铁的营养关系与TMA
铁缺乏性贫血一度被认为是全球最主要的营养问题。然而，现在已知铁参与许多代谢过程，尤其是酶，铁缺乏会导致除贫血以外的多种临床表现。铁存在于每个细胞中，并参与通过Krebs循环中的细胞色素、氧化酶和氧合酶进行电子传递的过程。
人体营养素的摄入和需求
人体内的铁含量约为成年女性每公斤体重25毫克，男性每公斤体重35毫克。铁的推荐摄入量为：婴幼儿和儿童为10-15毫克，成年男性为10毫克，青少年和成年女性为18毫克，怀孕和哺乳期女性为45毫克。
铁的评估，血液和组织
常规血清铁测试不能反映铁的摄入情况，但可用于确定体内铁储备、缺乏或过量。Alpers等人指出了血清铁的固有不稳定性，同一人的血清铁每天波动高达30%。Statland和Winkel报道，在同一时间每天从同一患者的血样中提取的血清铁水平存在相当大的变异性。由于正常的昼夜节律变化，早上的值可以比晚上的值高出30%。这种节律在夜班工作者中是相反的。睡眠剥夺可以使血清铁水平降低高达50%。铁的血清水平也会随着月经周期和口服避孕药（OCA）的使用而波动。在月经前期铁水平下降，在使用OCA期间升高。
由于血清铁浓度的正常和诱发性变化，当评估铁缺乏或铁过载时，单个铁测定结果应谨慎解释。
组织矿物质分析（TMA）具有与血清不同的独特优势，因为它有潜力在血清变化可被检测到之前发现铁平衡的趋势，包括缺乏或过载。TMA研究不受血清中发现的正常昼夜变化的影响。由于铁缺乏可以存在于无贫血（铁缺乏性贫血）的情况下，并且已经报道铁缺乏2到3倍于铁缺乏性贫血6 7，TMA可能作为适当的铁状况筛查工具。
TMA（组织矿物质分析）具有独特的优势，因为它有潜力在血清变化之前检测到铁平衡倾向，无论是缺乏还是过量。TMA研究不受血清中发现的正常昼夜变化的影响。由于铁缺乏可以存在于无贫血（铁缺乏性）的情况下，并且被报道为铁缺乏性贫血的2到3倍，因此TMA可能作为评估铁状况的适当筛查工具。
然而，TMA铁水平也应谨慎解释。解释TMA结果时应考虑样品变异和可能的外源性污染。Trace Elements，Inc.已将理想组织铁水平确定为2.8毫克/％。但是，应该更重要地考虑铁水平与其他矿物质之间的关系，并结合血清检测结果和临床发现来解释组织铁状态，而不是仅仅看铁水平。重要的比率包括钙/铁（Ca/Fe）、铁/铜（Fe/Cu）、铁/铅（Fe/Pb）和铁/汞（Fe/Hg）。理想比率为Ca/Fe = 15，Fe/Cu = 1.12，Fe/Pb> 5.6和Fe/Hg> 28。这些比率的显著变化（Ca/Fe升高，Fe/Cu降低，Fe/Pb和Fe/Hg）可以表明铁缺乏的倾向，因为每种金属都已知会干扰铁的吸收或需要铁的代谢过程。组织铁过载也可以通过使用组织铁水平结合铜和钙（低Ca/Fe和高Fe/Cu）进行评估。
其他常规的血清指标也可以与TMA研究结合使用，包括总铁结合能(TIBC)，转铁蛋白的饱和度百分比，铁蛋白，红细胞压积(HCT)，平均红细胞体积(MCV)和平均红细胞血红蛋白(MCH)。这些血清变化通常只在铁储存开始耗竭时才会表现出来。它们也受到多种因素的影响，如海拔、生理状况、年龄和性别。关于这些和其他测试的进一步讨论已经被Sauberlich等人详细描述过。
与铁平衡失调有关的疾病条件
Prasad 报告称铁的治疗使用可追溯到公元前500年。10 铁曾用于治疗一种称为贫血症的疾病，其症状包括皮肤苍白，身体和四肢沉重，水肿，呼吸困难，心悸，头痛，心跳过快，长时间睡眠，月经停止以及厌食肉类。随着对铁的生化功能认识的不断加深，这个列表可以扩展到包括贫血和非缺铁性贫血表现（铁缺乏），其中包括情绪改变、免疫缺陷、内分泌和其他身体障碍。
