Chuyển hóa sắt và thiếu máu thiếu sắt

Vai trò của sắt trong cơ thể người

Sắt có vai trò quan trọng trong tổng hợp hemoglobin (huyết sắc tố) - là chất vận chuyển oxy cho các tế bào trong cơ thể. Hem - một trong hai thành phần chính của hemoglobin (hem và globin) được cấu tạo từ protoporphyrin và ion sắt hóa trị hai (Fe2+).

Ngoài ra sắt còn tham gia vào thành phần một số men oxy hóa khử trong các tế bào và có trong myoglobin (là sắc tố hô hấp của cơ).

Do vậy thiếu hụt sắt trong cơ thể sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự tổng hợp hemoglobin và gây thiếu máu do thiếu sắt. Ngoài ra thiếu sắt cũng làm ảnh hưởng đến hoạt động chuyển hóa của tế bào do thiếu hụt các men có chứa sắt.

Ngược lại sự quá tải săt trong cơ thể cũng gây những hậu quả nghiêm trọng do ứ đọng sắt ở các mô gây rối loạn chức năng các mô và cơ quan đo.

Phân bố sắt trong cơ thể

Khoảng hai phần ba lượng sắt trong cơ thể chứa trong hemoglobin. Khoảng 30% sắt được dự trữ ở trong íerritin và hemosiderin trong hệ liên võng nội mô tại gan, lách, tủy xương. Còn lại một lượng sắt nhỏ có trong thành phần các men có chứa sắt (cytochrom, catalase, peroxydase), trong myoglobin của cơ và gắn với protein vận chuyển sắt là transferrin. Do tỷ lệ khác nhau này mà khi cơ thể thiếu sắt trước tiên sẽ ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp hemoglobin và lượng sắt dự trữ còn sắt có trong các men của tế bào thường chỉ giảm trong các trường hợp thiếu sắt nặng.

Bảng. Phân bố sắt trong cơ thể người

Hấp thu sắt

Trong thức ăn sắt ở dưối dạng ferric (Fe3+)- sắt có thể ở dưới dạng vô cơ hoặc hữu cơ. Sắt có thể nằm dưối dạng hydroxyd hoặc liên hợp với protein. Hàm lượng sắt khác nhau trong từng thức ăn nhưng nhìn chung các thức ăn từ thịt chứa nhiều sắt hơn các thức ăn thực vật, trứng hay sữa. Khẩu phần ăn hàng ngày trung bình có chứa khoảng 10-15 mg sắt.

Chỉ có khoảng 5-10% sắt trong lượng sắt nói trên được cơ thể hấp thu (tỷ lệ này có thể tăng lên đến 20-30% trong trường hợp thiếu sắt hoặc tăng nhu cầu sử dụng sắt như ở phụ nữ có thai). Tỷ lệ này dao động từ khoảng dưới 5% với thức ăn thực vật đến 16-22% đối với thịt.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thu sắt, cụ thể như sau:

Bảng. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thu sắt trong cơ thể

Quá trình hấp thu sắt bắt đầu tại dạ dày nhưng chủ yếu diễn ra tại hành tá tràng và ở mức độ ít hơn tại đoạn đầu ruột non. Để có thể hâp thu được săt phải chuyển từ dạng íerric (Fe3+) sang dạng íerrous (Fe2+). Pepsin tách săt khỏi các hợp chất hữu cơ và chuyển thành dạng gắn với các acid amin hoặc đường. Acid chlohydric khử Fe3+ thành Fe2+ để dễ hấp thu. Vitamin c cũng có vai trò tương tự trong quá trình này. Sự kiểm soát quá trình hấp thu sắt và lượng sắt được hấp thu vào máu tĩnh mạch cửa phụ thuộc vào nhu cầu sắt của cơ thể và kho dự trữ sắt của cơ thể. Trong trường hợp thiếu sắt một lượng sắt lớn hơn được hấp thu qua riềm bàn chải vào tế bào niêm mạc ruột và vào máu đi về tĩnh mạch cửa. Ngược lại trong trường hợp cơ thể quá tải sắt lượng sắt được hấp thu vào tế bào niêm mạc ruột sẽ giảm đi. Một yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình hấp thu sắt là sự điều hòa hấp thu sắt ngay tại riềm bàn chải của ruột non. Lượng sắt được hấp thu thừa sẽ kết hợp với apoferritin để hình thành ferritin nằm trong bào tương tế bào niêm mạc ruột. Ferritin này sẽ được thải vào lòng ruột khi tế bào biểu mô ruột bị bong ra.

Ngoại trừ một số ít trường hợp quá tải sắt nặng, sắt tự do không có trong huyết tương do sắt được gắn với transferrin ở máu tĩnh mạch cửa.

