒的鐵需求量會大幅增加到每天 0.7 到 0.9 毫克，並在生命的第一年保持這個水平。早產或體重過輕的嬰兒可能需要額外的鐵來改善或維持健康，因為妊娠期鐵的大量增加主要發生在妊娠期的最後三個月。孩子的鐵儲存量在生命的第一年內會翻一番，然後在 1 到 6 歲之間再次翻一番。6 歲後，鐵需求量將開始正常化，但在青春期和快速生長期會再次激增。另一個鐵需求量較高的群體是絕經前婦女。月經期間會大量持續流失鐵，但每個女性補充鐵儲存所需的鐵量差異很大。絕經後，女性的鐵需求量與男性相同（第 13 章。鐵）。以下是按生命階段和性別劃分的膳食攝入量建議。需要注意的是，素食者和其他堅持不食肉飲食的人的每日推薦攝入量是正常推薦量的 1.8 倍。這是因為肉類中的血紅素鐵更容易被人體吸收，並且還會提高植物性食物中非血紅素鐵的生物利用度（鐵，2015）。

參考資料：第 13 章。鐵。（無日期）。2015 年 12 月 2 日從 http://www.fao.org/docrep/004/y2809e/y2809e0j.htm 檢索鐵。（2014 年 9 月 4 日）。2015 年 12 月 2 日從 https://www.nrv.gov.au/nutrients/iron 檢索鐵。（2015 年 11 月 24 日）。2015 年 12 月 2 日從 https://ods.od.nih.gov/factsheets/Iron-HealthProfessional/#h2 檢索

11.1.4 缺乏

貧血是一種常見的疾病，其特徵是缺乏健康紅細胞。它也發生在體內紅細胞缺乏血紅蛋白的情況下，血紅蛋白是一種使細胞能夠將足夠的氧氣輸送到身體組織的蛋白質（“什麼是貧血”，2012 年）。雖然貧血的主要原因是失血，但有多種型別的貧血，其原因各不相同。這種血液狀況可能是短期或長期的，範圍從輕度到嚴重（“貧血”，2014 年）。常見的貧血原因包括失血，如前所述，紅細胞生成減少，以及大量紅細胞被破壞。失血可能是由月經量過多、消化道或泌尿道出血、手術、外傷，甚至癌症引起的。此外，紅細胞生成減少可能是多種因素的結果。這些因素包括飲食中鐵含量不足、促紅細胞生成素水平低以及某些慢性疾病，例如腎臟疾病。最後，紅細胞破壞率過高是由於脾臟腫大或不健康。某些遺傳特徵也可能導致你的身體過度破壞紅細胞，例如鐮狀細胞性貧血（“什麼是貧血”，2012 年）。某些人比其他人更容易患上貧血。一些危險因素可以改變或改變，而另一些則不能改變。可以改變的危險因素的一個例子是缺鐵性飲食。透過增加鐵的攝入量，可以降低患貧血的風險。不可改變的危險因素包括手術或外傷引起的失血、懷孕和遺傳性貧血（“什麼是貧血”，2012 年）。貧血伴隨各種症狀，最常見的症狀是疲勞。貧血的其他症狀包括頭痛、頭暈、認知障礙和呼吸短促。這些症狀可能是由於你的心臟為了將富含氧氣的血液泵送到全身而過度工作所致。有時，輕微的貧血可能沒有或只有輕微的症狀（“貧血”，2014 年）。治療貧血的首要目標是增加體內紅細胞的數量，以便血液能夠攜帶更多的氧氣（“什麼是貧血”，2012 年）。鐵強化或維持體內鐵水平是治療和預防貧血的主要方法。個人，尤其是孕婦和月經期女性，必須努力增加鐵的攝入量，無論透過補充劑還是改變飲食（Miller，2013，p. 8）。此外，藥物、手術和程式，如輸血和骨髓移植，是治療貧血，特別是嚴重貧血的替代方法（“什麼是貧血”，2012 年）。

參考資料 貧血。（2014 年 8 月 19 日）。檢索自 http://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/anemia/basics/definition/con-20026209 什麼是貧血？（2012 年 5 月 18 日）。檢索自 https://www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/anemia Miller，J.（2013 年 4 月 23 日）。缺鐵性貧血：一種常見且可治癒的疾病。檢索自 http://perspectivesinmedicine.cshlp.org/content/early/2013/04/22/cshperspect.a011866.full.pdf+html

11.1.5 毒性

鐵中毒，也稱為鐵過載，發生在身體無法阻止過量鐵吸收時。通常情況下，當身體獲得足夠的鐵且所有鐵儲存已滿，身體會停止吸收鐵並排出多餘的鐵。然而，在某些代謝和遺傳性疾病中，身體無法有效控制鐵的吸收，即使所有鐵儲存已滿且身體已經獲得足夠的鐵，它仍然會繼續吸收鐵。這種疾病稱為血色病，通常由血紅素（hepcidin）激素缺乏引起（Brissot，2010）。血紅素負責維持鐵穩態和調節鐵代謝（Rossi，2005）。此外，血紅素由肝臟合成，由25個氨基酸肽組成（Rossi，2005）。當肝臟無法充分產生血紅素時，過量的鐵開始在身體器官，例如心臟、肝臟和關節中或周圍積累。這種過量的鐵會導致多種健康問題，包括增加自由基的損傷，而自由基與某些型別的癌症有關（Ramm，2010）。關於鐵中毒，一些症狀包括嗜睡、疲勞和無精打采。鐵中毒的症狀與貧血的症狀非常相似，因此，在處理鐵補充劑時應該謹慎。一個人可能認為自己患有缺鐵性貧血，而實際上可能患有鐵中毒。這種混淆可能導致患者服用鐵補充劑，如果身體已經存在有毒的鐵水平，這將非常危險。關於鐵補充劑，另一種形式的鐵中毒可能是由於鐵過量服用造成的，通常是由服用過量的鐵補充劑引起的。兒童特別容易受到這種形式的鐵中毒的影響，因為他們的肝臟較小，事實上，鐵過量是導致兒童死亡的主要原因之一（“Medscape”，2010）。血液中鐵含量過高也有助於感染的滋生，因為已知細菌和病毒在富含鐵的血液中大量繁殖（Zheng，2012）。鐵過量的其他症狀包括胃腸道損傷、噁心、嘔吐、腹瀉、嘔血和腹痛（“Medscape”，2010）。由於鐵直接進入血液，並且沒有經過小腸（在那裡可以移除），因此過量的輸血也會導致鐵中毒（Fleming，2012）。鐵中毒可能危及生命，治療方法包括獻血（這有助於從體內去除血液，從而減少鐵的含量）以及向血液中引入螯合劑，螯合劑與鐵結合並幫助身體排出鐵（Fleming，2012）。

參考文獻
鐵中毒。 (2012). 檢索於 2015年12月4日，來自 http://emedicine.medscape.com/article/815213-overview#a5
Rossi, E. (2005). 血紅素 - 鐵調控激素。 檢索於 2015年12月4日，來自 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1240030
Brissot, P. (2010). 遺傳性鐵過載疾病的分子診斷。 專家分子診斷評論，10, 755-763.
Ramm, G. (2010). 血色病中的鐵穩態、肝細胞損傷和纖維化：炎症在非炎症性肝病中的作用。 肝臟病學研討會，30, 271-287.
Zheng, X. (2011). 透過磁共振成像評估的肝臟鐵儲存量在患有葡萄糖穩態改變的中國人群中增加。 美國臨床營養學雜誌，1012-1019.
Fleming, R. (2012). 人類疾病中的鐵過載。 新英格蘭醫學雜誌，366, 348-359.