缺铁对心理的影响
早期的研究已经报道了十几岁青少年血红蛋白水平和智力表现之间的相关性。11 其他研究也证实了这些发现，包括在成年人和儿童中。12、13 进一步的研究表明，不伴随贫血的缺铁症会导致注意力和认知功能缺陷、最小脑功能障碍和多动症。15 心理功能的障碍归因于需要铁的许多代谢途径中的一些缺陷，如血红蛋白低导致脑组织缺氧。铁在有丝分裂中的DNA合成中是必需的，因此缺乏会导致神经元发育受损。神经递质酶中还需要铁，铁依赖性酶单胺氧化酶（MAO）在缺铁的情况下会降低。MAO活性的降低导致其他神经递质如去甲肾上腺素、多巴胺和5-羟色胺的增加。研究已经报道，在缺铁的儿童中，去甲肾上腺素的尿排泄量增加。
早期的研究已经报道了十几岁青少年血红蛋白水平和智力表现之间的相关性。11 其他研究也证实了这些发现，包括在成年人和儿童中。12、13 进一步的研究表明，不伴随贫血的缺铁症会导致注意力和认知功能缺陷、最小脑功能障碍和多动症。15 心理功能的障碍归因于需要铁的许多代谢途径中的一些缺陷，如血红蛋白低导致脑组织缺氧。铁在有丝分裂中的DNA合成中是必需的，因此缺乏会导致神经元发育受损。神经递质酶中还需要铁，铁依赖性酶单胺氧化酶（MAO）在缺铁的情况下会降低。MAO活性的降低导致其他神经递质如去甲肾上腺素、多巴胺和5-羟色胺的增加。研究已经报道，在缺铁的儿童中，去甲肾上腺素的尿排泄量增加。
其他铁平衡失调的身体和代谢影响
与铁缺乏相关的一些身体症状包括贫血症状，另外还有先前提到的萎黄病症状。其他症状包括颅内压增高导致慢性头痛、脾脏和心脏肥大、舌炎、口角炎和勺形指甲症候群（凹陷或勺形指甲）。当贫血存在时，眼白可能变得珍珠般的白色或蓝色。指甲变得易碎且纵向有脊状。
Pica:
Pica是指一种病态行为，患者会食用非食物的物质，如土壤、纸张、头发、衣服、墙壁等等。这种行为不仅会对身体造成危害，而且可能导致缺铁性贫血。Pica最常见于儿童、孕妇和精神疾病患者。
Pica是一个用于描述对食物或其他物质的异常或不寻常渴望的术语，与缺铁有关。这种情况最常见于儿童和妇女。最常见的Pica形式是食土癖，即食用粘土或泥土。纸张Pica已在患有汞中毒并伴随铁缺乏的个体中报告。例如，有一个女人经常吃纸，包括平装小说、面纸盒、香烟和糖果包装纸等。她被发现血液和头发中均存在汞中毒和缺铁性贫血。汞被用于保护纸制品并作为杀菌剂。口服铁疗法消除了她对吃和咀嚼纸的渴望。
Pagophagia（嗜冰症）是指成年人强烈渴望吃冰，通过铁疗法可以控制。 洗衣淀粉（淀粉嗜食症）的摄入或渴望，是嗜食症的一种形式，经常出现在女性，尤其是怀孕期间，并是铁缺乏的另一种征象。 嗜食症通常被认为是在不发达国家或贫穷的农村地区发生的现象，但在一般人群中也并不罕见。还应指出，即使铁贮存足够或过多，嗜食症也可能发生。组织中铁的潴留增加而无法重新利用造血过程会产生与铁缺乏相同的效果。
铁失衡的内分泌影响
1938年，塞西尔描述了甲状腺机能减退与缺铁性贫血之间的关系。他指出，缺铁性贫血应同时进行甲状腺提取物和铁治疗。最近的研究发现，铁缺乏会影响甲状腺功能，并且铁状况可能反映甲状腺活动。Lehmann等人最近报告说，在铁缺乏症患者中，L-苯丙氨酸转化为L-酪氨酸的速度降低了50%以上。由于甲状腺和肾上腺的关系是互逆的，因此可以推测，铁状况也可能反映肾上腺活动。TMA研究发现，亚临床甲状旁腺功能亢进可能有助于铁缺乏。这是由于甲状旁腺对钙吸收的影响增加，从而降低铁的吸收。
