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铁与脂质代谢关系的研究进展

时间:2011-05-18作者:张丽翠,程江,付锦艳来源:中国论文库
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  摘要:近年来,机体内铁稳态失调影响脂质代谢,从而影响血脂水平成为研究热点。作为生物代谢过程中大部分酶  的辅助因子,铁参与机体内各种代谢过程以及氧气和电子的

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  摘要:近年来,机体内铁稳态失调影响脂质代谢,从而影响血脂水平成为研究热点。作为生物代谢过程中大部分酶

  的辅助因子,铁参与机体内各种代谢过程以及氧气和电子的运输,因此铁缺乏或过量都可引发各种疾病。本综述分别从

  铁缺乏和超载两方面如何影响脂质代谢进行综述报道。

  关键词:铁;铁缺乏;铁超载;脂质代谢

  铁是人体中最丰富的过渡金属,几乎所有组织都含有铁,是人体生长发育的“建筑材料”。尽管它只占人体质量的0.006%,但和其他

  微量元素相比,它对机体的健康具有更直接、更广泛的影响。随着对铁代谢的深入研究,发现铁具有促进脂肪消化、脂类运转,调节脂质代谢

  等广泛的生物学功能。

  流行病学调查、动物实验等均表明,机体铁失衡与血脂异常有密切关系[1-2]。据文献报道2005年我国大陆18岁及以上成人血脂异常总患

  病率已超过18%,估计血脂异常人数达1.6亿以上[3]。在美国全国健康和营养检查调查(NHANES)中发现12~19岁青少年中血脂异常患病率高

  达20.3%,在肥胖人群中甚至达到43%[4]。高脂血症已经严重影响人类的健康,随着人们对心血管疾病认识的进一步深入,探讨铁失衡与脂质

  代谢之间的关系意义深远。

  1铁与脂质代谢的关系

  铁是生物体体内酶、激素、维生素等的重要组成部分,是机体生命活动所必需的微量元素之一。而这些重要的酶、激素等物质在脂质代谢

  过程中发挥很大的作用。在健康状态时,体内游离铁浓度很低,不会发生氧化应激和脂质过氧化等异常生命活动,从而维持正常的脂质代谢。

  铁不仅在细胞生成中具有重要作用,还通过催化氧化-还原反应参与机体所有组织的能量代谢、解毒等生理过程。在以往对铁与健康关系的研究

  中多注意铁缺乏的危害。目前,随着经济的发展和防治铁缺乏各种措施的大范围推广,强化铁食品越来越多,铁超载开始出现。

  近年来有关铁超载引起的脂代谢紊乱进而引发心血管损伤越来越引起人们的关注[5]。最新的研究报告显示血脂异常与铜、锌等微量元素

  关系密切,而铜等微量元素代谢与铁代谢之间又相互影响,也可推断铁元素与脂质代谢有一定关系[6]。

  2铁缺乏与脂质代谢异常

  2.1铁缺乏与含铁酶铁是细胞色素和细胞色素氧化酶等多种含铁酶的组成部分,参与细胞的氧化-还原反应,能促进磷脂的形成。而磷脂是

  脂肪酸吸收过程中不可缺少的物质,铁缺乏时磷脂合成受阻,从而影响脂肪的吸收和利用。机体缺铁还可降低催化胆固醇转变为胆酸的7α-羟

  化酶和12α-羟化酶的活性,导致胆酸合成和清除减少,胆固醇排出障碍,进而出现高胆固醇血症[1]。

  铁缺乏影响脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase,LPL)的合成,导致LPL活性下降,使极低密度脂蛋白(VLDL)分解减少,引起清除障碍,

