鐵是人體內(nèi)含量最為豐富的微量金屬元素之一。食物中的鐵會(huì)在十二指腸上皮細(xì)胞中吸收入血，然后大部分會(huì)與轉(zhuǎn)鐵蛋白（Tf）結(jié)合，形成轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合鐵（TBI）；少部分鐵或者在鐵過載時(shí)未能與Tf結(jié)合的鐵即稱為非轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合鐵（NTBI）。結(jié)合了鐵的Tf會(huì)通過轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1（TfR1）途徑從血漿進(jìn)入胞體內(nèi)：結(jié)合了鐵的雙鐵Tf與細(xì)胞膜上的TfR1結(jié)合，形成內(nèi)吞包囊，通過細(xì)胞內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞胞體內(nèi)，隨后從包囊內(nèi)釋放進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)供細(xì)胞利用。鐵攝入量比較高的組織，如肝臟、未成熟紅細(xì)胞、胎盤等含有大量的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體；受體含量隨細(xì)胞鐵需求量的變化而變化，細(xì)胞鐵需求量的增大會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)鐵蛋白受體數(shù)量的增加，這都是為了適應(yīng)不同細(xì)胞或者同一細(xì)胞的不同階段對鐵的不同需求。NTBI往往以檸檬酸鐵的形式存在，且會(huì)以依賴和非依賴二價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)體1（DMT1）兩種方式進(jìn)入細(xì)胞，其效率比TBI進(jìn)入細(xì)胞的方式要快得多（圖7-1）。

圖7-1 高鐵及鐵缺乏狀態(tài)下鐵調(diào)素表達(dá)示意圖

A.高鐵狀態(tài)；B.鐵缺乏狀態(tài)

（摘自：Iron regulation by hepcidin）

當(dāng)系統(tǒng)鐵含量升高時(shí)，機(jī)體為保障鐵代謝的平衡，會(huì)阻止細(xì)胞鐵的轉(zhuǎn)出。此時(shí)，與鐵結(jié)合的Tf會(huì)增加而穩(wěn)定轉(zhuǎn)鐵蛋白受體2（TfR2），打破HFE-TfR1之間的聯(lián)系，并且誘導(dǎo)肝臟非實(shí)質(zhì)細(xì)胞分泌骨形態(tài)發(fā)生蛋白6（BMP6），從而形成BMP/BMP受體/鐵調(diào)素調(diào)節(jié)蛋白（HJV）/再生蛋白/TfR2/HFE這一復(fù)雜的復(fù)合體，通過Smad4信號通路來誘導(dǎo)鐵調(diào)素的表達(dá)，而鐵調(diào)素則可以和細(xì)胞表面的唯一的鐵轉(zhuǎn)出蛋白——膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（FPN）結(jié)合，誘導(dǎo)其內(nèi)化和泛素化，使其降解，從而達(dá)到抑制細(xì)胞鐵轉(zhuǎn)出的目的；相反，在慢性疾病引起的貧血、系統(tǒng)鐵缺乏的情況下，BMP6表達(dá)下降，BMP6信號變遲鈍，從而降低鐵調(diào)素的表達(dá)，F(xiàn)PN降解減少，細(xì)胞鐵釋放。

鈣也是機(jī)體組成和代謝必不可少的元素。當(dāng)鈣敏感受體（CSR）感知機(jī)體處于低血鈣狀態(tài)時(shí)，刺激PTH合成，PTH作用于腎臟，刺激1α-羥化維生素D的合成與分泌，下調(diào)近端腎小管對磷的重吸收，上調(diào)遠(yuǎn)端腎小管對鈣的重吸收；同時(shí)，活化的維生素D與維生素D受體（VDR）結(jié)合，形成的復(fù)合體可活化下游轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)腸道鈣、磷的吸收；此外，PTH還會(huì)作用于成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞上的PTH受體，并在維生素D的協(xié)同下，共同促進(jìn)骨的轉(zhuǎn)換。這樣，機(jī)體就從腎臟、腸道和骨三個(gè)方面完成了血鈣的上升過程。當(dāng)然，當(dāng)機(jī)體血鈣升高時(shí)，VDR與維生素D結(jié)合會(huì)抑制PTH；活性維生素D和PTH會(huì)刺激成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞促進(jìn)纖維母細(xì)胞生長因子-23（FGF23）的合成，而FGF23會(huì)抑制1α-羥化酶活性和增強(qiáng)24-羥化酶的活性來增加無活性的24，25-二羥維生素D的合成，使血鈣下降。

鐵和鈣對機(jī)體的生理活動(dòng)都至關(guān)重要，但鐵與鈣的相互作用的機(jī)制卻尚不完全清楚。曾有研究報(bào)道：可溶性的鐵和鈣在吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和貯存上并沒有相互影響的關(guān)系，但Hallberg等報(bào)道鐵和鈣存在相互作用的關(guān)系。至于是什么樣的作用關(guān)系，James等報(bào)道：鈣抑制鐵的轉(zhuǎn)運(yùn)吸收；而Roth-Bassel等的研究則認(rèn)為：鐵濃度的增加，對鈣的轉(zhuǎn)運(yùn)吸收基本無影響，只有當(dāng)兩者濃度為20∶1（Fe∶Ca）時(shí)才發(fā)現(xiàn)有促進(jìn)鈣轉(zhuǎn)運(yùn)吸收的作用。近些年的研究則指出，鐵對細(xì)胞鈣的轉(zhuǎn)運(yùn)有著負(fù)面影響。王莉等在aco-2細(xì)胞上的研究得出：細(xì)胞外鐵離子的減少，有利于鈣離子向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，且作用明顯；當(dāng)細(xì)胞外鐵離子濃度增加幅度較小時(shí)，可誘導(dǎo)鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)增加，但隨著鐵離子濃度的不斷加大，又起到了抑制鈣離子向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的作用，且作用明顯。何銀鋒等用鐵的終濃度分別為50μmol/L、100μmol/L、200μmol/L的培養(yǎng)基培養(yǎng)成骨細(xì)胞，結(jié)果顯示：與對照組相比，鐵干預(yù)17天后成骨細(xì)胞鈣結(jié)節(jié)染色顯示礦化面積和鈣結(jié)節(jié)形成隨鐵濃度增加而減少，這就表示鐵抑制了成骨細(xì)胞鈣的轉(zhuǎn)入。

（張輝）