張勇

(安徽省宿州衛(wèi)校 安徽宿州 234000)

14種微量元素與人體健康

張勇

(安徽省宿州衛(wèi)校 安徽宿州 234000)

微量元素是指占人體總重量萬分之一以下的元素,主要包括鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、硒、碘、鎳、氟、鉬、釩、硅、鍶等。它們雖在體內(nèi)的含量甚微,卻發(fā)揮十分重要的生理作用。本文分別簡單介紹這14種微量元素在人體代謝情況和生理功能。

微量元素；代謝；生理功能

隨著人們對微量元素研究的不斷深入,其在人體中的作用日益受到人們的重視,而現(xiàn)行中等學校使用的化學教材對于微量元素介紹的內(nèi)容較少,有必要增加微量元素與人體健康關(guān)系這方面的內(nèi)容,拓展學生的視野,獲得書本外的知識,激發(fā)學生學習的興趣。所謂微量元素,在環(huán)境地球化學中,是指僅占地球組成部分的0.01%的60余種元素,它們的含量一般在1×10-8～1×10-88之間。在醫(yī)學領(lǐng)域,從人體的結(jié)構(gòu)來看,占人體總重量萬分之一以下者,每日需要量在100mg以下者為微量元素。 根據(jù)科學研究,到目前為止,被公認與人體健康和生命有關(guān)的必需微量元素有14種,即有鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、硒、碘、鎳、氟、鉬、釩、硅、鍶等。微量元素主要來自食物,動物性食物較植物性食物種類多,含量也較高。微量元素在體內(nèi)一般結(jié)合成化合物或絡(luò)合物,廣泛分布于各組織中,含量較恒定。微量元素在體內(nèi)主要通過形成結(jié)合蛋白、酶、激素和維生素等發(fā)揮極其重要的作用。如參與構(gòu)成生物體內(nèi)各種酶的活性中心或輔助因子,參與體內(nèi)物質(zhì)運輸,參與體內(nèi)激素和一些維生素的形成等。但值得注意的是,微量元素需要量甚微,一般膳食不會引起人體缺乏,若補給過多,則對機體有害。本文分別簡單介紹這14種微量元素在人體代謝情況和生理功能。

1.鐵 成人體內(nèi)含鐵量為3～5g。其中60%～70%分布于血紅蛋白,5%分布于肌紅蛋白,細胞色素及含鐵酶中約占1%；其余25%～30%以鐵蛋白和含鐵血黃素的形式貯存于肝、脾、骨髓等組織中。鐵的每日需要量,兒童、成年男子和絕經(jīng)期婦女為0.5～1.0mg,月經(jīng)期婦女為1.5～2.0mg,孕婦為2.0～2.5mg。鐵吸收的主要部位在十二指腸及空腸上段,檸檬酸、氨基酸、果糖等可與鐵結(jié)合成可溶性復合物,有利于鐵的吸收。正常人鐵的排出,主要通過消化道、泌尿生殖道脫落的上皮細胞和皮膚脫屑丟失,一般每日排泄0.5～1mg,另外女性月經(jīng)期、哺乳期也將丟失部分鐵。

鐵的生理功能主要有；（1）合成血紅蛋白；（2）合成肌紅蛋白；（3）構(gòu)成人體必須的酶,如細胞色素酶類、過氧化物酶等。此外,鐵能激活琥珀酸脫氫酶、黃嘌呤氧化酶等活性,參與體內(nèi)能量代謝,并與免疫功能有關(guān)。

機體缺鐵,導致紅細胞生成障礙,造成缺鐵性貧血。主要原因有；（1）需要量增加而攝入不足,如快速生長的嬰幼兒、青年期、月經(jīng)期、妊娠期和哺乳期的婦女；（2）吸收不良,如萎縮性胃炎胃酸分泌減少、長期嚴重腹瀉等；（3）長期慢性失血,如消化道出血、婦女月經(jīng)量過多等。

2.銅 成人體內(nèi)含量為100～150mg,在肝、心、毛發(fā)及腦中含量較高,成人每日需要量為1.5～2.0mg。食物中銅主要在胃和小腸上部吸收,吸收后送至肝臟等組織。銅蛋白是各組織儲存銅的主要形式,肝臟是調(diào)節(jié)體內(nèi)銅代謝的主要器官。銅主要通過膽汁經(jīng)腸道排出,極少部分由尿排出。

