一、缺铁引起的疾病

缺铁将引起下述系列症状。

（一）贫血

贫血的特征是血液中血红蛋白量减少，因此全身组织及器官缺氧。不过，缺铁只是引起贫血的原因之一。缺铁性贫血的诊断特征是红细胞计数减少，周边血的Hb浓度降低。这种贫血虽然可有不同诱因，但总的来说是由于在一段时间内铁丢失一直超过铁摄入，引起体内铁贮存明显降低，可利用的铁不够正常合成血红蛋白之用所致。

如前所述，正常成人含铁～4g。其中，60％在血循环中，其余贮存在肝及骨髓的内质网细胞中。每天有20～25mL红细胞因老化而破坏，由此释放20～25mg铁，其中19～24mg循环使用再用于合成血红蛋白，只有1mg经粪便和尿排出。在一般情况下，每日补充排出的1mg铁不成问题；只有在失血或铁吸收代谢失调等情况下才会出现缺铁性贫血。例如，在急性出血损失总血体积的25～35％时即表现症状。此外，孕期妇女和儿童需要的铁量大于正常情况，也有可能出现缺铁性贫血。

此外还有一些贫血与铁有关。例如，溶血性贫血是由于红细胞破坏过多造成的，而红细胞的破坏可因铁催化产生自由基引起。此外，由于铁供给不足使红细胞增殖能力下降，也可引起贫血。缺铁还可引起低色小红细胞性贫血，它与红细胞的成熟不够有关。还有一种因铁代谢紊乱造成的贫血，它的特征是骨髓中出现铁沉着成红细胞（sideroblast）代替在正常情况下的正成红细胞（normoblast）。

（二）缺铁造成的含铁酶功能下降

重要的如细胞色素类、过氧化氢酶、黄嘌呤氧化酶、脂过氧化酶等。这些酶在物质和能量代谢中起重要作用。

（三）缺铁造成的脑神经系统变化

长期缺铁可以引起一系列脑神经系统表现异常。从智力来讲，表现为对刺激的应答减弱、疲倦、青少年学习能力降低、工作耐力降低、传导紊乱。在大鼠中观察运动功能时，可见某些行为活动消失，而且有异食癖。在缺铁性贫血的婴、幼儿中，可见注意力、学习能力、记忆力异常。这些作用可归诸于：

（1）脑组织中5-羟吲哚化合物增加，补铁后症状好转，同时5-羟吲哚水平恢复正常；

（2）血中苯丙氨酸浓度增加，引起精神损伤；

（3）中枢神经多巴胺能受体（dopaminergicreceptor）降低，多巴胺缺少；

（4）影响线粒体电子传递系统，从而影响能量代谢。

有些神经系统的应答如工作能力减退是供氧不足的结果。

（四）机体防御能力降低

由于许多自由基代谢环节（如·OH的形成）需要铁的参与，所以缺铁时白细胞杀菌能力降低，感染性疾病患病率有所增加。

（五）缺铁时体重增长迟缓、骨骼异常

这或许与胶原蛋白合成需要铁参与使脯氨酸、赖氨酸羟化有关。

缺铁的最普遍的原因是食物中的铁含量低或食物中的铁的生物利用度过低。例如，鞣质或植酸含量过高，抑制铁的吸收。调整缺铁的最直接、最简单、最合理的办法是在食物中添加铁化合物。不过，多年来使用强化食品的实践表明，它们很不容易奏效，也不容易掌握。

口服铁制剂是目前纠正缺铁的最方便的办法。这些铁制剂从最简单的硫酸亚铁到各种有机铁盐（配合物）乃至血红蛋白，种类繁多。但是结果并不理想，原因有三：第一，铁化合物剂量增加到一定程度时，对胃肠道有刺激和损伤作用，我们研究结果表明：这种有害作用的机理可能由于由铁离子或简单铁化合物产生的·OH自由基的作用；第二，食物中影响铁摄入的成分甚多，所以应在两餐之间单独服用才能加强吸收，不过这样又会增加它的损伤胃肠道的作用；第三，铁盐或其简单配合物在生理pH下易水解聚合而影响吸收，虽然企图用适当配体保持其低聚、易吸收形式，但直到现在，所有市场上销售的铁制剂都有或多或少的低利用度问题。

