Sắt heme và non-heme: Cơ thể hấp thu khác nhau thế nào?

Nhiều người lầm tưởng mọi loại sắt trong thực phẩm đều được cơ thể tiếp nhận như nhau. Trên thực tế, ăn cùng một khối lượng thực phẩm giàu sắt không đồng nghĩa với việc lượng dưỡng chất đi vào máu sẽ tương đương.

Sắt trong chế độ ăn được chia thành hai nhóm riêng biệt: sắt heme (có trong mô động vật) và sắt non-heme (chiếm ưu thế trong thực vật và một phần thịt động vật) ^[1], ^[2]. Tỷ lệ hấp thu thực tế của hai nhóm này chênh lệch rất lớn, chịu sự chi phối mạnh mẽ từ các yếu tố hỗ trợ hoặc ức chế trong bữa ăn hàng ngày ^[1].

Hai dạng sắt trong khẩu phần ăn hàng ngày

Cơ thể con người không có cơ chế bài tiết sắt chủ động, vì vậy sự cân bằng sắt nội môi hoàn toàn phụ thuộc vào quá trình hấp thu tại đường ruột ^[3]. Hàng ngày, lượng sắt nạp vào cơ thể trung bình khoảng 10 đến 15 mg, nhưng đường ruột thường chỉ hấp thu được khoảng 1 đến 2 mg để đáp ứng nhu cầu sống ^[3]. Sắt giữ vai trò tối quan trọng đối với cơ thể sống, tham gia vận chuyển oxy, hỗ trợ miễn dịch, phân chia tế bào và chuyển hóa năng lượng ^[3]. Khoảng 70% lượng sắt trong cơ thể gắn với hemoglobin của hồng cầu, phần còn lại liên kết với myoglobin, transferrin, ferritin hoặc tích trữ trong tế bào ^[3].

Khi thức ăn đi qua hệ tiêu hóa, sắt được chia thành hai nhóm dự trữ riêng biệt: sắt heme và sắt non-heme ^[2]. Sắt heme chỉ có nguồn gốc từ các mô động vật ^[1]. Ngược lại, sắt non-heme chiếm phần lớn tổng lượng sắt nạp vào cơ thể: toàn bộ sắt trong ngũ cốc, rau củ quả, cùng khoảng 60% lượng sắt trong thịt, cá và gia cầm đều thuộc dạng non-heme ^[2].

Sự khác biệt về tỷ lệ hấp thu giữa sắt heme và non-heme

Các bằng chứng khoa học chỉ ra rằng con người hấp thu sắt heme với tỷ lệ phần trăm cao hơn đáng kể so với sắt non-heme ^[1], ^[2]. Trong một nghiên cứu lớn đánh giá dữ liệu dinh dưỡng từ khảo sát NHANES (2001-2002) trên 6.631 người tham gia, tỷ lệ hấp thu trung bình của sắt non-heme chỉ đạt khoảng 3,7% ^[4]. Ở nhóm nữ giới, tỷ lệ này đạt 5,6%, cao hơn đáng kể so với mức 2,6% ở nam giới ^[4]. Nghiên cứu cũng ghi nhận sự khác biệt theo chủng tộc: người Mỹ da trắng không có nguồn gốc Hispanic có mức hấp thu sắt non-heme khoảng 3,5%, thấp hơn so với người Mỹ gốc Mexico (4,5%) và người da đen không có nguồn gốc Hispanic (4,4%) ^[4]. Khi tính toán tổng độ khả dụng sinh học của cả hai nguồn sắt trong khẩu phần ăn, tỷ lệ ước tính đạt khoảng 15,1% đến 15,5% ^[4].

Sự vượt trội của sắt heme thể hiện rõ ràng trong thử nghiệm năm 2010 thực hiện trên 18 phụ nữ mang thai (tuần thai 32-35) và 11 phụ nữ không mang thai ^[5]. Nghiên cứu sử dụng kỹ thuật đánh dấu đồng vị phóng xạ sắt (thịt lợn gắn 58-Fe và sắt sulfat gắn 57-Fe) được dùng xen kẽ giữa các ngày ^[5]. Kết quả kiểm tra mẫu máu sau 2 tuần cho thấy mức độ tận dụng sắt heme vượt trội hơn hẳn sắt non-heme ở cả nhóm mang thai (47,7% so với 40,4%) và nhóm không mang thai (50,1% so với 15,3%) ^[5].

