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缺铁会贫血,但铁过多恐致癌

Y漂生活 2020-07-30 100
缺铁会贫血,但铁过多恐致癌

铁在人体有协助酵素进行生化反应、帮助新陈代谢的作用,是人体「必需微量元素」之一。成年人体内通常含有 3~5 公克铁,其中六、七成铁分布于红血球,其他细胞同样也需要铁的帮助才能顺利运作。

铁与贫血

缺铁会引起贫血(缺铁性贫血),因为铁离子是红血球担任运输氧气的「血红蛋白」(hemoglobin)重要成分。当体内铁离子不足,红血球的血红蛋白含量随之下降,导致血液供应氧气不足,此时人体新陈代谢会出现障碍,产生疲倦、虚弱、头晕、呼吸急促、脸色苍白等贫血症状。

铁的吸收

虽然自然界的铁含量相当丰富,但因为铁非常容易氧化而不溶于水,因此生物必需发展出增加铁的水溶性策略,才有利于铁离子吸收。小肠某些细胞会分泌「铁离子还原酶」(ferric reductase)将水溶性低的铁还原为水溶性较高的「二价亚铁离子」(Fe2+),并且在小肠前段(十二指肠)将之吸收进体内。食物(如牛肉、鸭血,其他肉类)的血红蛋白(hemoglobin)、肌红蛋白(myoglobin)都含有铁离子,这些蛋白在肠道经「蛋白酶」分解后会释出含铁离子的「血色素」(heme,又称血基质)。由于肠道细胞表面有「血色素运送蛋白」,因此食物中的血色素(含铁离子)会被肠道吸收而进入人体,之后血色素会被酵素水解放出铁离子。

然而肠道细胞对铁吸收并非「来者不拒」,只有当身体需要製造较多红血球或体内铁含量不足,才会增加吸收铁的效率。当肝脏储存足够的铁离子,肝脏细胞会分泌称为 hepcidin 的荷尔蒙,作用于肠道细胞以抑制吸收铁。

铁在体内如何运送

铁离子在血液里的运输主要依赖「运铁蛋白」(transferrin)协助,运铁蛋白在血中的酸硷状态下与铁离子有极强的结合力,能将铁离子牢牢抓住。运铁蛋白主要是由肝脏合成分泌,一方面增加铁离子在血液的溶解度,另方面能避免铁离子导致自由基产生,危害体内器官组织。此外,运铁蛋白还能协助其他细胞吸收铁离子。

细胞膜上有称作「运铁蛋白受器」(transferrin receptor)的蛋白质,当与吸附铁离子的运铁蛋白结合,会以囊泡形式将运铁蛋白「吞」进细胞。囊泡进入细胞后在氢离子帮浦(proton pump)作用下,会逐渐使囊泡内部酸化而使铁离子与运铁蛋白间的结合力下降。脱离的铁离子再经由囊泡膜的运输蛋白送出囊泡,并和「储铁蛋白」(ferritin)结合等待后续利用。

铁对粒线体的重要性

建设发电厂少不了钢铁骨干,而铁离子对细胞的「发电厂」粒线体,也相当重要。事实上细胞的铁有一大部分正是位在粒线体。然而粒线体的铁并非构成结构的材料,而是在许多「呼吸作用」(注)酵素扮演催化反应、传递能量电子的角色。由于氧气及铁离子对粒线体的功能均十分重要,因此当人体因缺铁出现贫血时,细胞粒线体已无法正常运作,且粒线体的型态还会扭曲变形甚至破损。

铁离子过多对粒线体亦会造成伤害,因为不受蛋白质限制的铁离子容易导致自由基产生,这些自由基在粒线体能会损害内部 DNA,影响许多重要酵素蛋白的表现。当自由基从粒线体向外扩散时,不论细胞核内的 DNA、细胞里的蛋白质或细胞膜,皆会被自由基破坏,加速细胞老化与癌化。

血基质与癌症

血基质(heme)是种含铁离子的辅因子,是血红蛋白能运送氧气的重要关键。其实血基质也存在许多细胞重要酵素中,如细胞色素 c(cytochrome c)、 过氧化氢酶(catalases)、 过氧化酶(peroxidase)等。但是随着年龄增长,粒线体合成血色素的效率会逐步下滑,这不仅使体内铁离子平衡失调,也导致粒线体功能退化,以及仰赖血色素的酵素丧失活性。

最近美国德州大学科学家(Li Zhang 博士)发现,癌细胞合成血基质的能力相对正常细胞高了许多,同时癌细胞内含血基质的蛋白、粒线体消耗养分的能力、生产能量 ATP 的效率,以及调节粒线体增生的蛋白质等都变多了。当科学家让癌细胞表现更多合成血基质酵素后,癌细胞的血基质含量又更增多,增生速度更快且更具转移能力!基于这些实验证据,团队认为阻断癌细胞血基质作用,或许有机会抑制癌细胞生长。

团队设计了一系列「血基质阻断胜肽」(heme-sequestering peptides,HSP),这些胜肽能有效降低癌细胞血基质的含量,更重要的是 HSP 还抑制小鼠体内癌细胞产生能量分子 ATP 的效率,以及小鼠肿瘤的生长。

众所皆知,摄取过量红肉,如牛肉、羊肉等导致大肠直肠癌的风险远高于摄取过多白肉(如鸡肉)。关于红肉致癌风险较高的原因,已知可能与较高含量的饱和脂肪酸或于肠道产生致癌物质有关。红肉与白肉很大的差别就在于血基质及铁含量,红肉是白肉的 10 倍。虽然从食物吸收的血基质会在肠道细胞被分解,但随之进入体内的大量铁离子会与运铁蛋白结合,并透过血液循环运送到全身各器官组织。因此过多铁也有可能是红肉致癌风险较高的原因之一。

结语

专家指出,铁之于人体健康有如双面刃,能帮助营养代谢、辅助酵素作用以获取能量,但铁若过量反而会对细胞 DNA 造成损伤,增加自由基、刺激肿瘤细胞生长,恐引发癌症,这在淋巴癌、子宫颈癌、口腔癌等都已有相关研究报导。因此铁补充应以适量为宜,且人体没有排泄过多铁的机制存在,因此补充过量铁,反而造成身体不必要的负担。

注:呼吸作用可将葡萄糖、胺基酸和脂肪酸分解成较小分子,并将能量转移到还原性氢,最后贮存在还原性氢的能量会转移到 ATP,供细胞运用。