Các xét nghiệm về sắt gồm: sắt huyết thanh, transferrin, khả năng gắn sắt toàn phần (total iron-binding capacity: TIBC), khả năng gắn sắt không bão hòa (unsaturated iron binding capacity: UIBC); độ bão hòa transferrin % (% transferrin saturation) và Ferritin.

Các xét nghiệm khác có liên quan đến chuyển hóa sắt gồm: kẽm-protoporphyrin; tổng phân tích máu, trong đó cần chú ý là số lượng hồng cầu (RBC count), hemoglobin (Hb), thể tích trung bình hồng cầu: MCV, lượng Hb trung bình hồng cầu: MCH); hematocrit; số lượng hồng cầu lưới; kẽm- protoporphyrin, thụ thể transferrin (transferrin receptor: TfR).

1. Những nét cơ bản về chuyển hóa sắt trong cơ thể

Sắt được hấp thu từ thức ăn và vận chuyển khắp cơ thể bởi transferrin - một protein được gan sản xuất. Sắt cần cho sự sản xuất các tế bào hồng cầu khỏe mạnh. Sắt là một phần quan trọng của hemoglobin, một protein có trong hồng cầu giúp hồng cầu mang oxy đi khắp cơ thể để cơ thể sử dụng. Sắt cũng được sử dụng trong sự sinh tổng hợp một số protein, như myoglobin và một số enzym.

Bình thường, khoảng 70% sắt hấp thu được sử dụng để tổng hợp hemoglobin của hồng cầu. Phần sắt còn lại được dự trữ trong các mô dưới dạng ferritin hay hemosiderin. Nếu không đủ sắt từ chế độ ăn uống, nồng độ sắt trong máu sẽ giảm xuống; do đó, theo thời gian, sắt được lưu trữ trong các mô sẽ được sử dụng, cuối cùng làm suy giảm lượng sắt được lưu trữ. Mức độ thiếu sắt trong máu tuần hoàn và sắt dự trữ cuối cùng sẽ dẫn đến thiếu máu do thiếu sắt. Mặt khác, sự hấp thụ quá nhiều sắt có thể dẫn đến dự trữ sắt tăng và gây hại cho các cơ quan như gan, tim và tụy.

Sự hấp thu, chuyển hóa và đào thải sắt của cơ thể. Enterocyte: tế bào thành ruột; erythroid bone marrow: tủy xương, red blood cells: hồng cầu; hepatocyte: tế bào gan; obligate losses: mất do đào thải.

Các xét nghiệm về sắt được sử dụng để đánh giá lượng sắt trong cơ thể bằng cách đo một số chất có liên quan đến sắt trong máu. Những xét nghiệm này thường được chỉ định ở cùng lúc với nhau, các kết quả được xem xét để xác định chẩn đoán và theo dõi thiếu hụt sắt hoặc quá tải sắt.

- Mức độ sắt huyết thanh là xét nghiệm phản ánh mức độ sắt trong máu tuần hoàn.

- Khả năng gắn sắt toàn phần (TIBC) là xét nghiệm đo tất cả các protein trong máu có khả năng gắn với sắt, kể cả transferrin.

- Khả năng gắn sắt không bão hòa (UIBC) là xét nghiệm đo phần transferrin chưa được bão hòa với sắt. UIBC cũng phản ánh mức độ transferrin.

- Sự bão hòa transferrin là xét nghiệm phản ánh tỷ lệ phần trăm của transferrin đã được bão hòa với sắt.

- Ferritin huyết thanh phản ánh lượng sắt được dự trữ trong cơ thể.

Các xét nghiệm về sắt huyết thanh cần được đo trong điều kiện đói ít nhất 12 tiếng.

2. Sử dụng các xét nghiệm về chuyển hóa sắt

Trạng thái sắt có thể được đánh giá bằng cách chỉ định một hoặc nhiều xét nghiệm để xác định số lượng sắt đang lưu hành sắt trong máu, khả năng vận chuyển sắt của máu và số lượng sắt được dự trữ trong các mô. Thử nghiệm cũng có thể giúp phân biệt các nguyên nhân khác nhau của bệnh thiếu máu và có thể bao gồm:

- Sắt huyết thanh thể hiện mức độ sắt trong máu.

