微量元素铁与人体健康

Trace Element Iron and Human Health

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2022.06.005

李岩 Yan LI , 霍军生 Junsheng HUO

中国疾病预防控制中心营养与健康所北京 100050 National Institute for Nutrition and Health, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100050, China

Author notes:

Correspondence to: 霍军生(1962—)，男，博士，研究员，研究方向为营养与食品卫生；huojs@ninh.chinacdc.cn

摘要：

铁是人体必需的微量元素，是血红蛋白、肌红蛋白等的重要组成部分，在人体内发挥重要的生理功能。概述了铁的生理功能，铁缺乏或过量与人体健康的关系，贫血和铁的营养状况，铁的食物来源和吸收利用等。以人体对微量元素营养成分的实际需求为导向，通过科学施用微量元素肥料改善土壤微量元素含量，培育富含微量元素的生物品种，构建“土壤－植物营养－人体健康”产业链，将成为解决铁营养缺乏的有效手段。

关键词：

铁; 铁缺乏; 铁过载; 微量元素; 人体健康;

Abstract：

Iron is an essential trace element for the human body. It is an important component of hemoglobin, myoglobin and others, and plays an important physiological function in the human body. The physiological functions of iron, the relationship between iron deficiency or excess and human health, status of anemia and iron nutritional, food sources and absorption and utilization of iron, etc. are summarized. Oriented by the human body′s actual demand for trace element nutrients, it is expected that improving the content of trace elements in soil through scientific application of trace element fertilizers, cultivating biological varieties rich in trace elements and building a "soil-plant nutrition-human health" industrial chain will become an effective means to solve iron nutrition deficiency.

Keyword：

iron; iron deficiency; iron overload; trace element; human health;

铁是人体必需的微量元素，在人体内分布广泛，成年男性人体内铁的质量约为4.4 g，女性的约为2.8 g^[1]。铁是人体血红蛋白、肌红蛋白、血红素酶或铁硫基团等的重要组成部分，在人体内发挥着重要的生理功能。

目前全球铁的营养状况并不乐观，世界卫生组织2018年发布的报告显示，贫血仍是141个国家中度至重度的公共卫生问题^[2]。铁缺乏也是我国居民最常见的微量元素缺乏病。《“健康中国2030”规划纲要》提出，塑造自主自律的健康行为，引导合理膳食，重点解决微量营养素缺乏等问题。《国民营养计划(2017—2030年)》提出了分阶段战略目标：到2020年5岁以下儿童贫血率控制在12%以下，孕妇贫血率降至15%以下，老年人群贫血率降至10%以下，贫困地区人群贫血率控制在10%以下；到2030年5岁以下儿童和孕妇贫血率控制在10%以下。本文对铁的生理功能、铁与人体健康的关系、铁的营养现状和食物来源进行了综述，以加深人们对铁与人体健康关系的科学认识，引导人们通过合理膳食，有针对性地进行膳食铁的补充，为预防和降低缺铁性贫血的发生提供依据。

1 铁的生理功能

人体内的铁可分为功能铁和贮存铁。功能铁占人体内铁量的65%~70%，大部分存在于血红蛋白和肌红蛋白中，少部分存在于含铁的酶和运输铁中。贮存铁主要以铁蛋白和含铁血黄素形式储存在肝、脾、骨髓的单核－巨噬细胞系统中，占体内铁量的25%~30%。铁在氧气运输、电子转移、氧化酶活性和能量代谢中发挥着重要的作用。

(1) 参与氧的运输和储存

铁是合成血红蛋白、肌红蛋白的原料。通过呼吸进入人体肺组织的氧在血液中与血红蛋白结合，经血液循环将氧运输至其他组织和器官，肌肉组织的肌红蛋白则参与体内氧的短期储存。

(2) 维持正常的造血功能

铁与血红细胞的形成和成熟有关。在骨髓造血细胞中，铁与卟啉结合形成正铁血红素，再与珠蛋白合成血红蛋白，缺铁影响血红蛋白的合成。

(3) 参与电子转移和氧化酶活性

铁以血红素酶或铁硫基团的形式参与电子转移(如细胞色素a、b、c，以及细胞色素c氧化酶)和氧化还原反应(如细胞色素P-450混合功能氧化酶、氧化酶和过氧化物酶)。

(4) 参与能量代谢

以酶或辅助因子的形式参与能量代谢，三羧酸循环中一半以上的酶或因子生化作用的发挥需要铁的存在，如琥珀酸脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶等。

(5) 其他

铁还参与脱氧核糖核酸(DNA)的合成、抗体的产生、免疫功能等。

2 铁缺乏或过量与人体健康

2.1 铁缺乏

缺铁性贫血是最常见的铁营养缺乏，在各国均有发生。根据缺铁的程度，一般将铁缺乏分为三期。第一期为铁减少期，该阶段为铁缺乏的最早期，此时身体储存铁减少，即人体内的铁蛋白及含铁血黄素减少，没有明显的生理危害。第二期为红细胞生成缺铁期，这一阶段人体内储存的铁耗尽，细胞内锌代替铁与原卟啉Ⅸ结合形成锌原卟啉，从而生成缺铁性红细胞，但该阶段尚未出现贫血，会出现食欲低下，严重者发生渗出性肠病变及吸收不良综合征等。第三期为缺铁性贫血期，该阶段红细胞的形态开始发生改变，血红蛋白水平下降，常引起疲劳乏力、心慌气短、头晕等，严重者出现面色苍白、口唇黏膜和睑结膜苍白、肝脾轻度肿大等，儿童和青少年可伴有近期、远期神经功能和心理行为障碍、注意力不集中、记忆力障碍、学习能力降低等。

