犬猫铁平衡与相关疾病

    铁是犬猫机体新陈代谢中非常重要的微量元素，其分布与功能广泛，除了组成我们熟知的血红蛋白

与肌红蛋白以外，还涉及神经递质与髓磷脂的形成、胶原蛋白的组成、免疫系统功能、能量代谢、DNA

与RNA的合成及多种酶的组成。例如，三羧酸循环中大约一半的酶都需要铁作为组成部分或共同作用因

子。犬猫机体铁平衡对生长与疾病预防有重要的意义。

1.铁的新陈代谢

1.1 铁的体内分布
    犬猫机体中一般每千克体重含有20~48毫克铁元素，主要集中在血液之中，血液铁含量高达每毫升

0.5毫克。
    铁在体内的分布大概可以分为3种类型：
    运输态：血液中由铁传递蛋白承载的铁元素大约为总量的1%。
    功能态：铁主要作为血红蛋白、肌红蛋白、酶等方式发挥特定生理功能，红细胞及其前体中的铁占

总量的三分之二以上，肌肉肌红蛋白和其它组织的酶与细胞色素中的铁占总量的10~15%。
    存储态：剩余的铁元素主要储存在肝细胞与巨噬细胞之中。

1.2 铁的化学性质
    铁元素的核心作用基于其离子在二价与三价间转换的性质，使铁离子能够参与机体内复杂的氧化还

原过程，并发挥特定的生理功能。但若不受控制，铁离子的氧化还原活性会直接，或间接通过生成的活

性氧，对机体产生损害，因此机体均对铁有复杂而严格的控制，以避免其毒性。

1.3 铁的肠道吸收
    健康犬猫的铁全部来源于食物。由于机体没有直接代谢移除铁元素的机制，铁的摄取对于机体铁营

养起着重要的调解功能。食源铁的吸收与利用较为复杂，会受到铁源性质的影响，一般认为每天每千克

体重摄入1.25毫克铁元素即满足日常营养需求。
    食源铁分为血红素铁和非血红素铁。两者均通过十二指肠上皮细胞吸收，两类食源铁的吸收不存在

竞争。血红素铁通过细胞膜转运蛋白进入细胞内，并在酶的作用下释放出二价亚铁离子，转换为非血红

素铁。
    非血红素铁多数以三价铁离子形式存在，其溶解性差，无法直接吸收，需要在位于上皮细胞刷状缘

的细胞色素还原酶b的作用下，转化为二价亚铁离子。随后二价金属离子转运酶1，在十二指肠前端胃酸

的辅助下，将二价铁离子转运至细胞之中。胃酸在此的作用是为酶提供质子。需要注意的是，二价金属

离子转运酶1并非铁专属，也同时转运镁、铜、钴、锌等二价金属离子。
    进入十二指肠上皮细胞后，二价亚铁离子可以通过铁蛋白储存，或直接释放至体内循环之中。铁的

体内释放通过铁转运蛋白实现，并由亚铁氧化酶辅助。此过程中二价亚铁离子被重新氧化到三价，以允

许其与血液中的铁传递蛋白结合。当十二指肠上皮细胞凋亡，细胞内的铁蛋白也会一同流失。该过程帮

助机体调解体液中的铁浓度。

1.4 铁的体内转运
    体液中，铁传递蛋白与三价铁离子结合，使其溶解于水性环境并转运至需要的细胞，同时确保铁离

子不与其它物质发生反应。每个铁传递蛋白最多可以携带两个铁离子。一般情况下，体内20-60%的铁传

递蛋白携带铁离子。犬猫的铁传递蛋白主要由肝细胞分泌。

1.5 铁的细胞利用
    铁的细胞利用依赖于铁传递蛋白受体1。该受体存在于所有细胞膜上，但根据不同细胞类型，其表

达程度不一，在血红细胞前体、快速分化的细胞、激活的淋巴细胞及肝细胞上表达尤其明显。
    铁传递蛋白受体1能够通过胞吞作用将二铁转运蛋白转运至胞内，形成小泡，小泡上的质子泵降低

