铁（Fe）是人体内含量最多的一种必需微量元素，也是研究最多的微量元素之一。早在18世纪已用科学方法证明铁是血液的主要成分；1823年曾用铁制剂治疗年轻妇女“血中有色物质缺乏”取得效果；1928年证明了贫血是由铁缺乏造成，以及奶粉中强化铁可预防或减轻贫血；1932年确证了无机铁可用于血色素（即血红蛋白）的合成，基本阐明了铁在人体中的作用。目前，缺铁性贫血仍是世界范围内普遍存在的公共卫生问题，铁过载的危害也越来越受到重视。随着相关研究的进展，对铁的营养状况评价指标、机体铁稳态的维持、铁失衡的健康危害等均有了进一步的认识。

铁普遍存在于自然界中，土壤中的含量较多。可达4%，是含量仅次于铝位居第二位的金属。铁的原子序数是26，平均相对原子质量为55.85，化合价是2价和3价。自然界中的铁由4种稳定的同位素构成，即 ⁵⁴Fe、 ⁵⁶Fe、 ⁵⁷Fe和 ⁵⁸Fe，其天然丰度分别各占5.8%、91.72%、2.2%和0.28%，以 ⁵⁶Fe为最高。另有9种放射性同位素。

由于铁的化学性质相当活泼，自然界中铁主要以化合物的形式存在。在潮湿的空气中，铁极易氧化，形成含水的氧化物，以FeO、Fe ₂O ₃、Fe ₃O ₄形式存在，即以固体形态或水溶液形态的亚铁（二价）或高铁（三价）形式存在。这两种形式的铁之间，在外环境条件改变时很容易互相转换，这也是铁的氧化还原作用的关键。

机体中铁的浓度为每公斤体重约30～40mg，其中约2/3是“功能性铁”，其余以“贮存铁”的形式存在。人体器官组织中铁的含量，以肝、脾为最高，其次为肾、心、骨骼肌与脑。铁在体内的含量随年龄、性别、营养状况和健康状况而有很大的个体差异。此外，在发生传染病、恶性病变时，肝脏铁含量可极大地增加。

功能性铁是铁的主要存在形式，其中65%～70%的铁存在于血红蛋白，3%存在于肌红蛋白，1%存在于含铁酶类（细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化物酶与过氧化氢酶等），这些铁参与氧的转运和利用等重要的生理过程。

其结构是4个血红素和1个球蛋白链，可以使铁稳定在亚铁状态，又能与氧结合而不被氧化，从而在肺输送氧到机体组织的过程中起关键作用。各种动物血红蛋白的分子量约为64 000，含铁量一般在0.35%左右。人体内血红蛋白含量因年龄、性别、营养状态、居住地的海拔高度、妊娠与哺乳以及疾病等而不同。

由一个血红素和一个球蛋白链组成，仅存在于肌肉组织中。其基本功能是在肌肉中转运和贮存氧，在肌肉收缩时释放氧以满足代谢的需要。

为一系列血红素的化合物，是以血红素为活性中心的含铁蛋白。卟啉环上的侧链不同时，形成不同的血红素，血红素中的铁可在Fe ²⁺与Fe ³⁺间相互转变。细胞色素在氧利用率高的组织（如心肌）中含量最高。

铁的形式包括非血红素铁，如参与能量代谢的NADH脱氢酶和琥珀酸脱氢酶；血红素铁，如对氧代谢的副产物分子起反应的氢过氧化物酶；此外，还有多氢酸酶（参与三羧酸循环）、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（糖产生通路限速酶）和核苷酸还原酶（DNA合成所需的酶）等。

贮存铁以铁蛋白（ferritin）和含铁血黄素（hemosiderin）形式存在于肝、脾与骨髓的单核-巨噬细胞系统中，约占体内总铁含量的25%～30%。

是体内铁贮存的主要场所，以肝实质细胞中含量最多，其余部分存在于肌肉组织及网状内皮细胞中。铁蛋白外壳是一个无机物复合体的铁核，其基本单位的分子式为（FeOOH） ₈（FeOP ₃H ₂），可认为是铁氢化物核结构。铁蛋白有两个亚基，即心脏异铁蛋白和肝脏异铁蛋白。肝脏内铁蛋白的基本作用是摄取铁，防止铁水解、聚合、沉淀，以及铁的动员、移出和被利用。因而铁蛋白主要是作为合成血红蛋白，以及其他生理功能所需的铁的储备库，并将铁贮存在蛋白质外壳内，使细胞内“游离”铁浓度不至于过高而产生有害作用。

为无定形的、主要为氢氧化铁并凝结为无蛋白的棕色、颗粒状物质。动物肝脏、脾脏所贮存的含铁血黄素与铁蛋白几乎各占一半，且两者均可随时被用于造血或从胎盘将铁转运至胎儿。

