蕭寧馨著
重點摘要
￭鐵攝取過量會催化自由基反應，造成組織發炎和纖維化。
￭血紅素濃度低於10.0 g/dl，會明顯降低肌肉勞動效力及劇烈但短促的運動能力。
￭鐵營養會影響兒童腦部發展，像是心智、運動、認知與學習成就和行為能力。
￭嬰兒期鐵營養不良會有長期效應，針對缺鐵貧血幼兒之長期追蹤發現，五年或十年後其認知能力與學習成就仍然不如健康者。
￭無貧血性缺鐵也會降低認知能力，缺鐵者 (鐵蛋白< 12μg/L)經過鐵補充之後，可以提升其語言學習與記憶能力。
￭長時高溫烹調會使血鐵質分解成非血鐵質。
￭維生素C含量在25 - 100 mg之間與鐵吸收率有正比關係，增高劑量並無進一步的效益
￭發酵之蔬菜及黃豆製品可促進鐵吸收。
￭鈣對鐵吸收的急性與慢性效應不盡相同，一餐之抑制效應無法代表長期之效應，長期鈣補充下，並沒觀察到鐵缺乏現象。
￭芬蘭之流行病學調查研究指出鐵蛋白濃度與心血管疾病有關，暗示高鐵儲存量之風險，但是長期追蹤與前瞻性世代研究都無法證實此項假說。
鐵平衡﹙iron balance﹚
成人體內總鐵量大約 2 - 4 g，單位體重含量為男性50 mg/kg，女性38 mg/kg，可依照功能分為兩大類：功能性鐵約佔75 %，儲存性鐵約佔25 %。功能性鐵包括：血紅素、肌紅素等血鐵質蛋白質﹙heme-iron﹚、非血鐵質蛋白質﹙nonheme-iron﹚與運鐵蛋白﹙transferrin﹚，以血紅素鐵為最大宗。儲存性鐵包括鐵蛋白﹙ferritin﹚和hemosiderin。
人體並沒有主動排泄鐵之途徑，因此吸收是調節人體鐵恆定之關鍵步驟，鐵儲存降低、需要量增加或造血速率升高均會提高鐵吸收率。
鐵營養缺乏的原因有：
膳食鐵攝取量不足，
膳食鐵生物利用率﹙ bioavailability﹚偏低，
鐵需求量增加或大量血液流失，
最終造成缺鐵性貧血﹙iron deficiency anemia﹚。
嬰幼兒可能因牛奶過敏症而增加消化道流血。在熱帶地區開發中國家，消化道鉤蟲寄生是失血與缺鐵的主要原因。胃幽門桿菌引發慢性胃炎而增加血液流失，也與缺鐵有關。已開發國家中，阿斯匹靈等藥物、潰瘍或腫瘤是成人消化道失血的主因。
組織鐵量若超過儲存機制所能負荷，游離鐵會與檸檬酸或 ADP等小分子形成錯合物，並可催化自由基反應，導致組織發炎與纖維化等傷害，以肝臟傷害最為典型。一般以「hemosiderosis」表示組織鐵堆積但沒有造成傷害，而以「hemochromatosis」表示鐵沉積過量 (肝鐵量20 - 40 g) 並引發組織傷害。鐵沉積的疾病主要分為原發性與續發性兩類，「原發性鐵過量」導因於小腸鐵吸收機制發生異常，例如遺傳性鐵沉著症 (hereditary hemochromatosis) 因蛋白質HFE突變而使鐵吸收異常增加；飲食性血鐵質沉著症 (African siderosis)發生於非洲Bantu族人，導因於長期飲用酒精性傳統飲料而大幅增加鐵攝取量與吸收量，並加上遺傳特質的影響。「續發性鐵沉積」導因於嚴重貧血疾病而刺激小腸鐵吸收，或因大量輸血治療所造成，包括輸血性鐵沉著症、β型地中海貧血、溶血性貧血、sideroblastic anemia、congenital
atransferrinemia、congenital aceruloplasminemia、慢性酒精中毒等。
缺鐵的後果
