铁代谢的基础与临床

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1、铁代谢的基础与临床目录铁的代谢铁缺乏与相关疾病缺铁性贫血的诊断铁的重要性红细胞(RBCs)的生成骨髓血液循环铁CFU-E在高浓度的促红细胞生成 素的存在下形成原红细胞 计数的细胞是网织红细胞，它占血液循环的总红细胞数的1% 红细胞能存活120天，被脾脏破坏，红细胞的生成应该等于红细胞的破坏Kalantar-Zadeh et al. Adv Chronic Kidney Dis. 2009;16:143-51.细胞成熟的时间 (天)0 12 18 20 22 25 干细胞BFU-E (早期红系祖细胞)CFU-E (晚期红系祖细胞)RBCs网织红细胞原红细胞BFU-E 在白介素-3和促红细胞 生成

2、素的存在下形成CFU-E促红细胞生成素铁是红细胞合成的必须因素4铁(Fe)是合成血红蛋白的必需原料促红细胞生成素(EPO)：主要促进晚期红系祖细胞(CFU-E)的 增殖，促进红系组细胞向原红细胞分化，促进网织红细胞的 成熟与释放肾脏是产生EPO的主要部位，5%10%的EPO由肾外组织( 如肝脏)产生叶酸和维生素B12是DNA合成过程中的重要辅酶4铁参与血红蛋白的合成5原卟啉+铁血红素+ 血红蛋白珠蛋白血红蛋白结构血红素分子 (铁原卟啉IX)结构李蓉生. 中国全科医学.2006;1579-1580 四个亚基 两个亚基 两个亚基 铁 亚铁血红素 结合4 O2红细胞链铁链链链亚铁血红素组斜齿轮形状的

3、多肽 分子目录铁的代谢铁缺乏与相关疾病缺铁性贫血的诊断铁的重要性铁 铁元素普遍存在的氧化态是亚铁(Fe2+) 和 三价铁 (Fe3+) 在我们周围占最大比例的铁是具有较低生物利用度的氧化Fe3+ 只有 Fe2+ 能被人体吸收7 钱忠明,柯亚主编.铁代谢与相关疾病.北京:科学技术出版社.2010;P1铁的来源陆再英, 钟南山主编.内科学.人民卫生出版社.2008. P571外源性每天从食物中摄取铁11.5mg铁 的 来 源内源性 衰老的红细胞被巨噬细胞吞噬后 ，分解出的铁被利用，是人体铁 的主要来源十二指肠肠细胞膜上的 DMT1 , 二价金属离子 转运蛋白1铁吸收的过程亚铁亚铁( (Fe2)食物

4、中的高铁食物中的高铁 ( (Fe3+)小肠绒毛顶端的铁还原酶小肠绒毛顶端的铁还原酶DcytbDcytb铁吸收主要部位是十二指肠和空肠上段铁吸收主要部位是十二指肠和空肠上段胃酸小肠吸收进入到细胞钱忠明,柯亚主编.铁代谢与相关疾病.北京:科学技术出版社.2010;P11铁吸收的形式来自铁盐、铁蛋白、含铁血黄素及植物性食物中的 高铁化合物等 吸收取决于铁原子的价数、可溶性及食物中鳌合剂 的存在 Fe+易吸收；胃酸可增加非血红素铁的溶解度来自血红蛋白、肌红蛋白及动物性食物的其它血红素 蛋白 血红素蛋白经消化后游离出血红素分子，直接被肠粘 膜细胞摄取 血红素的吸收一般不受食物成份影响，吸收率高血红素铁非

5、血红素铁钱忠明主编.铁代谢基础与临床.科学出版社.2000.P45铁的转运及分布食物中的铁Fe() 10mg铁吸收铁转运转铁蛋白储存铁肝、脾、网状内皮细胞促红细胞生成素骨髓红细胞生成红细胞200mg促红细胞生成素肾脏12mg12mg肠铁在机体内的状态及分布吸收转运(转铁蛋白)转运铁功能铁储存铁 25%的铁(约8001200mg)储存 于肝、脾、骨髓网状内皮系统 主要以铁蛋白和含铁血黄素的形 式存在 当储存于组织细胞中的铁过剩时 ，浓缩形成含铁血黄素 成份约占机体总铁量的75 功能性铁以血红蛋白结合铁为主( 约2500mg) 肌红蛋白及各种酶含活性铁 400mg 极少部分(约4 mg)以转铁蛋白