膳食铁的吸收主要在十二指肠和空肠上端，胃和小肠的其余部分也吸收少量的铁。膳食铁分为血红素铁（heme iron）和非血红素铁（non-heme iron），它们的吸收形式有所不同。小肠黏膜上皮细胞对血红素铁的吸收率远高于非血红素。膳食铁的吸收率差异很大，与机体铁营养状况、生理病理改变、膳食中铁的含量及存在形式，以及膳食中影响铁吸收的食物成分都有密切的关系。

血红素铁主要来自动物性食物，其生物利用高，有效吸收率为15%～35%。它是原卟啉结合的铁，以含铁卟啉复合物的形式被小肠黏膜上皮细胞直接吸收，并由血红素加氧酶裂解成卟啉和铁，释放出游离二价铁。因此，血红素铁的吸收率受膳食因素的影响较小。

非血红素铁主要存在于植物性食物和乳制品中，主要是三价铁形式，占膳食铁的绝大部分，其有效吸收率为2%～20%。非血红素铁在吸收前，必须与结合的有机物（如蛋白质、氨基酸和有机酸等）分离，由细胞色素B还原成二价铁形式被吸收，吸收过程是由存在于小肠微绒毛的下层和腺窝部分的二价金属离子转运蛋白1（divalent metal transporter 1，DMT1）介导完成。因此，非血红素铁的吸收率受膳食因素影响较大。

几乎涉及所有的营养素，如蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素等可影响（或促进，或抑制）铁的吸收利用。

①动物组织蛋白能够刺激胃酸分泌，促进铁的吸收，但动物的非组织蛋白质却无此种作用，如牛奶、乳酪、蛋或蛋清等明显降低铁的吸收率；②纯蛋白质，如乳清蛋白、面筋蛋白、大豆分离蛋白等对铁的吸收有抑制作用；③氨基酸，如胱氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、组氨酸等有利于铁的吸收，原因可能是其能与铁螯合成小分子的可溶性单体有关。实验表明，经消化的畜肉或禽肉释放的半胱氨酸或含半胱氨酸的小多肽可提高铁的吸收。

研究表明，膳食中脂类的适宜含量对铁吸收有利，过高（＞25%）或过低（＜5%）均降低铁的吸收。

①各种单糖和双糖对铁的吸收有促进作用，作用最大的是乳糖，其次为蔗糖、葡萄糖。实验证明，用淀粉代替乳糖或葡萄糖则明显降低铁的吸收率。②由于膳食纤维能结合离子铁，当其摄入过多时，可干扰铁的吸收。

①钙是唯一被证实对血红素和非血红素铁的吸收都有抑制作用的膳食因子，但原因尚不明确。有学者认为是小肠黏膜细胞上钙与铁的竞争性结合，影响了铁的吸收；②无机锌与无机铁之间有较强的竞争作用，特别是当一种矿物质过多时，就可干扰另一种的吸收。此外，动物实验证实，缺锌可使锌与铁的吸收增加；③动物实验还观察到，铜缺乏的大鼠对铁的吸收明显下降；④铅、铬、锰等摄入过多抑制机体对铁的吸收。

①许多报道证明维生素A（β-胡萝卜素）可在肠道内与铁结合，并保持较高的溶解度，防止植酸、多酚类等对铁吸收的不利作用。也有发现缺铁性贫血与维生素A缺乏往往同时存在，给维生素A缺乏者补充维生素A，即使铁的摄入量不变，铁营养状况亦有所改善；②维生素B ₂有利于铁的吸收、转运与贮存。当其缺乏时，铁吸收、转运与肝、脾储铁均受阻。在儿童贫血调查研究中，也发现贫血与维生素B ₂缺乏有关；③维生素C具有酸性和还原性，能将三价铁还原为二价铁，并与铁螯合形成可溶性小分子络合物，有利于铁吸收。口服较大剂量的维生素C时，可显著增加非血红素铁的吸收。研究表明，当铁与维生素C重量比达到1∶5或1∶10时，铁吸收率分别提高3或6倍；④叶酸、维生素E、维生素B ₁₂等对铁的吸收也起到重要的协助作用。

植酸、多酚类化合物、有机酸等可影响（或促进，或抑制）铁的吸收利用。

1）植酸：粮谷类及蔬菜中的植酸能与铁形成不溶性盐，影响铁的吸收。植酸主要以肌醇六磷酸盐的形式，几乎存在于所有谷类的糠麸、种子、坚果和蔬菜水果中。在发酵和消化过程中降解为肌醇三磷酸盐。肌醇三磷酸对铁吸收的抑制作用与肌醇结合的磷酸盐基团总数有关。所以，它对铁吸收的抑制作用存在剂量反应关系。足够量的维生素C可以部分拮抗这种作用。

2）多酚类化合物：几乎所有植物中都含有酚类化合物，其中的某些种类能抑制非血红素铁的吸收，主要是含棓酰（3，4，5-三羟苯甲酰）的多酚类化合物，如茶、咖啡、可可以及菠菜中含有此酚类物质较高，可明显抑制非血红素铁的吸收。