銅的生理功能主要是通過構(gòu)成多種酶的成分來實現(xiàn)的。銅在肝臟中參與銅藍蛋白的組成,在血槳中使亞鐵氧化為高鐵,有利于血漿鐵的運輸；銅還是構(gòu)成細胞色素氧化酶的成分,參與生物氧化作用；此外,銅還參與多種酶的組成,如酪氨酸酶、多巴胺-β-羥化酶、抗壞血酸氧化酶等。銅的缺乏會導致結(jié)締組織中膠原交聯(lián)障礙,引起貧血、白細胞減少、動脈壁彈性減弱、神經(jīng)及精神系統(tǒng)癥狀等。銅在體內(nèi)過多可導致銅在肝、腦、角膜、腎等組織器官沉積,造成機體危害。

3.鋅 人體內(nèi)含鋅為2～3g,遍布于全身許多組織中,不少組織含有較多鋅,如眼睛含鋅達0.5%。成人每日供給為15～20mg。鋅主要在小腸中吸收,動物性食物較植物性食物中的鋅吸收好；腸腔內(nèi)有與鋅特異結(jié)合的因子,能促進鋅的吸收。鋅主要隨胰液、膽汁排泄入腸腔,由糞便排出,部分鋅可從尿及汗排出。

鋅是80多種酶的組成成分或激活劑。如DNA聚合酶、乳酸脫氫酶、超氧化歧化酶等,在體內(nèi)發(fā)揮著重要作用。（1）鋅參與DNA、RNA的結(jié)合及蛋白質(zhì)生物合成等,促進生長發(fā)育；（2）參與免疫、防御功能,可能對多種疾病（包括癌腫、風濕、動脈硬化及神經(jīng)病等）的發(fā)生、發(fā)展有一定抑制作用；（3）鋅還參與胰島素合成,增強胰島素的活性；（4）鋅與感覺器官有關(guān)；（5）鋅還與性器官的發(fā)育、性征和性機能、生育等均有密切關(guān)系。因此,缺鋅會導致多種代謝障礙,如兒童缺鋅可引起生長發(fā)育遲緩、生殖器發(fā)育受損、傷口愈合遲緩、皮膚干燥、味覺減退等表現(xiàn)。

4.碘 正常成人體內(nèi)碘含量25～50mg,大部分集中于甲狀腺中。成人每日供給量為0.1～0.15mg。由食物中攝取的碘主要在小腸被吸收,且吸收迅速、完全。吸收入血的碘與蛋白質(zhì)結(jié)合而運輸,主要濃集于甲狀腺被利用。體內(nèi)碘主要有腎排泄,約90%隨尿排出,約10%隨糞便排出。

碘主要參與合成甲狀腺激素。甲狀腺激素在調(diào)節(jié)代謝及生長發(fā)育中發(fā)揮重要作用。成人缺碘可引起甲狀腺腫大,稱甲狀腺腫。胎兒及新生兒缺碘可引起呆小癥（克汀?。?患兒表現(xiàn)為生長發(fā)育不良、智力低下、體力不佳等。

5.錳 成人體內(nèi)錳含量為10～20mg,分布于全身各組織,其中以腦最高,其次為骨骼、肝、腎和胰腺等組織。成人每日供給量為2.5～5mg。錳在小腸中吸收與鐵吸收機制類似,兩者吸收具有相互競爭和相互干擾的作用,錳主要由腸道和膽汁排出。

錳參與一些酶的組成,如線粒體中精氨酸酶、RNA聚合酶、超氧化物歧化酶等；還可作為一些酶的激活劑,如異檸檬酸脫氫酶、DNA聚合酶等。因此,錳在糖代謝,脂類代謝和蛋白質(zhì)、DNA、RNA等合成中發(fā)揮重要作用。錳缺乏時,影響上述多方面功能外,還可使蛋白聚糖（如硫酸軟骨素）合成減少,影響骨骼的代謝,可引起骨骼發(fā)育不良和畸形。體內(nèi)錳過多時,可引起慢性神經(jīng)系統(tǒng)中毒,表現(xiàn)為錐體外系的功能障礙。

6.硒 成人體內(nèi)硒含量為14～21mg,主要存在于肝、胰、腎中。主要以含硒蛋白質(zhì)形式存在。成人每日供給量為50～200μg。食物攝入的硒主要在小腸被吸收,存在于低分子有機化合物（如硒代半胱氨酸、硒蛋氨酸）中的硒較易吸收和利用。體內(nèi)的硒主要隨尿液或汗液排出,未被吸收的硒隨糞便排出。

