Iron

พญ.สิทธิ์ธีราห์ ชโรเต้อร์ (31 พฤษภาคม 2555)

ชื่อ เหล็ก (iron) ||||| ชื่ออื่น Ferrous

สัญลักษณ์อะตอม Fe ||||| น้ำหนักอะตอม 55.845 ||||| CAS number 7439-89-6 ||||| UN number 3089

ลักษณะทางกายภาพ เหล็กเป็นของแข็ง สีดำหรือเทา ส่วนใหญ่มักพบเห็นในรูปออกซิไดซ์ (oxidized form) หรือ iron (III) oxide ความถ่วงจำเพาะสูง (7.68) ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส ไม่ละลายน้ำ ติดไฟได้ถ้าอยู่ในลักษณะผงฝุ่น รวมทั้งระเบิดได้ในกรณีที่โดนความร้อนหรือสารเคมี

ค่ามาตรฐานในที่ทำงาน ACGIH TLV: iron oxide (Fe2O3) (2005) TWA = 5 mg/m3, soluble iron salts (as Fe) (1990) TWA = 1 mg/m3 ||||| NIOSH REL: iron oxide dust and fume (as Fe) TWA = 5 mg/m 3, IDLH = 2,500 mg/m3 ||||| OSHA PEL: TWA = 10 mg/m3 ||||| ประกาศกระทรวงมหาดไทย เรื่องความปลอดภัยในการทำงานเกี่ยวกับภาวะแวดล้อม (สารเคมี) พ.ศ. 2520: TWA = 10 mg/m3

ค่ามาตรฐานในร่างกาย ถ้าเป็นในเชิงพิษวิทยาอาชีพ ยังไม่มีองค์กรที่น่าเชื่อถือองค์กรใดกำหนดไว้

คุณสมบัติก่อมะเร็ง IARC: saccharated iron oxide = Group 3, iron and steel founding (occupational exposure) = Group 1, surgical implants and other foreign bodies (contain iron, nickel and chromium) = Group 2B ||||| ACGIH Carcinogenicity (iron oxide) = A4

ข้อมูลทั่วไป ธาตุเหล็กนั้นนิยมใช้ในการรักษาภาวะโลหิตจางมาช้านาน รวมถึงนิยมใช้เป็นส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์เสริมอาหารหลายชนิด แต่ด้วยความสะดวกในการซื้อหาได้ทั่วไป อีกทั้งเม็ดยาบำรุงโลหิตต่างๆ มักมีสีสันสดใสสวยงาม และมักเคลือบน้ำตาลไว้ ทำให้เด็กเล็กเป็นเหยื่อจากภาวะเหล็กเป็นพิษหรือเหล็กเกินมากที่สุด จากการกินธาตุเหล็กเกินขนาดเนื่องจากคิดว่ายาบำรุงโลหิต หรือผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเป็นขนม

สำหรับเหล็กในร่างกายส่วนใหญ่จะรวมเป็นสารประกอบอยู่ในฮีม (heme) ซึ่งเป็นส่วนประกอบของโปรตีนที่ทำหน้าที่สำคัญหลายชนิด ไม่ว่าจะเป็น เลือด กล้ามเนื้อ ตลอดจนน้ำย่อยต่าง ๆ เป็นต้น