- TIBC (khả năng gắn sắt toàn phần) thể hiện tất cả các protein trong máu có khả năng gắn với sắt, gồm cả transferrin. Vì transferrin là một protein gắn sắt chủ yếu nên xét nghiệm TIBC là một phép đo gián tiếp tốt của transferrin. Cơ thể sản xuất transferrin trong mối quan hệ với nhu cầu sắt. Khi dự trữ sắt thấp, mức độ transferrin tăng và ngược lại. Ở người khỏe mạnh, khoảng một phần ba của các vị trí gắn trên phân tử transferrin được sử dụng để vận chuyển sắt.

- UIBC (khả năng gắn sắt không bão hòa) thể hiện khả năng dự phòng (reserve capacity) của transferrin, là phần transferrin còn chưa được bão hòa với sắt. UIBC = TIBC – sắt huyết thanh. UIBC cũng phản ánh mức độ transferrin.

- Độ bão hòa transferrin % là một phép toán được thực hiện dựa trên kết quả của sắt huyết thanh và TIBC hoặc UIBC. Độ bão hòa transferrin thể hiện tỷ lệ % transferrin được bão hòa với sắt.

- Ferritin huyết thanh thể hiện lượng sắt được dự trữ trong cơ thể; ferritin là một protein dự trữ sắt chính trong tế bào.

- Thụ thể transferrin (TfR): là các protein vận chuyển transferrin, gồm TfR 1 và TfR2, có bản chất là các glycoprotein xuyên màng, có vai trò vận chuyển sắt vào tế bào và được điều hòa bởi nồng độ sắt trong tế bào, có thể tăng ở những người thiếu hụt sắt. TfR có thể được sử dụng để phát hiện thiếu máu do thiếu sắt và phân biệt nó với thiếu máu do các bệnh mạn tính hoặc do viêm.

Những xét nghiệm về sắt thường được chỉ định cùng với nhau và kết quả của mỗi xét nghiệm có thể giúp người thầy thuốc xác định nguyên nhân của tình trạng thiếu sắt hoặc quá tải sắt.

Ngoài ra, một số xét nghiệm khác cũng có thể được sử dụng để đánh giá thêm về tình trạng rối loạn chuyển hóa sắt, đó là:

- Hemoglobin và Hematocrit được thực hiện trong tổng phân tích máu. Một giá trị thấp của một trong hai thông số này chỉ ra rằng bệnh nhân bị thiếu máu. Thể tích trung bình hồng cầu (MCV) và lượng Hb trung bình hồng cầu (MCH) cũng được đo trong tổng phân tích máu. Thiếu hụt sắt có thể dẫn đến thiếu hụt hemoglobin, làm cho cả thể tích hồng cầu (MCV) nhỏ hơn và nhược sắc (MCH thấp) hơn so với bình thường.

- Số lượng hồng cầu lưới: số lượng tuyệt đối của hồng cầu lưới (hồng cầu non) bị giảm trong thiếu máu thiếu sắt nhưng sẽ tăng lên mức bình thường sau khi được điều trị sắt.

- Kẽm-Protoporphyrin (ZPP): Protoporphyrin là tiền chất của hemoglobin (heme) có chứa sắt. Nếu không có đủ chất sắt, một kim loại khác như kẽm sẽ gắn với protoporphyrin thay thế cho sắt. Lượng kẽm-protoporphyrin trong hồng cầu tăng khi thiếu sắt, đặc biệt là ở trẻ em.

- Xét nghiệm gen HFE: nhiễm sắc tố sắt mô (Hemochromatosis) là một bệnh di truyền, được thấy chủ yếu ở người da trắng, làm cho cơ thể hấp thụ quá nhiều sắt [2]. Bênh thường là do sự bất thường về di truyền ở một gen đặc biệt, được gọi là gen HFE, làm tăng số lượng sắt hấp thụ ở ruột. Ở những người có hai bản sao của gen bất thường, sắt được hấp thu quá nhiều gây lắng đọng ở nhiều cơ quan khác nhau, có thể gây ra tổn thương và dẫn đến mất chức năng cơ quan. Đột biến phổ biến nhất của bệnh này là đột biến điểm C282Y.

3. Chỉ định các xét nghiệm chuyển hóa sắt

- Một hoặc nhiều xét nghiệm về chuyển hóa sắt có thể được chỉ định khi kết quả của tổng phân tích máu có bất thường, chẳng hạn như hematocrit hoặc hemoglobin thấp, hoặc khi người thầy thuốc nghi ngờ bệnh nhân bị thiếu sắt do có các dấu hiệu và triệu chứng như:

+ Mệt mỏi hoặc mệt mỏi kéo dài

+ Chóng mặt

+ Suy nhược

+ Nhức đầu

+ Da nhợt nhạt hoặc xanh xao

- Ferritin, độ bão hòa transferrin và TIBC hoặc UIBC có thể được chỉ định khi thầy thuốc nghi ngờ một người có thể có một tình trạng quá tải sắt mạn tính (như hemochromatosis). Xét nghiệm đột biến gen HFE có thể được chỉ định để chẩn đoán xác định bệnh hemochromatosis di truyền và đôi khi một người có tiền sử gia đình hemochromatosis.

