معماری

آزمایش آهن

آهن (Fe)، (Iron)
توزيع آهن بدن

آهن از نظر مقدار، مهم‌ترين ميكرومينرال محسوب مي‌گردد. رژيم غذايي روزانه تقريباً حاوي 20- 10 ميلي‌گرم آهن بوده كه در حدود 10% آن (يعني تقريباً 2- 1 ميلي‌گرم) جذب بدن مي‌شود. ميزان جذب آهن بدن متناسب با مقدار از دست دادن آهن بدن مي‌باشد. ملكول‌هاي آهن در خون به كمك ترانسفرين، منتقل مي‌شوند. بدن انسان حاوي 5- 4 گرم آهن بوده كه عمدتاً به فرم متصل شده به پروتئين مي‌باشد. تقريباً سه چهارم كل اين مقدار در پروتئين‌هاي هم (Heme) (عمدتاً هموگلوبين و ميوگلوبين) يافت مي‌شود.

تقريباً 1% آهن بدن نيز به شكل خوشه‌هاي آهن- سولفور (Iron-Sulfur clusters) مي‌باشد كه به عنوان كوفاكتور در زنجيره تنفسي نقش دارد. بقيه آهن بدن نيز به فرم انتقالي در جريان گردش خون و يا به فرم‌هاي پروتئيني ذخيره‌اي موجود مي‌باشد.
متابوليسم آهن
در روده‌ها تنها فرم دو ظرفيتي آهن (Fe2+) كه قادر به عبور از غشاء پلاسمايي مي‌باشد، جذب مي‌گردد، بنابراين با توجه به اين كه عمده آهن رژيم غذايي به فرم سه ظرفيتي موجود است، عوامل احيا كننده از قبيل ويتامين C به افزايش برداشت آهن كمك مي‌نمايند. آهن دو ظرفيتي در روده‌ها از طريق ترانسپورترهاي سمت لومينال (Luminal) و بازال (Basal) سلول‌هاي اپي‌تليال روده و يا از آهن ذخيره شده در كبد، وارد گردش خون شده و در داخل خون به ملكول ترانسفرين متصل مي‌شود. در داخل خون، آهن دو ظرفيتي مجدداً توسط فرواكسيداز II به آهن سه ظرفيتي تبديل مي‌شود. مقداري از آهن جذب شده ممكن است به فرم فريتين و يا هموسيدرين در بدن ذخيره شود.

قسمت اعظم آهن جذب شده براي تشكيل گلبول‌هاي قرمز در مغز استخوان مورد استفاده قرار مي‌گيرد. همان طوري كه در تصوير زير نيز مشاهده مي‌شود تنها در مرحله انتهايي سنتز هم (Heme) است كه آهن دو ظرفيتي به كمك آنزيم فروشلاتاز وارد حلقه تتراپيرولي سنتز شده مي‌گردد.

در داخل جريان خون، 3- 5/2 گرم از آهن هموگلوبين به عنوان جزئي از گلبول‌هاي قرمز، در گردش مي‌باشد. پس از مدتي انعطاف پذيري گلبول‌هاي قرمز رو به كاهش گذاشته كه اين امر موجب آسيب غشاء گلبول‌هاي قرمز مي‌گردد. اين گلبول‌هاي قرمز فرسوده توسط ماكروفاژهاي كبد و ساير بافت‌ها برداشته شده و تجزيه مي‌شوند.

بخش آلي هم (Heme) به بيليروبين اكسيده شده، در حالي كه آهن آن مجدداً به پلاسما برمي‌گردد. ميزان آهن ناشي از بازگردش روزانه هم (Heme) به مراتب بيش از ميزان جذب شده آن توسط روده‌ها مي‌باشد.