3）柠檬酸、乳酸、丙酮酸、琥珀酸等具有弱的螯合性质的有机酸，均可提高铁的吸收。

①机体铁营养状况、生理与病理改变都可以影响铁的吸收，如贫血、孕期、生长发育可使铁的需要增加；②月经过多、钩虫感染、痢疾、血吸虫病等因铁丢失增加，促进机体增加铁的吸收；③胃肠道pH对铁复合物的形成及溶解性有一定作用，影响铁的吸收；④某些疾病如萎缩性胃炎、胃酸缺乏或过多服用抗酸药，都会影响铁离子释放而降低铁的吸收。

运铁蛋白（transferrin，Tf）或称转铁蛋白，是一类能可逆地结合Fe ³⁺的糖蛋白，其在肝脏合成，每日可达12～24mg/kg体重，血清内含量约2.5g/L，半衰期为7天，可在肝脏和肠道降解。Tf既在肠道内又在贮存部位或红细胞被破坏部位与铁结合，并将大部分铁运送至骨髓用于新的红细胞生成；其余被用来合成其他含铁化合物，如肌红蛋白、细胞色素等；或运送至需要铁的所有细胞与含铁酶类；在妇女孕期，也被运送至胎盘以提供给胎儿的生长所需。

膳食铁通过DMT1吸收入肠上皮黏膜层后，不能以离子形式通过细胞，因为这样会导致自由基的生成，从而破坏膜结构，进而导致组织损伤。因此，铁从刷状缘向基底膜的转运以及在细胞内的暂时贮存，必须要与细胞内Tf结合，使铁成为可溶性的化合物，更利于细胞摄取，具体过程如下：结合铁的Tf与运铁蛋白受体（transferrin receptor，TfR）结合并进入细胞，将铁留在细胞内，参与物质的合成，而过量的铁则会贮存在铁蛋白中。失去铁的Tf（此时Tf仍与受体结合）返回细胞表面，并从受体上解离下来，回到循环中再与铁结合（图1-8-1）。

铁摄入量高的组织，如红细胞前体、胎盘和肝脏等含有大量的TfR。体内各种细胞通过调节其表面TfR的数量来满足自身铁的需求。此种调节不仅可以控制铁在体内的流向和分布，同时可以防止循环系统内游离铁离子的形成及自由基的生成。

因此，正常情况下，铁吸收与排泄是平衡的，且是恒定的，每天大约1～2mg。机体铁的基本丢失是由于皮肤、呼吸道、胃肠道和泌尿系统黏膜细胞新陈代谢导致细胞脱落死亡所致。每日损失的铁主要经粪便排出，少量铁经汗液、皮肤细胞脱落和尿液排出。但是，女性由于月经期会损失大部分铁。

体内的铁来源，一种为膳食铁，另一种来源是红细胞衰老解体释放的血红蛋白铁。铁在体内以铁蛋白和血铁黄素的形式进行贮存，个体间贮存铁的数量差异很大，这与机体铁营养状况和性别有关。一般女性体内贮存的铁为0.3～1.0g，男性为0.5～1.5g。在缺铁性贫血发生以前，贮存铁就几乎耗竭；而在铁过载导致的组织损伤出现前，铁贮存量的增加可超过平均铁贮存的20倍。人体各个组织贮存铁的状况如下：

脑组织由于存在血脑屏障，不能直接从血液中获取铁。血浆铁主要以铁-运铁蛋白复合物（Fe-Tf）的形式存在。体内大多数需铁细胞以内吞的方式，通过膜表面的运铁蛋白受体（TfR）将血液中的Fe-Tf摄入细胞内。据推测，少突神经胶质细胞在铁从血液到神经元的运输过程中起中介者的作用，是脑内铁平衡的调节者。而小胶质细胞在铁代谢中，则可以捕获脑内的自由铁并贮存于铁蛋白中，以防止离子化铁的过氧化安全性作用。

肝脏是合成铁蛋白、运铁蛋白和贮存铁的重要器官。肝脏内的铁被结合为功能铁，如血红蛋白、贮存铁、铁蛋白和含铁血黄素。正常情况下，体内贮存铁的1/3存在于肝脏中，肝脏中的铁绝大部分存在于肝细胞中，小部分在肝星型细胞中。在红细胞生成增多需要释放贮存铁时，肝也参与铁进入与输出红细胞的双向运输过程。铁过载，特别是酒精与铁有协同作用，可促进脂质过氧化及胶原合成，增加铁的吸收，使铁在体内分布失调，造成肝的纤维化、肝硬化。

骨髓与骨骼肌含有一定量的非血红蛋白铁，大多数铁被骨髓中未成熟的红细胞用来制造血红蛋白。衰老的红细胞被巨噬细胞吞噬，铁从分解的血红蛋白中释放出来，重新进入循环。

体内的铁处于一种稳定的平衡状态，即吸收或贮存的铁以补充身体丢失及特殊需要（如生长）的铁。体内铁需要量与贮存量对血红素铁或非血红素铁的吸收都有影响。当贮存量多时，铁吸收率降低；反之贮存量低，需要量增高，却使吸收率增高。

机体通过调节铁代谢的各个环节，包括协调铁的吸收、转运、利用、贮存及丢失以保持这种平衡，并预防体内铁缺乏和过分蓄积。除了红细胞反复破坏后释放的铁供机体利用外，铁的平衡还主要有赖于机体两大调节系统的共同作用。