Vận chuyển sắt

Sắt được vận chuyển bởi transferrin. Transferrin là một protein có trọng lượng phân tử 80000. Transferrin được tổng hợp tại gan và có nửa đời sống khoảng 8-10 ngày. 1 phân tử transíerrin có thế gắn với 2 phân tử sắt. Sau khi sắt tách ra transferrin tiếp tục gắn vói những nguyên tử sắt mới. Bình thường có khoảng 1/3 transferrin bão hòa sắt. Tỷ lệ này có thế thay đổi trong các bệnh lý thiếu hoặc quá tải sắt.

Transíerrin chủ yếu lấy sắt từ các đại thực bào của hệ liên võng nội mô. Chỉ có một lượng nhỏ sắt được lấy từ sắt hấp thu qua đường tiêu hóa hàng ngày. Người ta thấy rằng các đại thực bào giải phóng sắt theo chu kỳ trong ngày với lượng sắt giải phóng cao nhất vào buổi sáng và thấp nhất vào buổi chiều. Do đó nồng độ sắt trong huyết tương cũng được thấy cao nhất vào buổi sáng và thấp nhất vào buổi chiều.

Các nguyên hồng cầu lấy sắt cần thiết cho quá trình tổng hợp hemoglobin từ transíerrin. Các nguyên hồng cầu rất giàu các receptor với transferrin. Ngoài ra một lượng nhỏ săt cũng được chuyển đến các tế bào không phải hồng cầu (ví dụ để tổng hợp các men chứa sắt). Trong trường hợp quá tải sắt, lượng sat trong huyết tương tăng lên và transíerrin bị bão hòa hết. Khi đó sắt được chuyển đến các tế bào ở nhu mô các cơ quan khác nhau như gan, tim, các tuyến nội tiết gây các biểu hiện bệnh lý do ứ đọng sắt.

Dự trữ sắt và chu trình chuyển hóa sắt hàng ngày

Dư trữ sắt

Bình thường các hồng cầu chết bị thực bào tại các tế bào đại thực bào của hệ liên võng nội mô. Một phần nhỏ sắt giải phóng ra từ sự phân huy hemoglobin sẽ đi vào huyết tương và phần lớn được dự trữ trong các đại thực bào dưởi dạng ferritin và hemosiderin. Lượng dự trữ này nhiều hay ít tùy thuộc vào tình trạng và lượng sắt có trong cơ thể và nhu cầu của cơ thể.

Ferritin là một protein tan trong nước có trọng lượng phân tử 465000. vỏ protein khi chưa liên kết với sắt gọi là apoíerritin. Sau khi apoíerritin liên kết với sắt tạo thành ferritin. Lượng sắt chứa trong íerritin chiếm khoảng 20% trọng lượng protein này. Mỗi phân tử apoíerritin có thể liên kết với 4000-5000 nguyên tử sắt. Hemosiderin là một tổ hợp có chứa sắt không hòa tan trong nước. Lượng sắt trong thành phần hemosiderin có thể lên đến 37% trọng lượng của nó. sắt chứa trong ferritin và hemosiderin là sắt ở dạng hóa trị ba (dạng ferric). Muốn sử dụng được trong quá trình tổng hợp hemoglobin sắt cần được khử thành dạng hóa trị hai (dạng ferous). Quá trình khử này có sự tham gia của vitamin c.

Chu trình chuyển hóa sắt hàng ngày của cơ thể

Sau khi hồng cầu chết đi, sắt được chuyển từ hemoglobin sang đại thực bào (khoảng 20 mg/ngày). Sau đó transferrin lấy sắt từ đại thực bào chuyển đến tủy xương cung cấp cho các nguyên hồng cầu tổng hợp hemoglobin mới (cũng khoảng 20mg/ngày). Lượng sắt mất đi hàng ngày là không đáng kê (vào khoảng lmg/ngày) và được bù lại bằng lượng sắt hấp thu được trong thức ăn (khoảng lmg/ngày được hấp thu), sắt hấp thu từ thức ăn cũng được chuyển đến các nguyên hồng cầu bằng protein vận chuyển transíerrin.

Sơ đồ. Chu trình chuyển hóa sắt

Nhu cầu sắt của cơ thể

Hàng ngày có khoảng 6g hemoglobin được tổng hợp trong cơ thể và cần đên một lượng sắt xấp xỉ 20 mg chưa kể đến một lượng nhỏ sắt cần cho các tế bào không phải hồng cầu. Tuy nhiên đa số lượng sắt cần cho cơ thể được cung cấp từ sắt của hemoglobin các tế bào hồng cầu chết. Các hồng cầu sau khi già và chết đi bị thực bào bởi các đại thực bào và sắt phân hủy từ hemoglobin được tích trữ lại trong các đại thực bào. Lượng sắt mất đi hàng ngày do đó trung bình chỉ là 1 mg. sắt mất đi thông qua phân, nước tiểu, mồ hôi, tế bào biểu mô bị bong ra. Lượng sắt này được cung cấp đủ để bù lại trong khẩu phần ăn hàng ngày.

