بیش از یک قرن است که آهن به عنوان یک ماده مغذی ضروری شناخته شده است. با وجود دسترسی وسیع به مواد غذایی غنی از آهن در قرن بیست ویکم هنوز کمبود تغذیه‌ای آهن وکم خونی فقر آهن بسیار شایع است. در واقع، کم‌خونی فقرآهن شایع‌ترین بیماری کمبود تغذیه‌ای در دنیا است. اطلاعات در مورد متابولیسم آهن و کمبود آهن پیشرفت‌های زیادی کرده است، اما پرسش‌هایی در زمینه مکانیسم‌های تنظیم کننده‌ی جذب روده‌ای و تعادل آهن باقی مانده است. بدن انسان بالغ دارای دو مخزن عمده‌ی آهن است:
۱٫آهن عملکردی در هموگلوبین، میوگلوبین و آنزیم‌ها؛
۲٫آهن ذخیره در هموسیدرین، فریتین و ترانسفرین، مردان بالغ سالم حدود ۶/۳ گرم و زنان ۴/۲ گرم آهن در بدن دارند. زنان بالغ نسبت به مردان، ذخیره‌ی آهن بسیار کمتری دارند. آهن به خوبی توسط بدن نگهداری می‌شود؛ تقریباً هر روزه ۹۰ درصد آهن بازیافت شده و مجدداً مورد استفاده قرار می‌گیرد. بقیه‌ی آهن به صورت عمده در صفرا دفع می‌شود. برای حفظ تعادل آهن و تأمین ۱۰ درصد اتلاف آهن، آهن باید در دسترس باشد، در غیر تغذیه‌‌ای آهن دو وضعیت مطرح است: الف: بروز کم خونی با منشا آهن و ب: دریافت مقدار زیاد آهن که در بیماری‌های عروق کرونر قلبی و سرطان ممکن است نقش داشته باشد. به علت غنی‌سازی مواد غذایی غنی از آهن و استفاده از مکمل آهن، ممکن است موجب دریافت زیاد آهن در مردان و زنان پس از سن یائسگی شود و آنها را در خطر این گونه بیماری‌های مزمن قرار دهد.
۲-۱-۱-اهمیت آهن
به منظور تولید گلبول های قرمز، آهن مورد نیاز، از کل آهن موجود در ترکیب دیگر سلول‌های بدن بیشتر است؛ به این صورت که سلول‌های اریتروئیدی ۹۵-۷۰ درصد مقدار آهن موجود در گردش خون را مصرف می کند و ۶۵-۵۵ درصد آهن بدن در هموگلوبین سلول‌های اریتروئیدی وجود دارد (۴/۳ میلی گرم آهن در یک گرم هموگلوبین) (جین و همکاران، ۲۰۰۰).[۱]
به طوری که کل محتوای آهن بدن انسان در حدود ۵/۳-۳ گرم است، که از این مقدار حدود ۵/۲ گرم از آن در هموگلوبین قرار دارد (سیمونز و همکاران، ۱۹۹۳)[۲].
مس دارای نقش مهمی در انتقال آهن از عرض غشا‌ها می­باشد. بیشترین مس پلاسما به گلیکو پروتئینی به نام سرولوپلاسین متصل شده که خود فعالیت فرواکسیدازی داشته و سبب تبدیل  به  و بالعکس شده و ممکن است در تحویل آهن به گردش خون نقش داشته باشد. در خوک‌های مبتلا به کمبود مس، هیپوسرولوپلاسمینمیا[۳] و نشانه‌های کمبود آهن دیده شده است (جین و همکاران، ۲۰۰۰).
بیش از نیمی از کل آهن بدن در هموگلبین وجود دارد. حدود  کل آهن بدن به صورت فریتین و هموسیدرین (عمدتاً در ماکروفاژها)، ۷-۳ درصد کل آهن بدن نیز در میوگلوبین که در سگ و اسب بیش از این میزان می باشد ۱ درصد کل آهن بدن هم در آنزیم های هموپروتئین و فلاوو پروتئین و ۱/۰ درصد از کل آهن بدن نیز در اتصال با ترانسفرین پلاسما می­باشد
(جین و همکاران، ۲۰۰۰).
۲-۱-۲-متابولیسم
اعمال آهن به قابلیت شرکت کردن آن در واکنش‌های اکسیداسیون، احیا مربوط می‌شود. آهن از نظر شیمیایی یک عنصر بسیار فعال می‌باشد که می‌تواند با اکسیژن واکنش کرده و واسطه‌هایی را بسازد که قدرت تخریب غشاهای سلولی یا تغییر DNA[4] را دارند. برای جلوگیری از آثار بسیار مخرب، اکسیداتیو، آهن باید با پروتئین‌ها پیوند قوی تشکیل دهد. متابولیسم آهن نیز پیچیده است، زیرا این عنصر در بسیاری از جوانب حیات شامل عملکرد گلبول‌های قرمز خون، فعالیت میوگلوبین آنزیم‌های متعدد هِم و غیرهِم دخالت دارد. آهن به دلیل خاصیت اکسیداسیون، احیا در انتقال خونی اکسیژن و دی­اکسیدکربن نقش دارد و جزء فعال سیتوکروم‌های (آنزیم‌ها) دخیل در فرایندهای تنفس سلولی و تولید انرژی (ATP)[5] است. همچنین به نظر می‌رسد که آهن در عملکردهای ایمنی و شناختی دخالت دارد و این مسئله، اهمیت پیشگیری از کم‌خونی فقرآهن در جمعیت دنیا را مورد تأکید قرار می‌دهد.