انتقال آهن

ترانسفرين، يك بتا-گلبولين منفرد (مونومر) با وزن ملكولي 80000 دالتون بوده كه وظيفه آن جابجايي آهن در داخل خون مي‌باشد. پروتئين ترانسفرين شامل دو ناحيه (Domain) مشابه بوده كه هر كدام از آن‌ها مي‌تواند به طور محكم به آهن سه ظرفيتي متصل شود. در حدود يك نهم ملكول‌هاي ترانسفرين داراي آهن در هر دو ناحيه خود، چهار نهم آن‌ها داراي آهن متصل شده در يكي از نواحي خود و چهار نهم بقيه ترانسفرين‌ها نيز فاقد هر گونه آهن متصل شده هستند. اين بدان معني است كه در حالت طبيعي، تنها در حدود يك سوم ترانسفرين‌ها از آهن اشباع شده‌اند. پروتئين‌هاي جابجا كننده آهن مشابهي در ترشحات مختلف بدن از قبيل بزاق، اشك و شير نيز يافت شده‌اند كه تحت عنوان لاكتوفرين‌ها (Lactoferrins) ناميده مي‌شوند. ترانسفرين و لاكتوفرين‌ها، غلظت آهن آزاد مايعات بدن را در محدوده زير 10-10 مول در ليتر نگه مي‌دارند. اين سطح پايين آهن آزاد از رشد باكتري‌ها كه نيازمند آهن آزاد براي رشد خود مي‌باشند، جلوگيري مي‌كند.

ذخيره آهن بدن

آهن اضافي به فرم فريتين در كبد و ساير بافت‌ها ذخيره مي‌شود. ملكول فريتين خود متشكل از 24 زير واحد بوده كه به شكل كره‌هاي توخالي مي‌باشند. مولكول‌هاي فريتين پس از اكسيده كردن آهن دو ظرفيتي اضافي و تبديل آن به آهن سه ظرفيتي، آن را در قسمت داخل ملكول كروي خود به فرم Ferrihydrate ذخيره مي‌نمايند. هر ملكول فريتين قادر به ذخيره چند هزار يون آهن از اين طريق مي‌باشد. علاوه بر فرم ذخيره‌اي فريتين،‌ يك فرم ذخيره‌اي ديگر از آهن موسوم به هموسيدرين (Hemosiderin) نيز وجود دارد كه عملكرد آن به خوبي درك نشده است.

اختلالات ناشي از تغييرات ميزان آهن
اختلالات ناشي از متابوليسم آهن در بدن متعدد بوده كه مي‌توانند در برخي موارد منجر به بيماري‌هاي جدي شوند. فقر آهن معمولاً در نتيجه از دست رفتن خون و يا دريافت ناكافي آهن رخ مي‌دهد. در طي حاملگي، افزايش نياز به آهن مي‌تواند منجر به فقر آهن شود. در اين بيماران، گلبول‌هاي قرمز كوچك‌تر از اندازه طبيعي (ميكروسيت) بوده و داراي محتواي آهن كمتري مي‌باشند.
شيوع فقر آهن در كودكان، مردان، زنان قبل از سن يائسگي و زنان حامله به ترتيب در حدود 9، 2، 11 و 50% مي‌باشد. علت اين امر در كودكان، كاهش آهن رژيم غذايي به دليل محتواي آهن بسيار كم شير و در بزرگسالان نيز معمولاً از دست دادن خون به صورت مزمن مي‌باشد. علائم شايع كم‌خوني شامل خستگي (Tiredness)، كوفتگي مزمن (Chronic fatigue)، سرگيجه (Dizziness)، ضعف (Weakness) و سردرد (Headaches) مي‌باشد.