การรับเหล็กเข้าสู่ร่างกาย ธาตุเหล็กดูดซึมได้น้อยในทางเดินอาหาร คือประมาณ 10 % ของปริมาณเหล็กทั้งหมดที่มีในอาหาร แต่ทั้งนี้ร่างกายจะดูดซึมมากขึ้นหากอยู่ในภาวะขาดธาตุเหล็ก ชนิดและลักษณะของธาตุเหล็กมีผลต่อการดูดซึมธาตุเหล็กเข้าสู่ร่างกาย เหล็กอนินทรีย์ดูดซึมเข้าสู่ร่างกายได้น้อยมาก คือประมาณ 5 % เท่านั้น ในขณะที่เหล็กอินทรีย์หรือเหล็กที่จับอยู่กับฮีม (heme iron) เช่น ในตับ หรือในเนื้อแดงนั้น ร่างกายดูดซึมได้ง่ายมาก คือประมาณ 20 – 30 % เหล็กที่อยู่ในพืชผักร่างกายก็ดูดซึมได้น้อยมากเช่นกันแต่ทั้งนี้ปริมาณเนื้อสัตว์หรือวิตามินซีในอาหารจะส่งเสริมให้เกิดการดูดซึมมากขึ้น การได้รับวิตามินซีตั้งแต่ 200 มิลลิกรัม ขึ้นไปจะเพิ่มการดูดซึมธาตุเหล็กได้มากถึง 50 % ในขณะที่ชาบางชนิด ผลิตภัณฑ์จากถั่วเหลือง และยาปฏิชีวนะกลุ่มเตตราซัยคลิน (tetracycline) จะลดการดูดซึมธาตุเหล็ก นอกจากนี้ธาตุเหล็กในอาหารยังเพิ่มขึ้นได้จากการปรุงอาหารในภาชนะที่ทำจากเหล็ก กระทะเหล็ก หม้อเหล็ก เป็นต้น

ระดับที่เป็นพิษ ปริมาณที่เป็นพิษ (toxic dose) ของเหล็กในร่างกาย อยู่ที่ระดับมากกว่า 10 – 20 มิลลิกรัม/ กิโลกรัม/ วัน การกลืนกินเหล็กปริมาณกว่า 50 มิลลิกรัม/ กิโลกรัม ขึ้นไปจะเกิดอาการรุนแรง เหล็กในรูปแบบต่างๆ จะให้ปริมาณเหล็กเข้าสู่ร่างกายแตกต่างกัน กล่าวคือ Ferrous fumarate 325 มิลลิกรัม จะให้ธาตุเหล็ก 107.25 มิลลิกรัม (33%) ส่วน Ferrous sulfate 325 มิลลิกรัม จะให้ธาตุเหล็ก 65 มิลลิกรัม (20%) และ Ferrous gluconate 325 mg จะให้ธาตุเหล็ก 39 มิลลิกรัม (12%) อาหารเสริมหรือยาเม็ดบำรุงโลหิตที่ใช้รักษาโรคโลหิตจางจากธาตุเหล็ก (iron deficiency anaemia) ส่วนใหญ่มักอยู่ในรูป ferrous fumarate

การขับเหล็ก เหล็กมีการขับออกจากร่างกายน้อยมาก แต่มีการสูญเสียอย่างสม่ำเสมอเหล็กขับออกทางอุจจาระประมาณวันละ 0.5 มิลลิกรัม ขับออกทางปัสสาวะประมาณวันละ 0.1 มิลลิกรัมนอกจากนี้ร่างกายยังสูญเสียธาตุเหล็กจากการหลุดลอกของเซลล์เยื่อบุ (epithelium) ต่าง ๆ รวมทั้งการหลุดลอกของเซลล์ผิวหนัง การเสียเหงื่อ และทางระดูประจำเดือนของสตรีการสูญเสียธาตุเหล็กในปริมาณมากๆ มักเกิดจากการเสียเลือด โดยเฉพาะการเสียเลือดแบบเรื้อรังค่อยเป็นค่อยไป เช่น จากปรสิต แผลในทางเดินอาหาร หรือมะเร็งบางชนิด เป็นต้นในทางอาชีวเวชศาสตร์ การได้รับเหล็กเข้าสู่ร่างกายจากการทำงานนั้น มักอยู่ในรูปของฝุ่นเหล็ก หรือเศษละอองเหล็กเป็นส่วนมาก