Cơ chế đồng hóa sinh học và các yếu tố ảnh hưởng

Sở dĩ sắt heme và non-heme có sự chênh lệch lớn về mức độ hấp thu là do đặc tính sinh hóa và mức độ phụ thuộc vào các chất đi kèm trong bữa ăn ^[1]. Lượng thịt có trong bữa ăn là yếu tố đồng hóa sinh học duy nhất được biết đến có thể tác động đến sự hấp thu sắt heme ^[1].

Ngược lại, sự hấp thu sắt non-heme vô cùng nhạy cảm với các chất tăng cường hoặc cản trở có mặt cùng lúc ^[1]. Các chất xúc tác thúc đẩy hấp thu sắt non-heme gồm có acid ascorbic (vitamin C), thịt, cá, gia cầm và một số acid hữu cơ có khối lượng phân tử thấp ^[1], ^[2], ^[3]. Nhờ những chất này, tỷ lệ hấp thu của sắt non-heme có thể tăng lên đáng kể ^[2].

Ở chiều ngược lại, nhiều thành phần dinh dưỡng thông thường lại cản trở mạnh mẽ sắt non-heme ^[1], ^[3]:

• Đồ uống quen thuộc như trà và cà phê ức chế hấp thu sắt non-heme theo mức độ phụ thuộc vào nồng độ ^[1].
• Các chất tạo phức kim loại tổng hợp (chelating agents) ^[1].
• Cám lúa mì, các sản phẩm từ đậu nành, sữa bò và trứng có xu hướng làm giảm độ khả dụng sinh học của nguồn sắt này ^[1].
• Các hợp chất ức chế cụ thể bao gồm phytate, chất xơ, phosphoprotein, canxi và polyphenol; hiệu quả ức chế của chúng phụ thuộc vào dạng hóa học và hàm lượng cụ thể trong bữa ăn ^[1], ^[3].
• Một số tương tác chưa được xác định giữa các hợp chất trong thực phẩm cũng có thể làm suy giảm khả năng hấp thu sắt non-heme ^[1].

Cơ thể tự điều chỉnh hấp thu sắt như thế nào?

Ở người khỏe mạnh bình thường, quá trình hấp thu cả sắt heme lẫn non-heme đều có mối tương quan nghịch với lượng sắt dự trữ trong cơ thể, vốn được đo lường thông qua nồng độ ferritin huyết thanh ^[6]. Khi cơ thể đủ hoặc thừa sắt, ruột sẽ chủ động giảm tỷ lệ hấp thu để bảo vệ các cơ quan ^[6].

Một thử nghiệm năm 2000 theo dõi 31 nam giới khỏe mạnh tiêu thụ khẩu phần ăn có độ khả dụng sinh học sắt cao (14,4 mg sắt non-heme/ngày; 1,8 mg sắt heme/ngày) hoặc thấp (15,3 mg sắt non-heme/ngày; 0,1 mg sắt heme/ngày) trong 12 tuần ^[7]. Sau 10 tuần, sự thích ứng sinh lý đã diễn ra với sắt non-heme nhưng hoàn toàn không xảy ra với sắt heme ^[7]. Tổng lượng sắt hấp thu ở nhóm ăn khẩu phần sinh khả dụng cao giảm từ 0,96 xuống 0,69 mg/ngày, trong khi ở nhóm sinh khả dụng thấp tăng từ 0,12 lên 0,17 mg/ngày ^[7]. Sự thích ứng từng phần này giúp thu hẹp mức chênh lệch khả dụng thực tế giữa hai chế độ ăn từ 8 lần xuống còn 4 lần ^[7].

Tuy nhiên, khả năng thích ứng này lại khác biệt ở nữ giới ^[8]. Nghiên cứu năm 2003 trên các phụ nữ tiền mãn kinh áp dụng chế độ ăn sinh khả dụng cao (13,1 mg non-heme; 2,0 mg heme/ngày) hoặc thấp (14,8 mg non-heme; 0,3 mg heme/ngày) kéo dài 12 tuần cho thấy: hiệu quả hấp thu sắt non-heme chỉ có xu hướng thích ứng nhẹ (P = 0,06) và sắt heme hoàn toàn không thích ứng ^[8]. Độ khả dụng sinh học của bữa ăn quyết định chủ yếu đến tổng lượng sắt hấp thu (chênh lệch tới 6 lần) ^[8]. Chỉ có chế độ ăn giàu tính khả dụng sinh học mới giúp phụ nữ hấp thu nhiều sắt hơn để bù đắp lượng dự trữ thấp, đạt mức hấp thu lên tới 4,5 mg (tương đương 30-35% lượng sắt trong khẩu phần) ^[8].