铁调节蛋白1（iron regulatory proteins 1，IRP1）和2（iron regulatory proteins 2，IRP2）是一类胞质溶质的铁感受性RNA结合蛋白，记录细胞内铁浓度和转录后调控铁代谢基因的表达，以优化细胞内铁的有效性。在铁缺乏细胞中，IRPs与铁蛋白，运铁蛋白受体和其他铁代谢转录物的mRNA中发现的铁应答原件（iron responsive element，IRE）结合，“铁调节蛋白-铁应答原件”（iron-regulatory proteins-iron-responsive elements，IRP-IRE）系统。IRP-IRE为双功能性的RNA结合蛋白，能调节与细胞内铁利用有关的mRNA表达，为mRNA代谢的反式调节因子；又能在转录后水平上调节铁蛋白mRNA的翻译，使运铁蛋白受体mRNA稳定化。

主要调节被吸收的铁在机体组织器官、血浆间的流动，即调节铁从巨噬细胞到肠上皮细胞的释放（图1-8-1）。铁调素通过血液循环分布到肠上皮细胞、巨噬细胞和大多数体细胞，与膜铁转运蛋白（ferroportin 1，FPN1）进行结合，形成“铁调素-膜铁转运蛋白”。此种复合体促进铁的内化和降解，在调节机体铁的摄入和分布中发挥重要作用。因此，当机体内铁充足时，铁调素浓度升高，降低铁的吸收并阻止铁从贮存部位中释放；反之，当机体对铁的需求量增高时，铁调素浓度降低，有利于铁的吸收和从贮存部位向血浆输送。贮存铁增加和炎症可以增强铁调素的表达，而贮存铁降低和缺氧可以降低铁调素的表达。骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）-SMAD调控通路是调控铁调素的核心，它可能是铁调素的铁依赖调控发生的通路，但炎症因子、缺氧等多种因子也可以激活信号通路，导致铁调素转录的改变。

机体中的铁主要以含铁化学基团构成的功能蛋白形式来发挥相应的生理功能。

铁为血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、细胞色素氧化酶以及一些呼吸酶和触媒（铁的氧化物，起催化作用）的组成成分，参与体内氧的运送和组织呼吸过程。血红蛋白可与氧发生可逆性的结合，使其具有携氧功能，参与体内氧的交换及组织呼吸过程；肌红蛋白主要在肌肉组织中转运和贮存氧；细胞色素酶类通过其在线粒体内氧化还原过程中的电子传导作用，对呼吸和能量代谢产生非常重要的作用，并在三羧酸循环过程中生成水，产生能量，在氧化过程中产生的有害物质可被含铁的触媒和过氧化物所破坏而解毒。

铁与红细胞的形成和成熟有关，红细胞中约含机体总铁的2/3。铁在骨髓造血组织中与卟啉结合形成高铁血红素，再与珠蛋白结合生成血红蛋白。缺铁时，新生红细胞中血红蛋白量不足，甚至影响DNA的合成及幼红细胞的分裂增殖，还可使红细胞变形能力降低，寿命缩短，自身溶血增加。

含有Fe-S基团的铁硫蛋白参与一系列基本生化反应，包括调节酶活性、线粒体呼吸作用、核糖体生物合成、辅助因子生物合成、基团表达调节和核苷酸代谢等。Fe-S基团合成缺陷不仅会影响许多铁硫蛋白的活性，也会影响细胞内铁平衡的调节，导致线粒体内铁过载和基质中铁缺乏。顺乌头酸梅是最重要的铁硫蛋白之一，它催化柠檬酸盐向异柠檬酸盐的转化，在三羧酸循环中有重要作用。

铁参与维持正常的免疫功能，缺铁可引起机体感染性增加、巨噬细胞游走和抑制因子减少、吞噬细胞活性受损、淋巴细胞功能受损等，进而影响机体的免疫系统。但过量铁往往促进细菌的生长，对抵御感染不利。另外，铁可促进β-胡萝卜素转化为维生素A，也可参与嘌呤与胶原的合成、抗体的产生、脂类从血液中转运以及药物在肝脏的解毒等。

引起铁缺乏主要原因包括铁摄入不足、膳食铁的生物利用率低、机体对铁的需要量增加或某些疾病所致。

当长期食物选择不当或不良的饮食习惯如偏食、挑食时，影响了摄入食物的种类与数量，从而限制了含铁丰富的食物摄入，最终会导致长期的膳食铁不能满足机体需要。

食物中铁的含量，特别是吸收率较低，是铁缺乏最主要的原因。铁的生物利用率受多种膳食因素的影响，如前述。

当机体对铁的需要量增加，而摄入或吸收的铁量未能相应增加时，可造成机体铁缺乏。如处在生长发育期的儿童，随体重增加，血容量及组织铁相对增加，且生长发育愈快，铁的需要也愈大。一般每增加1kg体重约需增加铁35～45mg，足月儿第一年内需补充外源性铁200mg。由于低出生体重儿贮铁较少、生长发育又较快，需补充的铁量较足月儿高，约为280～350mg。因此，婴儿期尤其是低出生体重儿更易于发生缺铁性贫血。月经量过多、妊娠（多次妊娠）、哺乳，及宫内置节育环都会增加育龄期女性体内铁的丢失，若铁摄入未相应增加，均能导致铁的缺乏。