小泡内的pH使三价铁离子释放。随后小泡内的铁还原酶将三价铁离子转换为二价亚铁离子，并释放入细

胞质，同时去铁转运蛋白通过胞吐被释放回体液。
    细胞内的铁利用在线粒体中进行，不过该过程的具体原理仍在研究中。线粒体将铁离子加工成血红

素或铁硫集团以进一步利用。

1.6 铁的细胞存储
    机体中的铁主要以铁蛋白形式储存在肝细胞中，每个铁蛋白可以结合最多4500个铁离子。铁蛋白中

的铁离子以三价形式存在，铁蛋白的多聚合形态避免铁离子与其它物质发生反应。铁蛋白也是血铁黄蛋

白的前体。通常情况下，95%的存储铁在肝细胞中以铁蛋白形式存在，另外的5%在库普弗细胞中以血铁

黄蛋白存储。

1.7 铁的调节机制
    机体内的铁平衡包括肠道吸收、血红细胞形成过程的铁利用、血红细胞细胞凋亡后的铁回收和肝细

胞等对铁的存储。铁的调解主要通过5条途径机制
    摄入调解机制：肠道对于铁的吸收收摄入量影响，大量的铁摄入会抑制肠道的铁吸收。
    存储调解机制：肠道腺窝细胞通过感知体液循环中的铁浓度，调控新生上皮细胞的铁吸收能力。
    血红细胞调解机制：机体根据血红细胞生成需求调解铁的吸收。
    体液缺氧调解机制：机体极度缺氧的情况下也会增进铁的吸收。
    炎症调解机制：炎症发生时细胞转变为存储状态，目前认为这可能与切断外来生物体铁源有关。
    机体的铁调解机制受铁调素的控制。铁调素主要由肝细胞合成。其作用在于抑制肠道铁吸收、铁蛋

白的释放，并控制所有已知的铁调节介质。铁调素能够与铁转运蛋白受体1结合，并使其转移至胞内被

溶酶体分解，从而阻止铁的跨膜转运。铁调素还可以与二价金属离子转运酶1结合以切断二价亚铁离子

的转运。铁调素大约只有2.8kDa，通过肾脏自由排出，机体会根据需要调节铁调素的合成速率。
    在犬猫机体中，铁调素的表达与一系列因素相关。当犬猫出现铁过量或炎症时，铁调素表达增强。

而缺氧或贫血时，铁调素表达减弱，使血红细胞形成过程获得更多铁元素。不过铁调素自身变化的调解

机制仍尚不明确。

2.犬猫铁失衡的病症

2.1 缺铁性贫血
    缺铁性贫血的原因可分为摄入不足、吸收不足或长期失血。摄入不足造成的贫血集中于新生与快速

成长的犬猫，此时机体对铁的需求超过其外源摄入与自身存储。由于母体奶水的铁含量较低，断奶前的

幼仔极易缺铁。吸收不足导致的贫血主要与消化系统疾病相关，有报道显示炎性肠炎（IBD）可以造成

犬患贫血。
    犬猫等小动物中缺铁性贫血最主要的原因是长期失血，以消化道失血为主。原因包括寄生虫、炎性

肠炎、癌症及会造成溃疡副作用的药物。根据寄生虫种类与数量的不同，寄生虫造成的失血最高可达每

天100毫升。体外寄生虫也可造成大量失血，并常见于幼犬幼猫，每100只跳骚每天能吸食1毫升血。
    兽医将缺铁性贫血定义为机体铁存储的耗尽，且机体组织展现出缺铁症状。此时血液中铁浓度低、

