ธาตุเหล็ก (Iron, Fe)

ธาตุเหล็กมีสัญลักษณ์ทางเคมีว่า Fe มาจากภาษาละติน "Ferrum" ส่วนชื่อ "Iron" มาจากภาษาแองโกล-แซกซอน เหล็กเป็นโลหะที่มีมากที่สุดในโลก มีคุณสมบัตินำไฟฟ้าและความร้อนได้ดี แข็งแรง เหนียว สามารถตีเป็นแผ่นหรือดัดเป็นรูปต่าง ๆ ได้ แต่เมื่อสัมผัสกับออกซิเจนจะเกิดสนิม มนุษย์รู้จักใช้ธาตุเหล็กมานานกว่า 8,000 ปี

เหล็กมีวาเลนซีตั้งแต่ -2 ถึง +7 แต่ที่พบมากในร่างกายคือ Fe2+ (ferrous) และ Fe3+ (ferric) โดยรูป ferrous เป็นรูปที่ร่างกายสามารถดูดซึมได้ ธาตุเหล็กในอาหารแบ่งเป็น 2 ประเภทคือ Heme iron และ Non-heme iron

Heme iron คือสารประกอบของธาตุเหล็กกับโปรตีนพอร์ไฟริน พบในเลือดสัตว์ เช่น เนื้อสัตว์ เครื่องใน และเลือด (ไม่รวมไข่) เป็นแหล่งหลักในการลำเลียงออกซิเจนในร่างกาย

Non-heme iron คือธาตุเหล็กที่อยู่ในพืช ไข่ และประมาณ 60% ของธาตุเหล็กในเนื้อสัตว์

หากไม่ใช่มังสวิรัติ ธาตุเหล็กที่ได้รับจากอาหารจะเป็น Heme iron ประมาณ 10-15% ซึ่งดูดซึมได้ประมาณ 25% ผ่านโปรตีน HCP-1 ส่วน Non-heme iron ประมาณ 85-90% ดูดซึมได้ราว 17% ผ่านตัวพา DMT-1 ในรูป ferrous แต่ถ้าอยู่ในรูป ferric ต้องถูกเปลี่ยนโดยเอนไซม์ Dcytb ให้เป็น ferrous ก่อน โดยมีวิตามินซีช่วยเป็นปัจจัยร่วม โดยเฉลี่ยร่างกายดูดซึมธาตุเหล็กได้เพียง 17.8-18.2% ซึ่งจะถูกควบคุมโดยฮอร์โมน Hepcidin จากตับ

เมื่อเข้าสู่เซลล์ลำไส้ ferrous iron จะถูกใช้งานบางส่วน บางส่วนเก็บไว้ในเซลล์ลำไส้โดยจับกับ ferritin และบางส่วนถูกส่งเข้าสู่กระแสเลือดผ่านโปรตีน Ferroportin

ธาตุเหล็กในกระแสเลือดจะถูกนำไปสร้าง heme ใหม่ ร่างกายไม่สามารถขับธาตุเหล็กส่วนเกินออกได้ดีนัก จึงมีระบบควบคุมการดูดซึมเพื่อป้องกันการสะสมเกิน ธาตุเหล็กที่มากเกินไปจะถูกจับกับโปรตีน ferritin หรือ hemosiderin และสะสมในตับ ม้าม ไขกระดูก หรือกล้ามเนื้อ

ผู้หญิงต้องการธาตุเหล็กมากกว่าผู้ชายเนื่องจากการสูญเสียทางประจำเดือน

บทบาทของธาตุเหล็กในร่างกาย

ธาตุเหล็กมีบทบาทสำคัญหลายด้าน ได้แก่:

  1. ขนส่งออกซิเจนผ่าน hemoglobin และ myoglobin
  2. เป็นส่วนประกอบของฮีมเอนไซม์ในกระบวนการผลิตพลังงานในไมโตคอนเดรีย
  3. เป็นปัจจัยร่วมของเอนไซม์กว่า 50 ตัว ในกระบวนการเมตาบอลิซึม ซ่อมและสร้าง DNA สร้างคอลลาเจน สลายกรดอะมิโน รับสัญญาณภาวะขาดออกซิเจน (oxygen sensing) สลายยา และกำจัดสารพิษที่เข้ามาในร่างกาย
  4. เป็นส่วนหนึ่งในระบบต้านอนุมูลอิสระ เช่นเดียวกับทองแดง สังกะสี แมงกานีส ซีลีเนียม และวิตามินต่าง ๆ