二、铁的过度积累

铁过度积累（Ironoverload）指铁在某些器官中贮存增加所引起的一些病理过程。最常见、最重要的是器官（如肝）实质铁沉积增加，通常称为血色素沉着（Hemochromatosis，表示为HC）。HC有两种类型：原发性HC和继发性HC。铁也可沉着在网状内皮组织，但较为少见。

HC是由肠吸收过多和Tf饱和度增加造成。在原发性HC中吸收过多主要因基因缺欠（第六染色体），使调节铁摄入的机制不能正常运转。通常铁的肠道吸收是受控的。当肠道铁增多时，铁摄入增加。这一应答为两种方式的总合：一种是可饱和的，一种是线性不饱和的。新生儿后者较高，所以可吸收更多的铁（新生儿肝铁205.98±31.02μg/g，成人86.53±7.25μg/g）。在正常情况下，出生后即转变为成人的可饱和性方式，使摄入铁得到限制。HC患者不能转向这种可饱和方式，所以造成铁过多摄入和铁过度积累。

继发性的HC主要由以下几种病理过程产生：

（1）由某些贫血引起，包括溶血性贫血、造血能力下降引起的贫血等；

（2）因肝硬化等肝病引起；

（3）因饮食习惯异常，如食物中含铁量过高、嗜酒等。

此外，反复输血和服用铁剂过多也可引起的铁过度积累。

无论原发还是继发的HC，铁主要沉着在肝脏，但由于铁参与自由基代谢，所以HC状态下造成的损伤是广泛的，有时后果是严重的。血浆中的“游离”铁在正常情况下测不出来；而在HC患者血浆中出现“游离铁”以及过高的铁蛋白，通过促进自由基损伤使脂质过氧化、蛋白质等大分子氧化。实验性慢性肝铁过度积累引起肝细胞损伤和纤维化，最终导致肝坏死。主要因脂质过氧化影响线粒体和微粒体功能（如微粒体膜细胞色素P450浓度降低、线粒体传递电子链受影响），并且膜损伤引起细胞死亡。除肝作为主要靶器官外，也影响心脏（心纤维化、血铁黄素沉着）、胰脏（纤维化、血铁黄素沉着、胰岛素分泌功能下降，导致糖尿病）以及骨关节、内分泌等等。

目前，治疗铁过度积累的主要方法是使用铁螯合剂。选择铁螯合剂的标准是：必须能够高度选择地与Fe³⁺形成稳定的、易经胆汁或尿排出的配合物。它们本身及其铁螯合物应无急性毒性，而且可耐受性好；它们必须在患者体内维持负平衡或阻止铁聚集，但要注意能引起铁的再分布。目前最常用的是去铁敏B（desferrioxamineB），它是一个三羟肟酸螯合剂，与Fe³⁺形成六配位大环配合物，溶于水，易经尿排出。配合物形成常数为10^30.6，但对其它金属的结合能力低，无毒副作用，可长期使用以建立负平衡；缺点是在血浆中的半衰期很短。

三、异常血红蛋白症

（一）Hb的结构异常

虽然Hb具有相当高的结构稳定性，但在一定条件下也可能发生变异。

1.正常变异正常成人的Hb（HbA）为α₂β₂四聚体。在人Hb中还有少量Hb的变异体。胎儿除HbA外，还有HbF（α₂γ₂），成人则除HbA外还有HbA₂（α₂δ₂），胚胎则除HbA外主要有HbGower1（ξ₂ε₂）、HnGower2（α₂ε₂）和HbPortland（ξ₂γ₂）。这些在不同发育阶段合成的不同Hb都属正常的发育变异。从胚胎到成人，这种结构变化不改变载氧性质，只影响结合氧能力，而结合氧能力的变化适应特定发育阶段，如HbF比HbA结合氧能力强。在正常红细胞中，HbA与HbF共存时，HbA结合的氧会部分转移给HbF，而HbF只能在比HbA低的氧压下释放O₂。胎儿的代谢最适氧分压低于成年人，所以在Hb中有一部分是HbF所必需的。

2.不正常变异  它们可以是后天获得的，也可能是遗传的。这包括：

（1）化学修饰。后天获得的变异多因积累过多的代谢物或外源性物质作用于Hb的蛋白链改变其部分结构造成，如在糖尿病情况下Hb末端氨基与葡萄糖形成具Schiff碱样的结构（HbA₃）。蛋白链的SH基可被氧化成S—S键（如HbA₁₀）；Hb也可因内源性酶推动某些化学变化，使结构改变。虽然这些异常Hb也影响功能，但不遗传给后代。