- Sắt huyết thanh và đôi khi TIBC và ferritin có thể được chỉ định khi một người có triệu chứng mà bác sĩ nghi là do quá tải sắt hoặc ngộ độc, có thể bao gồm:

+ Đau khớp

+ Mệt mỏi, suy nhược

+ Thiếu năng lượng

+ Đau bụng

+ Mất ham muốn tình dục

+ Có vấn đề về tim mạch

- Khi một đứa trẻ bị nghi ngờ ăn phải nhiều viên sắt, sắt huyết thanh sắt được chỉ định để phát hiện và giúp đánh giá mức độ nặng của ngộ độc sắt.

4. Giá trị tham chiếu của các xét nghiệm chuyển hóa sắt

4.1. Sắt huyết thanh: mức độ sắt huyết thanh bình thường ở nam giới khỏe mạnh là 55–160 µg/dL và ở nữ giới là 40–155 µg/dL (Gomella LG, 2007).

4.2. Transferrin: mức độ transferrin huyết thanh ở người khỏe mạnh bình thường là 204 – 360 mg/dL [12]. 

4.3. TIBC: mức độ TIBC huyết thanh ở người khỏe mạnh bình thường là 255 – 450 µg/dL.

4.4. UIBC: mức độ UIBC huyết thanh bình thường ở nam giới khỏe mạnh là 12-43 µmol/dL và ở nữ giới là 13-56 µmol/dL (theo Abbott Diagnostics).

4.5. Độ bão hòa transferrin (%): độ bão hòa transferrin ở người khỏe mạnh bình thường là 20 – 50%, ở trẻ em là > 16%.

4.6. Ferritin: mức độ ferritin huyết thanh bình thường ở nam giới khỏe mạnh là 23-336 ng/mL và ở nữ giới là 11-306 ng/mL [3]. 

4.7. Transferrin Receptors (TfR): Giá trị tham chiếu của transferrin receptors ở nam là 2,2-5 mg/L và ở nữ là 1,9-4,4 mg/L.

5. Ý nghĩa lâm sàng của các xét nghiệm chuyển hóa sắt

Mức độ sắt huyết thanh thường được đánh giá cùng với các xét nghiệm sắt khác.

Xét nghiệm chuyển hóa sắt rất cần thiết

5.1. Thiếu máu thiếu sắt (Iron deficiency anemia):

Sắt huyết thanh giảm, transferrin/ TIBC tăng, UIBC tăng, độ bão hòa transferrin % giảm, ferritin giảm và TfR tăng. Giai đoạn nhẹ nhất của thiếu hụt sắt là sự suy giảm từ từ của sắt dự trữ. Điều này có nghĩa là sự có mặt của sắt đang duy trì chức năng bình thường nhưng đang được sử dụng nhưng không có sự thay thế đầy đủ. Mức độ sắt trong huyết thanh có thể bình thường trong giai đoạn này, nhưng mức ferritin sẽ thấp. Khi sự thiếu hụt sắt vẫn tiếp tục, tất cả sắt dự trữ được sử dụng và cơ thể cố gắng bù đắp bằng cách sản xuất transferrin nhiều hơn để tăng sự vận chuyển sắt. Mức độ sắt trong huyết thanh tiếp tục giảm, độ bão hòa transferrin < 20%,  còn transferrin và TIBC tăng. Khi giai đoạn này tiến triển, số lượng hồng cầu được sản xuất ít hơn và thể tích hồng cầu nhỏ hơn do ít hemoglobin hơn, cuối cùng dẫn đến thiếu máu do thiếu sắt [4].

5.2. Quá tải sắt (Iron overload):

Trong quá tải sắt, thường gặp trong bệnh nhiễm sắc tố sắt mô (Hemochromatosis), sắt huyết thanh tăng, transferrin/ TIBC giảm, UIBC giảm, độ bão hòa transferrin % tăng, ferritin tăng và TfR giảm hoặc bình thường [1]. Người mang hai đột biến di truyền trên gen HFE có thể được chẩn đoán là bị nhiễm sắc tố sắt mô di truyền [2]. Phần lớn số người bị nhiễm sắc tố sắt mô không biểu hiện triệu chứng, trong khi một số có thể thể hiện các triệu chứng như đau khớp, đau bụng và suy nhược ở tuổi 30 hoặc 40.