اختلالات ناشي از افزايش آهن موسوم به هموكروماتوزيس، شيوع كمتري دارند. اين اختلالات مي‌توانند منشأ ژنتيكي داشته و يا در نتيجه تجويز مكرر خون رخ دهند. شيوع افزايش آهن بدن در ايالات متحده در حدود 1% مي‌باشد. از آن جايي كه بدن فاقد مكانيسمي براي دفع آهن است، در صورت عدم درمان، آهن اضافي با گذشت زمان در ارگان‌هاي مختلف بدن انباشته شده كه مي‌تواند منجر به اختلالات جدي در عملكرد اين ارگان‌ها گردد. از علائم شايع ناشي از تجمع آهن در بدن به درد مفاصل (Joint pain)، كوفتگي (Fatigue)، ضعف (Weakness)، فقدان انرژي (Lack of energy)، درد شـــــــــــــــــكم (Abdominal pain)، كاهش قدرت جنسي (Loss of sexdrive) و مشكلات قلبي (Heart problems) مي‌توان اشاره نمود.
به طور كلي، شرايط اصلي افزايش آهن بدن در سه دسته جاي مي‌گيرند:
1- هموسيدروزيس (Hemosiderosis): در اين حالت، افزايش آهن بدن بدون حضور آسيب بافتي رخ مي‌دهد.
2- هموكروماتوزيس (Hemochromatosis): در اين حالت، افزايش آهن بدن به همراه آسيب بافتي وجود دارد. اين وضعيت غالباً ناشي از افزايش مزمن جذب آهن رخ مي‌دهد.
3- هموكروماتوزيس ارثي (Hereditary hemochromatosis): اين حالت، يك اختلال كلاسيك افزايش آهن مي‌باشد. شيوع فرم هموزيگوت اين اختلال در حدود 5 در 1000 است.
در هر سه وضعيت فوق، سطح سرمي آهن، اشباع ترانسفرين و فريتين بالا است. معمولاً ترانسفرين و TIBC در هموكروماتوز پايين مي‌باشند.
بررسي آزمايشگاهي وضعيت آهن سرم در اختلالات مختلف
يكي از متداول‌ترين بيماري‌هايي كه در آزمايشگاه با آن مواجه مي‌شويم فقر آهن است كه آن نيز به نوبه خود مي‌تواند منجر به آنمي (كم‌خوني) گردد. آنمي فقر آهن در خانم‌ها به علت عادت‌هاي ماهيانه شايع بوده، در حالي كه اين امر در آقايان بايد به طور جدي پيگيري و ريشه‌يابي شود. سؤالي كه مطرح مي‌شود اين است كه در بررسي فقر آهن انجام چه آزمايشاتي ضروري است و آيا مي‌توان به اندازه‌گيري ميزان آهن سرم، TIBC، فريتين، هموگلوبين، MCV و … بسنده نمود و يا آزمايشات بيشتري لازم است. براي پاسخ به اين سؤال ابتدا مراحل ايجاد آنمي فقر آهن را در ارتباط با تغييرات آزمايشگاهي در جدول ذيل بررسي مي‌كنيم.
مراحل مختلف فريتين TIBC آهن هموگلوبين
مرحله 1 كاهش طبيعي طبيعي طبيعي
مرحله 2 كاهش افزايش طبيعي طبيعي
مرحله 3 كاهش افزايش كاهش طبيعي
مرحله 4 كاهش افزايش كاهش كاهش

بايد توجه داشت كه در كاهش هموگلوبين ابتدا گلبول‌ها به صورت نروموكروم (غلظت طبيعي هموگلوبين درون سلولي) و نروموسيت (اندازه طبيعي سلول) بوده و به تدريج به فرم هيپوكروم (غلظت كاهش يافته هموگلوبين درون سلولي) و ميكروسيت (اندازه سلولي كوچكتر از حد طبيعي) در مي‌آيند. نوسانات روزانه آهن سرم خيلي زياد بوده و بين 30 تا 100 درصد گزارش شده است. از آن جايي كه سطح آهن سرم در شرايطي از قبيل التهابات، توليد گلبول‌هاي قرمز (اريتروپويز) و مصرف آهن خوراكي، تحت تأثير قرار مي‌گيرد، اكتفا به يك نتيجه منفرد آهن سرم، معقول به نظر نمي‌رسد. افزايش RDW (Red Blood Cell Distribution Width) (پهناي توزيع گلبول‌هاي قرمز) نيز از نخستين نشانه‌هاي هماتولوژيك فقر آهن بشمار مي‌رود.

براي تخمين وضعيت آهن در بدن، اندازه‌گيري ترانسفرين و فريتين مي‌تواند جزئيات بيشتري را مشخص نمايد. براي ارزيابي و افتراق آنمي فقر آهن از تالاسمي مينور، از پارامترهاي مختلفي مي‌توان بهره گرفت. اين پارامترها مي‌توانند شامل تعداد گلبول‌هاي قرمز، ميزان MCV، MCH، Hb A2، RDW و تغييرات مرفولوژي گلبول‌هاي قرمز علاوه بر آزمايش‌هاي آهن، فريتين، TIBC و درصد اشباع ترانسفرين باشند. تغييرات اين پارامترها در آنمي فقر آهن و تالاسمي مينور در جدول ذيل آمده است.