缺鐵最典型的症狀是貧血，貧血發生之前，通常沒有明顯易辨之症狀。貧血發生之後，多種功能性缺乏症狀也就明顯可辨。
貧血是缺鐵最典型的表徵，不過輕度貧血 (血紅素濃度不低於7.0 g/dl)對靜態生活者並無明顯的害處，因為組織供氧藉由補償機制仍可維持正常。補償機制包括：血紅素釋氧效率升高，血流分布調整以優先供應心臟與腦等重要器官，心臟輸出量(cardiac output) 增大。當嚴重貧血 (血紅素濃度低於7.0 g/dl) 時，血液攜氧能力大幅降低，超過補償機制之運作，開始發生酸中毒。若缺鐵伴有其他疾病，血紅素濃度可能低於4.0 g/dl，此時會使心臟無法負荷，足以增加兒童與孕婦的死亡率。根據流行病學觀察研究，懷孕初期缺鐵與早產、新生兒體重偏低、死胎等相關，危險性上升一至二倍，然而缺少介入式研究，因此不能建立因果關係。懷孕中、後期因為血紅素值本就低於正常而難以定論。
血紅素濃度低於 10.0 g/dl時，肌肉勞動效力明顯降低。輕度貧血也會降低劇烈但短促的運動能力。早期研究以印尼橡膠園工人或錫蘭茶園女工，貧血者的生產力明顯低於健康者，給予鐵補充可以改善勞動效力，貧血嚴重者改善效果較佳。肌肉勞動力降低，除了貧血限制供氧之故外，缺鐵直接影響肌肉的生理和能量代謝也是原因之一，根據動物實驗可見，缺鐵降低肌肉的氧化磷酸化能力，葡萄糖代謝氧化效率降低，肌肉乳酸產量增加，肝臟糖質新生作用增加。
鐵營養與兒童腦部發展和健康的關係可分為四方面。
心智（mental）、
運動（motor）、
認知與學習成就（cognitive, educational achievement）、
行為（behavior）
缺鐵貧血與嬰幼兒精神性運動能力不良有關，並且有行為異常的現象，這些症狀值得重視因為腦細胞的增生和分化在嬰兒期最為快速，可能最容易因營養不良而有損傷。缺鐵貧血嬰兒的心智發展明顯較差，包括：語言能力差，運動協調與平衡不佳，注意力、反應靈敏度與情緒的分數均明顯較低。注意力與運動表現不佳可能導致心智發展不良(30)。幼兒血紅素值低於10.9 - 10.5 g/dl時，心智與運動發展分數較正常者為低，血紅素最低或貧血時間越長的幼兒心智發展分數也最低。至於嬰兒期鐵營養不良的長期效應，針對缺鐵貧血幼兒之長期追蹤發現，五年或十年後其認知能力與學習成就仍然不如健康者 (31,32) 。
無貧血性缺鐵也會降低認知能力，缺鐵 (鐵蛋白< 12μg/L)之高中女生經過鐵補充之後，可以提升其語言學習與記憶能力 (33)。美國NHNES III調查中發現，6 - 16歲兒童青少年中，缺鐵者的數學得分顯著較健康者為低，風險比例(odds ratio)為正常的2.3倍 (34)。富裕社會中無貧血性缺鐵盛行率仍然居高，以美國營養調查NHANES III結果為例，12 - 15歲少女有9 %，16 - 19歲少女有11 % (35)。由於涉及學習發展，兒童青少年的鐵營養狀況仍須加以追蹤管理。
缺鐵影響免疫機能，根據人體與動物實驗證實，缺鐵主要影響兩項免疫功能：中性白血球吞噬細菌能力降低，T淋巴細胞對細胞增生劑或抗原的反應降低。貧窮人群的缺鐵貧血與感染盛行率均較高，實驗模式中亦可證實缺鐵導致抗感染力降低，但是人群中因果關係之證據並不充足。有些病源菌對鐵的需求較高，補充鐵反而降低人體的抗感染力，最明顯的例子就是瘧疾。因此，對有輕微感染者施用鐵補充劑的必須慎重評估。