如萎缩性胃炎、胃酸缺乏或过多服用抗酸药时，影响铁离子释放；慢性腹泻、胃大部切除以及钩虫感染等影响铁的吸收。

当体内缺铁时，铁损耗及其危害是一个从轻到重的渐进过程，可分三个阶段。第一阶段为铁减少期（iron deficiency，ID），此时贮存铁耗竭，血清铁蛋白浓度下降，此阶段尚不会引起明显有害的生理后果。第二阶段为红细胞生成缺铁期（iron deficiency erythropoiesis，IDE），此时除血清铁蛋白下降外，血清铁也下降，同时铁结合力上升（运铁蛋白饱和度下降），游离原卟啉浓度上升，血红蛋白值和红细胞形态正常。第三阶段为缺铁性贫血期（iron deficiency anemia，IDA），除上述各指标改变外，血红蛋白和红细胞压积比下降（表1-8-1）。长时间铁的负平衡，致使体内铁贮备减少，以致耗尽。铁缺乏的后二阶段可出现明显的缺乏表现，详见第七卷有关内容。

体内铁缺乏，引起含铁酶减少或铁依赖酶活性降低，使细胞呼吸障碍，从而影响组织器官功能，出现食欲低下，严重者可有渗出性肠病变及吸收不良综合征等。

铁缺乏的儿童易烦躁，对周围不感兴趣，成人则冷漠呆板。当血红蛋白继续降低，则出现面色苍白，口唇黏膜和眼结膜苍白，有疲劳乏力、头晕、心悸、指甲脆薄、反甲等。儿童少年身体发育受阻，体力下降、注意力与记忆力调节过程障碍，学习能力降低现象。流行病学研究表明，早产、低出生体重儿及胎儿死亡与孕早期贫血有关，婴幼儿与孕妇贫血需特别注意。

铁缺乏还可损害儿童的认知能力，且在补充铁后也难以恢复；可引起心理活动和智力发育的损害及行为改变；出现抵抗感染的能力降低，已有研究表明，缺铁可使T淋巴细胞数量减少，免疫反应缺陷，淋巴细胞转化不良，中性粒细胞功能异常，杀菌能力减弱等，经铁治疗能恢复正常反应；能增加铅的吸收，国外调查发现，铁缺乏的幼儿铅中毒的发生率比无铁缺乏儿童高3～4倍，这是由于缺铁导致对二价金属吸收率增高引起的。

人体具有较强的维持铁平衡、控制铁吸收的能力，所以铁过量的情况比较少见。但出现下列情况时，可出现铁过量：①摄食过量的含铁食物或胃肠外输入过多的铁，如超量摄食含铁补品及铁强化食品或长期大量摄入含铁异常高的特殊食品或多次反复治疗性输血等；②病理性铁过量，如包括遗传性血色素沉着症、胃肠道铁吸收调控受损以及因血液疾病需要反复输血或严重贫血刺激铁吸收而造成过量铁的积累。铁过量可引起急性铁中毒和慢性铁中毒。

过量误服铁剂后发生的明显短暂现象，常见于儿童将包装美观的糖衣或糖浆铁剂当糖吃，当1次摄食铁量达到和超过20mg/kg体重时即可出现急性铁中毒。铁的致死量约为200～250mg/kg体重，当摄入和吸收的铁量超过与血浆中运铁蛋白结合的量，或使运铁蛋白饱和度接近100%时，铁的安全性才变得明显。急性铁中毒最明显的表现是恶心、呕吐和血性腹泻，主要是铁局部作用引起胃肠道出血性坏死的结果。全身性的影响则有凝血不良、代谢性酸中毒和休克等。

近十年来，越来越多的研究结果显示，铁过载与肝病、2型糖尿病、心脑血管疾病、直肠癌、乳腺癌等的发病率有关。

肝脏是铁贮存的主要部位，也是铁过多诱导损伤的主要靶器官，铁过载可引起肝纤维化和肝细胞瘤。铁过载对细胞的安全性作用主要通过启动和催化氧自由基，使肝细胞在氧自由基作用下产生脂质过氧化反应，引起氧化损伤，最终造成肝细胞死亡。而肝细胞死亡又会进一步加重肝过载，形成恶性循环，进一步加重肝组织的脂质过氧化损伤，从而加重脂肪肝。近年来，铁超载在非酒精性脂肪肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）中的作用日益受到关注。最新Meta分析结果表明，中国人口中NAFLD的总体发病率为20.09%（95% CI：17.95%～22.31%），并且呈逐年上升的趋势。