吞咽困难
一种称为普拉默-文森综合症（PVS）的病症与缺铁有关，其特征是食管狭窄导致吞咽困难。最初，文森将这些病例描述为歇斯底里性吞咽困难。PVS已知对铁治疗有反应。30 甲状腺功能下降可能会加重PVS的影响。吞咽困难或频繁需要清喉咙是甲状腺功能低下或肿大的经典症状。正如前面所讨论的，缺铁与甲状腺活动低有关。
也许那些抱怨吞咽困难，特别是药片的患者应该对他们的甲状腺和铁状况进行评估。
感染
在感染性疾病（细菌性）期间，铁被转移到存储区（肝脏、脾脏和骨髓）中。这是一种保护机制，使得铁对细菌不可用，因为细菌需要铁来生长。铁也变得不可用于红细胞的合成，导致感染性贫血，这种贫血在感染得到控制之前不会对铁治疗产生反应。慢性感染（细菌性）的TMA研究指示Fe/Cu比率升高，通常大于2:1。其他铁再利用受到损害的情况包括类风湿性关节炎和某些类型的恶性肿瘤。上述情况导致铁缺乏性贫血，即使组织中铁的浓度足够也是如此。铁缺乏也是感染的易感因素，因为会降低体液免疫。降低的免疫可能是由于其他营养缺乏所致。低铁和血红蛋白水平已发现与维生素A缺乏相关。
缺铁也常见于患有慢性念珠菌病和反复发作的单纯疱疹病毒感染的个体中。
造成缺铁的因素
铁缺乏可以由许多因素引起：生理需要增加（如在怀孕和生长期间），过度失血，铁摄入不足，吸收不良，膳食拮抗物，感染，寄生虫，营养不良，以及维生素和矿物质缺乏。
来源和吸收
血红素铁（铁与血红素分子结合的形式）是最容易被吸收的铁的形式，存在于动物蛋白中。虽然蔬菜中的铁在单独食用时不易被吸收，但在动物蛋白存在的情况下，吸收会得到增强。牛奶和奶酪等乳制品可以使铁的吸收减少多达80％。茶叶中的单宁也会降低铁的吸收。
铁需要在胃酸介质下与蛋白质结合，以便稍后在小肠中释放和吸收。胃酸缺乏会显著抑制铁的吸收。在碱性介质中，铁会形成不溶性复合物并变得无法吸收。
与铁吸收相对抗的矿物质
图1显示了对铁吸收具有拮抗作用的矿物质。过量摄入这些微量元素中的任何一个或组合可以导致铁缺乏性贫血或加重现有的缺乏。这些矿物质对铁的拮抗作用可能是通过抑制吸收、细胞分隔位移或干扰细胞铁酶来实现的。铁治疗也可用于对抗有毒金属积累的影响。缺乏协同微量元素也可能导致铁缺乏。协同矿物质包括以下内容：
与铁协同作用的微量元素包括以下几种：
铜（Cu） 铬（Cr） 钠（Na） 镍（Ni） 硒（Se） 钾（K） 锰（Mn） 磷（P）
有些元素同时列为对铁的拮抗和协同作用，因为它们与铁有着双重关系。例如，铜由于对铁氧化酶活性的需求被认为是协同作用的。然而，过量的铜摄入会与铁竞争吸收。
维生素对铁的拮抗作用
被认为对铁有拮抗作用的维生素如图2所示。其拮抗机制可能是直接的或间接的。例如，维生素D通过增强钙的吸收，可能导致铁的吸收不良。钴是维生素B12的组成部分之一，与铁在吸收水平上相互竞争。
铁和维生素E的拮抗作用发生在细胞水平上，可能是由于维生素E产生的铁的代谢需求增加或组织铁积累引起的自由基产生。组织中过量的铁含量会促进脂质过氧化，从而增加维生素E的抗氧化需求。
罕见情况下，单独出现矿物质缺乏，而不伴随着其他营养缺乏。与铁缺乏一起出现的缺乏协同作用的维生素也可能存在。以下列出了被认为对铁具有协同作用的维生素：
维生素对于铁的协同作用如下： 维生素E 维生素B6 维生素B1 维生素B12 维生素B2 维生素C 维生素B3 维生素A