هموگلوبین که در گلبول‌های قرمز خون وجود دارد، در سلول‌های نابالغ درون مغز استخوان ساخته می‌شود، هموگلوبین به دو طریق عمل می کند: ۱) هِم حاوی آهن در ریه­ها با اکسیژن ترکیب می‌شود: ۲) هِم در بافت‌ها اکسیژن را آزاد می‌کند و دی‌اکسید‌کربن را برداشته و سپس در ریه رها می‌سازد. میوگلوبین نیز یک پروتئین حاوی هِم است و به عنوان داشتگاه اکسیژن در ماهیچه عمل می‌کند. تولید اکسیدایتو ATP در میتوکندری مستلزم فعالیت بسیاری از آنزیم‌های حاوی آهن هِم و غیرهِم می‌باشد. سیتوکروم‌ها که تقریباً در تمامی سلول‌ها وجود دارند، در زنجیره‌ی تنفسی میتوکندریایی در انتقال الکترون‌ها و ذخیره‌سازی انرژی از طریق اکسیداسیون، احیای آهن (Fe3+Fe2+) عمل می‌کنند. تعداد زیادی از داروهای غیر محلول در آب و مولکول‌های آلی درون­زا در کبد توسط سیستم سیتوکروم p-450 حاوی آهن به مولکول‌های محلول در آب تبدیل می‌شوند که در صفرا ترشح و دفع می‌گردند. ریبونوکلوتید‌ردوکتاز که آنزیم دخیل در سنتز DNA است نیز یک آنزیم آهن‌دار می‌باشد. هر چند که این آنزیم‌های حیاتی فقط نسبت کوچکی از کل آهن بدن را تشکیل می‌دهند، اما کاهش شدید غلظت آنها می‌تواند عواقب طولانی مدتی داشته باشد. آنزیم‌های دیگر که شامل چندین آنزیم در مغز می‌باشد نیز به آهن نیاز دارند، دریافت کافی آهن به منظور عملکرد طبیعی سیستم ایمنی ضروری است. افزایش بار آهن و کمبود آن منجر به تغییراتی در پاسخ ایمنی می‌شوند. باکتری‌ها به آهن نیاز دارند، بنابراین افزایش بار آهن (به ویژه داخل وریدی) ممکن است سبب افزایش خطر عفونت شود. کمبود آهن بر ایمنی سلول و همورال اثر می­گذارد. در اشخاص مبتلا به کمبود آهن، غلظت لنفوسیت‌های T در گردش خون کاهش می‌یابد. و پاسخ میتوژنی مختل می‌شود. همچنین فعالیت سلول‌های کشنده‌ی طبیعی کاهش پیدا می‌کند. کاهش تولید اینترلوکین ۱ در حیوانات و اینترلوکین۲ در انسان و حیوانات مبتلا به کمبود آهن گزارش شده است. به نظر می‌رسد که دو پروتئین متصل به آهن یعنی ترانسفرین (در خون) و لاکتوفرین (در شیر مادر) با حفظ آهن دسترسی میکروارگانیسم‌هایی که به آهن از دسترسی میکروارگانیسم­هایی که به آهن برای تکثیر خود نیاز دارند، بدن را در مقابل عفونت محافظت می‌کنند. سلول‌های مغزی در تمام سنین برای عملکرد طبیعی از آهن استفاده می‌کنند. آهن در عملکرد و سنتز انتقال دهنده‌های عصبی و احتمالاً میلین شرکت دارد. آثار زیانبار کم­خونی فقر آهن در کودکی، سال‌ها باقی می‌ماند. به طور مثال، بین کودکان مبتلا به کم­خونی و کودکان سالم از نظر عملکرد تحصیلی، مهارت‌های حسی حرکتی، توجه، یادگیری و حافظه تفاوت وجود دارد. امتیاز آزمون پیشرفت تحصیلی نشان داده است که تجویز مکمل آهن به کودکان مبتلا به کم­خونی فقر آهن، منجر به بهبود یادگیری آنها شده است. در مبتلایان به برخی بیماری‌ها از جمله آلزایمر، تغییراتی نیز در متابولیسم آهن به وجود می‌آید. آهن هِم از آهن غیرهِم از نظر زیست فراهمی، قابلیت دستیابی بیشتری دارد. البته مقدار آهن دریافتی در جذب دخیل است. در شرایط طبیعی جذب مؤثر آهن به نیازهای آهن و منابع موجود آن بستگی دارد. جذب آهن در آنمی فقر آهن، در مراحل انتهایی دوران بارداری که رشد جنین سریعتر است و در هموکروماتوز و تحریک اریتوپوئز افزایش می‌یابد. اما جذب آهن در بیماری‌های مزمن عفونی مثل آرتریت روماتوئید و هر بیماری که منجر به کاهش اریتروپوئز می­گردد، کاهش پیدا می‌کند.
۲-۱-۳-جذب ، انتقال، ذخیره و دفع
آهن غذا به دو شکل وجود دارد:
۱: آهن هِم که در هموگلوبین، میوگلوبین و بعضی آنزیم‌ها وجود دارد.؛ و ۲: آهن غیرهِم که اساساً در مواد غذایی گیاهی موجود است، اما مقداری نیز به صورت آنزیم‌های غیر هِم و فریتین در مواد غذایی حیوانی از میان حاشیه‌ی مسواکی (مخاط) انتروسیت‌ها جذب می‌شود. پس از ورود هم به سیتوزول، آهن فرو از طریق آنزیم‌ها از کمپلکس فروپورفیرین جدا می‌شود. یون‌های آزاد آهن به روش آهن آزاد غیرهِم، فوراً با آپوفریتین متصل شده و فریتین را تشکیل می‌دهند.