6、结 合铁的转运铁形式存在于血浆中 ，处于储存铁与功能铁之间李蓉生. 中国全科医学.2006;1579-1580铁的排泄 铁每天主要随胃肠道上皮细胞、胆汁等排出，泌尿生殖道及皮肤、汗液 、脱落细胞亦可丢失极少量的铁, 总量约为1mg 育龄妇女平均每天排出的铁约为1.5 2.0mg李蓉生. 中国全科医学.2006;1579-1580铁吸收的调节 小肠对铁的吸收速度有调节能力 小肠粘膜细胞的铁含量决定铁的吸收量，粘膜细胞在不依赖于体内铁储存状态的情况下， 短期控制铁吸收 铁缺乏患者血红素铁的吸收显著高于正常人 铁调肽/铁调节激素(Hepicidin)是一种细胞因子诱导的抗菌蛋白，在肝脏中产生、在血液

7、 中循环、从尿中排泄 Hepicidin是一种铁平衡的中心调节器，因为它控制母体-胚胎铁转运的效率、饮食铁的吸 收和网状内皮系统的铁再循环 血浆Hepcidin浓度降低，使小肠粘膜细胞中的膜铁转运蛋白数量增加，铁吸收也增加 铁和炎症性细胞因子可上调Hepcidin产生，低氧可下调Hepcidin产生钱忠明,柯亚主编.铁代谢与相关疾病.北京:科学技术出版社.2010;P83-85影响铁吸收的因素对非血红素铁吸收的影响食物促进剂动物组织如肉、家禽和鱼的蛋白质 抗坏血酸 其他有机酸：如柠檬酸、苹果酸 植物蛋白的某些降解产物抑制剂植酸盐：麦麸、糙米等 多酚：是茶和咖啡的组分 钙及其他金属与矿物质胃液中

8、的胃酸及覆盖在肠粘膜上的粘液与黏蛋白在非血红素铁的吸收中起重要作用钱忠明,柯亚主编.铁代谢与相关疾病.北京:科学技术出版社.2010;P83-85食物的影响储存部位：肝脏、脾、肺、骨髓和巨噬细胞铁的储存贮存形式铁卟啉类非铁卟啉类血红蛋白、肌红蛋白和细胞色素及酶转铁蛋白、铁蛋白、乳铁蛋白、含铁血黄素、无机 铁和不稳定的储存铁或铁池在所有细胞中，如果摄取的铁超越其当时代谢的需求，铁将被暂时贮于铁蛋白中，其中，网状内皮系统的巨噬细胞和肝细胞最适于铁的贮存钱忠明主编.铁代谢基础与临床.科学出版社.2000.P101-102各脏器和铁代谢肝和铁代谢肝和铁代谢骨髓和铁代谢骨髓和铁代谢脾和铁代谢脾和铁代谢合

9、成铁调肽 人体1/3的储存铁存在于肝脏 合成转铁蛋白 在必要时，如红细胞生成增多需要释放贮存的铁时，肝脏参与铁进入 和输出红细胞的双向运输过程铁贮存的部位 红细胞生成及血红素合成的部位 机体利用铁的主要部位铁贮存的部位 破坏衰老红细胞，释放出血红素，血红素进一步降解为铁和胆绿素1.钱忠明主编.铁代谢基础与临床.科学出版社.2000.P101-102 2. 陈宝安等.癌症.2010;29(4):500-504铁的毒性+ 1e- + 1e- + 1e- +1 e-O2 O2- H2O2 OH H2O+2H+ +OH- +H+ 18 铁离子具有毒性，是因其具有催化不同的氧化/还原反应的能力，它能催化

10、体内有毒性 的活性氧(ROS)的形成 ROS，特别是 OH，是非常强的氧化剂，它反应非常快，非选择性的作用于活 细胞中发现的几乎所有分子类型：糖，蛋白，核酸 和脂肪酸 术语“氧化应激”是指细胞成分，例如DNA、蛋白、脂肪和糖，被氧化到一定 程度而对细胞或组织产生伤害 ROS是当氧分子(O2) 被还原为水(H2O) 时在系列的1-电子摄取4步反应中出现的 化学簇：铁中毒 当肠腔内铁的浓度很高，如口服大剂量铁盐时，小肠会失去吸收铁的调节 能力，结果大量铁可进入肠粘膜细胞。因此误服大剂量无机铁盐可以引起 急性铁中毒 急性铁中毒死亡率高(20%)，多数一周内，见于儿童，成人比较少见 中毒剂量 ：金属铁