缺鐵還會增加鉛中毒的危險，美國兒童中缺鐵者鉛中毒的比例較健康者高出
3 ~ 4倍。因為缺鐵時小腸負責鐵吸收的蛋白質DMT1表現增加，但是它缺乏專一性，故對其他二價金屬元素，包括鉛、鉻等重金屬的吸收率也伴隨增高。
鐵營養狀況的評估
鐵缺乏會降低肌肉勞動效力，延緩嬰兒精神性運動與行為發育，降低認知能力，以及增加孕產婦和胎兒多種異常狀況。但是這些功能性指標不易度量，而且功能性異常通常發生在缺鐵貧血之時，並不適用於診斷不同程度之鐵營養狀況。最方便常用是血液中一系列的生化指標，可以反映體內由過量到缺乏等不同階段的鐵營養程度。
缺鐵通常區分為三個階段 (27) ﹕
缺鐵初期：為體內鐵儲存耗盡期，骨髓鐵染色反應極微弱，但是功能性鐵仍然充足，沒有貧血症狀。此階段最常用的指標是血清鐵蛋白，濃度低於 12μg/L代表體內鐵儲存耗盡，可能伴有總運鐵容量高於400μg/dl的現象，其他血液指標均維持正常，身體功能也沒有異常。
缺鐵期：血液中運送之鐵量減少，造血組織獲鐵量低於正常，但是造血作用尚未受限，仍然沒有貧血症狀。此階段除了鐵蛋白濃度低於 12μg/L之外，其他指標有運鐵蛋白飽和度 < 15 %，紅血球protoporphyrin 濃度 > 70μg/dl 紅血球，血清運鐵蛋白受器 > 8.5mg/L﹔血紅素濃度仍在正常範圍。
缺鐵貧血期：造血組織從血液獲取之鐵量不敷造血之需求，血紅素合成量減少，有小球性貧血症狀。除了前述缺鐵之變化之外，異常的指標還包括血紅素值與血比容低於正常，紅血球體積 < 80 fL，並且伴有功能性異常症狀，諸如：疲倦、衰弱、畏冷、蒼白等。 我國國民營養調查中採用的血紅素正常標準係依照聯合國糧農組織與世界衛生組織的建議，4 - 6歲為 ≥11 g/dl，7 - 14歲為 ≥ 12 g/dl，14歲以上，男性為 ≥ 13 g/dl，女性為 ≥
12 g/dl (36)，低於正常值即為貧血。
影響因素
影響鐵吸收的飲食因素主要有鐵的化學形式與鐵利用率。血鐵質主要來自肉類，其吸收不受其他飲食成分的影響，但是受鐵營養狀況之調節，吸收率平均 25 %，缺鐵時可提高到40%，鐵充足時可降到10 % (18,19)。長時高溫烹調會使血鐵質分解成非血鐵質 (41,42)。
非鐵血質來自各種植物性食品，內臟儲存性鐵和鐵補充劑，其吸收率平均約 7.5 %，缺鐵時可提高到21 %，鐵充足時會降為2.5 % (19)。飲食中含有促進或抑制其吸收的成分，與鐵共存於一餐時可發揮效應。促進鐵吸收的成分主要有維生素C和禽畜魚等肉類 (18)。維生素C可以還原三價鐵並在胃中形成可溶性錯合物，避免鐵在小腸鹼性環境中沉澱；維生素C含量在25 - 100 mg之間與鐵吸收率有正比關係，增高劑量並無進一步的效益 (43)。肉類包括禽、畜、魚貝等動物之肌肉蛋白質，其消化分解之小分子產物可以與鐵形成可溶性錯合物以增加鐵的溶解度而促進吸收。西式乳酸發酵之蔬菜、發酵黃豆製品也有促進鐵吸收的效益。
抑制非血鐵質吸收的成分有植酸、草酸、單寧酸、黃豆蛋白與鈣等 (18)。植酸是五榖與豆類種子中磷與礦物質營養素的儲存形式，也是降低鐵吸收率的重要因素，其抑制效應與含量有正比關係，利用加工與品種改良等方式降低植酸含量也有助於提昇鐵吸收率。茶中的單寧酸對鐵吸收有強效的抑制作用，多酚類結構中以 galloyl官能基的影響最大，含量越多則抑制效應越強 (44,45)。增加維生素C量可以減輕這些抑制作用。