（2）遗传缺欠。主要指Hb蛋白链一级结构异常，包括单点残基改变、缺失、延长和杂化。还有个别情况是一级结构未变，只因某先天因素使Hb高级结构改变。例如，缺少丙酮酸激酶导致2，3-DPG增加，使HbA处于对氧亲和力低的“开”构型。

（二）先天性血红蛋白异常

与铁的状态有密切关系的是高铁血红蛋白病、不稳定血红蛋白病和地中海贫血等。

1.高铁血红蛋白病  高铁血红蛋白（MetHb）病源于Hb呈Fe（Ⅲ）态，因此不能与O₂配位，载氧能力下降。本病有先天的，也有因亚硝酸盐、硝酸盐、苯胺衍生物中毒而后天获得的。先天性异常Hb能造成MetHb病者称为HbM，多为E7和F8两个关键残基突变。F8His以其杂环氮与Fe（Ⅱ）配位，E7His虽不直接与Fe（Ⅱ）配位，但在轴向位置，成为潜在配体。多数HbM的F8或E7的His为Tyr取代。Tyr以酚羟基氧与铁配位时，以氧作为σ电子给体给电子能力大于π电子给体氮，所以使蛋白链电负性增加，Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）氧还电位降低，使Fe（Ⅲ）稳定。在Hb-Milwaukee中E11（β67）Val为Glu取代，也使Fe（Ⅲ）稳定，因为这个Glu的羧基氧可以与铁配位，有利于Fe（Ⅲ）状态。Glu与Fe（Ⅲ）配位后，对面F8His同时配位，使这一结构稳定化。一般代替的新残基（上述Glu）必须与另一可成为轴向配体的残基相对。在所有HbM中，都有两个配体占相对的两个轴向位置，所以铁成Fe（Ⅲ）。

总的来说，造成HbM变异的氨基酸应具有的条件是：在E或F段螺旋结构的合适位置上的一个关键残基被有电负性更强的、与Fe（Ⅲ）结合能力大于Fe（Ⅱ）的侧链的残基取代，取代的残基侧链靠近铁并使E和F两段配位原子同时与铁配位。

HbM比HbA氧亲和力低。这不仅由于HbM中的Fe（Ⅲ）不能与O₂配位，还因为这一改变使R T平衡向右移动，即有利于形成脱氧态。例如，有的HbM只在α链上发生变异，而α链上的TyrE7配位后使R向T转变，并把分子“锁”在T构象，使未变异的两个β链也丧失了氧亲和力，同时还失去Bohr效应及合作效应。但是，有些HbM虽有Tyr取代β链上的His。使铁处于Fe（Ⅲ）状态，但R T转化仍能维持，所以α链上的两个Fe（Ⅱ）仍有差不多正常的结合氧能力。有以下规律：α链取代使R-T平衡大大偏向于T，不能启动由T变回R，氧亲和力低，先Bohr效应；β链取代时，仍可在α链氧合时启动T→R转变，有Bohr效应，氧亲和力只有微小下降。

2.不稳定血红蛋白病  Hb的稳定性指它在红细胞存活期内，不但保持“溶解”状态，还要不断工作运载分子氧。不稳定Hb是一系列不正常Hb，由于个别氨基酸的置换、插入或缺损，它们容易在红细胞内自发的氧化，变成高铁血红蛋白，同时形成超氧离子自由基O₂^-。高铁血红蛋白又经高铁血色原形成沉淀，在红细胞内出现亨氏小体（Heinzbody）。在亨氏小体和O₂^-作用下，使细胞膜受损而发生溶血（见下页上图）。

形成不稳定Hb有以下几种可能：

（1）影响二级结构。α螺旋在决定Hb的构象上起关键作用，而氨基酸顺序中的特定结构周期性又是决定α螺旋的基础。破坏这种螺旋结构的周期性还可把疏水残基指向外部水环境，使溶解度降低。例如，有许多不稳定Hb是由于某一残基被脯氨酸置换，如HbTorino的α43（E1）苯丙氨酸被脯氨酸置换。