11、致死剂量200900 mg/kg 血浆铁91 mol/L是中重度中毒标志 机理 ：抑制线粒体功能 表现：腹痛、呕吐、呕血、黑便和代谢性酸中毒 治疗：去铁敏、去铁胺19 钱忠明,柯亚主编.铁代谢与相关疾病.北京:科学技术出版社.2010;P4 目录铁的代谢铁缺乏与相关疾病缺铁性贫血的诊断铁的重要性铁缺乏的原因铁的需求增加铁的摄取或吸收降低 需求增加 青少年快速增长 怀孕和哺乳 失血增加 月经量大 消化道失血 献血吸收功能受损膳食摄入量不足小肠吸收不良Oliveira F, et al. J Clin Lab Anal. 2014 May;28(3):210-8.一些铁储备足够或甚至过多的患者，当

12、其储存的铁不能快速转运以满足骨髓受 到EPO刺激后生成红细胞时对铁的大量需求，可能发展为功能性缺铁 为使重组人促红细胞生成素(rHuEPO)治疗达到最佳效果，应有充足的铁以维 持血清铁蛋白100 mg/L，低色素红细胞45g/gHb第八版 内科学 2013小细胞低色素性贫血IDA慢性感染性贫血地中海贫血环状铁粒幼性贫血MCV80FES LOWFES HIGHFES ？骨髓可染铁正常人体的贮存铁为铁蛋白，在骨髓中铁蛋白聚合成为含铁血黄素 骨髓内含铁血黄素减少或消失是铁缺乏的特征表现1 诊断缺铁性贫血的“金标准”21.钱忠明主编.铁代谢基础与临床.科学出版社.2000 2.欧阳维富.使用医学杂志.

13、 2008;4127-29血清铁(SI)血清铁(SI)是指血浆中与转铁蛋白结合的铁，测定机体循环铁含量1正常情况下仅以其总量的1/3与铁结合，这部分为血清铁，血清铁是与 转铁蛋白结合的铁量。2/3未与铁结合的运铁蛋白可称为未饱和的运铁 蛋白但血清铁受近期口服铁，感染和炎症等多种因素影响而波动1炎症和恶性肿瘤能导致SI降低，有明显的昼夜变化2,3不能做为反映机体储存铁的可靠指标2，临床上需将SI与血清铁蛋白、转 铁蛋白结合起来才能做出诊断31.Char M. Witmer. Pediatr Clin N Am.2013;13371348 2. 赵成艳等.中国实验诊断学. 2008;628-631

14、 3.钱忠明主编.铁代谢基础与临床.科学出版社.2000转铁蛋白和总铁结合力(TIBC)1.钱忠明主编.铁代谢基础与临床.科学出版社.2000.P194 2.Char M. Witmer. Pediatr Clin N Am.2013;13371348主要由肝脏和巨噬细胞合成分布于血浆及血管外液中。血管内外的转运率每小时5%，有效运铁能力大约 保持8天转铁蛋白正常人运铁蛋白血浆浓度为4480 moIL，应用间接法测定，即为总铁结合 力。反映转铁蛋白的水平1缺铁时升高1，在营养不良、炎症、慢性感染和癌症患者体内均降低2总铁结合力转铁蛋白饱和度(TAST)最基本的颜色血清铁占总铁结合力的比值TAS

15、T=血清铁/总铁结合力 (TIBC)100%1表示可用于合成红细胞的铁的数量1TSAT20%，骨髓中无/几乎无可染 铁1,2局限性 记录昼夜变化2 炎症时是一种急性时相反应2 TIBC是一种营养和/或炎症标记物 铁缺乏的CKD患者体内TIBC有降低的趋势1.Macdougall IC. Curr Opin Nephrol Hyperten 1994; 3: 620-625 2.Wish JB. Clin J Am Soc Nephrol 2006; 1: S4-8血清铁蛋白(SF)最基本的颜色 储存铁的化合物 体内铁储存最有效的间接评估指标 健康个体内，SF与体内铁储存相关局限性 SF正常或过高不能排除功能性铁缺乏 在人体内有性别差异(通常女性较低) 炎症、感染、肿瘤及肝病均能致急性期 反应物升高Wish JB. Clin J Am Soc Nephrol 2006; 1: S4-8;