فریتین یک ذخیره‌ی داخل سلولی و حاملی است که آهن اتصال یافته را از حاشیه‌ی مسواکی به غشای قاعده‌ای جانبی سلول‌های جذبی منتقل می‌کند. مرحله‌ی نهایی جذب که در آن یون‌های آهن به داخل خون حرکت داده می‌شوند، در غشای قاعده‌ای جانبی و یا مکانیسم انتقال فعال صورت می‌گیرد. در این حالت، انتقال برای آهن هِم و غیرهِم مشابه است. جذب آهن هم تنها کمی تحت تأثیر ترکیب غذا و ترشحات دستگاه گوارشی قرار می‌گیرد. آهن هِم فقط ۵ تا ۱۰ درصد آهن غذای افرادی که رژیم غذایی مخلوط دارند را تشکیل می‌دهد، اما در مقایسه با آهن غیرهِم که ۵ درصد جذب می‌گردد; می تواند تا ۲۵درصد نیز جذب شود. گیاه‌خواران مطلق که مواد غذایی گیاهی می‌خورند، برای تأمین نیاز بدن باید مقادیر کافی آهن غیرهِم بخورند و جذب نمایند، در غیر این صورت، به مکمل نیاز دارند. قبل از ورود آهن غیرهِم به جریان خون، سه مرحله جذب وجود دارد. در مرحله اول جذب، آهن غیرهم باید از منابع گیاهی آزاد شود وبه شکل محلول و یونیزه به دئودنوم و ابتدای ژوژنوم وارد گردد تا بتوانید از حاشیه‌ی مسواکی انتقال داده شود. اسید معده حلالیت و تغییر آهن به حالت یونی فریک (Fe3+) یا فرو (Fe2+) را درون محتویات روده افزایش می‌دهد. در مرحله‌ی ورود و جذب، آهن احیا شده یا آهن فرو ترجیح داده می‌شود. ناقل فلز دو ظرفیتی۱(DMT[6])، انتقال دهنده آهن در حاشیه‌ی مسواکی، آهن فرو را منتقل می‌کند. آهن فریک برای جذب به وسیله­ فریک‌ردوکتاز (آنزیم حاشیه‌ی مسواکی) احیاء می‌شود. به علاوه با حرکت کمیوس به دئودنوم، اضافه شدن ترشحات پانکراس و روده سبب افزایش pH محتویات تا ۷ می‌شود که در این pH بیشتر آهن فریک اگر کیلات نباشد، رسوب می‌کند. آهن فرو در pH برابر با ۷ به طور قابل ملاحظه‌ای محلول‌تر است، به طوری که این یون‌ها برای جذب در بقیه‌ی روده‌ی باریک در دسترس باقی می‌ماند. به نظر می‌رسد کفایت جذب آهن غیرهِم به وسیله‌ی مخاط روده کنترل می‌شود مخاط روده اجازه می‌دهد تا مقدار خاصی از آهن برحسب نیاز بدن، از مخزن فریتین سیتوزول به خون وارد شود. یک هورمون پیتیدی کوچک به نام هپسیدین هورمون اصلی تنظیم آهن است. مقدار هپسیدین تولیدی به وسیله‌ی کبد به مقدار ذخیره‌ی آهن در کبد، التهاب، هیپوکسی و کم­خونی وابسته است. عمل اصلی آن، اثر بر سلول‌های مخاطی و مهار جذب آهن می‌باشد. بنابراین التهاب مزمن می‌تواند به دلیل تولید هپسیدین، به کاهش جذب آهن منجر شود. اشباع ترانسفرین یا درصد آهن باند شده با ترانسفرین، پیام دیگر بدن به سلول‌های جذبی است. به طور طبیعی، در افراد سالم مصرف کننده آهن، اشباع ترانسفرین ۳۰ تا ۳۵ درصد است. درصد اشباع ترانسفرین تا حد زیادی به دریافت و زیست فراهمی آهن بستگی دارد. درصد پایین کل ظرفیت اتصال به آهن (TIBC)[7] ترانسفرین (برای مثال۱۵ درصد) سبب تحریک شدن سلول‌های جذبی برای انتقال آهن به مرحله­ خروج از غشای قاعده­ای، جانبی به خون می‌شود. بر عکس، اگر غلظت آهن در بدن زیاد باشد، سلول‌های جذبی تنظیم کاهشی پیدا می‌کنند و آهن کمتری جذب می‌شود. در افزایشی بار آهن برای حفظ بدن در مقابل مسمومیت این مکانیسم به جریان می­افتد. دوره‌ی حیات سلول­های جذبی روده در حدود ۳ تا ۶ روز است. در طی این زمان، سلول پس از تقسیم سلولی از حفره‌ی غده‌ای خارج شده و به نوک پرز می‌رود و در نهایت به شکل سلول مرده می‌ریزد. در اوایل زندگی هر سلول، پیام‌های ناشی از درصد اشباع ترانسفرین در گردش خون به سلول می‌رسد تا تعداد گیرنده‌های ترانسفرین آنها تطبیق داده شود (به عنوان مثال، هنگام کمبود آهن برای افزایش جذب آهن تعداد گیرنده‌ها افزایش می­یابند). سلول‌های دیگر که قبل یا بعد از آن تشکیل شده‌اند، بر حسب فراهمی تغذیه‌ای آهن، تعداد گیرنده‌های متفاوتی دارند. در افرادی که به طور مداوم مقادیر کافی آهن دریافت نمی­ کنند، به ویژه زنان در سنین باروری، تعداد گیرنده‌ها دایماً بالا تنظیم می‌شود تا کفایت جذب آهن به حداکثر برسد. کفایت جذب آهن در بالغینی که سطوح هموگلوبین طبیعی دارند، به طور متوسط ۵ تا ۱۵درصد آهن (هِم و غیرهِم) غذا و مکمل‌ها می‌باشد. اگرچه در افرادی که مبتلا به کم­خونی فقر آهن هستند، جذب ممکن است تا ۵۰ درصد افزایش یابد، اما این سطح جذب معمول نیست. در بیشتر زنانی که کمبود آهن دارند، ولی به کم­خونی مبتلا نشده ­اند، کفایت جذب حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد است. آهن غیرهِم در گیاهان از ۲ تا ۱۰ درصد و آهن (هِم و غیرهِم) منابع حیوانی ۱۰ تا ۳۰ درصد جذب می‌شود. چندین عامل برجذب روده‌ای آهن تأثیرمی‌گذارند. بازده جذب آهن تا حدودی به وسیله‌ی غذایی که حاوی آهن است یا آنچه با غذا خورده می‌شود، تعیین می‌گردد. اسیدآسکوربیک که قوی‌ترین افزایش دهنده‌ی جذب آهن است، آهن فریک را به فرو احیاء می‌کند و با آهن، کیلات تشکیل می‌دهدکه در pH قلیایی بخش‌های پایینی روده‌ی باریک محلول باقی می‌ماند. سایر مولکول‌های غذایی مانند قندها واسیدهای آمینه دارای گوگرد نیز با تشکیل کیلات با آهن یونی، ورود آن را افزایش می‌دهند. پروتیئن‌های حیوانی گوشت گاو، خوک، گوساله، گوسفند، جگر، ماهی و مرغ، جذب را افزایش می‌دهند. ماده مؤثر بر افزایش جذب که به نام (عامل گوشت، ماهی، مرغ) (MFP)[8] نامیده