硒的主要生物學功能是作為谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的必須組成成分,此酶能分解H2O2和清除體內(nèi)自由基,防止脂質(zhì)過氧化作用,同時還能加強維生素E的抗氧化作用,因而可保護細胞膜不受過氧化物損傷,維持生物膜正常結(jié)構(gòu)和功能。硒在體內(nèi)能拮抗和和減低汞、銅、鉈、砷等元素的毒性,減輕維生素D中毒病變和黃曲霉毒素的急性損傷；硒還能刺激抗體的產(chǎn)生,使中性白細胞殺菌能力增強,增加機體的免疫功能。除此之外,硒還在視覺和神經(jīng)傳導中起重要作用,并與精子的生成、生育等和關(guān)節(jié)炎、白內(nèi)障等疾病都有一定關(guān)系。

硒缺乏與多種疾病的發(fā)生有關(guān),如克山病、心肌炎、擴張型心肌病、大骨節(jié)病及碘缺乏病等。硒還具有抗癌作用,是肝癌、乳腺癌、皮膚癌、結(jié)腸癌、及肺癌等的抑制劑。硒過多也會對人體產(chǎn)生毒性作用,如脫發(fā)、指甲脫落、周圍性神經(jīng)炎、生長遲緩及生育力降低等。

7.氟 人體內(nèi)氟含量為2～3g,其中90%存在于骨及牙中。量存在于內(nèi)臟、軟組織及體液中。人每日供給量為1.5～4mg。膳食和飲水攝入的氟主要在胃中吸收。主要經(jīng)尿和糞便排泄,體內(nèi)氟約80%從尿排出。

氟在骨骼及牙齒的形成中有重要的作用。可以防止齲齒的發(fā)生和骨質(zhì)疏松,適量的氟有利于鈣、磷在骨骼中沉積,可加速骨骼的形成,增加骨骼的硬度。此外,氟還可直接刺激細胞膜中的G蛋白,激活腺苷酸環(huán)化酶或磷脂酶C,啟動細胞內(nèi)cAMP或磷脂酰肌醇信號系統(tǒng),引起廣泛生物效應。

氟缺乏時易發(fā)生齲齒,常見于兒童。老年人缺氟?？蓪е鹿琴|(zhì)疏松,易發(fā)生骨折。飲用一定含氟量的水（以0.7mg/L為宜）可防止齲齒和骨質(zhì)疏松癥。如長期飲用高氟（大于2mg/L）水可使機體氟過多,造成骨質(zhì)脫鈣、骨質(zhì)疏松、骨變色及骨膜外成骨,牙形成氟斑齒等異常；此外,氟過多還對大腦、甲狀腺、腎上腺、胰腺、生殖腺等組織的功能產(chǎn)生一定的損害。

8.釩 釩在人體內(nèi)含量極低,體內(nèi)總量不足1mg。主要分布于內(nèi)臟,尤其是肝、腎、甲狀腺等部位,骨組織中含量也較高。成人每日需要量為3ug。釩的吸收部位主要在上消化道,環(huán)境中的釩可經(jīng)皮膚和肺被吸收。

釩化物具有降血糖作用,可促進糖的轉(zhuǎn)運和氧化,抑制糖異生。釩能促進骨和牙齒的無機鹽沉積的作用,有利于骨和牙齒正常生長及鈣化,具有抗齲齒的作用。釩缺乏時可出現(xiàn)牙齒、骨和軟骨生長受阻、營養(yǎng)不良性水腫及甲狀腺代謝異常等。釩的攝入過多,也可造成一定的毒性作用。接觸釩的工人,呈現(xiàn)眼和呼吸道的刺激癥狀及特有的體征——綠舌。釩在睪丸中累積,會降低精子的活動能力,增加精子的死亡率。

9.鉬 成年人體內(nèi)含鉬約9mg（0.09mmol）,分布于各組織細胞,以肝、腎含量較多。成人每日供給量為0.15～0.5mg。鉬（六價）主要在小腸被吸收,鉬酸鹽及食物中的鉬多為水溶性,易被人體吸收。鉬主要通過腎臟和膽道系統(tǒng)排出。