به طور كلي، (مثلاً در مورد آزمايشات ازدواجي) افرادي كه داراي MCV و MCH به ترتيب كمتر از 80 و 27 مي‌باشند، ابتدا بايد به منظور اطمينان از عدم كاهش سطح آهن بدن، به مدت يكماه فرآورده‌هاي آهن را مصرف نموده و پس از آن مجدداً آزمايش CBC آن‌ها چك شود، زيرا در صورت وجود همزمان آنمي فقر آهن و تالاسمي مينور در يك فرد، اين دو اختلال با همديگر همپوشاني نموده و نتيجه آزمايشات را تحت تأثير قرار مي‌دهند. براي مشاهده تغييرات مرفولوژيك گلبول‌هاي قرمز متعاقب مصرف آهن حداقل 2 هفته زمان لازم است. در صورت عدم مرتفع شدن كاهش سطح MCV و MCH پس از مصرف آهن، آزمايشات آهن، فريتين، TIBC و سطح هموگلوبين A2 انجام مي‌شود. سطح هموگلوبين A2 در بتا تالاسمي مينور بيشتر از 5/3% و در آنمي فقر آهن، كمتر از 5/3% مي‌باشد. در آنمي فقر آهن، تعداد گلبول‌هاي قرمز كاهش يافته، در حالي كه در بتا تالاسمي مينور تعداد گلبول‌هاي قرمز افزايش مي‌يابد. MCH كمتر از 20 به طور قوي نشان دهنده تالاسمي مينور است. از فرمول زير مي‌توان براي ارزيابي اوليه افتراق آنمي فقر آهن از تالاسمي مينور استفاده نمود.
MCV-RBC-(5×Hb)-3.14
چنانچه نتيجه اين فرمول، صفر و يا يك عدد مثبت شد، فقر آهن و چنانچه يك عدد منفي حاصل شد، تشخيص تالاسمي مينور مطرح مي‌گردد. كارآيي اين فرمول را بيش از 99% برآورد نموده‌اند.
نمونه‌گيري
نمونه مورد نياز شامل سرم و يا پلاسماي هپارينه مي‌باشد. نمونه مورد نياز براي آزمايش آهن بايد فاقد هموليز بوده و به اين منظور لازم است كه سرم و يا پلاسما در طي حداكثر 2 ساعت پس از نمونه‌گيري جدا شود. پايداري آهن سرم و يا پلاسماي هپارينه در دماي 15 تا 25 درجه سانتيگراد به مدت 4 روز و در دماي 2 تا 8 درجه سانتيگراد به مدت 7 روز مي‌باشد. آزمايش آهن حساس بوده و بايد از آلوده شدن نمونه‌ها خودداري شود. با توجه به تغييرات روزانه آهن بدن، نمونه ناشتا توصيه مي‌گردد.

روش‌هاي اندازه‌گيري آهن
آزمايش آهن به روش فتومتريك و با استفاده از تركيبات مختلفي از قبيل Ferene، Bathophenanthroline، Complexing chromogen،كولومتري الكتروشيمي (Electrochemical coulometery) و اسپكتروسكوپي جذب اتمي (atomic absorption spectroscopy) انجام مي‌شود.