  并容易迅速氧化,更不利于清除。同时血浆三酰甘油(TG)清除也发生障碍,组织对TG的摄取减少,使血浆TG水平升高,形成高三酯甘油血症

  ,最终产生脂质代谢紊乱[7]。此外,铁缺乏还可引起与脂肪合成有关酶的变化,降低一系列酶的活性,从而影响脂肪消化率。大量的研究证

  明铁缺乏可影响脂质代谢,而脂类亦可促进铁的吸收。临床研究中发现患缺铁性贫血儿童的血清TG、胆固醇、VLDL水平均比正常儿童高。动物

  实验亦证明母鼠在怀孕期和哺乳期饲喂缺铁饲料会造成仔鼠高脂血症,使血清TG和磷脂升高,严重铁缺乏可影响脂质代谢[8]。患铁缺乏症的

  鸡、大鼠,其血清TG、脂质浓度升高,血清和组织中LPL活性下降。此外,铁可促进肥胖鼠骨骼肌中解偶联蛋白2(UCP2)以及mRNA的表达,有

  利于增加脂肪动员,增加能量的消耗[9]。

  2.2铁缺乏与肉碱

  肉碱是体内活化的长链脂肪酸进入线粒体内进行氧化代谢的唯一载体,而参与肉碱在体内生物合成过程的2个还原酶中含有铁,这说明铁缺

  乏可影响内源性肉碱的生物合成,进而影响脂质代谢。机体肉碱缺乏将直接导致脂肪酸氧化障碍,造成脂肪酸在细胞内积累,引起TG、胆固醇

  等水平升高,促使形成高脂血症,高TG症或高胆固醇症等血脂代谢紊乱疾病[10]。

  另外肉碱缺乏影响糖代谢,而糖代谢与脂代谢息息相关,高糖可引起高脂血症、高胆固醇血症。临床发现血液透析患者连续口服2个月的肉

  碱后,血浆中TG、VLDL水平下降,同时高密度脂蛋白胆固醇水平升高。李克等[11]研究发现补充肉碱对高脂血症兔血清胆固醇、TG、低密度

  脂蛋白(LDL)以及载脂蛋白B水平升高有明显的抑制作用,同时能相对提高血清高密度脂蛋白水平。

  3铁超载与脂质代谢异常

  3.1铁与氧化应激(oxidative stress,OS)、脂质过氧化诸多研究表明铁作为生物分子氧化损伤的催化剂,是引起OS的一个重要因素。OS

  是由自由基在体内产生的一种负面作用,是指机体在遭受各种有害刺激时,机体或细胞内氧自由基的产生与清除失衡,导致活性氧(reactive

  oxygen species,ROS)在体内或细胞内蓄积而引起的氧化损伤过程,过度的ROS活性状态与动脉粥样硬化有关。铁离子在体内代谢过程中可以

  产生活性氧及中间产物自由基。CRIST等[12]研究发现LDL在ROS作用下,“原始”LDL成为氧化LDL(ox-LDL),ox-LDL是还原型辅酶Ⅱ

  (reduced form of nicotinamide-adenine dinucleotidephosphate,NADPH)氧化酶激活物,而NADPH是体内许多合成代谢的供氢体,包括胆

  固醇、脂肪酸等的生物合成,能增强其活性、促进ROS产生,也更有利于LDL氧化为ox-LDL。ox-LDL在动脉粥样硬化的过程中起着重要的作用。

  同时铁增加可致铁依赖性自由基生成增多,促进主动脉平滑肌细胞对LDL的氧化作用。此外动物实验研究表明过量铁导致β-胰岛细胞产生OS,

  降低胰岛素的分泌能力,从而影响脂质代谢[13]。此外,铁离子使不饱和脂肪酸过氧化,产生过氧化自由基及终产物丙二醛(malonaldehyde

  ,MDA),自由基攻击细胞膜上脂的不饱和链,启动脂质过氧化。KING等[2]在研究中给予低铁组年轻女性日补充给铁法,补铁期间铁状态逐

  渐改变,铁蛋白值逐渐升高的同时脂质过氧化的生物标记物也在增加。在动物实验中发现,高铁饮食可降低机体的抗氧化能力,导致脂质过氧

  化损伤,而低铁饮食正相反,主动脉铁的沉积量与动脉粥样硬化的严重程度呈相反趋势[14]。高铁饮食可增加LDL的脂质过氧化。脂质过氧化

  过程中发生的ROS与生物膜的磷脂、酶和膜受体相关的多不饱和脂肪酸的侧链等大分子物质起脂质过氧化反应形成脂质过氧化产物如MDA等,从

  而使细胞膜磷脂成分减少,流动性降低,膜上受体分布发生改变,此时腺苷酸环化酶活性下降,间接阻碍脂肪动员,从而使TG分解减慢,同时

  当线粒体膜流动性明显降低时,线粒体内外膜中的脂酰辅酶A不能活化,从而干扰了脂肪酸的氧化。

  3.2铁与胰岛素抵抗

  研究表明铁超载与胰岛素抵抗关系密切[15]。近年来更有学者提出铁负荷指标(如铁蛋白)可以用于预测发生异常糖代谢的指标。铁离

  子是一种脂质氧化的催化剂,可以增加脂质氧化,特别是游离脂肪酸的氧化,游离脂肪酸的氧化增加会减少肌肉组织对葡萄糖的利用,增加肝

  脏的葡萄糖异生,导致胰岛素抵抗。RAJPATHAK[16]、SUN[13]等均发现铁蛋白水平与胰岛素抵抗成正相关,铁超负荷可通过降低组织对胰

  岛素的代谢、增加胰岛β细胞胰岛素的生成,进而产生高胰岛素血症和胰岛素抵抗。当发生胰岛素抵抗时,胰岛素的抗脂解作用减弱,血中游

  离脂肪酸(FFA)升高,导致肝脏FFA流量增加,TG合成的限速酶肝脏脂酰辅酶A活性及其mRNA水平升高,导致TG水平升高。在生理情况下,胰岛

  素具有促进糖原和脂肪合成,并抑制脂肪分解的作用。而铁超负荷会引起胰岛素生成增加,进而促进机体脂肪合成的过程,而同时使得氨基酸

  合成LPL的能力降低,临床上则表现为血中脂肪酸量增多,肝合成的TG含量增加。

  4结语

  近年来,随着医学的飞速发展,人们对铁缺乏造成机体健康危害的认识进一步加深,但是随着补铁试剂的广泛应用,铁超载对人体的危害

  也不容忽视。铁是一把双刃剑,铁超载或缺乏均可造成机体脂质代谢紊乱。血脂异常已经成为潜在的、影响重大的公共卫生问题。希望随着铁

  代谢研究的深入,越来越多的研究者可以用科学的实验,设计出许多切实可行的措施来缓解铁失衡所造成的机体损伤,并能够有效的预防因为

  铁失衡所造成的高脂血症等。

  参考文献:

  ZHANG J,LEWIS RM,WANG C,et al.Maternal dietary ironrestriction modulates hepatic lipid metabolism in the fetuses

  [J].Am JPhysiol Regul integr Comp Physiol,2005,288(1):R104-R111.

  KING S M,DONANGELO C M,KNUTSON M D,et al.Dailysupplementation with iron increases lipid peroxidation in young

  womenwith low iron stores[J].Exp Biol Med(Maywood),2008,233(6):701-707.

  赵文华,张坚,由悦,等.中国18岁及以上人群血脂异常流行特点研究[J].中华预防医学杂志,2005,39(5):306-310.

  Centers for Disease Control and Prevention(CDC).Prevalence ofabnormal lipid levels among youths---United States,1999-

  2006[J].

  MMWR Morb Mortal Wkly Rep,2010,59(2):29-33.

 

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