می‌شود، شناخته نشده است، اما اسیدهای آمینه خاص یا محصولات هضم دی‌پیتیدها ممکن است جذب آهن را افزایش دهند. اگرچه محتوای آهن شیر انسان بسیار کم است، اما در اثر وجود لاکتوفرین که جذب آهن را افزایش می‌دهد، زیست فراهمی بالایی دارد، به دلیل وجود لاکتوفرین در شیر مادر، نسبت به شیر گاو یا شیر خشک، آهن بیشتری از شیر مادر دربدن شیرخوار نگاه داشته می‌شود. پروتئین وی (لاکتآلبومین) که درصد بیشتری از پروتئین شیر مادر را در مقایسه با شیر گاو تشکیل می‌دهد. نیز ممکن است جذب آهن را افزایش دهد. درجه اسیدیته معده حلالیت و بنابراین زیست فراهمی آهن غذاها را افزایش می‌دهد. بنابراین فقدان ترشح اسید معده[۹]، ترشح ناکافی اسیدمعده[۱۰] و یا تجویز ترکیبات قلیایی مثل آنتی‌اسیدها با ممانعت از حل شدن آهن در مایعات معدی یا دئودنوم، می‌توانند در جذب آهن غیرهِم مداخله کنند. همچنین به نظر می‌رسد ترشحات معده، میزان جذب آهن هِم را نیز افزایش دهد. حالات فیزیولوژیکی خاص مانند بارداری و رشد که مستلزم افزایش تشکیل شدن خون هستند، جذب آهن را تحریک می کنند. به علاوه، در دوران کمبود آهن به دلیل مکانیسم‌های تطابقی که جذب آهن غیرهِم را افزایش می‌دهد، آهن بیشتری جذب می­ شود. زیست فراهمی آهن در مواد غذایی که مقدار زیادی فیتات دارند کم است. اما این موضوع که آیا فیتات دلیل زیست فراهمی پایین است یا خیر، روشن نشده است. اگزالات می‌تواند مانع از جذب آهن شود. تانن‌ها نیزکه پلی‌فنل‌های موجود در چای هستند، جذب آهن غیرهِم را کاهش می‌دهند. از طرف دیگر، وجود مقدار کافی کلیسم به حذف فسفات، اگزالات و فیتات که با آهن ترکیب شده و جذب آن را مهار می‌کنند، کمک می‌کند. دسترسی آهن ترکیبات گوناگون که برای غنی‌سازی مواد غذایی با مکمل‌ها استفاده می‌شود، تا حد زیادی برحسب ترکیب شیمیایی آنها متفاوت است. اگر چه آهن فرو بهتر جذب می‌شود، اما تمام ترکیبات فرو دسترسی یکسان ندارند. آهن معمولاً به شکل (عنصر) به غذای کودکان اضافه می‌شود که قابلیت جذب آن به اندازه ذرات آهن بستگی دارد. افزایش حرکت روده با کاهش زمان تماس و عبور سریع کیموس از ناحیه‌ای از روده که بیشترین اسیدیته را دارد، جذب آهن را کاهش می‌دهد. هضم بد(کم) چربی که منجر به استئاتوره می‌شود نیز سبب کاهش جذب آهن و سایر کاتیون‌ها می‌گردد.
انتقال: آهن غیرهِم به صورت باند شده با تراسفرین، از سلول‌های جذبی روده به بافت‌های مختلف منتقل می‌شود تا نیازهای آن را تأمین کند. آهن غیرهِم به ندرت به حالت (یون آزاد ) در سرم وجود دارد.
ذخیره: بین ۲۰۰ تا ۱۵۰۰ میلی گرم از آهن به شکل فریتین وهموسیدرین در بدن ذخیره می­ شود؛ ۳۰درصد ذخیره‌ی آهن بدن در کبد، ۳۰ درصد مغز استخوان و باقی مانده در طحال و عضلات قرار دارد. روزانه تا ۵۰ میلی‌گرم از آهن ذخیره شده می‌تواند به حرکت درآید که ۲۰ میلی گرم در سنتز هموگلوبین مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقادیر فریتین در گردش خون با کل ذخایر آهن بدن همبستگی بالایی دارد، بدین جهت اندازه‌گیری فریتین وسیله‌ی با ارزشی به منظور ارزیابی وضعیت آهن می‌باشد.
دفع روده ای: آهن فقط از راه خونریزی و در مقادیر بسیار کم از طریق مدفوع، عرق، ریزش طبیعی مو و پوست از بدن دفع می‌شود. بیشتر آهنی که در مدفوع دفع می‌شود، آهن جذب نشده از غذا است و بقیه‌ی آن از صفرا و سلول‌های جدا شده از اپی تلیوم دستگاه گوارش می‌باشد. تقریباً هیچ آهنی در ادرار دفع نمی‌شود. اتلاف روزانه آهن در مردان تقریباً ۱ میلی گرم و در زنان بدون سیکل ماهانه کمی کمتر است. به طور متوسط حدود ۵/۰ میلی‌گرم آهن در روز همراه با سیکل ماهانه دفع می‌شود. هرچند، بین افراد تفاوت‌های زیادی وجود دارد و اتلاف بیشتر از ۴/۱ میلی گرم آهن در روز تقریباً در ۵ درصد زنان طبیعی گزارش شده است.
۲-۱-۴-زیست فراهمی آهن دریافتی
زیست فراهمی آهن دریافتی به شرایط دستگاه گوارش فرد دریافت کننده آهن و ۳ فاکتورهای پایه‌ای غذا وابسته است. در دستگاه گوارش، فاکتور مهم تعیین کننده زیست فراهمی ، میزان اسیدیته محیط می‌باشد، زیرا محیط اسیدی معده باعث حل شدن آب و تبدیل شدن آهن به مولکولهای کیلات کوچکتر می‌گردد که در این صورت آهن می تواند به اسکوربیک اسید و اسیدهای ارگانیک دیگر متصل گشته و جذب گردد. اما اگر محیط اسیدی نباشد. آهن به ترکیبات نامحلول تبدیل می­گردد. یون آهن در دو موقعیت مختلف بوجود می­آید: آهن فرو (Fe2+) یا آهن اکسیده شده فریک (Fe3+). قابلیت حل شدن آهن فرو از آهن فریک بیشتر می‌باشد. خصوصاً در محیط خنثی بخش دیستال روده کوچک که این نکته توجیه کننده زیست فراهمی بیشتر آهن فرو موجود در مکمل‌ها می‌باشد. فرم طبیعی آهن کیلات موجود در غذا، آهن هِم می­باشد که به مقدار زیادی در گوشت‌های قرمز و تیره یافت می‌گردد. آهن هِم دارای خواص تغذیه­ای مهمی می‌باشد زیرا زیست فراهمی بالایی دارد و تحت تأثیر مهارکننده‌های جذب موجود در رژیم غذای مانند پلی‌فنل‌ها وفیتات ها قرار نمی­گیرد. اما در گزارشات مختلف تأثیر منفی کلسیم بر آهن هِم بیان گشته است. زیست فراهمی آهن موجود در شیر مادر از زیست فراهمی آهن موجود در شیر خشک بیشتر می­باشد که این امر می‌تواند به علت وجود لاکتوفرین در شیر مادر باشد.