三羧酸循环是体内糖有氧氧化、供给能量的主要途径，该循环中一半以上的酶或辅因子含铁或有铁存在时才能发挥生理功能。流行病学研究表明，与健康人群相比，2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者的血清铁蛋白（serum ferritin，SF）水平往往显著升高。更为重要的是，这种现象在T2DM早期阶段就可表现出来。除了SF外，血清运铁蛋白受体（serum transferrin receptor，sTfR）及两者的比值sTfR/SF均有报道可用于预测铁营养状况与T2DM发生发展的关系。Meta分析结果显示血红素铁摄入量越高，T2DM发病风险也越高，但总的膳食铁摄入量、非血红素铁摄入量或铁补充剂摄入量并不与T2DM发率显著相关。一项关于铁超载及其与人类风险关系的研究表明遗传性色素沉着症和反复输血引起铁过载的患者常常会继发糖尿病，对这些患者进行驱铁治疗，能提高其糖耐量，降低继发糖尿病的发病率。

越来越多流行病调查显示，铁超负荷与动脉粥样硬化、冠心病、高血压和心肌梗死等心血管疾病显著相关，而驱铁治疗能明显减轻心肌损伤，缓解铁超负荷患者的心脏症状，提高存活机会。一项前瞻性研究发现，在正常体重男性人群中，较高的血红素铁摄入会增加脑卒中风险。

铁可能是肿瘤细胞生长和复制的限制性营养素，或者超载的铁能拮抗其他营养素，如锌、维生素E和C等，降低机体的防御功能。关于铁摄入与其他癌症（如胃癌、胰腺癌）的研究也有很多，但都尚未有确切结论。

合理选择特异、灵敏的早期铁缺乏的监测指标，将会使人群中的隐性贫血者及时被发现并进行治疗，不至于进一步发展为缺铁性贫血，使其患病率降低。以下具体介绍铁营养状况评价指标的定义及生理意义，各个指标的检测方法详见第三卷第五章第十八节“铁营养状况评价指标”。

血清铁蛋白（serum ferritin，SF）是血液中贮存铁的一种蛋白质，随着机体铁贮存的减少而下降，可反映机体的铁营养状况，但在感染、创伤等情况下SF水平会升高。SF具有3个主要功能：①作为贮存铁的单位，可以防止细胞内游离铁浓度过高而损伤细胞；②为合成血红蛋白提供“铁储备库”；③参与铁代谢，影响铁吸收。在机体缺铁的早期，尚未出现功能性缺铁和贫血时SF已经下降，它可反映机体贮存铁状况，其含量与诊断铁缺乏的金标准“骨髓铁染色”呈正相关。但当机体贮存铁完全或几乎被耗竭时，SF不能提供组织铁缺乏的进一步信息。因此，对SF的测定是诊断隐性缺铁性贫血最好、最可靠的方法。按WHO《缺铁性贫血的预防评价与控制指南》的界定标准，SF通常的临界值是15μg/L，低于此值则可认为是铁缺乏。此外，WHO的指南对不同年龄不同性别人群的SF界值进行了明确规定（表1-8-2）。

血清运铁蛋白受体（serum transferrin receptor，sTfR）反映了未成熟红细胞中受体的数量和红细胞生成水平。目前认为sTfR是比较可靠的鉴定机体铁缺乏的指标，与组织缺铁的程度成负相关。早期缺铁即可诊断，缺铁性贫血时比正常值（0.9～2.3mg/L）高3～4倍。它不受性别、年龄、妊娠、炎症性疾病、感染以及其他慢性病的影响，能准确反映机体铁状况，灵敏度高，早期缺铁即可诊断。该指标生物变异小，实验方法一旦建立操作简单易行，标本用量少，无创伤性，适于人群铁状况的监测，尤其是对高危人群的筛检。

红细胞游离原卟啉（free erythrocyte protoporphyrin，FEP）是幼红细胞和网织红细胞合成血红蛋白中未能与铁结合而残留在新生红细胞内的非血红素原卟啉。作为诊断单纯性铁缺乏的指标用于人群普查。该指标易受一些因素影响，如铅接触、慢性病贫血、铁粒幼细胞贫血、珠蛋白生成障碍性贫血和严重溶血性贫血等，从而导致FEP升高。FEP＞0.9μmol/L（全血）或原卟啉（EF）＞0.96μmol/L（全血）或FEP/Hb＞4.5μg/gHb，即可诊断为贫血，WHO推荐其浓度用于评估人群铁缺乏的患病率。

血红蛋白（hemoglobin，Hb）缺乏是诊断贫血最常用的指标及缺铁的晚期表现，低于正常参考值可诊断为贫血，但在正常范围内，也不可排除缺铁的可能性。该指标随年龄、性别和怀孕情况不同而变化，我国血红蛋白正常值范围为男性：120～160g/L，女性：110～150g/L。但是此指标的检测应该注意以下几点：①延迟缺铁性贫血的检出；②铁充足和铁缺乏人群的血红蛋白浓度的明显重叠；③影响红细胞生成和导致慢性溶血的因素，以及维生素B ₁₂或叶酸缺乏都可以使Hb浓度下降。可见，Hb在评价铁的状况时缺乏特异性和灵敏性。若Hb是唯一可得到的测量指标，那么通过一段时间补铁后，Hb值升高则可判定是缺铁性贫血。