鉬主要是通過構(gòu)成某些含鉬的酶在機體的代謝中發(fā)揮作用。鉬是黃嘌呤氧化酶、亞硫酸氧化酶及醛氧化酶等的輔酶,參與體內(nèi)的嘌呤代謝、氧化還原反應及生物轉(zhuǎn)化作用。鉬缺乏時可導致兒童生長發(fā)育障礙,特別是對于妊娠期的胎兒和新生兒的發(fā)育影響更為明顯。鉬過多可干擾銅的吸收,從而影響鐵的代謝及造血功能。

10.鎳 成人正常值0.74～0.84（μg/g）,黃瓜、洋蔥、海帶、紅棗、蓮子、牛肉等富含鎳,主要分布于腎、肺、腦、脊髓、軟骨、結(jié)締組織、皮膚等部位。鎳主要從糞、尿及汗排出。

鎳的生物學作用極為廣泛,參與體內(nèi)多種生物反應,刺激生血機能,使胰島素增加,血糖降低。缺鎳容易得皮炎、支氣管炎等。人體每日需攝入鎳0.6mg左右。但鎳及其化合物又是常見的生產(chǎn)及生活環(huán)境污染物,人類在生活和生產(chǎn)過程中過量接觸鎳,對機體產(chǎn)生相應的功能性和器質(zhì)性、特異性和非特異性損傷。

11.鈷 正常成人含鈷為1.1～1.5mg。各種動植物中都含有一定量的鈷,肝、腎、海洋生物和綠葉蔬菜是鈷的良好來源。人類不能直接利用鈷合成維生素B12,主要有能合成維生素B12的動物及細菌供給。鈷鹽和維生素的鈷主要由十二指腸和回腸末端吸收。鈷的排泄主要經(jīng)腎臟隨尿液排出,其次為腸道。

鈷是維生素B12的組成成分,其作用是依靠維生素B12的作用來實現(xiàn),其缺乏可造成巨幼紅細胞貧血。鈷還能通過促進紅細胞生成素的合成和分泌增加,直接促進血紅蛋白的合成,紅細胞生成增多。

12.鍶 正常成人含鍶：男：2.18（μg/g）女：2.63（μg/g）,小麥、谷物、山楂、海參、紫菜、黑棗等都含有一定的鍶,人體每日需攝入1.95mg。人體所有組織都含有鍶,它是人體骨骼和牙齒的組成部分,在腸內(nèi)它與鈉競爭吸收部位,使人體降低對鈉的吸收,有利于防治心血管病、高血壓等病癥,鍶還與神經(jīng)和肌肉的興奮有關(guān)。缺乏鍶時容易出現(xiàn)骨質(zhì)疏松、齲齒、白發(fā)、心血管等疾病。

13.硅 正常人含硅8～10g,硅在骨骼鈣化過程中具有生理上的作用,促進骨骼生長發(fā)育。硅還參與多糖的代謝,是構(gòu)成一些葡萄糖氨基多糖羧酸的主要成分。硅與心血管病有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計顯示,含硅量高的地區(qū),冠心病死亡率低,而含硅低的地區(qū),冠心病死亡率高。硅可軟化血管,緩解動脈硬化,對甲狀腺腫、關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)功能紊亂和消化系統(tǒng)疾病有防治作用。長期大劑量吸入二氧化硅（SiO2）粉塵會引起矽肺,這是硅對人體最大的危害。

14.鉻 三價鉻（Cr3+）為人體必須微量元素, Cr6+則對人體有毒性作用。成人含鉻約6mg。人體內(nèi)以肝內(nèi)含量最高,其他組織中均較低。成人每日供給量為50～200ug。一般無機鉻很難吸收,含鉻有機復合物較易吸收,主要與血漿運鐵蛋白結(jié)合而被運至肝臟。體內(nèi)的鉻主要通過腎和消化道排出,汗液及毛發(fā)中僅有微量鉻排出。

鉻的生理功能主要通過形成GTF增強胰島素發(fā)揮作用。鉻缺乏引起葡萄糖耐量降低,使胰島素的效力降低,可引起糖、脂及蛋白質(zhì)代謝障礙。近年來,鉻的缺乏與冠心病的關(guān)系越來越受到人們的重視。冠心病患者補充含鉻的葡萄糖耐量因子后,血膽固醇降低,同時HDL升高,所以Cr3+有防治冠心病、動脈粥樣硬化的效果。

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1008-0546(2010)06-0079-03

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10.3969/j.issn.1008-0546.2010.06.033