۲-۱-۵-اندازه گیری زیست فراهمی آهن غذاها
تحقیقات مختلف انجام شده در زمینه آهن و هِم آهن غیرهِم نشان داده­اند؛ آهن هِم به صورت کامل جذب می­ شود و قادر به ایجاد کمپلکس فیتات نمی باشد. اما آهن غیر هِم به دو شکل فرو و فریک وجود دارد و اگر چه تفاوت این دو نوع آهن، تنها یک الکترون است اما سبب اختلاف شیمیایی و فیزیولوژی قابل ملاحظه­ای شامل واکنش با فیتات می­گردد. تحقیقات انجام شده در انسان­ها بیانگر مختلف بودن میزان دسترسی آهن هِم در غذاهای مختلف می­باشد.
۲-۱-۶-بیوشیمی آهن
آهن یک فلز فراوان در زمین و یک عنصر اساسی بیولوژیک جهت متابولیسم ارگان‌های بدن محسوب می شد. علی‌رغم منبع ژنولوژیک آن، از نظر بیولوژیکی در محیط زیست محدود است. زیرا آهن موجود به شکل غیر محلول و ترکیبی اکسید آهن یا آهن متالیک وجود دارد که از نظر بیولوژیکی به راحتی قابل دسترس نیست. این حالت ژئوشیمیایی منجر به تکامل تدریجی مکانیسم‌های مختلف سلولی جهت به دام انداختن آهن از محیط زیست و تبدیل آن به شکل بیولوژیکی قابل دسترس گشته است. به عنوان مثال یکی از مکانیسم‌های شایع بازیافت آهن در سیدروفروز است که در واقع مولکول‌های کیلات آهن هستند و در محیط زیست میکروبیال وجود دارند.

۲-۱-۷-آهن،ژنراتور رادیکال‌های آزاد
در محیط زیست آبی، آهن به دو شکل فروس (Fe2+) و فریک (Fe3+) یافت می‌شود. تغییر و تبدیل بین دو حالت آهن در غلظت مناسب اکسیژن انجام می‌شود. در شرایط طبیعی آهن به شکل فریک یافت می‌شود. اما در پروسه‌های مهمی مانند انتقال ترانس ممبراند، رسوب آهن در فریتین و سنتز هِم، به آهن در موقعیت فرو نیاز می‌باشد. توانایی اکسایش و احیاء آهن با سمیت بالقوه ناشی از Heber-wiess-Fenton منجر به تولید رادیکال هیدرروکسیل (OH.) می‌گردد که متعاقب شکل‌گیری سوپراکسید (O2–) با کاهش یک الکترون از O2 توسط آهن فرو انجام می‌شود به همین دلیل مکانیسم‌های بسیار دقیقی در بدن شکل گرفته‌اند تا آهن را جهت اعمال مهم فیرولوژیک دردسترس بدن قرار دهند و در عین حال از سمیت آن اجتناب کنند. رادیکال هیدروکسیل به پروتئین­ها، اسیدهای نوکلنیک و کربوهیدرات­ها متصل شده و تکثیر زنجیره‌ای پراکسیداسیون لیپیدها را شروع می‌کنند.
واکنش Heber-wiess-Fenton
Fe3+O20 Fe2+ + O2
H ۲o2+o2 ۲o+ 2H
oH+OH+Fe3+ Fe2+ H2o2
۲-۱-۸-ذخیره آهن _ ترانسفرین: حمل آهن
آهن جذب شده از روده یا آزاد شده از ماکروفاژ‌‌ها در طی شکسته شدن سلول‌های قرمز، توسط ترانسفرین پلاسما به شکل آهن فریک Fe3+ حمل می‌گردد. ترانسفرین یک گلیکوپروتئین ka80 است که شامل یک زنجیره‌ی پیتید و دو زنجیره‌یN-Linked کمپلکس گلیکانی است. گلیکو‌پروتئین­ها دارای۲ جایگاه اتصال آهن هستند. تمام آهن موجود در پلاسما توسط ترانسفرین حمل می‌گردد. هریک میلی‌گرم ترانسفرین دی‌فریک حاوی μg4/1 آهن است. در حالت نرمال تنها ظرفیت آهن به تراسفرین متصل می‌گردد. نیمه عمر ترانسفرین در پلاسما ۱۰-۵/۸ روز است. اما گردش (نیمه زمان پاکسازی) آهن متصل شده به ترانسفرین بسیار سریع‌تر است (۶۰-۹۰min). قسمت اعظم آهن حمل شده (۹۰-۷۰% بوسیله ترانسفرین) (mg/day 24) به مغز استخوان اریتروئید جهت سنتز هموگلوبین تحول داده می‌شود. آهن باقیمانده در سایر بافت‌ها جهت سنتز ترکیبات حاوی آهن مانند میوگلوبین، سیتوکروم و آنزیم‌های حاوی آهن مورد مصرف قرار می‌گیرد.