บทบาทและความเป็นพิษต่อร่างกายมนุษย์ เหล็กมีฤทธิ์กัดกร่อนต่อเยื่อบุทางเดินอาหาร ซึ่งอาจก่อให้เกิดการตายของเนื้อเยื่อชนิดช้ำเลือด (haemorrhagic necrosis) และการทะลุของทางเดินอาหาร นอกจากนี้การกัดกร่อนระคายเคืองยังอาจทำให้เกิดการสูญเสียสารน้ำปริมาณมากจากทางเดินอาหารโดยเฉียบพลัน ซึ่งอาจทำให้ช็อกจากการสูญเสียน้ำ (hypovolemic shock) ได้เหล็กที่ถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกายในปริมาณมากเกินไป จะมีความสามารถในการจับกับโปรตีนเป็นปริมาณสูง ทำให้เซลล์ต่างๆ ทำงานผิดปกติและตายได้ ส่งผลให้เกิดภาวะเลือดเป็นกรด (lactic acidosis) และระบบอวัยวะล้มเหลว (organ failure) สารพันธะ (ligands) ของธาตุเหล็กในร่างกายยังกระตุ้นให้เกิดพิษจากออกซิเจน (oxidative stress) และพิษอนุมูลอิสระ (free-radical injury) ได้ตามปกติเมื่อร่างกายรับเหล็กเข้าไป เหล็กจะจับกับโปรตีน transferrin และส่วนที่เหลือใช้จะถูกเก็บสะสมในรูปของ ferritin และ haemosiderin การได้รับเหล็กในปริมาณสูง จะทำให้มี ferritin ปริมาณมาก มีฤทธิ์กระตุ้นให้มีการหลั่งสาร histamine และ serotonin ทำให้เกิดความเสียหายและผิดปกติในการซึมผ่านของหลอดเลือด (venous permeability vascular damage) ธาตุเหล็กปริมาณสูงบน mitochondria จะขัดขวางการทำงานของ lipid peroxidase enzyme ทำให้ mitochondrial membrane ถูกทำลาย ขบวนการส่งถ่ายอิเล็กตรอน (electron transport) และ phosphorylation จึงเสียไป ทำให้เซลล์ต้องใช้ขบวนการหายใจแบบ anaerobic pathway เกิดภาวะเลือดเป็นกรด (lactic acidosis) สำหรับผงฝุ่นเหล็กจากการทำงาน ก่อให้เกิดอันตรายเมื่อสัมผัสผิวหนัง เข้าตา กิน หรือสูดดมเข้าทางปอด โดยจะก่อความระคายเคืองเสียเป็นส่วนมาก ฝุ่นเหล็กจากการทำงานที่สะสมในปอดทำให้เกิดโรคปอดฝุ่นเหล็ก (siderosis) ทำให้ภาพรังสีทรวงอกของคนทำงานผิดปกติไป คือจะมีลักษณะเป็นจุดสีขาวเกิดขึ้นจำนวนมาก แต่โรคปอดฝุ่นเหล็กนี้ เป็นโรคที่มักจะไม่ก่ออาการหอบเหนื่อยรุนแรงเหมือนโรคในกลุ่มฝุ่นจับปอด (pneumoconiosis) ชนิดอื่นๆ เช่น ปอดฝุ่นหิน (silicosis) ปอดใยหิน (asbestosis) เป็นต้น กรณีที่มีธาตุเหล็กสะสมในดวงตา เช่นมีเศษเหล็กฝังเข้าในดวงตาเนื่องจากอุบัติเหตุจากการทำงานเป็นเวลานาน จะทำให้เกิดการเปลี่ยนสีและการเสื่อมของเนื้อเยื่อตา (siderosis bulbi)