اصول اندازه‌گيري آهن
در تمامي روش‌ها‌ي فتومتريك اندازه‌گيري آهن، ابتدا آهن سه ظرفيتي متصل به ترانسفرين در يك محيط اسيدي از ترانسفرين جدا شده و سپس آهن سه ظرفيتي، تحت تأثير عوامل احيا كننده به آهن دو ظرفيتي تبديل مي‌شود. در مرحله بعد، آهن دو ظرفيتي در اثر تركيب با يك ماده شيميايي (Ferene، Bathophenanthroline، Complexing chromogen و …)، يك كمپلكس رنگي ايجاد نموده كه با اندازه‌گيري آن به غلظت آهن پي برده مي‌شود. لازم به يادآوري است كه در روش‌هاي Ferene و Complexing chromogen، ميزان آهن متناسب با شدت رنگ بوده؛ در حالي كه در روش Bathophenanthroline، ميزان آهن با شدت رنگ حاصله، رابطه عكس دارد.
افزايش آهن سرم و يا پلاسما
افزايش مقادير آهن در هموكروماتوزيس، هموسيدروزيس و مسموميت حاد آهن (به ويژه در مورد كودكان كه ممكن است بيش از دوز توصيه شده از ويتامين‌ها و يا ساير مكمل‌هاي حاوي آهن مصرف نمايند) ديده مي‌شود. مصرف ضد بارداري‌هاي خوراكي (به دليل افزايش سنتز ترانسفرين) موجب افزايش آهن سرم مي‌گردند. مصرف داروهاي حاوي آهن به ويژه به صورت تزريقي موجب افزايش آهن سرم مي‌گردند. مثلاً دريافت 300 ميلي‌گرم از سولفات فرو (FeSO4) موجب افزايش آهن سرم به ميزان 500- 300 ميكروگرم در دسي‌ليتر مي‌گردد. مصرف فرآورده‌هاي حاوي آهن در بيماراني كه داراي فقر آهن هستند، يك اثر همپوشاني ايجاد مي‌نمايد. پيك غلظت آهن سرم در طي چند ساعت پس از مصرف فرآورده‌هاي حاوي آهن مشاهده مي‌شود. اين مسئله به دليل احتمال همپوشاني براي تشخيص كمبود آهن به ويژه در افرادي كه داراي فقر آهن مي‌باشند حائز اهميت است. در روند هپاتيت و آسيب‌هاي كبدي نيز به دليل رها شدن ذخاير آهن كبد، آهن سرم افزايش مي‌يابد. اختلالاتي كه با افزايش آهن سرم و يا پلاسما همراه هستند در جدول زير آورده شده‌اند.
Disorders
HFE-associated hemochromatosis (Type 1 hemochromatosis) Hemochromatosis disorders
Juvenile hemochromatosis (Type 2 hemochromatosis)
TFR2- associated hemochromatosis (Type 3 hemochromatosis)
Type 5 hemochromatosis
Autosomal dominant siderosis (Type 4 hemochromatosis) Siderosis disorders
African siderosis
Atransferrinemia Disorders of iron balance
Aceruloplasminemia

كاهش آهن سرم و يا پلاسما
كاهش آهن در آنمي فقر آهن، بيماري‌هاي التهابي، هموراژي، اهداء خون و خونريزي‌هاي شديد در دوران قاعدگي رخ مي‌دهد. در مراحل اوليه درمان برخي آنمي‌ها نيز ميزان آهن سرم كاهش مي‌يابد، مثلاً در درمان آنمي پرنيسيوز با ويتامين كوبالامين (B12)، به دليل افزايش سنتز هموگلوبين و برداشت آهن از سرم و ذخاير آهن بدن، ميزان آهن كاهش مي‌يابد.

مقادير نرمال و گروه‌هاي مختلف سني در جدول زير آمده است.

گروه محدوده سني مقادير نرمال آهن
مقدار طبيعي آهن براي هر دو جنس كودكـــان نوزاد 1 تا 14 روزه μg/dl 201- 63
نوزاد 15 روزه تا 6 ماهه μg/dl 135- 28
نوزاد 6 ماهه تا 1 ساله μg/dl 155- 35
كودك 2 ساله تا 12 ساله μg/dl 135- 22
زنان تا 25 سال μg/dl 165- 37
تا 40 سال μg/dl 134- 23
تا 60 سال μg/dl 149- 39
زنان باردار 12 هفته ابتداي بارداري μg/dl 177- 42
اواخر دوره بارداري μg/dl 137- 25
تا 6 هفته پس از زايمان μg/dl 150- 16
مردان تا 25 سال μg/dl 155- 40
تا 40 سال μg/dl 168- 35
تا 60 سال μg/dl 120- 40

ماهنامه اخبار آزمایشگاهی