۲-۱-۹-سیستم رتیکولواندوتلیال: باز یافت آهن
اکثر آهن به کار رفته در سنتز هموگلوبین، از آهن متصل شده به ترانسفرین یا ماکروفاژهای سیستم رتیکولواندوتلیال (RES)[11] تامین می‌گردد. ظرف ۱۲ ساعت بعد از تجزیه RBCها، ۶۰% آهن آنها بازیافت شده به هموگلوبین جدید منتقل شده مابقی در فریتین ذخیره می‌گردند. در صورت افزایش اریتوپوئز یا ناکارآمدی، آهن از شکل فریتین خارج گشته و به مکان لازم جهت سنتز هموگلوبین جدید می‌رود. در عفونت‌ها، التهاب‌ها، بیماری‌های نئوپلاستیک و آنمی ناشی از بیماری‌های مزمن[۱۲] از ذخایر آهنی رتیکولواندوپلاسمیک استفاده می‌گردد. اگر درحالت طبیعی، در بزرگسالان جهت بقای سنتز هموگلوبین به حدود ۲۵-۲۰ میلی‌گرم آهن در روز نیاز است. در صورت نیاز، مغز استخوان قادر است تولید Rbc ها را تا ۶ برابر افزایش دهد. در این شرایط به علت تولید حداکثر هموگلوبین تولید شده میزان آهن مورد نیاز حدود ۱۲۵-۱۰۰ میلی‌گرم روزانه می‌باشد. به شکل خلاصه می‌توان گفت میزان فراوانی، آهن جهت سنتز هموگلوبین نیاز است به عنوان مثال (یک فرد دارای) حجم خون معادل ۵ لیتر و‌ غلظت هموگلوبین برابر g/L150حدود ۷۵۰ گرم هموگلوبین در گردش خون او وجود دارد. هموگلوبین حاوی ۳۴% آهن است این میزان نشان دهنده ۵۵/۲ گرم آهن (۰۰۳۴/ ۲۷۰ ) مورد نیاز ۴ ماه است. (یا حدود ۲۱ گرم آهن در هر روز جهت جایگزینی اریتروسیتهای تخریب شده) حدود ۱% اریتروسیت‌های موجود در گردش خون در عروق تجزیه می‌گردند و هموگلوبین آنها در پلاسما آزاد می‌شود. این هموگلوبین‌های آزاد به پروتئین مخصوصی به نام هاپتوگلوبین متصل شده و به کبد و RES می‌رود. هِم‌های آزاد شده در جریان خون، ناشی از تجزیه اریتروسیت‌ها در عروق خونی به هموپکسین باند شده و از این طریق به کبد RES می‌رسند.
۲-۱-۱۰-کبد انبار ذخیره آهن و مسئول کنترل تنظیم آهن
کبد، ابتدایی‌ترین منطقه تنظیم آهن و ذخیره آهن در بدن است. در سلول‌ها آهن در سیتوزل، در کنار ماکرومولکول‌های فریتین یافت می‌شود. اما در صورت لزوم آهن می‌تواند آزاد گردد. رابطه بین نقص در جذب آهن و هپسیدین کاملاً معکوس است به این معنی که مقادیر بالای هپسیدین با جذب کم آهن همراه است. به عنوان مثال در هموکروماتوزارثی، غلظت هپسیدین بسیار پایین است به همین دلیل، غلظت پایین هپسیدین را یک فاکتور تنظیم کننده و دخیل در افزایش جذب آهن در اختلالات ژنتیکی بیان کرده ­اند. همچنین در افراد دارای موتاسیون در C282YHEE افزایش بار آهن وجود دارد که همراه با موتاسیون در هپسیدین می‌شود، می‌باشد.
۲-۱-۱۱-تنظیم آهن وکنترل هموستاز داخل سلولی وابسته به پروتئین آهن
اگر چه آهن برای عملکرد سلولی حیاتی است اما افزایش بیش از حد آهن داخل سلولی به دلیل افزایش اکسیداسیون DNA، پروتئین‌ها وسلول‌های غشایی ناشی از تولید رادیکال‌های آزاد توسط آهن مشتق شده از واکنش Fenton بسیار خطرناک است. مصرف مقادیر بالای مکمل­های آهن باعث بروز عوارض جانبی در دستگاه گوارش مانند یبوست، اسهال، تهوع و استفراغ می‌گردد. این عوارض با مصرف day/ mg 50 مکمل آهن بروز می کند.
۲-۱-۱۲-عوامل مؤثر بر وضعیت آهن بدن
سن: به نظر می رسد طی ماه های اولیه زندگی، ذخیرۀ آهن بدن پائین است. این حالت به وسیله کاهش غلظت فریتین سرم، افزایش ظرفیت تام آهن سرم و کاهش حجم اریتروسیت مشخص می گردد (رادوستیس و گی[۱۳]، ۱۹۹۴).
مطالعات نشان می دهد که میزان آهن سرم کره اسب ها نسبت به اسب های بالغ کمتر است (کوهن[۱۴]، ۱۹۹۰). اما در تحقیقی که روی اسب­های سنین مختلف صورت پذیرفت، این نتیجه به دست آمد که سن بر میزان آهن هیچ تأثیری ندارند (پرسن[۱۵]، ۱۹۷۷). اسکور طی تحقیقی گزارش کرد که سن هیچ تأثیری بر میزان آهن سرم بره­ها ندارد (اسکور[۱۶]، ۱۹۸۸).
میزان آهن سرم تنها در چند ساعت اول زندگی گوساله ها بسیار سریع کاهش یافته و سپس در شروع هفته دوم میزان آهن سرم تنها در چند ساعت اول زندگی گوساله­ها بسیار سریع کاهش یافته و سپس در شروع هفته دوم زندگی مجدداً افزایش می­یابد (بستدت[۱۷] و همکاران، ۱۹۹۰). کاتان گوکا و همکاران اظهار داشتند که در میزان سرم با تغییر سن در گوساله­ها تفاوت چندانی حاصل نمی­ شود (کاتان گوکا[۱۸] و همکاران، ۱۹۸۵).
گزارش شده در کره اسب­ها میزان آهن سرم در سه روز اول بعد از تولد کاهشمی­یابد (هاروی[۱۹] و همکاران، ۱۹۸۷). در سگ­های نژاد بیگل با افزایش سن از ۱۴-۳ سالگی، میزان آهن سرم کاهش می­یابد (نظیفی و همکاران، ۲۰۰۰).
نوع جیره غذایی: به نظر می­رسد که کمبود موقتی آهن در حیوانات جوان در اکثر گونه­ های حیوانات اهلی همراه با رشد سریع و تغذیه صرف با شیر رخ می­دهد (بستدت، ۱۹۹۰). دریافت روزانه آهن از شیر در گوساله­ها ۴-۲ میلی گرم بدن در حالیکه نیاز روزانه گوساله­ها در طی ۴ ماه اول زندگی، روزانه ۵۰ میلی گرم می­باشد (رادوستیس و گی، ۱۹۹۴).