อาการทางคลินิก

  • อาการเฉียบพลัน มักเรียกว่า ภาวะเหล็กเป็นพิษ (iron poisoning หรือ acute iron overload) ผู้ป่วยที่ได้รับเหล็กต่ำกว่า 20 มิลลิกรัม/ กิโลกรัม มักไม่มีอาการ ผู้ป่วยที่ได้รับเหล็กระหว่าง 20 – 30 มิลลิกรัม/กิโลกรัม มักอาเจียน ปวดท้อง และท้องเสีย ผู้ป่วยที่ได้รับเหล็กมากกว่า 40 มิลลิกรัม/กิโลกรัม มักมีอาการรุนแรง ในขณะที่ผู้ป่วยที่ได้รับเหล็กมากกว่า 60 มิลลิกรัม/กิโลกรัม มักเสียชีวิต เด็กมักมีอาการที่รวดเร็วและรุนแรงกว่าผู้ใหญ่ผู้ป่วยที่ได้รับเหล็กปริมาณมากๆ แต่ไม่อาเจียน มักไม่ได้มีสาเหตุจากการกิน เนื่องจากอาการเฉียบพลันของระบบทางเดินอาหารจากการกินธาตุเหล็ก คือ ปวดท้อง อาเจียน ท้องร่วง ถ่ายเป็นเลือด รวมถึงมักเกิดแผลเปื่อยในกระเพาะอาหาร ไปจนถึงกระเพาะทะลุร่วมด้วยถ้ากินเข้าไปปริมาณมาก และมักสูญเสียน้ำอย่างรวดเร็วในเวลาไม่นาน ซึ่งผู้ป่วยอาจเสียชีวิตในในระยะนี้ก็ได้ นอกจากนี้ ferritin ที่มีฤทธิ์เป็น vasodilator ยังอาจทำให้ภาวะช็อกมีความรุนแรงขึ้นด้วยผู้ป่วยที่ยังไม่เสียชีวิตจากช่วงอาการเฉียบพลัน ผ่านไปราว 12 ชั่วโมงจะเกิดการทุเลาลวงได้ และอาการทุเลาลวงนี้อาจนานถึง 24 ชั่วโมง เมื่อเหล็กผ่านระบบทางเดินอาหาร ดูดซึมเข้าสู่อวัยวะอื่นๆ เช่น ตับ สมอง ในเวลาต่อมา อาการจะทรุดลงอย่างรวดเร็ว โดยมีอาการโคม่า (coma) ช็อก (shock) ชัก (seizures) ภาวะเลือดเป็นกรดจากเมตาบอลิก (metabolic acidosis) การแข็งตัวของเลือดผิดปกติ (coagulopathy) ผู้ป่วยจะเสียชีวิตจากตับวาย (liver failure) หรือโลหิตเป็นพิษ (sepsis) จากเชื้อ Yersinia enterocolitica หากผู้ป่วยรอดชีวิตมาได้ ในระยะยาวแผลเป็นจากการกัดกร่อนในระบบทางเดินอาหาร มักทำให้หูรูดกระเพาะอาหารตีบ (pyloric stricture) หรือเกิดภาวะลำไส้อุดตัน (intestinal obstruction) นอกจากนี้เหล็กที่ตกค้างยังอาจจับตัวกันเป็นก้อนในทางเดินอาหาร (bezoar formation) ได้
  • อาการระยะยาว มักเรียกว่า ภาวะเหล็กเกิน (iron overload) เกิดจากการได้รับธาตุเหล็กเกินกว่าที่ร่างกายต้องการ ต่อเนื่องเป็นระยะเวลายาวนาน สาเหตุ เช่น การรับเลือดหลายครั้ง (frequent blood transfusion) หรือภาวะโลหิตจางที่มีการทำลายของเม็ดเลือดมาก เช่น โรคธาลัสซีเมีย (Thalassaemia) เป็นต้น เหล็กที่มีมากเกินไปจะไปสะสมตามอวัยวะต่างๆ เช่น ตับ หัวใจ และต่อมไร้ท่อต่างๆ ทำให้เซลล์อวัยวะเหล่านี้ถูกทำลาย เรียกภาวะ secondary haemochromatosis ส่วนภาวะ haemosiderosis นั้น เกิดจากการสะสมของ haemosiderin ตามอวัยวะต่างๆ เกิดได้จากการรับเลือด การแตกทำลายของเม็ดเลือดแดงในร่างกาย จนถึงภาวะลิ้นหัวใจไมทรัลตีบ (mitral stenosis) ความแตกต่างของสองภาวะนี้คือ haemosiderosis จะไม่เกิดการทำลายเนื้อเยื่อ ในขณะที่ haemochromatosis มีการทำลายเนื้อเยื่อร่วมด้วย