ธาตุเหล็กยังสำคัญต่อภูมิคุ้มกัน การเจริญเติบโต และการพัฒนาสมอง

ในร่างกายผู้หญิงมีธาตุเหล็กประมาณ 2.3 กรัม ผู้ชายมีประมาณ 3.8 กรัม โดยมีการสูญเสียเล็กน้อยทางปัสสาวะ เหงื่อ และน้ำย่อย

ธาตุเหล็กที่สะสมอยู่ในร่างกายหากมีมากเกินไปจะทำให้อวัยวะเหล่านั้นค่อย ๆ เสื่อม หญิงวัยเจริญพันธุ์มีการถ่ายเหล็กออกทางระดูทุกเดือน จึงอาจเป็นสาเหตุให้เพศหญิงเกิดโรคเสื่อม (ตับแข็ง หัวใจขาดเลือด อัมพาต ไตเสื่อม สมองเสื่อม) ช้ากว่าเพศชาย

การบริจาคเลือดถือเป็นหนึ่งในวิธีช่วยขับธาตุเหล็กส่วนเกินออกจากร่างกาย

แหล่งอาหารที่มีธาตุเหล็กสูง

ธาตุเหล็กพบมากในเลือดสัตว์ เนื้อ เครื่องใน หอย เต้าหู้ ถั่ว และผักบางชนิด เพศชายต้องการวันละ 8 mg เพศหญิงต้องการ 18 mg โดยที่ร่างกายดูดซึมไปใช้งานได้เพียง 1.4 และ 3.2 mg ตามลำดับ

แม้ heme iron จากสัตว์จะดูดซึมได้ดี แต่มีความเกี่ยวข้องกับโรคเรื้อรังหลายชนิด จึงแนะนำให้เน้นพืชผัก และเสริมด้วยวิตามินซีหรือวิตามินเอเพื่อลดผลของ phytate ในพืชซึ่งยับยั้งการดูดซึมธาตุเหล็ก

การดูดซึมเหล็กจะลดลงเมื่อบริโภคแคลเซียมจากนมหรืออาหารเสริม และสาร polyphenols จากชาและกาแฟ

ภาวะขาดธาตุเหล็ก

ภาวะนี้พบบ่อย มักไม่มีอาการชัดเจนในระยะแรก แต่พบจากการตรวจเลือด สุขภาพจะเริ่มเสียเมื่อธาตุเหล็กสะสมในไขกระดูกและอวัยวะต่าง ๆ ลดลง ต่อมาระดับ transferrin จะเพิ่มขึ้นเพื่อพยายามดูดซึมธาตุเหล็ก แต่หากไม่มีธาตุเหล็กพอ ก็จะนำไปสู่ภาวะโลหิตจาง

การวินิจฉัยภาวะขาดธาตุเหล็กใช้ค่า:

  • เม็ดเลือดแดงเล็ก (microcytic anemia) หรือปกติ (40% ของผู้ขาดธาตุเหล็กมีขนาดเม็ดเลือดแดงปกติ [16]) และส่วนใหญ่เกล็ดเลือดจะ > 450,000/cumm
  • Reticulocyte ต่ำ
  • Serum iron < 50 mcg/dL
  • Transferrin saturation < 15%
  • TIBC > 400 mcg/dL
  • Ferritin* < 20 ng/mL (1 ng/mL = ธาตุเหล็กสะสม 8 mg)

* ค่า ferritin อาจปกติในภาวะซีดเฉียบพลัน และอาจสูงในภาวะที่มีการอักเสบ

ในภาวะอักเสบควรตรวจค่า reticulocyte hemoglobin content แทน ferritin เพราะ reticulocyte เป็นตัวอ่อนของเม็ดเลือดแดงที่ถูกไขกระดูกสร้างขึ้นมาใหม่ทุกวัน จึงบ่งถึงปริมาณธาตุเหล็กที่ยังเหลืออยู่ในไขกระดูก

กลุ่มเสี่ยง ได้แก่:

  • ทารกอายุมากกว่า 6 เดือนที่ไม่ได้เริ่มอาหาร
  • วัยรุ่นหญิงที่มีประจำเดือน
  • หญิงตั้งครรภ์ที่ไม่ได้รับธาตุเหล็กเสริม
  • ผู้มีเลือดออกเรื้อรัง
  • ผู้มีปัญหาการดูดซึมทางเดินอาหาร
  • ผู้ป่วยไตวาย
  • ผู้ที่รับประทานมังสวิรัติอย่างเคร่งครัด
  • นักวิ่งมาราธอนที่ซ้อมหนัก

