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铁的代谢
1
目录
铁的重要性 铁的代谢 铁缺乏与相关疾病 缺铁性贫血的诊断
2
红细胞(RBCs)的生成
骨髓
促红细胞生成素
血液循环
铁
干细胞
BFU-E (早期红系祖细胞)
CFU-E
原红细胞
(晚期红系祖细胞)
BFU-E 在白介素-3和促红细胞 CFU-E在高浓度的促红细胞生成
生成素的存在下形成CFU-E
素的存在下形成原红细胞
铁吸收主要部位是十二指肠和空肠上段
食物中的高铁 (Fe3+)
胃酸
亚铁(Fe2＋)
小肠绒毛顶端的铁还原酶Dcytb
吸收
进入到细胞
十二指肠肠细胞膜上的 DMT1 （二价金属离子 转运蛋白1）
小肠
9
铁吸收的形式
血红素铁
• 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
• 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 收和骨髓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
14
影响铁吸收的因素
铁卟啉类 非铁卟啉类
血红蛋白、肌红蛋白和细胞色素及酶（功能铁）
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（储存铁）
贮存部位：肝脏、脾、肺、骨髓和巨噬细胞
在所有细胞中，如果摄取的铁超越其当时代谢的需求，铁将被暂时贮存于铁蛋白中，其中，
网状内皮系统的巨噬细胞和肝细胞最适于铁的贮存
处于储存铁与功能铁之间
• 肌红蛋白及各种酶含活性铁
400mg
• 25%的铁(约800~1200mg)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
12
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
4
4
铁参与血红蛋白的合成
原卟啉+铁血红素
+ 血红蛋白
珠蛋白
• 四个亚基
– 两个α亚基 – 两个β亚基
•铁 • 亚铁血红素 • 结合4 O2
铁 α链
亚铁血红素组 β链
血红素分子 (铁原卟啉IX)结构
红细胞 β链
α链
斜齿轮形状的多肽 分子
血红蛋白结构
5
5
目录
铁的重要性 铁的代谢 铁缺乏与相关疾病 缺铁性贫血的诊断
1~2mg 转铁蛋白
肾脏
促红细胞生成素 红细胞生成
储存铁
骨髓
红细胞200mg
肝、脾、骨髓网状内皮细胞
11
铁在机体内的状态及分布Βιβλιοθήκη Baidu
吸收 转运(转铁蛋白)
转运铁
功能铁
储存铁
• 成份约占机体总铁量的75％
• 极少部分(约4 mg)以转铁蛋白结 • 功能性铁以血红蛋白结合铁为主
合铁的转运铁形式存在于血浆中， (约2500mg)
• 血红素的吸收一般不受食物成份影响，吸收率高
非血红素铁
• 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
10
铁的转运及分布
食物中的铁
铁吸收
Fe(Ⅲ) 10mg 1~2mg 铁转运
促红细胞生成素 肠
网织红细胞
RBCs
0
12
18
20
22
25
细胞成熟的时间 (天)
• 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
3
4
铁是红细胞合成的必须因素
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
食物的影响
对非血红素铁吸收的影响
促进剂 抑制剂
食物
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
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
15
铁的贮存
贮存形式
17
铁的毒性
• 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，它能催化体内有毒性 的活性氧(ROS)的形成
• 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：
+ 1ee-
+ 1e-
+ 1e-
+1
O2 → •O2- → H2O2 → •OH → H2O
+2H+
+OH-
+H+
• 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，发生“氧化应激”
• “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
6
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
7
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
铁
主要来源
的
来
源
外源性
每天从食物中摄取铁1~1.5mg
8
铁吸收的过程
• 育龄妇女平均每天排出的铁约为1.5 ~ 2.0mg
13
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 中循环、从尿中排泄
16
各脏器和铁代谢
肝和铁代谢
• 合成铁调肽 • 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
骨髓和铁代谢
• 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
脾和铁代谢
• 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
