人类铁代谢

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人类铁代谢

饮食中的铁分为血基质铁(heme iron)和非血基质铁(nonheme iron)两种。食物中的非血基质铁主要是三价铁(Fe3+),在小肠细胞的刷状缘(Brush border)上的铁离子还原酶(ferric reductase)还原为二价亚铁离子(Fe2+),然后在小肠前段(十二指肠)吸收,而空肠及回肠因碱性胰液注入,铁的溶解度降低,所以吸收极少。含铁较多的食物有:红色肉类、动物内脏、绿色蔬菜(如菠菜)、芝麻、蚝、蛤等。

小肠有三种负责吸收铁的分子:

1. 原红素携带蛋白(Heme carrier protein 1):

主要在小肠前段,越往末端含量越少,负责吸收食物中的血基质铁。食物中的血红蛋白(hemoglobin)、肌红蛋白(myoglobin)在肠道中经蛋白质酶分解释出血基质铁,经由原血红素携带蛋白进入小肠细胞后,会被酵素水解成无机铁离子与吡喀紫质(Protoporphyrin),无机铁离子便可与其他蛋白质结合进入循环。

2. DMT-1(Divalent Cation/Metal Transporter-1,也可称DCT-1):

位于小肠的肠上皮细胞(Enterocyte)膜上,是小肠吸收铁的运输蛋白,由561个胺基酸组成,含有12个穿膜区。由于DMT-1只接受二价金属离子,所以肠道内游离的Fe3+须经Dcytb(duodenal cytochrome b reductase)还原成Fe2+,才能够被DMT-1运输到肠上皮细胞内。DMT-1不只对铁有专一性,也对Zn2+、 Mn2+、 Cu2+、 Co2+、Ni2+有活性,甚至是对人体有毒的Pb2+和Cd2+,由于Zn2+和Fe2+使用同一种运输蛋白,故在肠道内两者会竞争,影响铁吸收。

3. 穿膜蛋白(Intergrin):

在小肠绒毛细胞上的一种穿膜蛋白可与肠道内游离的铁离子结合而运送到绒毛细胞内,然后铁离子会被多种还原剂如:flavin-dependent ferrireductase、NADPH-dependent ferrireductase、维他命C(vitamin C)还原成亚铁离子,再和多种配体(ligand)结合以增加其稳定性,这些配体可能是胺基酸─组胺酸(histidine)或半胱胺酸(cysteine)─或蛋白质结合。

饮食的铁只有10~30%会被吸收。铁易被吸收的因素有:血基质铁,缺铁或在生长发育中的儿童、孕妇,维生素C与肉类;不利铁吸收的因素有:非血基质铁,胃部切除导致胃酸缺乏或分泌量减少,腹泻、粥样泻等消化道疾病、草酸(oxalate)、磷酸(phosphate)、及植酸(phytate)会与铁形成不溶的盐类、纤维素(cellulose)及单宁(tannin)等。所以摄取铁时,应注意食物搭配以增加吸收效率。

成人会因细胞脱落而流失铁,每日经尿液流失铁0.1微克,消化道流失0.3~0.5毫克,汗液排失0.05~1.0毫克;生育年龄妇女因月经流失的铁量很多,平均每日超过0.5毫克。

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