铁传递蛋白饱和度低、血红细胞计数低且血红细胞比容低。缺铁性贫血的临床症状包括粘膜表皮苍白、

虚弱乏力、体力不支及心跳呼吸加快。由于机体优先将铁元素用于血红素合成，缺铁性贫血初期表观症

状并不明显。严重贫血的症状只有在长期缺铁下逐步体现，但需警惕长期缺铁对血红细胞生成以外的机

体机制的影响。

2.2 炎症并发性贫血
    炎症并发性贫血常见伴随感染、肿瘤、器官衰竭、严重外伤等造成机体炎症反应的病症。其机理在

于炎症反应中免疫T细胞、单核细胞等分泌的细胞素影响铁新陈代谢的路径、血红细胞生成过程、血红

细胞生命周期等。
    炎症反应中脂多糖与细胞介素IL-6可刺激肝脏分泌铁调素，从而根据前述调节机理抑制铁的吸收与

转运。干扰素γ、脂多糖与肿瘤坏死因子TNFα还会加强巨噬细胞上的二价金属离子转运酶1的表达从而

加强铁的存储。同时细胞介素IL-10增强铁传递蛋白受体的表达，进一步减少体液中游离的铁。上述细

胞介素的综合作用还会增强铁蛋白的表达以加强铁的细胞内存储。细胞介素对铁新陈代谢的影响减少了

机体的铁供应，限制血红素合成，造成贫血症状。

2.3 铁过量
    机体铁过量一般体现为含铁血黄素沉积造成的组织中铁含量过多，或血红素沉积造成的铁过量器官

伤害。铁过量常见于治疗之中，其中静脉与肌肉注射铁补充剂容易导致铁过量，而产生毒性。口服铁补

充剂在所有给药途径中最安全，因其可以使用正常的新陈代谢途径。不过，仍需警惕口服过量的风险，

当大剂量口服摄入时，高浓度的铁离子可以在整个肠道内按浓度梯度向肠上皮细胞内渗透。
    一般情况下，当犬摄入铁超过20毫克/千克体重时会体现铁过量中毒的症状，超过60毫克/千克时会

出现严重症状。铁过量中毒的症状包括胃肠过敏、行为急躁。随着毒性的加深，还会出现周围循环衰竭

、肺水肿、血管舒缩衰竭等重症。除短期高剂量摄入造成的过量以外，还有报道显示长期肠外补充铁会

造成铁过量中毒。

3.治疗措施
    铁补充剂是治疗缺铁性贫血最有效的方式，对于炎症并发性贫血还需兼顾治疗炎症病因。口服铁补

充剂是最安全实用的补充方式。硫酸亚铁是人与动物最常用的铁补充成分，其性质易溶于水且生物活性

高。兽医一般按照每天每千克体重补充2~2.5毫克铁元素补充。由于机体铁存储需要长期补充才能有效

恢复，一般口服铁补充剂应持续数周或数月。
    治疗过程中，应避免铁补充剂与抗酸药物、鸡蛋、牛奶等同时服用，以防止影响铁的生物活性。服

用铁补充剂后犬猫粪便颜色可能变深，需要注意与血便区分。个别情况下，硫酸亚铁可能导致微弱的肠

道不适，不过可以通过将口服剂量分为一天多次来解决。
    静脉与肌肉注射铁补充剂一般只适用于无法摄入口服补充剂的犬猫、或当口服补充剂无法快速满足

缺铁状况时。通过静脉或肌肉给药时应警惕过量中毒风险及过敏风险。严重贫血犬猫还可以考虑通过输

血的方式补铁，每2毫升健康血液提供1毫克铁。

4.总结
    尽管铁的新陈代谢原理和机体铁失衡后的病理机制较为复杂，近期的研究突破为兽医逐步揭开了面

纱。铁缺乏最常见的是贫血症状，不过兽医需要警惕犬猫缺铁时贫血症状的延迟显现。一旦发现机体缺

铁，应立即补铁。
（原文刊录于《美国动物医院协会会刊》）