Sự quá tải sắt cũng có thể xảy ra ở những người bị chứng nhiễm hemosiderin (hemosiderosis), người được truyền máu nhiều lần, người bị thiếu máu hồng cầu liềm, bị thallasemia hoặc bị các dạng khác của bệnh thiếu máu hoặc ở người bị bệnh gan mãn tính do rượu.

5.3. Thiếu máu trong bệnh mạn tính (Anemia of chronic diseases):

Sắt huyết thanh giảm, transferrin/ TIBC giảm, UIBC giảm hoặc bình thường, độ bão hòa transferrin % giảm, ferritin bình thường hoặc giảm và TfR giảm hoặc bình thường.

5.4. Thiếu máu do tan huyết (Hemolytic anemia):

Trong thiếu máu tan huyết, sắt huyết thanh tăng, transferrin/ TIBC bình thường hoặc giảm, UIBC giảm hoặc bình thường, độ bão hòa transferrin % tăng, ferritin tăng và TfR tăng.

5.5. Thiếu máu nguyên hồng cầu (Sideroblastic anemia):

Trong thiếu máu nguyên hồng cầu, sắt huyết thanh bình thường hoặc tăng, transferrin/ TIBC bình thường hoặc giảm, UIBC giảm hoặc bình thường, độ bão hòa transferrin % tăng và ferritin tăng.

5.6. Thiếu máu hồng cầu khổng lồ (Megaloblastic anemia):

Trong thiếu máu hồng cầu khổng lồ, sắt huyết thanh tăng, transferrin/ TIBC giảm, UIBC giảm, độ bão hòa transferrin % tăng và ferritin tăng.

5.7. Rối loạn chuyển hóa porphyrin (Porphyria cutaea tarda: PCT):

Rối loạn chuyển hóa porphyrin là một nhóm các rối loạn mắc phải (80%) hoặc di truyền (20%) do thiếu hụt enzym tổng hợp Hem uroporphyronogen decarboxylase (UROD), liên quan đến vùng địa lý và chủng tộc. Trong rối loạn chuyển hóa porphyrin, sắt huyết thanh tăng, transferrin/ TIBC giảm, UIBC giảm, độ bão hòa transferrin % tăng và ferritin tăng. 

5.8. Quá tải sắt trong Thalassemia:

Trong Thallassemia, sắt huyết thanh tăng, transferrin/ TIBC giảm, UIBC giảm, độ bão hòa transferrin % tăng, ferritin tăng và TfR tăng [5, 7].

5.9. Ngộ độc sắt (Iron poisoning):

Cũng là một trường hợp quá tải sắt, trong ngộ độc sắt, sắt huyết thanh tăng, transferrin/ TIBC giảm, UIBC giảm, độ bão hòa transferrin % bình thương và ferritin tăng và TfR giảm hoặc bình thường. Sự ngộ độc sắt có thể xảy ra khi một liều lượng lớn sắt được đưa vào cơ thể cùng một lúc hoặc trong một thời gian dài, thường xảy ra ở trẻ em, có thể dẫn đến tử vong [6].

Những thay đổi của các thông số về sắt trong các bệnh liên quan đến chuyển hóa sắt được thể hiện trong bảng 1.

Bảng 1. Sự thay đổi về các thông số về sắt trong các bệnh liên quan đến chuyển hóa sắt

Ghi chú: Bt: bình thường

6. Một số điều cần chú ý trước khi xét nghiệm đánh giá rối loạn chuyển hóa sắt

- Ở người khỏe mạnh, một chế độ ăn bình thường có thể đủ sắt để ngăn ngừa sự thiếu máu do thiếu sắt. Khi nhu cầu về sắt tăng, chẳng hạn như khi xuất huyết tiêu hóa mạn tính (do loét hay khối u), kinh nguyệt kéo dài, mang thai hoặc cho bú, sắt có thể thiếu hụt. Ở phụ nữ mang thai, sắt huyết thanh bình thường nhưng Transferrin/ TIBC tăng, còn độ bão hòa transferrin % giảm.