（2）改变血红素与周围肽链的相互作用。如前所述，血红素周围有许多疏水性残基形成一个疏水微环境，它对保证血红素只氧合而不氧化以及维持Hb的三级结构方面起重要作用。如果在与血红素有相互作用的氨基酸残基中被置换，就影响Hb的稳定性。例如，Hb Köln是β95（FG5）缬氨酸被蛋氨酸置换造成。蛋氨酸的侧链CH₃—S—CH₂—CH₂—比缬氨酸的 —长，它的插入改变这里的结构有序性。

（3）影响亚基间相互作用。如前所述，Hb的四聚体中四个亚基间的相互作用在决定氧合与去氧时的T与R状态互变上有重要作用。在这一互变中，α₁β₁或α₂β₁作为整体不会拆开，打开的是α₁β₂、α₂β₁…等。如果α₁β₁或α₂β₁二聚体因某一残基改变成为不稳定，则整个Hb就不稳定。在α₁和β₁间的相互作用多为氢键结合，如β（B₁₂）精氨酸与α（GH5）苯丙氨酸形成氢键，若精氨酸被丝氨酸置换，因不能形成氢键而成为不稳定的HbTacoma。

（4）亚基内部的非极性氨基酸被极性氨基酸置换。

（5）某些氨基酸残基的缺损。

3.地中海贫血  地中海贫血是一类以红细胞内Hb含量降低、无关的珠蛋白链合成正常而相对过剩并在红细胞内聚集和沉淀等现象为特征的疾病。虽然它似乎与铁无关，但实际上它所造成的细胞损伤与铁密切关连。β地中海贫血的特征是α链过剩，它被氧化时产生·O₂^-并释放铁。不只引起Hb含量降低而且在铁的作用下又进一步使·O₂^-增加，增加到·O₂^-导致细胞损伤。高铁血色原变成亨氏小体并使铁蛋白变性降解。可以把这一事件顺序列下：

四、与自由基损伤有关的贫血

红细胞一直暴露于高氧环境中，它的膜脂含多不饱和脂肪酸较多，而且红细胞自身没有能力合成并补充被损伤的组分，所以特别容易遭受氧化性损伤。红细胞内含有的氧合Hb中的双氧处于·O₂^-—Fe（Ⅲ）状态。在正常情况下处于疏水环境中，释放O₂后，电子回归铁原子恢复Fe（Ⅱ）。如果有水或有小阴离子进入，则可取代出·O₂^-而使铁呈Fe（Ⅲ），即成为高铁血红蛋白（MetHb）。在正常情况下，MetHb生成极少，为MetHb还原酶还原回Hb，不会造成影响。但在某些因子（其中包括铁离子）存在下，或当Hb分子不稳定时，可能增加MetHb的产生，使·O₂^-释放增多，Hb不但诱导活性氧的产生，也可通过它的自氧化保护红细胞，而Hb因此变性并以亨氏小体形式沉淀结合在膜上，使红细胞脆性增加。这种损伤的细胞在脾窦状隙处被捕获消灭。

上述病理过程可以导致一系列贫血，而且包含有溶血过程。如β地中海贫血的病理化学变化有膜分子的过氧化，使膜中多不饱和脂肪酸含量降低，SH基转化为—S—S—，并且维生素E减少。在红细胞内，可见由于患者Hb的α链过多使Hb不稳定变成MetHb而被破坏，并且产生活性氧。血红素降解生成的铁促进铁蛋白合成，过多的铁蛋白变性，使血铁黄素增多。结果Hb合成受影响，Hb含量减少，造成贫血。

缺铁性贫血的病理过程也有自由基的参与。因为这时红细胞的维生素E、过氧化氢酶等含量低，原卟啉及游离铁浓度高、Hb减少，所以红细胞易被活性氧破坏，寿命缩短。此外，脂质过氧化产物MDA可与磷脂缩合并且出现蛋白质聚集物；再则膜变形性降低。这些也都影响红细胞寿命。

五、铁、自由基、动脉粥样硬化

现在大量研究表明，高铁水平是引发心脏病的主要因素，降低体内铁的水平可以保护心脏。Salonen认为，同时具有高铁水平的LDL和铁才是最危险的，当年龄高时，血清中的铁和铜的水平增高，动脉壁不饱和脂肪酸含量高而且不饱和程度高，铁加速脂质（LDL）过氧化，过氧化物在血清中的含量随年龄增加而增长，被氧化的LDL被心脏细胞捕获并导致动脉粥样硬化。铁与氧相互作用所形成的具有高破坏性的化合物损伤心脏肌肉纤维和细胞壁，或形成栓塞，造成心脏梗塞。