多項人體實驗證實同一餐中鈣會抑制非血鐵質的吸收，其抑制效應與劑量成正比，鈣量 75 - 600 mg時鐵吸收效率降幅從20 %升到60 % (46)。停經婦女的早餐中以碳酸鈣或骨鈣質（hydroxyapatite）供應500 mg鈣時，該餐鐵的吸收會下降50 % (47,48)。一日三餐以中餐和晚餐含鐵較多，若將富含鈣的食物與含鐵的餐次錯開，一日的鐵吸收量會比兩者同餐時高出約50 % (49)。鈣對鐵的干擾效應以同餐進食最為嚴重，在進食高鈣餐兩小時之後則不再有抑制作用 (50)。然而健康者伴隨三餐以碳酸鈣補充400
mg鈣質，歷經六個月之後並不會改變體內鐵儲存量或血液鐵營養指標 (51)，表示鈣對鐵吸收的急性與慢性效應不盡相同，一餐之效應無法代表長期之效應，長期鈣補充下，小腸對鐵吸收可能有適應補償機制，但是其啟動時程和條件仍有待釐清，方能化為妥善之應用原則。
從生理需要量推算參考攝取量時，必須考慮飲食之鐵利用率。一歲以內嬰兒的食物主要是母乳或嬰兒配方奶粉，兩者之鐵濃度和鐵吸收率差異很大，因此估算鐵吸收量時必須同時兼顧濃度和吸收率。母乳之鐵濃度通常低於 0.5 mg/L，但是吸收率高達49 % (21)。美國DRIs根據母乳攝取量與鐵含量計算0 - 6個月嬰兒之鐵攝取量為0.27 mg/d (27)。嬰兒配方之鐵吸收率取決於配方組成、鐵濃度、以及嬰兒發育成熟度，足月嬰兒對酪蛋白配方之鐵吸收率約為5 %，體重極低嬰兒對乳清蛋白配方之鐵吸收率可達40
%，一般嬰兒配方的鐵吸收率約7–12 %，黃豆蛋白配方則為1–7 %，鐵濃度高者吸收率較低 (54)。
國人鐵營養狀況
依照國人現行之飲食型態，每日飲食所供應之平均鐵量可達成年男性與停經婦女之建議攝取量水準，但是不足生育年齡婦女的鐵建議量 (72)。國人飲食之食物分配型態，若依照衛生署成人均衡飲食建議量 (原「每日飲食指南」)之食物分類，則各食物類之供鐵量為：五榖根莖類 2.1 mg、奶類0.1 mg、肉魚豆蛋類4.8 mg (禽類0.8 mg、畜類1.3 mg、魚類0.9 mg、蛋類0.5 mg、豆類1.3 mg)、蔬菜類3.6 mg、水果類0.5 mg、油脂類 0.1 mg；以肉魚豆蛋類供應最多，其中植物性來源佔27 %。若依國人現行飲食之鐵營養密度估算，遵循成人均衡飲食建議量(原「每日飲食指南」)建議之食物份量可攝取鐵13.4 mg，達到成年女性90 % RDNA。營養師設計之一日普通飲食經定量分析而得之鐵含量為14 mg，超過成年男性之鐵建議量，但未達到生育年齡女性之鐵建議量
(68,73)。
「第一次國民營養健康狀況變遷調查」同時利用血鐵蛋白濃度、運鐵蛋白飽和度和血紅素濃度等血液指標評估鐵營養狀況 (24)。四歲以上國人之總缺鐵率為男性 2.1 %，女性10.7 %；鐵儲存耗盡之比例為男性1.3 %，女性7.7 %；缺鐵貧血率為男性0.2 %，女性2.1 %；國人缺鐵問題與歐美國家雷同，都是以無臨床症狀之缺鐵為主，並且有明顯的性別差異，以女性較男性為嚴重。除了65歲以上老人兩性之缺鐵率均高之外，男性缺鐵率最高的是13 - 18歲，與青春期和快速成長有關；女性則從13 - 64歲都有9 %以上之缺鐵率，以30 -