- Sắt huyết thanh thấp cũng có thể xảy ra khi cơ thể không thể sử dụng sắt đúng. Trong nhiều bệnh mạn tính, đặc biệt là ung thư, bệnh tự miễn và nhiễm khuẩn mạn, cơ thể không thể sử dụng để sản sinh hồng cầu, transferrin sẽ giảm và sắt huyết thanh giảm và ferritin tăng.

- Các dạng sắt cơ thể dễ hấp thu nhất là thịt và trứng. Những thực phẩm giàu sắt gồm: các loại rau xanh, mầm lúa mì, ngũ cốc nguyên hạt, nho khô và đường mật.

- Những người thường cần bổ sung sắt là phụ nữ mang thai và người thiếu hụt sắt. Tuy nhiên, nếu sử dụng quá liều thuốc sắt có thể gây độc hại, đặc biệt là đối với trẻ em.

- Sự thiếu máu thiếu sắt thường tiến triển từ từ. Ở giai đoạn đầu, ferritin sẽ thấp, nhưng sắt huyết thanh và TIBC thường bình thường và không có thiếu máu. Khi thiếu hụt sắt kéo dài hoặc nặng, hồng cầu trở nên nhỏ và nhạt màu do mức độ hemoglobin giảm, sự sản xuất hồng cầu lưới giảm.

- Khi hiến 1/2 lít máu, cơ thể sẽ mất khoảng 250 mg sắt. Mức độ ferritin huyết thanh giảm sau mỗi lần hiến máu và dần trở lại bình thường, trong khi sắt huyết thanh và TIBC không bị ảnh hưởng.

- Khi nghi ngờ hấp thụ sắt kém, cần thử bổ sung sắt từ chế độ ăn uống, sau đó xét nghiệm các thông số sắt. Nếu lượng sắt vẫn thấp, có thể là do sự hấp thu sắt kém, cần phải được điều trị nguyên nhân gây ra các rối loạn hấp thu sắt cho đến khi trạng thái sắt trở lại bình thường.

Kết luận

1. Các xét nghiệm về sắt gồm: sắt huyết thanh, transferrin, TIBC, UIBC, độ bão hòa transferrin % và ferritin.

2. Các xét nghiệm có liên quan đến chuyển hóa sắt gồm: tổng phân tích máu (chú ý số lượng hồng cầu, hemoglobin, MCV, MCH, hematocrit; số lượng hồng cầu lưới); kẽm- protoporphyrin, TfR.

3. Các xét nghiệm về sắt được sử dụng trong chẩn đoán và theo dõi thiếu hụt sắt, nhiễm sắc tố sắt mô, thiếu máu trong bệnh mạn tính, thiếu máu do tan huyết, thiếu máu nguyên hồng cầu, nhiễm độc sắt.

4. Các xét nghiệm về sắt được chỉ định kết hợp với nhau khi có nghi ngờ về thiếu hụt sắt hoặc quá tải sắt để đánh giá tình trạng rối loạn chuyển hóa sắt.

5. Dựa trên sự thay đổi về các thông số về sắt và các thông số có liên quan, người thầy thuốc có thể đánh giá đúng tình trạng rối loạn chuyển hóa sắt, tìm hiểu nguyên nhân và có thể đưa ra những biện pháp điều trị thích hợp.

Tài liệu tham khảo

1. Siddique A and Kowdley K. Review Article: The Iron Overload Syndromes. Medscape Reference from Aliment Pharmacol Ther 2012; 35 (8): 876-893.

2.  Lyon, Elaine and Frank, Elizabeth L. Hereditary Hemochromatosis Since Discovery of the HFE Gene. Clinical Chemistry 2001 Jul; 47:1147-1156.

3. Pagana K D and Pagana T J. Mosby's Diagnostic and Laboratory Test Reference 8th Edition: Mosby, Inc, Saint Louis, MO 2007: 434-435.

4. Killip S, Bennett JM, Chambers MD. Iron deficiency anemia. American family physician 2007 March; 75(5): 671-678. 

5. Cianciulli P. Treatment of iron overload in thalassemia. Pediatr Endocrinol Rev  2008 Oct; 6 (Suppl 1): 208-213.

6.  Valentine K, Mastropietro Cr, Sarnaik AP. Infantile iron poisoning: challenges in diagnosis and management. Pediatric Critical Care Medicine 2009; 10(3): e31-e33.

7. Aessopos A, Berdoukas V, Tsironi M. The heart in transfusion dependent homozygous thalassaemia today--prediction, prevention and management. Eur J Haematol 2008 Feb; 80(2): 93-106.