平均红细胞容量（mean corpuscular volume，MCV）反映了整体红细胞体积的大小，在部分地中海贫血患者和50%由炎症引发的贫血人群中可见MCV降低，特异性不高。血细胞分布宽度（red blood cell distribution width，RDW）反映周围红细胞大小异质性的参数。缺铁性贫血的特征性改变为低MCV和高RDW，一般MCV＜80fL，RDW＞15%。这两项指标在缺铁性贫血的筛查及鉴别诊断上具有实用价值。

网织红细胞是介于晚幼红细胞和成熟红细胞之间的过渡阶段细胞，其从骨髓释放进入血液中，在血液中循环1～2天后转变为成熟红细胞。网织红细胞血红蛋白含量（reticulocyte hemoglobin content，CHr）作为铁缺乏的诊断具有以下优点：①更灵敏地反映体内Hb合成状况；②可以了解近期骨髓生成红细胞状况，直接反映新生红细胞中Hb的合成水平；③可以评价缺铁性贫血患者铁剂治疗后骨髓对治疗反应的敏感指标。研究显示当以骨髓铁染色作为金标准时CHr比SF、TS和MCV能更好地反映铁贮存状况，是反映铁缺乏和缺铁性贫血最灵敏的指标。成人CHr的正常参考范围为28～35pg。

血清铁（serum iron，SI）是血液循环中与血浆转铁蛋白结合的铁，代表铁进入和离开循环之间的平衡。SI的正常值范围为50～180mg/dl，当SI＜50mg/dl时，被认为是早期缺铁性贫血诊断依据之一。正常人血清铁水平在一天中有很大变化，不同时间测定的结果，变异极大，而且炎症、妊娠、口服避孕药均可影响血清铁的含量，因此，不宜单独应用作为诊断缺铁的指标。

运铁蛋白饱和度（transferrin saturation，TS）是结合了两个铁离子的运铁蛋白所占全部运铁蛋白的比例，用血清铁除以总铁结合力（TIBC）计算而得，随着血清铁的变化而变化。由于TIBC在铁缺乏时升高，在慢性疾病时降低，所以TS可用于鉴别铁缺乏和慢性病贫血。此外，地中海贫血和缺铁性贫血均为小细胞和低色素性贫血，但地中海贫血时TS升高，缺铁时TS降低。一般，成年人TS＜16%认为是铁缺乏，婴儿和儿童判断铁缺乏的界值分别为12%和14%。

铁储量（body iron，BI）是一个结合SF与sTfR的综合性定量指标，不仅可以反映机体贮存铁水平，而且在铁耗竭后可以指示机体缺铁程度，是一个可贯穿各个铁营养阶段的综合反映铁营养状况的指标。机体贮存铁情况的BI模型：

BI模型无需单独给SF和sTfR设定界值。当BI＞0时，表示机体贮存铁的实际含量；当BI＜0时，表示机体缺铁的量。该指标作为一个评估和监测机体铁贮存和利用状况的指标，其灵敏度和特异度仍需要深入研究。

铁调素（hepcidin，Hepc）是由肝脏合成的富含半胱氨酸的抗菌多肽，是控制小肠铁吸收以及调节机体铁稳态的蛋白。该指标是诊断缺铁性贫血的一个新的生物标记物，主要反映体内铁的贮存状态。Hepc通过抑制小肠对铁的吸收，促进巨噬细胞贮存铁和减少肝脏贮存铁的三个途径来调节铁的浓度和组织铁的分布。在铁积聚时，Hepc表达增加，使小肠铁吸收减少，巨噬细胞铁贮存增多；铁缺乏时，则反之。目前对铁调素的研究还不够成熟，还需深入探讨。

由于各种指标都有其局限性，在对体内铁的营养状况进行评价时，最常用的指标包括SF、sTfR、FEP、FEP/Hb和TS。使用这些指标可以反映铁代谢的不同方面，而且可以区分从铁过载到贮存铁减少期的整个铁营养状况。SF的下降是反映铁贮存状况下降的第一指标。贮存铁减少期继续发展伴随着运铁蛋白和卟啉的增加，最严重状况可发展为贫血，以低Hb为特征。WHO推荐的评价指标是SF、sTfR、FEP、Hb、MCV和RDW。

人体铁的需要量可采用平衡实验或要因加算法等来确定。由于铁的吸收率随摄入量而变化，即使低摄入量也能维持平衡状态，所以，在用平衡实验时，有过低估计需要量的危险，因此，国外各国制订时，除了0～6月龄婴儿外，多采用要因加算法确定，在此基础上推算RNI。2013年中国营养学会修订膳食铁参考摄入量时，参考了外国有关研究资料，采用要因加算法进行修订。

0～6月龄婴儿采用母乳摄入量和母乳中铁含量确定AI值。根据我国调查资料，母乳摄入量为750ml/d，母乳铁含量为0.45mg/L，据此，修订0～6月龄婴儿铁的AI值为0.34mg/d（0.75L/d ×0.45mg/L），取整后为0.3mg/d。