به علت وجود آهن کافی در مرتع، کمبود اولیه آهن در حیوانات اهلی غیر معمول است (وولیامز[۲۰] و همکاران، ۱۹۸۶)، به جز گوساله­هایی که معمولاً به منظور سفید ماندن رنگ گوشت آنها، با جیره­ی فقیر از آهن تغذیه می­شوند (آندروز[۲۱] و همکاران، ۱۹۹۲).
از آنجائیکه استفاده از آهن جیره برای سنتز هموگلوبین فراتر از نیاز واقعی است، لذا تعیین کفایت آهن نمی ­تواند شاخص مناسبی برای تشخیص کم­خونی باشد.
میزان آهن خاک: در تحقیقی دلیل متفاوت بودن میزان اندازه ­گیری شده­ی آهن سرم، تأثیر خاک منطقه عنوان شده است (خلیلی[۲۲] و همکاران، ۱۹۹۴).
آبستنی: نیاز به آهن در ۳ ماه آخر آبستنی افزایش می­یابد، این نیاز در گاو، اسب و خوک بیشتر از سگ، گربه، گوسفند و بز است (پاتک[۲۳] و جاناکیرامن[۲۴]، ۱۹۸۹ و سوادوگو[۲۵]، ۱۹۸۸).
در تحقیقی دیگر، مشخص شد که میزان آهن سرم از ۱۵ روز پیش از زایمان تا هنگام زایش کاهش یافته اما پس از زایمان مجدداً افزایش می­یابد (وایکز[۲۶] و همکاران، ۲۰۰۰؛ ۱۹۹۲). همچنین در گاوهای کوهان­دار نیز آهن سرم در انتهای دوران آبستنی افزایش می­یابد ( سوادوگو، ۱۹۸۸). در روز زایمان کاهش میزان آهن خون در گاو گزارش شده است (نیکی[۲۷]، ۱۹۸۷).
بر خلاف این نظریه ها، در گاو میش گزارش شده است که در خلال مراحل آبستنی، تغییر خاصی در میزان آهن پلاسما رخ نمی­دهد ( سوادوگو، ۱۹۸۸).
فصل: تأثیر فصل بر میزان آهن سرم و بیشتر بودن آن در فصل زمستان که ناشی از افزایش روز تولید گلبول­های قرمز در زمستان، گزارش شده است (اولینیک[۲۸]، ۱۹۸۶ و نظیفی، ۲۰۰۳).
سلامت دستگاه گوارش: سوء جذب ممکن است در اثر سوء هضم و یا نتیجه آسیب­های روده­ای رخ دهد که اسهال و کاهش وزن از مشخصات این سندرم هستند (دانکن و همکاران، ۱۹۹۴). به علت جذب ناقص آهن از روده نیز کم­خونی فقر آهن رخ می­دهد. همچنین در زخم­های دستگاه گوارش، تومورها (لیومیوسارکوما)، آلودگی به انگل­ها (آنکیلوستومیاز، استرانژیلوز، همونکیاز و کوکسیدیوز) فقر آهن ناشی از خونریزی مزمن بروز می­یابد (پالس، ۱۹۸۸).
اتلاف خون: کمبود ثانویه آهن در اثر همولیز داخل عروقی و عفونت مزمن ایجاد می­ شود (گرانر[۲۹] و همکاران، ۱۹۹۳). کم­خونی ناشی از اتلاف خون ممکن است علائم تحت درمانگاهی داشته باشد که این فرم مزمن جبران ناپذیر همراه با سطوح پائین­تر از حد طبیعی آهن سرم است و در این حالت درمان با آهن توصیه می­ شود (بستدت و همکاران، ۱۹۹۰). در گاو به دنبال آلودگی شدید یا شپش­های خونخوار نظیر هماتوپنیوس و لینگوگناتوس اورلیسترنوس این کم­خونی ایجاد می­ شود. گاهی در گوساله­ها و بزغاله­های نوزاد، سطوح سرمی آهن در کم­خونی بدون نشانه، فاقد اختلاف معنی­دار با گوساله­های طبیعی می­باشد (بستدت و همکاران، ۱۹۹۰).
میزان عناصر ممانعت کننده از جذب آهن موجود در غذا: سطوح بالای فسفر در جیره غذایی، سبب غیر قابل دسترس شدن آهن برای جذب و همچنین مقادیر اندک فسفر ممکن است سبب افزایش جذب آهن گردد (اسمارت[۳۰] و همکاران، ۱۹۹۲).
جنس: در بررسی فاکتورهای خونی گوسفندان نر و ماده این نتیجه حاصل شد که تفاوت چندانی میان فاکتورهای خونی در جنس نر و ماده وجود ندارد )نظیفی و همکاران، ۲۰۰۳). همچنین بیان شده است که جنس حیوان بر پارامترها تأثیری ندارد )شوآن[۳۱] و همکاران، ۱۹۸۷). مامائف عنوان کرد، میزان آهن سرم خون گوسفندان نر، بیشتر از ماده­ها می باشد (مامائف و دژامالودیناوا، ۱۹۷۴). همچنین در مطالعه­ ای که بر روی اسب­های ترکمن انجام شد، نتیجه­ای مشابه به دست آمد (نیلسون و میلن، ۱۹۹۳). در شترهای یک کوهانه مشخص شد جنس تأثیر چندانی در میزان آهن سرم ندارد (اوبرلی[۳۲] و بوتنر[۳۳]، ۱۹۷۹)
۲-۱-۱۳-جذب آهن از غذا
افراد سالم در حدود ۱۰-۵ درصد از آهن غذا را جذب می­ کنند و افراد مبتلا به کمبود آهن در حدود ۲۰-۱۰درصد از آهن را جذب می­ کنند. بیشترین مقدار آهن جذب شده توسط غذا بطور میانگین mg2-1 در بالغین سالم و mg 6-3 درافراد مبتلا به کمبود آهن است. روش­های مختلفی برای اندازه ­گیری مقدار آهن جذب شده وجود دارد. یکی از این روش­ها اندازه ­گیری میزان آهن دریافتی و آهن دفع شده است. بیشتر از ۱۰ درصد از آهن موجود درگوشت جذب می­ شود. اما مقدار آهن جذب شده در لوبیای سویا بیشتر از سبزیجات دیگر است. غذاهای خاصی وجود دارند که بر روی میزان جذب آهن تأثیر می­گذارند. به عنوان مثال اسید اسکوربیک باعث افزایش و تخم مرغ باعث کاهش جذب آهن دریافتی می­شوند. در یک مطالعه انجام شده به این نتیجه رسیدند که در وعده­های غذایی که شامل ماکارونی، اسپاگتی، گوشت، نان، پرتقال و شراب هستند که بالاترین میزان جذب برای آهن بوجود می­آید. سس سویا میزان جذب آهن را بالا می­برد.