有人认为，服药或向别人输血以降低体内铁水平可以保护心脏。

六、铁与癌

目前，对于铁和癌发生的关系虽不能肯定，但有不少实验结果提示这种关系的存在。

首先，实验结果表明肿瘤病人组织和体液中的总铁量有差异。中子活化分析结果表明，肿瘤病人全血铁含量（3.94×10²μg/g）低于正常（4.34×10²μg/g），这与转铁蛋白降低有关。白血病患者全血及血清铁含量均有变化。在慢性淋巴细胞白血病、慢性髓性白血病、急性白血病、急性淋巴性白血病情况下，全血铁降低；红细胞增多症可见增加。在血清铁方面，慢性淋巴性白血病降低，慢性髓性白血病增加，急性白血病不变。铁在癌组织中的含量与正常组织相比，有时有差异。例如，曾有报告，乳腺癌干组织含铁（91μg/g）高于正常（13.9μg/g），支气管癌干组织含铁（480μg/g）则低于正常（2127μg/g），而在结肠腺癌干组织中含铁（95μg/g）与正常（109μg/g）无明显差异。可见，对不同癌瘤来说，铁含量的变化有不同表现，还不能做出统一解释。

由于普遍认为铁是通过推动自由基转化、增殖而与肿瘤发生关系的，所以一直有人寻找肿瘤患者血及组织的ESR信号。在血浆中可测3个ESR信号：高铁Hb（g=6.0），Fe（Ⅲ）Tf（g=4.2），CP（g=2.049）。在恶性肿瘤病人血浆的ESR谱中，常见4.2信号减小，2.049增强。因此，以前有人建议用血浆Cu/Fe比增加作为肿瘤发展的标记。不过，现有文献说明各种癌组织的各种顺磁离子信号各有特殊性。而且，有许多非恶性的生理或病理过程（如炎症和衰老）也会有类似的变化。所以，用静态的ESR信号比较进行肿瘤发生分析必须谨慎。

下面列举移植Yoshida肿瘤（大鼠）后，研究几种不同ESR信号随实体瘤发展信号强度的变化。由表7-5可见，其升高、降低表现形式与发展阶段有关。移植头4天，可见g=6，g=2和三重峰先升后降，显示血红素蛋白降解。与此同时，g=4.3上升，可能是炎症反应；而g=1.94峰下降，它反应细胞活动性下降。进入肿瘤活动期，可见g=2.03和g=6都维持低值，g=4.3下降，三重峰有较弱的先升后降，而此时最特征的是g=1.94上升，表示细胞活跃。如进入退化期，则g=6、g=2.03及三重峰先升后降，g=4.3维持较高，g=1.94维持低值，表示癌的不断生长与退化，但可能不同动物、不同肿瘤和不同样品的变化有区别。例如，白血病（小鼠）发展中，血液顺磁谱中g=4.3上升而后下降，脾脏的g=2、g=4.3及g=6信号都有变化，但不同动物变化不同，而g=1.94及P450信号均见减弱。

表7—5带Yoshida肿瘤大鼠血浆ESR信号

在各项指标中，比较多见的是许多种实体瘤和白血病患者血清铁蛋白升高。这可能是肿瘤坏死或肝实质向血循环中释放的铁蛋白，在某些情况下与恶性细胞合成铁蛋白增加有关。

另一现象值得注意的是血浆Tf浓度降低。这与迅速增殖中的癌细胞需大量Fe（Ⅲ）—Tf配合物有关。人Tf受体及其mRNA的表达受缺铁状态所诱导。用铁螯合剂和铁摄入抑制剂以及Tf受体阻断剂可抑制肿瘤生长。

铁与肿瘤发生、发展究竟有什么关系，还难作出明确回答，但其中几点显然有关：

（1）铁的需要增加，TfR表达增加。如前所述，增殖的细胞需要大量的铁，因此TfR表达增加，细胞表面TfR密度增加，血浆中Fe（Ⅲ）Tf浓度下降。

（2）铁代谢异常。恶性肿瘤患者血浆铁浓度下降，同时有轻度贫血出现，TIBC低；有时TIBC饱和度低，骨髓铁贮存低而RE铁贮存高。这还可能与红细胞寿命短、骨髓活性降低、RE不能有效地释放存贮的铁有关。

