人體內的鐵元素(生物無機化學論文 )

1、人體內的鐵元素摘要：鐵是人體必需微量元素之一。它在人體中分布很廣，幾乎所有的組織都含有鐵。鐵是血紅蛋白的重要組成成分，是血液中輸送氧與交換氧的重要元素，也是許多酶的組成成分和氧化還原反應酶的激活劑。鐵缺乏會導致貧血等疾病，而鐵過量也會造成一系列的疾病。關鍵詞：鐵的功能 鐵缺乏 鐵過量 疾病abstract: iron is one of essential trace elements in humans. it is widely distributed in the body, almost all tissues contain iron. iron is an important co

2、mponent of hemoglobin, blood oxygen in oxygen and exchange the important elements, but also many enzyme composition and redox enzyme activator. iron deficiency can lead to anemia and other diseases, and iron overload may cause a series of disease.keywords: the function of iron, iron deficiency, iron

3、 overload, disease正文：缺鐵性貧血被世界衛(wèi)生組織確認的四大營養(yǎng)缺乏癥之一。隨著科學技術的發(fā)展，人們對鐵對人體健康的作用有了越來越多的認識。18世紀，menghini用磁鐵吸附在干燥血中的顆粒，注意到了血液中含有鐵。1892年，bunge注意到嬰幼兒容易缺乏鐵。1928年，mackay最早證明鐵缺乏是倫敦東區(qū)嬰幼兒貧血盛行的原因。她還以為提供鐵強化的奶粉可緩解貧血。1932年，castle及其同事確證無機鐵可用于血紅蛋白合成。一、鐵在人體中的分布、利用和損失人體內的鐵按其功能可分為必需與非必需兩部分。必需鐵占體內鐵總量的70%，存在于血紅蛋白、肌紅蛋白、血紅素酶類、輔助因子等。

4、非必需鐵則作為體內的貯存鐵，主要以鐵蛋白和含鐵血黃素的形式存在于肝、脾和骨髓中。鐵在大腦中主要存在于大腦白質，基底核中含量最高，包括蒼白球、尾狀核、豆狀核和黑質，而皮質及小腦中含量較低。一個成年人，全身含鐵約 35g ，除以血紅蛋白形式存在外，還有約 10% ，分布在肌肉和其它細胞中，是酶的構成成分之一。還有一部分稱做貯備鐵，貯備在肝臟、脾臟、骨髓、腸和胎盤中，約占總量的 15%20% 。此外，還有少量的鐵，以與蛋白質相結合的形式，存在于血漿中，稱做血漿鐵，數(shù)量約為 3mg 。紅細胞的壽命約為 120 天，最后在肝臟或脾臟中破裂。這樣，每天破裂的紅細胞數(shù)，約相當于紅細胞總數(shù)的 1/120 。同

5、時每天又有相同數(shù)量的新的紅細胞，由紅骨髓產(chǎn)生出來。鐵與蛋白質、脂肪等其它營養(yǎng)素不同，除出血造成鐵的損失外，鐵在人體內并無消耗，而是循環(huán)利用。二.鐵的功能：1.鐵與酶的關系鐵參與血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素、細胞色素氧化酶及觸酶的合成，并激活旈基脫氫酶、黃嘌呤氧化酶等活性。紅細胞的功能是輸送氧，每個紅細胞含2.8億個血紅蛋白，每個血紅蛋白分子又含四個鐵離子，正是這些亞鐵血紅素中的鐵離子，才是真正攜帶和輸送氧的重要成分。肌紅蛋白是肌肉貯存氧的地方，每個肌紅蛋白含有一個亞鐵血紅素，當肌肉運動時，它可以提供和補充血液輸氧的不足。近代研究表明急性心肌梗死發(fā)作時，血清肌紅蛋白顯著增加，與上述機制有關。2.