۲-۱-۱۴- منابع غذایی آهن و اهمیت نان غنی شده با آهن
بهترین منبع غذایی برای آهن، کبد و پس از آن غذاهای دریایی (صدف و ماهی)، قلوه، دل، گوشت بدون چربی و ماکیان است. حبوبات (لوبیای خشک) و سبزی­ها بهترین منابع گیاهی آهن هستند. منابع غذایی دیگری که تامین کننده­ آهن هستند، عبارتند از: زرده­ی تخم­مرغ، انواع میوه­ های خشک شده (خشکبار)، ملاس تیره، نان­های غنی شده و کامل، شراب و غلات. دیگ­های آهنی که به منظور پخت غذا استفاده می­شوند، به کل آهن دریافتی می­افزایند.از آنجا که یکی از اجزای سازنده هموگلوبین گروه هم است، می­توان گفت مواد غذایی­ای که حاوی آهن هستند را می­توان به عنوان منابع غذایی هموگلوبین ذکر کرد.
در صحبت از منابع رژیمی آهن، قابلیت دسترسی آن در مواد غذایی از اهمیت بالایی برخوردار است. به عنوان مثال، فقط ۵۰ درصد و یا کمتر از این مقدار آهن موجود در غلات کامل و برخی از سبزی­های سبز در دسترس است. شیر و محصولات لبنی فاقد آهن هستند. ذرت منبع فقیر آهن است، بنابراین در فرهنگ­های غذایی که ذرت غذای عمده آنها را تشکیل می­دهد کم­خونی شایع است. زنان گیاه­خوار می­توانند آهن کافی از رژیم غذایی گیاهی خود بدست آورند، اما باید مقدار کافی از مواد غذایی تقریبا غنی از آهن، مثل انواع حبوبات و خشک­بار مصرف کنند. محصولات سویا، منابع خوب آهن و روی هستند.
غنی کردن غلات، آرد و نان به طور قابل ملاحظه­ای بر دریافت کل جمعیت آمریکا افزوده است. غلات غنی شده منبع اصلی آهن برای شیر­خواران و کودکان، نوجوانان و بالغین است. توجه به بار اضافی آهن مواد غذایی غنی­شده­ی صبحانه افزایش یافته است، زیرا مقادیر حاصل از آزمایش محتوای آهن آنها بیشتر از مقدار ثبت شده روی بر چسب بوده است. مواد غذایی تامین کننده­ بیشترین مقدار آهن در رژیم غذایی آمریکایی شامل غلات آماده­ی مصرف غنی شده با آهن؛ نان، کیک، شیرینی، دونات و ماکارانی لوبیا و عدس می­باشد.
میانه­ی دریافت آهن در بیشتر زنان کمتر ار مقدار توصیه شده­ی دریافت روزانه است، در حالی که میانه­ی دریافت مردان به طور کلی بیشتر از میزان توصیه شده­ی دریافت روزانه می­باشد. یک رژیم غذایی مکفی که حاوی گوشت و سایر منابع حیوانی است، محتوای آهن خوبی دارد. بنابراین زنان در معرض خطر جدی کم­خونی فقر آهن قرار دارند.
۲-۱-۱۵-کمبود
کمبود آهن پیش­ساز کم­خونی فقرآهن است و شایع‌ترین بیماری کمبود تغذیه‌ای می‌باشد. کم­خونی فقر آهن در تمام نقاط دنیا بین کودکان و زنان در سنین باوروی شایع است، شیرخواران زیر دو سال، دختران نوجوان، زنان باردار و سالمندان گروه‌هایی هستند که بیشترین خطر ابتلا به کم­خونی فقرآهن را دارند. مراحل نهایی کمبود آهن، کم خونی هیپوکرومیک، ماکروستیک [۳۴]است. کم خونی، با مصرف مکمل حاوی مقادیر زیاد آهن به شکل فرو سولفات یا فرو گلوکونات بهبود می‌یابد و شاخص‌های خونی به مقدار طبیعی برمی­گردند. جراحت خونریزی، یا بیماری‌ها مانند از دست دادن خون به دلیل آلودگی با کرم‌های قلاب‌دار، بیماری‌های گوارشی که در جذب آهن مداخله می‌نمایند، می‌تواند سبب کمبود آهن شوند. رژیم‌های غذایی نامتعادل نیز که حاوی مقادیر ناکافی آهن، پروتئین ، فولات و ویتامین C هستند، کمبود آهن را تشدید می‌کند. معمولاً کم خونی به دلیل مقدار ناکافی آهن در غذا یا جذب ناکافی آهن به وجود می‌آید.
برای اولین بار توسط مصری‌ها بصورت اکسید آهن در درمان بیماری‌ها مورد استفاده قرار گرفت در همان زمان آهن به شکل ترکیب شده با شراب جهت افزایش قدرت باروری مردان در یونان باستان استفاده می‌شد. در قرن هفدهم آهن جهت درمان بیماری سبز، کلروزیس مورد مصرف واقع شد. (بیماری سبز در نتیجه کمبود آهن اتفاق می­افتد). اولین تحقیقات منتشر شده در مورد آهن در سال ۱۸۹۵ صورت گرفت که بیماران مبتلا به کلروزیس و دارای رژیم محتوی را تا ۳ میلی گرم آهن روزانه را با افراد سالم دارای رژیم محتوی ۱۱-۸ میلی گرم روزانه مقایسه کرده بود.
۲-۱-۱۶- مسمومیت آهن
علایم بالینی افزایش بارآهن (هموکروماتوزیس)[۳۵]

جهت دانلود متن کامل پایان نامه به سایت azarim.ir مراجعه نمایید.
 

تجمع غیرطبیعی آهن درکبد
 

سطوح بالای فریتین بافتی