（3）铁诱导的自由基造成细胞损伤。慢性炎症常与肿瘤发生有关。在前一节中已经讨论过游离铁的细胞毒性与自由基代谢的关系。在正常情况下，铁代谢是在一个能极有效地再利用体内铁的封闭循环中进行以维持稳态，并维持几乎所有铁在与蛋白质结合的隔离态。在炎症发生时，蛋白质分子受到损伤，部分的铁被解除隔离，它进一步促进自由基转化与增殖。这样，把炎症时的膜损伤为主的状态推到DNA损伤，引起细胞突变。

从机理上讲，癌的始发与促进可能与染色体欠缺和癌基因激活有关；而某些内源性自由基的连续产生、不断向靶分子进攻，就能不断地引发和促进癌的发生与发展。例如，摄入铁过多引起铁在肝脏蓄积时，如不经治疗则可能产生肝癌。铁过多积累会影响DNA的结构与功能。例如，发现对铁过多大鼠淋巴细胞给以导致有丝分裂的刺激时，增殖能力以及对DNA损伤修复的能力降低。铁过度积累还可损伤对抗原特异性的免疫应答机制，使功能性辅助前体细胞（functionalhelperrecursorcell）数目减少，妨碍细胞毒性T细胞的产生，增强抑制性T细胞活性，减低辅助T细胞（helperT-Cell）的增殖能力。缺铁则影响T-和B-细胞功能。

因此，有人认为，去铁可以抑制肿瘤生长。

但是从另一方面讲，由于铁可以参与氧自由基代谢，所以它表现的细胞毒性可用来杀伤癌细胞（如阿霉素、博来霉素等）。

（4）铁与肿瘤细菌生长。动物细胞由G1期进入S期（DNA合成期）特别需要铁。因此，用能结合铁的物质可把动物细胞封锁在G1期，因而能抑制DNA合成。在肿瘤发生时，肝、脾细胞铁蛋白增加，同时血铁降低。而且，此时进入血浆中的铁迅速廓清，而廓清速度随肿瘤扩散而增加。加以此时去铁铁蛋白合成加速用以清除实体（parenchymal）和网状内皮细胞中的铁，阻止它们再循环进入血浆；而作为铁清除剂的Lf聚集在肿瘤部位。

七、铁与感染

细菌生长需要铁，因此铁能促进细菌生长，是促进感染发展的重要条件。细菌要通过铁运载体从转铁蛋白夺取铁，或是直接结合转铁蛋白铁配合物以获取铁。在正常情况下，铁结合在血红蛋白、肌红蛋白中，这些蛋白质能起寄主保护作用。此外，在未感染时，转铁蛋白并未被铁所饱和，也限制了细菌获取铁。

在组织受到创伤时，细菌可以利用血红素的铁，因为损伤引起细胞内血红蛋白释放，随后血红蛋白降解，它的铁就可能被利用。

以红细胞溶解为例，此时释放出的血红蛋白解离成2个αβ亚基，但立即为血循环中的肝珠蛋白（Hepatoglobin，Hp）结合为αβ—Hp复合物，并以这一形式为肝、骨髓或脾的网状内皮细胞所清除。如果Hb对Hp过量，剩余的Hb便被氧化而解离为高铁血红素及珠蛋白。虽然高铁血红素能造成细胞损伤，但它们主要与血循环中的白蛋白和血红素结合素等结合。由此形成的复合物可以为肝实质细胞清除；与白蛋白结合生成的复合物则不能被清除而是循环于血循环中，偶而与Hp结合清除；也有一部分血循环中的Hb通过肾小球滤膜为肾小管吸收。当肾小管吸收能力降低时，Hb亚基可出现在尿中，导致铁血黄素尿。

多数细菌能利用高铁血红素（包括羟高铁血红素）。介质中只要有极少量高铁血红素，细菌就迅速繁殖。在这种情况下，Hp有抑制细菌生长、保护寄主的作用。有少数细菌能利用与Hp结合的高铁血红素中的铁。白蛋白对某些细菌抑制，但有些细菌也可获取白蛋白结合的血红素铁。