50歲有14.2 %最高，成長與月經都有重要的影響。
鐵上限攝取量
‧危害鑑定
飲食中天然鐵質即使大量攝取也不會引發任何消化道不適症狀，中毒病例報告都是治療型鐵劑過量所引發，毒性研究也都是以非血鐵質之鐵化合物為對象，因此上限攝取量適用於補充劑或營養強化所用之鐵化合物，而不包括飲食鐵攝取量，此原則與美國 DRIs不同，後者將飲食鐵源併入上限攝取量之估計。
關於過量鐵劑的毒性，病例與人體研究資料相當豐富，因此不需借用動物實驗數據。急性鐵中毒案例大多發生於兒童使用過量鐵劑，除了嘔吐腹瀉症狀之外，心臟血管、中樞神經、腎臟、肝臟與血液系統都受影響。劑量 20 - 60 mg/kg 與中毒症狀的嚴重程度相關，甚至有致命的案例。不過，急性中毒並不適用在上限攝取量的訂定。
口服鐵劑過量所引發最明確的症狀是噁心、嘔吐與便秘等消化道的不適，尤其以空腹攝取時最為嚴重，嚴重程度與胃液中溶解之鐵量有關。以硫酸亞鐵提供鐵量 50 mg/d，受試者有50%會發生中度到重度的消化道症狀 (74)。以安慰劑對照的雙盲交叉實驗，男女受試者服用ferrous fumarate，鐵量60 mg/d，為期四週可見，噁心、胃痛、便秘和腹瀉等消化道症狀的發生率均高於對照組，總發生率為25
%，明顯高於對照組的14 % (75)。其他前瞻性研究也獲得一致的結果，證實高量鐵劑與消化道症狀的因果關聯 (27)。大量鐵劑有降低小腸鋅吸收的效應，但是以空腹時最為明顯，與食物共食或營養強化食物所含之鐵則對鋅沒有影響 (27)。
其他與鐵有關的不良副作用有續發性鐵堆積症、心血管疾病、癌症、遺傳性鐵沉著症等
(27)。續發性鐵堆積症都是輸血、血液疾病所引發，並沒有任何因鐵攝取量過高而致病的病例。芬蘭之流行病學調查研究指出鐵蛋白濃度與心血管疾病有關，暗示高鐵儲存量之風險，但是長期追蹤與前瞻性世代研究都無法證實此項假說 (76)，不過隱性 HFE者(heterozygous HFE) 有急性MI與心血管疾病風險升高的現象 (77,78)。因此，目前鐵與心血管疾病的關聯尚待釐清，欠缺因果證據，但也不能完全排除風險。鐵與癌症的關聯以遺傳性鐵沉著症與肝臟硬化和肝細胞腫瘤的相關最為確定 (79)，與其他癌症的關聯則不明確。一項病例對照研究指出鐵蛋白濃度與大腸癌相關 (80)，隱性HFE者也會增加大腸直腸癌、胃癌、血癌、大腸細胞瘤的風險 (80)，不過對人群的普遍意義仍不確定 (27) 。
綜合上述考量，訂定鐵上限攝取量之危害症狀，美國 DRIs採用消化道症狀，我國也依循相同原則。
劑量效應
目前之消化道症狀數據不足以訂定無毒劑量 (NOAEL)，鐵之最低毒性劑量(LOAEL)根據安慰劑對照、雙盲交叉鐵補充實驗之結果訂為非血鐵質補充劑60 mg/d (75)。由於消化道症狀之評估有其自身之限制，故不確定因數採用1.5。如此計算而得之成人上限攝取量為40 mg/d。
多項研究指出 1 - 18個月大嬰幼兒給予鐵補充劑，劑量從5 - 30 mg/d都沒有發生任何不良的消化道症狀，因此可據以設定為無毒劑量NOAEL，不確定因數採用1，故得0
- 12個月嬰兒與1 - 2歲幼兒之鐵上限攝取量為30 mg/d。美國DRIs 建議1 - 13歲兒童之鐵上限攝取量與嬰幼兒相同，14 - 18歲少年則與成人相同，我國亦採用相同原則。
資料來源
「國人膳食營養素參考攝取量及其說明第六修訂版」