อาการ: อ่อนเพลีย ซีด วิงเวียน ลุกแล้วหน้ามืด หายใจเร็ว เหนื่อยง่าย เล็บเปราะ ลิ้นเจ็บ มุมปากแตก สมองทำงานช้า ภูมิคุ้มกันลดลง

การรักษา: ถ้าซีดมากให้เลือด หากไม่มากให้เสริมธาตุเหล็ก เช่น:

  • Ferrous gluconate (ธาตุเหล็ก 12%)
  • Ferrous sulfate (ธาตุเหล็ก 20%)
  • Ferrous fumarate (ธาตุเหล็ก 33%)

ผลข้างเคียง: ท้องผูก คลื่นไส้ ลดการดูดซึมสังกะสี หากเกินขนาดอาจอาเจียน ปวดท้อง ท้องเสีย

พิษของธาตุเหล็ก

ไม่พบจากอาหารทั่วไป แต่พบในโรคทางพันธุกรรม เช่น hemochromatosis หรือการได้รับเลือดซ้ำ ๆ หรือรับธาตุเหล็กขนาดสูง > 60 mg/kg

พิษเฉียบพลัน: ทำให้อวัยวะล้มเหลว โคม่า ชัก และเสียชีวิต

พิษเรื้อรัง: ทำให้อวัยวะเสื่อม เช่น ตับแข็ง มะเร็งตับ โรคหัวใจ ไตวาย สมองเสื่อม

วินิจฉัยจาก:

  • พิษเฉียบพลัน: Serum iron > 350 mcg/dL
  • พิษเรื้อรัง: Ferritin > 400 ng/mL

การรักษา: ใช้ยาขับโลหะหนัก หรือถ่ายเลือดออกเป็นระยะ ๆ

สรุป

ธาตุเหล็กเป็นแร่ธาตุสำคัญที่มีบทบาทในกระบวนการลำเลียงออกซิเจน การสร้างพลังงาน การเผาผลาญ และภูมิคุ้มกัน ร่างกายดูดซึมธาตุเหล็กได้จำกัด และไม่สามารถขับออกได้ดี จึงต้องควบคุมให้พอดี การขาดอาจนำไปสู่ภาวะโลหิตจาง ส่วนเกินอาจสะสมจนเป็นพิษ การได้รับจากอาหารธรรมชาติในปริมาณพอเหมาะจึงดีที่สุด โดยเฉพาะจากพืชที่มีวิตามินซีและเอช่วยเพิ่มการดูดซึม

บรรณานุกรม

  1. "Iron." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา British Nutrition Foundation. (11 เมษายน 2563).
  2. "Nutrition Requirements." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา British Nutrition Foundation. (30 มกราคม 2563).
  3. "Thai RDI." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา กระทรวงสาธารณสุข. (1 กุมภาพันธ์ 2563).
  4. "Iron." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Oregon State University. (11 เมษายน 2563).
  5. "Iron." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา NIH. (11 เมษายน 2563).
  6. "iron." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา whfoods.org. (11 เมษายน 2563).
  7. "Iron." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา HARVARD T.H. CHAN. (11 เมษายน 2563).
  8. "12.7 Iron." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Nutrition Flexbook. (11 เมษายน 2563).
  9. "- Elements - 29: IRON." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา apjcn.nhri.org.tw. (11 เมษายน 2563).
  10. "Iron." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Wikipedia. (11 เมษายน 2563).
  11. "Human iron metabolism." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Wikipedia. (11 เมษายน 2563).
  12. Larry E. Johnson. 2018. "Iron." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา MSD Manual. (11 เมษายน 2563).
  13. Daisy Whitbread. 2019. "Top 10 Foods Highest in Iron." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา MYFOODDATA. (11 เมษายน 2563).
  14. "Heme Iron vs. Non Heme Iron in Food." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Hemochromatosis Help. (11 เมษายน 2563).
  15. "Heme Iron." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Nutrition Facts. (11 เมษายน 2563).
  16. Terri D. Johnson-Wimbley, et al. 2011. "Diagnosis and management of iron deficiency anemia in the 21st century." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Therap Adv Gastroenterol. 2011;4(3):177–184. (12 เมษายน 2563).
  17. Evan M. Braunstein. 2020. "Iron Deficiency Anemia." [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา Merck Manual. (12 เมษายน 2563).