7～12月龄婴儿膳食铁的参考摄入量，采用要因加算法确定EAR，设定CV为20%，计算RNI。要因加算法确定铁需要量的因素包括四个部分，即基本铁丢失量、Hb中的铁蓄积量、非存储性组织铁的增加量和存储铁的增加量，确定膳食铁平均需要量尚需考虑膳食铁的吸收率。参照国外资料，确定我国该月龄段婴儿基本铁丢失为0.20mg/d，Hb中的铁蓄积量为0.33mg/d，非存储性组织铁增加和存储铁增加量分别为0.008mg/d和0.05mg/d，4个因素之和为0.58mg/d，膳食铁的吸收率为8%，膳食铁的平均需要量为7.25mg/d（0.58/0.08），修订处理，确定EAR为7mg/d，设定CV为20%，取整数，修订RNI为10mg/d。

儿童和青少年膳食铁参考摄入量，也是采用要因加算法推算，1～10岁年龄段不考虑性别差异，11岁以后女性，因月经使铁丢失，因此需要加上月经铁丢失量。采用要因加算法计算膳食铁需要量，结果见表1-8-3。设定CV为15%，推算RNI，结果见表1-8-4。

成年男性因没有生长发育的需要，对铁的需要量等于基本丢失量，为0.93mg/d；成年女性除了基本丢失量外，还应考虑月经的丢失量，其铁需要量为基本铁丢失量（0.82mg/d）加上月经铁丢失量（0.65mg/d），共需铁约1.47mg/d。以吸收率10%和变异系数15%计算，修订18～49岁男性铁EAR为9mg/d（0.93÷0.10=9.3，并取整）；RNI为12mg/d（9.3×1.3，并取整）；18～49岁女性铁的EAR为15mg/d（1.47÷0.10=14.7，并取整），RNI为20mg/d（14.7×1.3，并取整）。

50岁以上多数女性因绝经没有月经铁丢失，因此，膳食铁的参考摄入量不分性别，均与18～49岁男相同，即EAR为9mg/d，RNI为12mg/d。

怀孕期间的铁需要除了基本的铁损失外，还包括：①随胎儿的成长增加的铁储备量；②胎盘、脐带中的铁储备量；③随循环血量及红细胞量的增加Hb中蓄积的铁。基本的铁丢失与非孕期的成年妇女相同，平均每日丢失铁0.82mg。整个孕期（280天）丢失的铁约为230mg。随胎儿的成长增加的铁储备量和胎盘、脐带中的铁储备量，采用FAO/WHO的数据，即孕早、中、晚各约93天孕期需要铁储备分别为25mg、100mg、190mg。随循环血量及红细胞量的增加Hb中蓄积的铁仍是按FAO/WHO（1988年）提出的约500mg铁量数据。这种需求增加主要集中在孕中期和后期，而在孕早期变化不大。膳食铁吸收率在孕早期与非孕女性相同，为10%，在孕中期和孕晚期的吸收率为25%，设定CV为15%，修订孕妇膳食铁的EAR和RNI，结果见表1-8-4。

母乳喂养前6个月，一般月经尚未恢复，此期的铁需要量包括基本的铁损失和母乳中分泌的铁。基本铁丢失仍采用成年非孕期非哺乳期的妇女，为0.82mg/d，乳母因泌乳损失的铁量为0.34mg/d。在母乳喂养6个月左右，乳母恢复月经，因此需考虑其月经铁损失，月经铁丢失约0.65mg/d。因此，哺乳期间乳母的铁需要量为1.81mg/d（0.82+0.34+0.65）。乳母的铁吸收率与普通育龄妇女接近，仍取10%，则EAR为18mg/d。取CV为15%，则RNI为24mg/d。

国外有研究表明，摄入铁20～60mg/kg时会出现急性毒性。低剂量时一般为肠胃刺激。虽然肠胃反应不如其他可能的副效应严重，但被确证为能反映剂量-反应关系的有害作用指标，因此，美国和加拿大等国在制定铁的UL时，选定肠胃反应为指标。我国相关研究资料很少，中国营养学会修订UL时，主要参考美国的研究数据进行修订。

中国居民膳食铁参考摄入量见表1-8-4。

铁广泛存在于各种食物中，但分布极不均衡，吸收率相差也极大，从小于1%到大于50%不等，混合膳食中铁的平均吸收率为10%～20%。动物性食物含有丰富且易吸收的血红素铁，主要来源为动物肝脏（猪肝22.6mg/100g）、动物全血（鸭血30.5mg/100g）、动物瘦肉（牛肉3.4mg/100g）、海产品类（虾皮11.0mg/100g）、蛋类（鸡蛋黄6.5mg/100g）等；而蔬菜中含铁量不高且生物利用率低，主要有蒜薹、韭薹、芥菜、菠菜等，大多数蔬菜铁含量小于5mg/100g。关于食物中铁含量的内容详见本书第二卷食物营养。