2.2 铁过量

急性铁中毒多发生在儿童时期，儿童意外摄入含铁过多的强化铁剂或幼儿误服大量硫酸亚铁后，可引起急性铁中毒，引发明显的胃肠道症状，表现为上腹部不适、恶心呕吐、腹泻黑便，出现休克甚至导致死亡。慢性铁过载常发生在先天性铁代谢障碍(遗传性血色病)人群或继发于某些疾病(溶血性贫血、慢性贫血、血红蛋白病等)，最终导致过量铁在体内聚积，引起器官和组织损伤，常伴有纤维组织显著增生，临床上表现肝纤维化等。也有研究报道铁过载与糖尿病^[3-4]、代谢综合征^[5]、心血管疾病^[6]、癌症^[7]等的发生风险增加相关^[8]，但尚无定论。

3 全球及我国人员的贫血和铁营养状况

3.1 贫血

学龄前儿童和妇女是贫血的高危人群。2021年世界卫生组织(WHO)发布的全球儿童和妇女贫血率的流行情况显示^[9]：自2000年以来，全球育龄妇女贫血患病率基本稳定，孕妇贫血患病率略有下降。2019年15~49岁育龄妇女贫血患病率为29.9%，孕妇贫血患病率为36.5%；2000年以来，6~59个月儿童贫血发生率有轻微下降的趋势，2019年贫血患病率为39.8%，非洲地区5岁以下儿童贫血患病率为60.2%。2010—2013年中国居民营养与健康状况监测结果显示^[10]，我国孕妇贫血患病率为17.2%，乳母贫血患病率为9.3%，0~5岁儿童贫血患病率为11.6%。我国孕妇和儿童贫血率明显低于全球平均水平。

3.2 铁缺乏的判断及发生率

铁缺乏(ID)是贫血最常见的原因，约有一半的贫血由ID引起。目前，WHO尚未公布全球ID的数据。美国2003—2006年营养监测联合使用血清铁蛋白(SF)和血清可溶性转铁蛋白受体(sTfR)的BI(body iron)模型计算12~49岁女性的ID发生率为9.2%^[11]。约旦2010年营养调查^[12]以SF＜15 μg/L判断ID，育龄妇女ID发生率为35.1%，学龄前儿童ID发生率为13.7%。2010—2013年中国居民营养与健康状况监测以3~5岁儿童SF＜12 μg/L、成人SF＜15 μg/L判断ID，我国3~5岁儿童ID患病率为3.3%^[13]。我国大城市孕妇ID发生率为16.4%，贫困农村孕妇ID发生率为39.4%^[10]。

3.3 铁过量调查

2005年在北京和上海开展的一项针对50~70岁中老年人的调查显示，该人群10.6%的男性和14.7%的女性铁过量^[14]。一项包含1 016名美国白种老年人的研究显示，美国13.9%的老年男性和12.2%的老年女性存在铁过量^[15]。

4 铁的食物来源和吸收利用

4.1 铁的食物来源

我国铁的推荐摄入量成年男性和成年女性分别为12、20 mg/d。铁广泛存在于动物性食物和植物性食物中，其中铁含量相对较高的食物包括动物血[如鸭血中铁质量分数(下同)为320 mg/kg]、动物肝脏(如猪肝中铁230 mg/kg)、黄豆(铁360 mg/kg)、南瓜粉(铁280 mg/kg)、胡麻子(铁200 mg/kg)、黑芝麻籽(铁230 mg/kg)、鸡蛋黄、深绿色蔬菜(如油菜和菠菜)、菌藻类及强化食品等^[16]。乳制品、大部分水果和蔬菜中的铁含量相对较低。

4.2 铁的吸收利用

食物中的铁分为血红素铁和非血红素铁。铁的吸收差异较大，从低于1%到高于50%，机体对血红素铁的吸收远高于非血红素铁。血红素铁主要来自肉、禽的血红蛋白和肌红蛋白，受膳食因素影响较少，血红素铁的吸收率大约为25%^[17]。非血红素铁主要存在于植物性食物和乳制品中，占膳食铁的绝大部分。非血红素铁需先被还原成二价铁后才能被吸收，因此受膳食因素影响较大，如膳食中的植酸、多酚(茶、咖啡、可可等)和钙等可以明显抑制非血红素铁的吸收，抗坏血酸、肉、鱼、海产品及有机酸等可明显促进对非血红素铁的吸收^[18]。

5 结语

随着我国经济的快速发展，因蛋白质、能量摄入不足引起的营养不良已不再是主要的营养问题, 而必需微量元素和维生素缺乏引起的“隐性饥饿”是当前和未来一段时间内我国面临的主要营养问题。食盐加碘政策的实施，基本解决了我国严重的碘缺乏问题，自2005年以来该问题处于可持续消除状态。铁缺乏及其引起的缺铁性贫血已成为我国目前最主要的微量元素缺乏病。

营养科学工作者长期研究从合理选择膳食、食物铁强化、铁膳食营养素补充剂等方面改善铁营养缺乏。近几年，“土壤－植物营养－人体健康”的关系链引起了土壤、农学、卫生学等不同领域工作者的广泛重视，以人体对微量元素营养成分的实际需求为导向，通过改善土壤微量元素含量，科学施用微量元素肥料，培育富含微量元素的生物品种等手段，多管齐下，以期找到解决铁营养缺乏的有效方法。

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