目录
铁的重要性 铁的代谢 铁缺乏与相关疾病 缺铁性贫血的诊断
2
红细胞(RBCs)的生成
骨髓
促红细胞生成素
血液循环
铁
干细胞
BFU-E (早期红系祖细胞)
CFU-E
原红细胞
(晚期红系祖细胞)
BFU-E 在白介素-3和促红细胞 CFU-E在高浓度的促红细胞生成
生成素的存在下形成CFU-E
素的存在下形成原红细胞
铁吸收主要部位是十二指肠和空肠上段
食物中的高铁 (Fe3+)
胃酸
亚铁(Fe2＋)
小肠绒毛顶端的铁还原酶Dcytb
吸收
进入到细胞
十二指肠肠细胞膜上的 DMT1 （二价金属离子 转运蛋白1）
小肠
9
铁吸收的形式
血红素铁
• 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
• 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 收和骨髓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
14
影响铁吸收的因素
铁卟啉类 非铁卟啉类
血红蛋白、肌红蛋白和细胞色素及酶（功能铁）
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（储存铁）
贮存部位：肝脏、脾、肺、骨髓和巨噬细胞
在所有细胞中，如果摄取的铁超越其当时代谢的需求，铁将被暂时贮存于铁蛋白中，其中，
网状内皮系统的巨噬细胞和肝细胞最适于铁的贮存
处于储存铁与功能铁之间
• 肌红蛋白及各种酶含活性铁
400mg
• 25%的铁(约800~1200mg)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
12
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
4
4
铁参与血红蛋白的合成
原卟啉+铁血红素
+ 血红蛋白
珠蛋白
• 四个亚基
– 两个α亚基 – 两个β亚基
•铁 • 亚铁血红素 • 结合4 O2
铁 α链
亚铁血红素组 β链
血红素分子 (铁原卟啉IX)结构
红细胞 β链
α链
斜齿轮形状的多肽 分子
血红蛋白结构
5
5
目录
铁的重要性 铁的代谢 铁缺乏与相关疾病 缺铁性贫血的诊断
1~2mg 转铁蛋白
肾脏
促红细胞生成素 红细胞生成
储存铁
骨髓
红细胞200mg
肝、脾、骨髓网状内皮细胞
11
铁在机体内的状态及分布Βιβλιοθήκη Baidu
吸收 转运(转铁蛋白)
转运铁
功能铁
储存铁
• 成份约占机体总铁量的75％
• 极少部分(约4 mg)以转铁蛋白结 • 功能性铁以血红蛋白结合铁为主
合铁的转运铁形式存在于血浆中， (约2500mg)
• 血红素的吸收一般不受食物成份影响，吸收率高
非血红素铁
• 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
10
铁的转运及分布
食物中的铁
铁吸收
Fe(Ⅲ) 10mg 1~2mg 铁转运
促红细胞生成素 肠
网织红细胞
RBCs
0
12
18
20
22
25
细胞成熟的时间 (天)
• 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
3
4
铁是红细胞合成的必须因素
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
食物的影响
对非血红素铁吸收的影响
促进剂 抑制剂
食物
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
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
15
铁的贮存
贮存形式
17
铁的毒性
• 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，它能催化体内有毒性 的活性氧(ROS)的形成
• 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：
+ 1ee-
+ 1e-
+ 1e-
+1
O2 → •O2- → H2O2 → •OH → H2O
+2H+
+OH-
+H+
• 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，发生“氧化应激”
• “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
6
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
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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
铁
主要来源
的
来
源
外源性
每天从食物中摄取铁1~1.5mg
8
铁吸收的过程
• 育龄妇女平均每天排出的铁约为1.5 ~ 2.0mg
13
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 中循环、从尿中排泄
16
各脏器和铁代谢
肝和铁代谢
• 合成铁调肽 • 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
骨髓和铁代谢
• 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
脾和铁代谢
• 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