การตรวจทางห้องปฏิบัติการ

  • Serum Ferritin ระดับ serum iron สูงกว่า 450 ไมโครกรัม/เดซิลิตร มักบ่งชี้ว่ามีภาวะเหล็กเป็นพิษเกิดขึ้นแล้ว ระดับ serum iron ที่สูงกว่า 800 ไมโครกรัม/เดซิลิตร ขึ้นไป มักเกิดความเป็นพิษที่รุนแรงพิษปานกลาง (mild-to-moderate toxicity) มักพบระดับ serum iron ประมาณ 350-500 ไมโครกรัม/เดซิลิตร พิษต่อตับ (hepatotoxicity) มักพบได้เมื่อระดับ serum iron สูงกว่า 500 ไมโครกรัม/เดซิลิตร การเจาะเลือดเร็วเกินไปหรือช้าเกินไป หลังจากได้รับธาตุเหล็ก จะทำให้ผลเชื่อถือไม่ได้ การเจาะเลือดดูระดับ serum iron ต้องตรวจช่วง 4 – 6 ชั่วโมงหลังได้รับธาตุเหล็ก และตรวจซ้ำอีกในช่วง 8 – 12 ชั่วโมง ต่อมา เพื่อดูภาวะเหล็กตกค้าง หรือกรณีดูดซึมช้า เช่น ได้รับเหล็กจากยาเม็ดที่ละลายช้า
  • Complete blood count (CBC) ผู้ป่วยภาวะเหล็กเป็นพิษที่รุนแรง มักมีจำนวนเม็ดเลือดขาว (white blood cell count) มากกว่า 15,000 เซลล์/ลูกบาศก์มิลลิเมตร นอกจากนี้ยังสามารถใช้ประเมินการเสียเลือดในระบบทางเดินอาหารได้
  • Blood glucose level ระดับน้ำตาลในเลือดที่สูงกว่า 150 มิลลิกรัม/เดซิลิตร พบได้บ่อยในภาวะเหล็กเป็นพิษขั้นรุนแรง นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ในการติดตามภาวะตับบกพร่อง (hepatic dysfunction) ในผู้ป่วยบางรายที่เป็นพิษรุนแรง ซึ่งมักพบน้ำตาลในเลือดต่ำ
  • X-ray อาจใช้ตรวจหาปริมาณเม็ดยาบำรุงโลหิตในท้องของเด็กเล็กที่ไม่สามารถให้ประวัติได้ชัดเจน และอาจใช้ประเมินการรักษาเบื้องต้น เช่น การล้างท้องในผู้ใหญ่ที่เพิ่งกินเม็ดยาบำรุงโลหิตปริมาณมากๆ มาใหม่ๆ ได้หากเม็ดยายังอยู่ในสภาพดี
  • อื่นๆ เช่น electrolyte, liver function test, coagulation studies, serum amylase เพื่อดูความเสียหายต่ออวัยวะภายในอื่น ๆ ในระยะท้าย

