铁吃多了易患癌？这些你最害怕的疾病，可能都与铁有关

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撰文 | Clayton Dalton

编译 | 韩瑾仪

审校 | 杨心舟 吴非

细胞层面的能量代谢依赖于电子从势能高的区域流向势能低的区域，正如水从高山流向大海。细胞可以调控电子流动的方向，并且可以利用电子在流动中释放的能量。这个过程和水电坝其实原理一致。

这些电子流向的“大海”是氧气，对于地球上大多数生命体，铁便是电子流动需要的“河流”。氧气是结合电子的一个完美目标。而负责运输电子的蛋白中心是铁元素，它在将电子运送到氧气的过程中发挥重要作用。

所以，铁与氧气对生命都很重要。然而，细胞内这一反应过程也可能带来负面的结果。

血红蛋白的结构，核心区域含有铁离子。图片来源：Difference Between

细胞中正常的能量代谢会产生低浓度的有毒副产物。其中一种是氧气的衍生物——超氧化物。幸运的是，细胞中有几种酶几乎可以瞬间将其清除。这些酶将超氧化物转化为过氧化氢，紧接着过氧化氢会在胞内被分解为氧气与水。

但是，如果超氧化物或过氧化氢在这一过程中碰巧遇见了铁，将会引起一系列生化反应，最后产生活性很强的羟自由基。自由基对生物分子有严重破坏性，Barry Halliwell与John Gutteridge撰写的一本书诠释了铁在生物化学中的作用，书中写道，“羟自由基的反应活性很强，一旦在生命体系中形成，就会立即与它们可以接触到的一切生物分子反应，产生活性各异的新的自由基。”

氧气与铁在能量的生成过程中至关重要，但它们联合起来，却可以破坏细胞内的精巧秩序。正如神经科学家J.R. Connor所说：“生命存在于铁过量与缺铁这两种状态之间很窄的缓冲区。”

直到20世纪末，人体内铁的代谢仍是个谜。科学家只知道两种人体自然排铁的形式：出血与正常的表皮和胃肠道细胞脱落。但是这两种方式每天只流失几毫克的铁，这说明我们的身体可以严格调控膳食中铁的摄入量。2000年，科学家发现了一种可以调节铁的蛋白——铁调素。当体内有足量的铁时，肝细胞会向血液中分泌铁调素，减少胃肠道细胞对铁的吸收，并且使体内其他细胞将铁以铁蛋白的形式储存起来；当铁含量偏低时，血液中铁调素浓度降低，肠细胞重新开始吸收铁。因此铁调素也被认为是调控体内铁平衡的主要物质。

但是如果铁调素可以如此完美地调控体内的铁元素，一个人还有可能铁摄入过量吗？

1996年，几位科学家发现了与遗传性血色病有关的基因，他们称其为HFE。血色病是由于机体摄入过量铁元素导致的。后续的工作发现HFE基因的产物有助于调节铁调素，HFE基因突变会导致铁调素系统出现缺陷。

遗传性血色病的特征。图片来源：Clinical Photography/SCIENCE PHOTO LIBRARY

这表明一些人确实可能摄入过量的铁。但是这类突变是普遍存在的吗？

答案可能有些出人意料：事实确实如此。美国大约有二百分之一的人患有遗传性血色病。因为人的染色体都是成对存在，所以 HFE基因在人体内有两份拷贝，这部分血色病患者往往一对HFE基因都有缺陷，临床上他们体内的铁元素过量。在美国，超过800万人可能无法正常调控铁的吸收与代谢。

如果你仅有一个有缺陷的HFE基因，另一个HFE基因正常呢？在遗传学中，这种现象被称为杂合体。杂合体的数量比纯合体更多，最近一项估计显示，超过30%的美国人可能携带有一个有缺陷的HFE基因，粗略估计有一亿人。

HFE蛋白结构。图片来源：Wikipedia

这个问题严重吗？一个正常的基因是否足够？在这方面的研究还不多，但是目前有一些证据表明一些杂合体确实在铁代谢上有问题。转铁蛋白是一种可以在血液中运输铁的蛋白质，有研究表明，HFE杂合体体内的铁蛋白与转铁蛋白水平貌似都轻微提高了，这表明他们体内铁的含量升高了。

此外，这些杂合体人群患心脏病、中风等慢性疾病的概率也提高了。一项研究指出，对于同样有吸烟习惯的杂合体和纯合体，前者患心血管疾病的概率是后者的3.5倍。另一项研究提出，“杂合”这一特性本身可以提高患心脏病与中风的风险。第三项相关的研究则表明，杂合体患有心肌疾病的概率提高了近六倍，这很有可能导致心衰。

摄入过量铁与心血管疾病的关联可能不止与HFE基因有关。2013年的一项元分析使用了55篇严格论证两者者关系的研究，其中27篇支持体内铁含量与心血管疾病的正相关性，20篇没有发现显著相关性，8篇则声称发现了负相关关系。

这55篇论文中有一些值得注意的地方：一项在2000名芬兰男性中进行的研究表明，铁蛋白水平每提高1%，心脏病的患病风险提高4%。相比之下，只有吸烟这项风险因素与心脏病的关联更加紧密。

有人可能会质疑，铁蛋白水平并不能完美地衡量体内铁的含量，因为引发炎症的物质也可以影响它的含量。为此，一个加拿大的课题组直接研究了血液中铁含量与心脏病发病概率的相关性，发现与正常人群相比，血铁水平较高的男性患心脏病的概率提高了一倍，而在女性中这一数字更是4倍之多。