铁是人体内含量最为丰富的微量金属元素之一。食物中的铁会在十二指肠上皮细胞中吸收入血，然后大部分会与转铁蛋白（Tf）结合，形成转铁蛋白结合铁（TBI）；少部分铁或者在铁过载时未能与Tf结合的铁即称为非转铁蛋白结合铁（NTBI）。结合了铁的Tf会通过转铁蛋白受体1（TfR1）途径从血浆进入胞体内：结合了铁的双铁Tf与细胞膜上的TfR1结合，形成内吞包囊，通过细胞内吞作用进入细胞胞体内，随后从包囊内释放进入细胞质供细胞利用。铁摄入量比较高的组织，如肝脏、未成熟红细胞、胎盘等含有大量的转铁蛋白受体；受体含量随细胞铁需求量的变化而变化，细胞铁需求量的增大会导致转铁蛋白受体数量的增加，这都是为了适应不同细胞或者同一细胞的不同阶段对铁的不同需求。NTBI往往以柠檬酸铁的形式存在，且会以依赖和非依赖二价金属离子转运体1（DMT1）两种方式进入细胞，其效率比TBI进入细胞的方式要快得多（图7-1）。
图7-1 高铁及铁缺乏状态下铁调素表达示意图
A.高铁状态；B.铁缺乏状态
（摘自：Iron regulation by hepcidin）
当系统铁含量升高时，机体为保障铁代谢的平衡，会阻止细胞铁的转出。此时，与铁结合的Tf会增加而稳定转铁蛋白受体2（TfR2），打破HFE-TfR1之间的联系，并且诱导肝脏非实质细胞分泌骨形态发生蛋白6（BMP6），从而形成BMP/BMP受体/铁调素调节蛋白（HJV）/再生蛋白/TfR2/HFE这一复杂的复合体，通过Smad4信号通路来诱导铁调素的表达，而铁调素则可以和细胞表面的唯一的铁转出蛋白——膜铁转运蛋白（FPN）结合，诱导其内化和泛素化，使其降解，从而达到抑制细胞铁转出的目的；相反，在慢性疾病引起的贫血、系统铁缺乏的情况下，BMP6表达下降，BMP6信号变迟钝，从而降低铁调素的表达，FPN降解减少，细胞铁释放。
钙也是机体组成和代谢必不可少的元素。当钙敏感受体（CSR）感知机体处于低血钙状态时，刺激PTH合成，PTH作用于肾脏，刺激1α-羟化维生素D的合成与分泌，下调近端肾小管对磷的重吸收，上调远端肾小管对钙的重吸收；同时，活化的维生素D与维生素D受体（VDR）结合，形成的复合体可活化下游转录，从而促进肠道钙、磷的吸收；此外，PTH还会作用于成骨细胞和破骨细胞上的PTH受体，并在维生素D的协同下，共同促进骨的转换。这样，机体就从肾脏、肠道和骨三个方面完成了血钙的上升过程。当然，当机体血钙升高时，VDR与维生素D结合会抑制PTH；活性维生素D和PTH会刺激成骨细胞和破骨细胞促进纤维母细胞生长因子-23（FGF23）的合成，而FGF23会抑制1α-羟化酶活性和增强24-羟化酶的活性来增加无活性的24，25-二羟维生素D的合成，使血钙下降。
铁和钙对机体的生理活动都至关重要，但铁与钙的相互作用的机制却尚不完全清楚。曾有研究报道：可溶性的铁和钙在吸收、转运和贮存上并没有相互影响的关系，但Hallberg等报道铁和钙存在相互作用的关系。至于是什么样的作用关系，James等报道：钙抑制铁的转运吸收；而Roth-Bassel等的研究则认为：铁浓度的增加，对钙的转运吸收基本无影响，只有当两者浓度为20∶1（Fe∶Ca）时才发现有促进钙转运吸收的作用。近些年的研究则指出，铁对细胞钙的转运有着负面影响。王莉等在aco-2细胞上的研究得出：细胞外铁离子的减少，有利于钙离子向细胞内转运，且作用明显；当细胞外铁离子浓度增加幅度较小时，可诱导钙离子转运增加，但随着铁离子浓度的不断加大，又起到了抑制钙离子向细胞内转运的作用，且作用明显。何银锋等用铁的终浓度分别为50μmol/L、100μmol/L、200μmol/L的培养基培养成骨细胞，结果显示：与对照组相比，铁干预17天后成骨细胞钙结节染色显示矿化面积和钙结节形成随铁浓度增加而减少，这就表示铁抑制了成骨细胞钙的转入。
（张辉）
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