6、鐵參與能量代謝與造血功能由于鐵在人體內存在形式很多，其生理功能也相應廣泛，如血紅蛋白可輸送氧，肌紅蛋白可貯存氧，細胞色素可轉運電子，結合各種酶又可分解過氧化物、解毒抑制細菌、參與三羧酸循環(huán)、釋放能量，釋放能量的多少與細胞線粒體聚集鐵的數(shù)量多少有關，線粒體聚集鐵越多，釋放的能量也就越多。鐵影響蛋白質及去氧核糖核酸的合成及造血、維生素代謝。3.鐵與免疫功能鐵在體內參與造血，并形成血紅蛋白、肌紅蛋白，參與氧的攜帶和運輸。鐵還是多種酶的活性中心。實驗表明，缺鐵時中性白細胞的殺菌能力降低，淋巴細胞功能受損，在補充鐵后免疫功能可以得到改善。在中性白細胞中，被吞噬的細菌需要依賴超氧化物酶等殺滅，在缺鐵時此酶

7、系統(tǒng)不能發(fā)揮其作用。三.鐵缺乏對人體的影響鐵缺乏是一個漸進的過程，長期缺鐵使體內血紅蛋白量合成減少，最終發(fā)展為缺鐵性貧血。缺鐵性貧血對機體的影響是多方面的：1.含鐵酶功能的降低：鐵缺乏使重要的含鐵酶如細胞色素類、過氧化物酶、過氧化氫酶等功能降低，這些酶在物質和能量代謝中起重要作用。2.影響行為和智力發(fā)育：鐵缺乏的嬰幼兒表現(xiàn)為對周圍事物不感興趣，易于煩躁，運用智力解決問題的主動性降低，全神貫注時間變短，學習和記憶力差；青少年表現(xiàn)為學習能力和工作耐力降低；成人表現(xiàn)為冷漠呆板。3.機體抗感染能力降低：臨床研究表明，鐵缺乏嬰幼兒的腹瀉/呼吸道感染患病率高，補鐵后下降。由于許多自由基代謝環(huán)節(jié)需要鐵的參與

8、，所以缺乏時白細胞殺菌能力降低，感染性疾病患病率有所增加。4.影響機體的體溫調節(jié)：美國營養(yǎng)學家研究發(fā)現(xiàn)，鐵缺乏的婦女即使在體內血紅蛋白值在正常范圍內，但她們對冷的抵抗能力下降表現(xiàn)為怕冷、寒戰(zhàn)、失眠等。5.影響機體生長發(fā)育：缺鐵時體重增長遲緩、骨骼異常，這與膠原蛋白合成需要的鐵參與脯氨酸羥化有關。四.鐵過量與疾病流行病學調查和動物學實驗研究都表明，體內鐵的貯存過多與許多疾病如心臟病、腫瘤、糖尿病、關節(jié)炎、骨質疏松癥等有關。1.鐵與肝臟疾病的關系肝臟是維護機體內環(huán)境穩(wěn)定的重要器官，是鐵貯存的主要部位。因此，肝臟也是鐵過多誘導損傷的主要靶器官。肝臟鐵過載有兩種嚴重后果，即鐵過多引起的肝纖維化和肝細胞

9、腫瘤。肝纖維化可發(fā)展為肝硬化，通常發(fā)生在嚴重的遺傳性血紅蛋白沉著癥的男性病人，其最明顯的病理特征是在肝細胞內存在有大量的棕褐色含鐵血黃素，纖維化主要出現(xiàn)在血管內及其周圍，這或許是因為肝臟的這些部位鐵過量最嚴重且時間又長。因為在嚴重血紅蛋白沉著癥病人，來自胃腸道的富含鐵的血液首先經(jīng)過門靜脈周圍的肝細胞。2.鐵與心臟病的關系鐵在冠心病發(fā)病中具有多方面的作用。鐵直接參與心肌缺血-再灌注損傷過程，影響心臟傳導系統(tǒng)，損害心功能。同時，鐵又參與了動脈粥樣硬化的形成。缺鐵性貧血病人不易患心血管疾病，而高鐵能使血細胞比容升高，并促進動脈硬化的形成。3.鐵與腫瘤的關系大量的流行病學資料顯示，體內鐵的貯存過多與肝

10、、結腸、直腸、肺、食管、膀胱等多種器官的腫瘤發(fā)生有關。如在注射右旋糖酐鐵的部位發(fā)生肉瘤，且肉瘤的發(fā)生與鐵的劑量有關。機體內鐵貯存過多誘發(fā)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展的可能機制包括以下兩個方面： （1）鐵過多誘導的脂質過氧化反應的增強，導致機體氧化和抗氧化平衡失調，直接損傷dna，誘發(fā)突變。（2）鐵可能是腫瘤細胞生長和復制的限制性營養(yǎng)素。體內鐵水平高可增加某種腫瘤細胞的生存和生長，成為臨床上可檢測到的腫瘤。人體內的病原菌的生長和繁殖也是一種限制性營養(yǎng)素。weinberg對此假設提供了三方面的證據(jù)：a.雞蛋的清蛋白、奶中的乳鐵蛋白和人血清中的轉鐵蛋白所顯示出的抑菌作用是因為它們對鐵的親和力高。b.人體對侵入的