一种或多种协同维生素的缺乏可以导致缺铁性贫血，并且可能也需要这些协同维生素来纠正铁的缺乏。
铁负荷过重
急性铁中毒是小儿意外中毒的第二大原因，由于吃下大量铁补充剂所导致。
Fairbanks 描述了两种铁过载。血色素沉着症被描述为组织铁含量普遍增加，但没有纤维化改变。血色素沉着病更为严重，描述了在肝脏、脾脏和胰腺中发生的组织铁积累和纤维化改变。血色素沉着病和血色素沉着症的发生是由代谢紊乱引起的，例如溶血性贫血、肝脏疾病、多次输血和长期摄入过量的铁。特发性血色素沉着病显然是一种遗传性疾病，其特征是无法控制铁吸收。铁过载更常见于男性。
导致铁过载的因素
饮食中铁超载最为著名的实例是报道在班图非洲人中。他们喝大量用铁锅酿制的啤酒。啤酒的酸性溶解大量的铁，导致摄入铁超过200毫克/日。使用铁制的平底锅和锅炉可以使烹制的食物铁含量增加高达3至400％。
一般而言，饮酒过量会增加铁的吸收，从而导致酗酒者常见的肝硬化。肝硬化患者的肝脏铁含量可高出正常值数倍。一些酒类饮品的铁含量很高，尤其是红葡萄酒和进口啤酒。
水通常是高铁土壤地区的铁源。铁水管也是铁的一种来源，特别是如果流经它们的水是酸性的话。
中草药可以增加人体铁的摄入量。我们对一些常见的草药进行了分析，发现以下草药的铁含量显著高于50毫克/100克：薄荷叶、紫草根、黑升麻根、耳草和黄连根。
与其他微量元素一样，个体代谢特征会影响铁的吸收和保留。例如，胰腺酶分泌不足的人吸收铁的能力会增强。补充胰腺酶已知可以降低过量铁的吸收。铜缺乏会降低铁的排泄，因此可能会导致组织负担增加。在铜缺乏的情况下，过量的维生素C摄入可以由于抗坏血酸-铜拮抗作用和抗坏血酸-铁协同作用而导致铁超载。任何拮抗铜保留的因素都可能潜在地导致铁超载。
与铁过载有关的疾病条件
在血色沉着症中，过量的铁被知道会以铁酸铁的形式广泛沉积在身体各处。最明显的有肝脏、心脏、胰腺、关节、淋巴结和皮肤。还发现铁沉积在前垂体、甲状腺、肾上腺皮质和脑中。
TMA研究观察到与过量组织铁沉积通常相关的疾病包括以下几种：肝硬化、糖尿病、类风湿性关节炎、过敏（组胺）、偏头痛、高血压、多动症、肝炎（细菌性）、慢性感染（细菌性）、情绪不稳定。
Dexter等人报告了对已故帕金森病患者和在死亡前没有神经系统疾病史的对照组的尸检脑组织的发现。他们的结果显示，帕金森患者黑质致密带中的铁含量比对照组增加了35％，铜含量减少了34％。他们发现，帕金森黑质组织中的脂质过氧化增加，对含多巴胺的细胞产生负面影响。
由于过量的铁促进了脂质过氧化，而铜则抑制它，因此Fe / Cu的失衡不仅可能在帕金森病中发挥作用，而且还可能在其他神经系统疾病中发挥作用。通过TMA研究，常常会发现患有肌萎缩侧索硬化（ALS）的患者存在过量的组织铁或升高的Fe / Cu比值。未来可能会揭示像ALS、亨廷顿舞蹈病等条件是自由基病理的情况，这些情况由于过量的组织铁积累、铜缺乏和其他扰乱这些微量元素平衡的因素所致。
我们的观察表明，体内铁过多在体验敌意和攻击性的患者中可能是由于铁在杏仁核内的积累所致，而杏仁核是一个控制攻击性的中心。刺激杏仁核会产生攻击性行为，这可能是由铁引起的脂质过氧化所介导的。
结论
这是关于铁及其参与代谢过程的简要概述。由于缺铁性贫血比贫血性缺铁更为普遍，TMA可能是评估个体铁状况的有用工具。与其他重要的微量元素一样，铁的评估应结合其营养协同因子（协同作用剂或拮抗剂）进行评估。
供稿：加拿大通用营养集团
Contributed by General Nutrition Group