以前修營養學讀到礦物質鐵時,曾經提到哪些情形會讓體內鐵太多,因而危害身體健康,其中一種原因就是遺傳性血鐵沉積症(Hereditary hemochromatosis,HH),這是一種隱性遺傳疾病,小腸對鐵的吸收率是正常人的 2 到 3 倍,由於鐵不太會排出體外的關係,吸收多排出少,鐵就這麼在體內越積越多,最後給身體健康帶來負面的影響,常見症狀有虛弱、肝腫大,嚴重還會有肝硬化或是危及生命。

最近因為朋友問我有關鐵的問題,為了能好好的跟她討論,就重新認識了這個礦物質,整理資料時,再次看到關於血鐵沉積症的內容,總覺得哪邊怪怪的,首先,這個突變主要出現在白人身上,其他種族幾乎沒有這個突變,另外,撇開體內太多鐵之後會出現的負面影響,就小腸對鐵的吸收率增加強這點,老實說有點微妙,你如果有常比較各種不同營養補充品的話,像是鈣片ao6或是其他營養素的產品,吸收率一直是會被拿出來做文章的行銷重點,像是特殊劑型,或是某種製造專利來提昇營養素的吸收率。換句話說,單就提昇吸收率這點,血鐵沉積症的突變結果好像不是壞事。

帶著這樣的疑問思考著,偶然間突然聯想到乳糖不耐症/乳糖酶存續性多元不飽和脂肪酸去飽和酶的 SNPs … 嗯!等等,這時候腦中出現一個直覺,血鐵沉積症會不會也是一種演化適應的產物呢? 好像滿有意思的,就來搜尋看看好了!打開 google 用「hemochromatosis」和「adaptation」兩個關鍵字,運氣很好,第一篇就是啦!然後更幸運的是這篇研究全文都可以免費看,所以接下來就來大概分享一下這篇研究說了些什麼。

血鐵沉積症,因為缺鐵才突變成很會吸收鐵?

這個研究的概念很有趣,簡單來講就是很就很久以前,那個時候的歐洲白人因為環境與飲食的關係,使得鐵的需求遠大於飲食攝取,也就是說一直都很缺鐵。然後就有 C282Y 突變發生了,這也是一種單核苷酸多樣性(Single Nucleotide Polymorphism,簡稱 SNP),帶有顯性特徵的人小腸對鐵的吸收率就會增強,即便是吃同樣的食物,身體也能從飲食汲取更多的鐵。

那到底是什麼原因讓以前的歐洲人缺鐵呢? 研究裡面有提到以下幾點:

一、飲食變遷,採集狩獵到農業革命

C282Y 突變出現的時間點和歐洲進入新石器時代的時間點吻合,大概是距今 6,000 年前農業革命從中東拓展進入歐洲大陸,而人們的飲食也從採集狩獵的飲食轉變成農業飲食。

進入新石器時代以後,飲食開始來自栽種的植物和馴養的動物,主要的食物是穀類和乳製品。穀類能提供卡路里,乳製品則替代肉和魚成為主要的蛋白質來源,人類的飲食模式就此轉變成高碳水化合物低鐵飲食的形態。相對於農業飲食,採集狩獵飲食的鐵不僅含量較豐富,而且也有多好吸收的血鐵質(heme iron)。

農業飲食雖然能帶來相對穩定的能量供給,但與採集狩獵飲食相比是比較缺鐵的飲食型態。

二、農業時代比較會生

除了飲食型態的轉變之外,人口在這個階段也快速成長,換句話說,女性一輩子生的孩子會比採集狩獵時期多,胎與胎之間的間隔縮短,有可能母體還沒恢復上一胎消耗掉的鐵就馬上懷上下一胎了,更加劇人們缺鐵的風險。

三、環境濕冷使得人體對鐵的需求增加

等等,如果前兩點是對的,照理說其他種田的民族應該也會有類似的情形才是,但實際上 C282Y 這種突變在其他先後進入農業時代的民族卻非常少見,為什麼只有歐洲人比較多呢?研究者們認為應該還有別的因素促成。不過即使在歐洲,C282Y 這個突變的盛行率可不是均勻出現喔,從下圖可以看到 C282Y 突變較常出現在歐洲的北方,越往南就越少,甚至是零(下圖)。

 

血鐵沉積症-缺鐵性貧血-礦物質鐵-演化適應

 

北歐與南歐有什麼差別?研究者們認為歐洲北方濕冷的天氣可能是個關鍵,為什麼這麼說呢?這時候再把鐵的生理作用給搬出來,鐵許多功能中之就是幫助調解體溫,這個機制簡單講就是鐵缺乏會使甲狀腺功能低下,進而影響到身體調節體溫的能力,這也是為什麼缺鐵性貧血的人比較容易怕冷,還有手腳冰冷的原因。

另外潮溼的天氣也會增加人體調節溫度的需求,於是研究者們提出了假設:C282Y 突變的分布是一種基因適應於新石器時代歐洲濕冷環境的結果,在那裡得要有充足的鐵來幫助調節鐵溫。

基於這個假設,這個研究就是在檢驗以下三個預測,C282Y 基因突變:

  1. 與平均日溫度有相反的關係
  2. 與平均最高溫有相反的關係
  3. 和每年潮溼(下雨)的天數有正向關係

研究做後的發現驗證了這三個預測,如果你對詳細的內容有興趣可以找原始文獻閱讀。此外,研究也發現歐洲 C282Y 發生頻率的地理位置變化會在平均溫度低於16°C 時增加,而下雨的天數會加強這個傾向。

你可能會問為什麼是 16°C,有研究發現健康人暴露在 16°C 以下會給身體帶來體溫調節的壓力,為了要維持體溫會增加新陳代謝,這時如果缺鐵就麻煩了,因為鐵缺乏會抑制甲狀腺刺激素(thyroid stimulating hormones,TSH)的釋放,而 TSH 是調節新陳代謝必要的荷爾蒙,因此,當人處在低於 16°C 以下的環境,鐵缺乏的人就比較沒辦法調節體溫來面對當下的溫度變化壓力(這和單純飲食缺乏相比,可是致命多了!)。

最後研究者們認為 C282Y 突變在新石器時代歐洲的文化與氣候環境下也許是有選擇優勢的適應改變。

未來如果有更多研究證實這項假設,遇到帶有因 C282Y 突變引起的血鐵沉積症的時候,理論上把這類人放到類似過去他們祖先生活環境時,或許就不會是一種病症了吧。

 

 

參考文獻

  1. Heath, K. M., Axton, J. H., McCullough, J. M., & Harris, N. (2016). The evolutionary adaptation of the C 282 Y mutation to culture and climate during the E uropean N eolithic. American journal of physical anthropology, 160(1), 86-101.
  2. Brigham, D., Beard, J., & Tobin, B. (1996). Iron and thermoregulation: a review. Critical Reviews in Food Science & Nutrition, 36(8), 747-763.
  3. C282Y – rs1800562

 

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