11、細菌和腫瘤細胞可通過幾種機制來減少鐵的生物利用率，即限制小腸的鐵吸收，使血漿鐵水平降低。c.腫瘤細胞通過改變轉鐵蛋白與鐵的結合能力來提高其在鐵利用受限環(huán)境中的生存能力。有資料顯示，在瑞典經(jīng)常獻血者的腫瘤危險性顯著減少。4.鐵與腎損傷鐵、氧自由基、腎小管上皮細胞間的相互作用機制正日益受到重視。正常情況下，體內的鐵以血紅素鐵和非血紅素鐵等形式存在。但在急、慢性腎臟病變，尤其是伴有蛋白尿的臨床病人和動物模型中可發(fā)現(xiàn)小管液及上皮細胞質內具有催化活性的游離鐵顯著增加，并且可積聚于腎近曲小管和遠曲小管細胞的溶酶體中，偶見積聚于線粒體內。鐵的積聚與蛋白尿、腎小管間質病變、脂質過氧化、次全切除腎的腎小球濾過率

12、、殘余腎重量等病損程度直接相關。鐵負荷可增加腎缺血損傷的易感性，而腎小管上皮細胞是鐵介導的氧自由基損傷的主要部位。小管間質病變又是繼發(fā)性腎單位毀損和慢性進展性腎功能衰竭的主要決定因素。在腎小管細胞內鐵催化的氧自由基反應是缺血性和中毒性腎臟病變發(fā)生的重要步驟，其作用機制涉及氧化損傷、缺血損傷和atp耗竭、溶酶體損傷、尿液中其他蛋白的相互作用、抗氧化酶活性減弱等。5.鐵與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾患鐵的致氧化損失作用或許與其維持正常活動的功能一樣重要。通過過氧化氫和氧反應，游離鐵可引發(fā)脂質過氧化，引起細胞膜的損傷，最終導致細胞的死亡。帕金森病是以腦中多巴胺能神經(jīng)系統(tǒng)病變或損傷為主要病理改變，以震顫、肌肉僵直、

13、運動困難、姿勢反射為特征的綜合癥。阿爾茨海默癥是以神經(jīng)元纖維纏結和顆粒泡樣變性為病理改變，以思維、語言、記憶、運動障礙為特征的神經(jīng)系統(tǒng)疾患。腦組織中含有高濃度的不飽和脂肪酸，而自由基清除功能卻相對缺乏，某些特殊腦區(qū)內鐵的含量較高。多巴胺代謝的氧化產(chǎn)物有過氧化氫，在鐵離子存在時，過氧化氫轉化為危害更大的羥自由基（oh），導致細胞膜的脂質過氧化。其它一些脫髓鞘疾病如多發(fā)性硬化癥等也與鐵內環(huán)境穩(wěn)態(tài)破壞有關。總之，鐵對腦行為功能的影響是多方面的。五、正確對待鐵元素正確補鐵人體所需鐵主要靠食物供給。食物中的鐵可分為血紅素鐵和非血紅素鐵兩類。血紅素鐵來自動物食品中的血紅蛋白和肌紅蛋白，主要存在于動物血液及

14、含血液的臟器與肌肉中，屬二價鐵，可被腸黏膜直接吸收而形成鐵蛋白，供人體利用。非血紅素鐵是指谷類食物、蔬菜、水果、豆類等植物性食品中所含的鐵，屬三價鐵。三價鐵只有還原為二價鐵的可溶性化合物才較易被吸收。我們在日常生活中應合理膳食，適量攝入身體所需要的鐵元素，以保證鐵在體內的代謝平衡。正確減鐵對鐵中毒的治療，醫(yī)生要對癥處置，患者要按醫(yī)囑治療。預防鐵中毒，一是在服用硫酸亞鐵等鐵劑治療貧血時，務必防止過量，并嚴防兒童誤服，最好是服用現(xiàn)代科技的新產(chǎn)品卟啉鐵類補劑，不但吸收率高，而且不易產(chǎn)生副作用；二是不要長時間將酸性食物存放在鐵容器內，也不能用鐵鍋煮山楂等酸性食物，以免在酸性條件下鐵大量溶入食物。參考文獻：微量元素與健康