Đặc biệt, nghiên cứu năm 2010 phát hiện ra rằng việc sử dụng sắt heme từ thịt lợn không bị ảnh hưởng bởi nồng độ hepcidin trong huyết thanh hay tình trạng dự trữ sắt của phụ nữ mang thai ^[5]. Trong khi đó, việc hấp thu sắt non-heme từ sắt sulfat lại bị chi phối nặng nề bởi nồng độ hepcidin: những người có hepcidin huyết thanh không thể phát hiện được thì tận dụng sắt non-heme tốt hơn hẳn so với người có hepcidin trong máu ^[5].

Những đối tượng cần đặc biệt lưu tâm

Hiểu rõ hai dạng sắt giúp người bệnh xây dựng thói quen ăn uống khoa học, tránh nguy cơ thừa hoặc thiếu sắt:

• Người mắc bệnh ứ sắt vô căn (Idiopathic hemochromatosis): Nghiên cứu trên 75 người bình thường, 15 bệnh nhân ứ sắt và 22 người mang gen dị hợp tử cho thấy bệnh nhân ứ sắt hấp thu cả hai loại sắt ở mức cao vượt trội ^[6]. Quá trình hấp thu sắt heme ở nhóm bệnh nhân này hoàn toàn không giảm dù nồng độ ferritin huyết thanh tăng cao ^[6]. Điều này khiến họ đặc biệt dễ bị tổn thương và quá tải sắt nghiêm trọng từ các chế độ ăn chứa tỷ lệ sắt heme lớn ^[6]. Ngay cả nhóm người dị hợp tử cũng bị suy giảm khả năng kiểm soát hấp thu sắt non-heme khi khẩu phần ăn chứa nhiều sắt bổ sung có độ khả dụng sinh học cao ^[6].
• Người có nguy cơ thiếu sắt (phụ nữ mang thai, phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ): Nguồn sắt heme từ động vật là nguồn cung cấp sắt sinh khả dụng cao và bền bỉ vì không bị ức chế bởi nồng độ hepcidin hay dự trữ sắt của cơ thể ^[5]. Nếu áp dụng chế độ ăn chay thuần chỉ có sắt non-heme, tỷ lệ hấp thu tự nhiên thường rất thấp nếu không biết cách phối hợp thực phẩm hỗ trợ ^[4], ^[8].

Gợi ý tối ưu hóa hấp thu sắt trong đời sống

Để cơ thể tiếp nhận lượng sắt tốt nhất từ thực phẩm, mỗi người có thể áp dụng các nguyên tắc sau:

• Tăng cường chất hỗ trợ: Luôn kết hợp thực phẩm giàu sắt non-heme (như đậu, rau lá xanh, ngũ cốc) với nguồn dồi dào vitamin C (ớt chuông, cam, bưởi, chanh) hoặc một lượng thịt, cá, gia cầm trong cùng một bữa ăn ^[1], ^[2]. Các acid hữu cơ có khối lượng phân tử thấp và protein từ thịt sẽ mở đường cho sắt non-heme đi qua ruột dễ dàng hơn ^[1], ^[3].
• Uống trà và cà phê đúng thời điểm: Do polyphenol trong trà và cà phê ức chế hấp thu sắt non-heme theo nồng độ, nên uống các loại đồ uống này cách xa bữa ăn chính ^[1], ^[3].
• Chú ý các sản phẩm từ sữa và đậu nành: Canxi trong sữa bò cũng như các hợp chất trong sản phẩm đậu nành, cám lúa mì có thể hạn chế hấp thu sắt non-heme ^[1], ^[3]. Do đó, không nên kết hợp đồng thời sữa tươi với các món ăn bổ sung sắt.

Cơ thể con người kiểm soát sắt non-heme và sắt heme theo những cách hoàn toàn khác nhau. Nắm vững sự tác động qua lại giữa các dưỡng chất sẽ giúp chúng ta duy trì mức sắt tối ưu cho cơ thể, vừa phòng ngừa tình trạng thiếu máu mệt mỏi, vừa tránh được nguy cơ tích tụ sắt quá mức gây hại cho sức khỏe. Khi nghi ngờ có tình trạng thiếu máu hoặc bệnh lý chuyển hóa sắt, người bệnh cần thăm khám bác sĩ chuyên khoa để được xét nghiệm và tư vấn phác đồ phù hợp.