虽然Hp、hemopexin及白蛋白有清除血红素的能力，但当血红素及Hb浓度超过它们的结合容量时，就会有游离血红素及Hb出现，为细菌所利用而促进感染。镰刀细胞贫血患者之所以容易感染，就是因为发生严重溶血后血浆中出现大量Hb及结合在蛋白上的高铁血红素，而没有可用的Hp，所以容易感染。其它严重溶血性疾病（如巴尔通氏体病）也易感染。

创伤引起的组织损伤常伴有局部溶血；严重烧伤可有全身溶血。另绞结性肠梗阻后，有Hb及细菌从坏死部分向腹腔释放。以上情况都促进感染。

细菌也可利用铁饱和度高的Tf或LTf的Fe（Ⅲ）配合物。当结合在Tf中的铁只有30％饱和时，游离Fe³⁺离子浓度仅有10^-18mol/L，低于细菌生长的需要。饱和度越高，游离Fe³⁺浓度增加，造成细菌繁殖。

与上述铁利用度提高可促进感染这一过程的同时，机体有一套机制去控制铁对入侵细菌的供给。白细胞介素1（IL-1）是控制机制中的主要成员。在机体感染时，吞噬细胞就合成并释放IL-1。IL-1可引起发热及血浆低铁。血铁降低使微生物失活。IL-1的这种作用可能是由于此时肝中铁贮存增加，而这种增加可能由于嗜中细胞释放LTf，形成Fe（Ⅲ）LTf，后者被吞噬细胞获取而造成血铁降低；也可能由于肝中铁蛋白合成增加。

由于微生物生长对铁的需要，所以用铁螯合剂治疗细菌感染有效。对有些药物开始并不了解它们的药理作用与去铁有关，后来才有所认识。用螯合剂去铁还可以控制原虫感染。这种强化去铁可影响DNA复制或作用于依靠铁的核苷酸还原酶，从而抑制DNA合成。

八、铁与炎症

炎症是因外来物质（包括病原微生物）或能量引起的一组细胞应答。可以概括地说，是由于释放出一些称为炎症介导物的化学物质而引起的一系列过程。介导物包括前列腺素（PG）、白三烯（LT）、组织胺（HM）、舒缓激肽（BK）、血小板活化因子（PAF）、白细胞介素（IL）等。其中，PG、LT及PAF等都是生物膜磷脂在氧自由基参与下降解而产生的，而氧自由基的代谢与转化和铁有关，所以炎症的发展也与铁有关。

外来因子激活吞噬细胞时，结合在膜上的NAD（P）H氧化酶被活化，使NAD（P）H还原氧分子生成·O₂^-。后者歧化或进一步还原产生H₂O₂·H₂O₂可能通过过氧化氢酶分解，也可能在髓过氧化物酶催化下与卤素离子X^-作用形成HOX。HOX既可与·O₂^-作用生成·OH，也可与H₂O₂作用生成单线态氧。另外还有一个铁参与的自由基转化反应：

·O₂^-＋Fe³⁺→O₂＋Fe²⁺

Fe²⁺＋H₂O₂→Fe³⁺＋·OH＋OH^-

这一反应的实质是催化H₂O₂与·O₂^-间的反应形成·OH。在活性氧物种中，对生物分子损害最大的是·OH。因此，游离铁离子或其小分子配合物促进·OH形成，促进炎症。一般认为体内的铁几乎全部都与蛋白质结合而被隔离，但是，在许多情况下可以释放出游离铁离子。例如，由·O₂^-作用于铁蛋白使铁被还原而被释放，由H₂O₂作用于Hb使蛋白质氧化性降解也可导致铁的游离，因此，出血以及细胞破坏都可促进炎症发展。针对铁在炎症中所起的作用，有人提出用掩蔽铁离子以抑制炎症的办法。

例如，风湿性关节炎的病理过程包括两个基本步骤：先是在关节中被激活的吞噬细胞产生活性氧并引起脂质过氧化和透明质酸降解；然后释放炎症介导物引起一系列炎症反应。铁在这一过程中起推动作用，所以去铁敏螯合铁可以抑制。相反，给风湿性关节炎病人注射铁制剂时可使炎症加剧。

铁在炎症中所起的关键作用还可由血色素沉着的患者经常同时发生关节炎症这件事实中看到。