การรักษา

  • พิษจากการกลืนกิน การรักษาภาวะฉุกเฉิน และประคับประคองอาการ (1) รักษาระบบทางเดินหายใจ ป้องกันการสำลักหากมีการอาเจียน ควรให้ออกซิเจน และอาจพิจารณาช่วยหายใจหากจำเป็น (2) ให้สารน้ำทางหลอดเลือดดำเพื่อป้องกันและรักษาอาการช็อก โดยพิจารณาให้เป็น isotonic crystalloid ได้แก่ 0.9% normal saline solution (NSS) หรือ lactated Ringer's solution (LRS) (3) รักษาหรือแก้ไขอาการแทรกซ้อนอื่นๆ ถ้ามี เช่น โคม่า (coma) ชัก (seizures) ภาวะเลือดเป็นกรดจากเมตาบอลิก (metabolic acidosis) (4) การล้างท้องทำได้ยาก เนื่องจากเหล็กมีสภาพหนืดตัวในกระเพาะอาหาร ยกเว้นถ้ายังอยู่ในลักษณะเม็ดยาที่ยังเห็นมีสภาพสมบูรณ์ในภาพ X-ray (5) ไม่นิยมให้ ipecac syrup เนื่องจากจะทำให้สังเกตอาการของระบบทางเดินอาหารได้ยาก และยังอาจทำให้เกิดการระคายเคืองมากขึ้น แต่อาจให้ในการปฐมพยาบาลได้ในผู้ป่วยที่เพิ่งได้รับยาบำรุงเลือดปริมาณมากเข้าไปใหม่ๆ (6) Activated charcoal ไม่มีประโยชน์ในการขจัดพิษจากเหล็ก สำหรับการรักษาเฉพาะเจาะจงนั้นทำโดย (1) ให้ deferoxamine และเฝ้าสังเกตสีปัสสาวะ ซึ่งมักจะมีสีแสดหรือสีแดงอมชมพู (rosé wine – vin rosé) ของ chelated deferoxamine-iron complex อาจหยุดให้ deferoxamine ได้หากสีปัสสาวะกลับมาเป็นปกติ แต่อาจไม่สามารถสังเกตสีปัสสาวะได้ทุกราย เนื่องจากบางรายสีปัสสาวะอาจไม่แดง หรือสังเกตได้ยาก หลีกเลี่ยงการให้ deferoxamine ต่อเนื่องยาวนานกว่า 36 – 72 ชั่วโมง เนื่องจากอาจทำให้เกิด adult respiratory distress syndrome (ARDS) และโลหิตเป็นพิษ (sepsis) จากเชื้อ Yersinia ได้ (2) การล้างไต หรือการฟอกเลือด (haemodialysis) และการกรองเลือด (haemoperfusion) มีประโยชน์ในการกำจัด deferoxamine-iron complex ในผู้ป่วยไตบกพร่อง (3) การเปลี่ยนถ่ายเลือด (exchange transfusion) มีการใช้บ้างในเด็กเล็กที่กลืนกินเหล็กเข้าไปปริมาณมาก
  • พิษจากการเข้าตา การปฐมพยาบาล ให้ถอดคอนแทคเลนส์ออกทันทีถ้ามีล้างตาผ่านน้ำด้วยน้ำสะอาด หรือน้ำเกลือ 0.9% (normal saline solution) นานอย่างน้อย 15 นาที กลอกตาไปมาเพื่อให้ล้างได้ทั่ว (3) ตรวจดูกระจกตาด้วยไฟฉาย หากมีละอองเหล็กติดอยู่ที่กระจกตา อาจพิจารณาเขี่ยออกด้วยเข็ม แล้วให้ antibiotic eye drop หรือถ้าไม่แน่ใจ ควรพิจารณาปรึกษาจักษุแพทย์ (4) อาจย้อมสีตาด้วยสี fluorescein เพื่อดูความเสียหายต่อกระจกตาที่มองไม่เห็นด้วยไฟฉาย ควรปรึกษาจักษุแพทย์หากสงสัยว่ามีพยาธิสภาพใดๆ ก็ตามเกิดขึ้นที่ดวงตา
  • พิษจากการสัมผัสผิวหนัง ถอดเสื้อผ้าที่ปนเปื้อนออกล้างบริเวณที่สัมผัสด้วยน้ำและสบู่ แล้วรักษาตามอาการหากเกิดการระคายเคือง
  • พิษจากการสูดดม ให้แยกผู้ป่วยมายังบริเวณที่ปลอดภัย เปิดโล่ง อากาศถ่ายเทสะดวกหากมีอาการมาก อาจต้องประเมินการทำงานระบบทางเดินหายใจ (respiratory function) และ รักษาตามอาการ

เอกสารอ้างอิง

  • Spanierman, C; Tarabar, A (2011). Iron Toxicity in Emergency Medicine. July 27, 2011. available from http://reference.medscape.com
  • Olson KR, Anderson IB, Benowitz NL, Blanc PD, Clark RF, Kearney TE, et al. Poisoning & drug overdose. The California Poison Control System. 5th ed. New York: McGraw-Hill 2004.

มูลนิธิสัมมาอาชีวะ พ.ศ. 2554 ไม่สงวนลิขสิทธิ์