Tuy nhiên lượng sắt mất đi có thể tăng lên trong nhiều trường hợp như qua số lượng máu mất qua kinh nguyệt ở phụ nữ, trong trường hợp chấn thương gây mất máu...

Lượng sắt được cung cấp hàng ngày trong khẩu phần ăn cũng có thể không đủ để đáp ứng với nhu cầu của cơ thể khi nhu cầu này tăng lên ví dụ phụ nữ có thai cần thểm sắt để cung cấp cho thai nhi, trẻ nhỏ 5-12 tháng hay các thiếu niên tuổi dậy thì cần sắt cho nhu cầu tăng lên của cơ thể.

Bảng. Nhu cầu sắt hàng ngày của người (đơn vị mg/ngày)

Nguyên nhân, biểu hiện và các xét nghiệm đánh giá mức độ thiếu sắt

Nguyên nhân thiếu sắt

Thức ăn không cung cấp đủ sắt (thiếu thức ăn nguồn gốc động vật, thiếu sữa mẹ...).

Giảm hấp thu sắt (cắt dạ dày, hội chứng kém hấp thu, bệnh ỉa chảy hoặc coliac...).

Mất máu (giun móc, kinh nguyệt kéo dài, xuất huyết tiêu hóa, trĩ, u xơ tử cung...).

Tăng dự trữ săt trong đại thực bào và tế bào viêm trong các bệnh viêm nhiễm mạn tính.

Tăng nhu cầu về sắt ở:

+ Phụ nữ có thai hoặc cho con bú,

+ Trẻ em đẻ non, trẻ em 5- 1 2 tháng + Trẻ đang lớn (nhất là trẻ em gái ở tuổi dậy thì).

Biểu hiện của thiếu sắt

Thiếu sắt có thể biểu hiện ở các mức độ khác nhau như:

Thiếu sắt và giảm lượng sắt dự trữ trong cơ thể.

Thiếu máu nhược sắc hồng cầu nhỏ do thiếu sắt.

Rối loạn một số chức năng tế bào do thiếu các men chứa sắt (như chức năng chống nhiễm khuẩn bị ảnh hưởng do thiếu men myelopeoxydase trong bạch cầu, viêm niêm mạc thực quản, lưỡi do thiếu một số men oxy hóa khử trong te bào...).

Xét nghiệm đánh giá mức độ thiếu sắt

Xét nghiệm tế bào máu ngoại vi nhằm đánh giá số lượng hồng cầu, các chỉ số hồng cầu và mức độ nhược sắc của hồng cầu.

Định lượng nồng độ sắt huyết thanh và khả năng gắn sắt toàn thể.

Định lượng nồng độ ferritin huyết thanh.

Ngoài ra tùy thẹo nguyên nhân thiếu sắt được nghi ngờ mà người ta có thể làm nhiều xét nghiệm khác nhau để tìm nguyên nhân gây thiếu sắt (ví dụ xét nghiệm soi dạ dày, tìm máu trong phân...).

Nguyên nhân, biểu hiện và các xét nghiệm đánh giá sự quá tải sắt

Nguyên nhân quá tải sắt

Quá tải sắt thường là do truyền máu kéo dài nhiều lần dẫn đến một lượng sắt lớn được đưa vào cơ thể không thải ra kịp gây ứ đọng sất ở nhu mô các cơ quan khác nhau. Trung bình trong mỗi đơn vị máư truyền vào (450 ml khối hồng cầu) chứa khoảng 250 mg sắt.

Biểu hiện quá tải sắt

Sắt ứ đọng có thể làm tổn hại đến chức năng gan, các tuyến nội tiết (gây chậm lớn, đái tháo đường, suy giáp), tổn thương cơ tim gây suy tim hoặc loạn nhịp. Thường thì sau khoảng 50 đơn vị máu truyền vào mà không có điều trị thải sắt sẽ có biểu hiện lâm sàng do ứ sắt tại các cơ quan nhưng tổn thương thực thể tại các cơ quan này còn xảy ra sớm hơn.

Các xét nghiệm đánh giá mức độ ứ sắt

Định lượng nồng độ sắt huyết thanh và khả năng gắn sắt toàn thể.

Định lượng nồng độ ferritin huyết thanh.

Nhuộm Perls tiêu bản sinh thiết tủy xương để đánh giá tình trạng dự trữ sắt trong tủy xương.

Sinh thiết gan nhằm đánh giá tình trạng kho dự trữ sắt ở gan.

Các xét nghiệm đánh giá mức độ tổn thương tại các mô bị nhiễm sắt do ứ sắt

Tim: khám lâm sàng, chụp X quang tim, điện tâm đồ, siêu âm tim...

Gan: sinh thiết gan, xét nghiệm chức năng gan.

Tuyến nội tiết: khám lâm sàng, các xét nghiệm nội tiết tùy theo tuyến nội tiết bị tổn thương do ứ sắt.