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1、微量元素 (Trace Elements)与疾病,微量元素的基本概念及生物学特性,一、常量元素与微量元素 目前已知天然存在的化学元素有92种，在人体内已发现81种。 人体必需的常量元素有11种 O、C、H、N、K、NA、Cl、Ca、P、Mg、S占人体总质量的99.95%,是人体不可缺少的造体元素,又称人体必需的常量元素,其余70余种元素是微量元素,仅占人体总质量的0.05%。,微量元素概念 以占人体总量的比例来确定,占人体总重量的1/10000以下者为微量元素,微量元素分类,按微量元素在人体的不同生物作用，可分为 必需，可能必需及非必需 按微量元素在人体生命作用过程中的影响可分为 必需的、无害
2、的及有害的,三、微量元素在人体的代谢,人体中的微量元素主要来源于食物、空气和水 胃肠道是主要的吸收部位 一般来说，对必需微量元素的吸收率高于非必需微量元素,对于许多金属元素，肝脏是重要的筛选和排出体外的器官,未被吸收的金属元素随粪便排出，被吸收的金属元素先进入肝脏、然后大部分随胆汁排入肠道（锌、铜、铬等） 钴、钼、氟、碘（Co、Mo、F、I）却大部分由尿排出,必需微量元素的含量与年龄 必需微量元素的含量在新生儿、婴儿和儿童体内较高，在1020岁含量逐渐下降，并趋稳定，直至80岁维持在衡定水平。 孕妇对必需微量元素有特殊的需要,2、微量元素代谢的影响因素,影响微量元素代谢的因素很多，总的说有两方
3、面： 机体本身因素 微量元素本身及相互间的影响。,机体本身因素 不同个体的微量元素代谢有差异，这种差异来自年龄、性别、职业、生活习惯、营养状况、身体健康状态等。,微量元素本身及相互间的影响,微量元素的化学形态 化学形态决定其脂溶性和溶解度， 如Cu2+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+等游离金属离子则很难被机体吸收，它们通常被转化成其他形式如有机态或被载体结合才能被吸收。 剂量 微量元素的相互作用影响,我国四大地方病： 甲状腺肿大、克山病、大骨节病、氟骨病与微量元素的丰缺有关 严重威胁人类生命的三大疾病： 心脏病、脑血管意外、癌症也与元素平衡调控有关。,环境元素分布的不平衡是人们患地方病
4、的一个原因,对机体有害的微量元素 如Pb、Hg在神经系统累积时，也会产生以降低脑神经性能、神经元退化和细胞死亡为特征的破坏性脑病,促进进创伤组织的愈合 锌主要通过含锌酶影响蛋白的合成，能量的代谢，促进细胞生长分裂来加速创伤组织的愈合。,锌,缺锌后导致一系列代谢紊乱及病理变化 各种含锌酶的活性降低 糖、脂、蛋白质与核酸的合成和降解 受影响。,1、锌与味觉 锌影响人的味觉和食欲是通过唾液中一种含两个锌离子称之为味觉素的唾液蛋白来影响味觉和食欲 缺锌时，口腔粘膜上皮细胞增殖及角化不全。半寿期短，易于脱落，掩盖舌乳头味蕾小孔使味蕾难于与食物接触。,2、锌与免疫 锌主要表现在细胞免疫功能低下，缺锌使胸腺
5、、脾、淋巴的肠道淋巴组织发育迟缓或机能不全。 胸腺激素水平下降，影响了胸腺细胞成熟和淋巴细胞转化。 胸腺发育不全，淋巴结中生发中心减少、T细胞增殖降低、末梢血中T 细胸数减少 巨噬细胞吞噬功能降低，自然杀伤细胞活力下降。粒细胞和单核细胞趋化性受到影响和迟发型变态反应能力受损 缺锌也可影响体液免疫，出生后缺锌可影响IgG的生成。,3、锌与视力 与维生素A代谢关系密切 锌是肝脏及视网膜内维生素A还原酶的组成成分，此酶是视网膜视黄醛合成的关键酶，而视黄醛是感受弱光的杆状细胞中合成视紫红质的主要成分。 缺锌时，视紫红质合成不足，暗适应能力失常。,4、锌与脑 研究表明缺锌可以影响脑，尤其是海马功能 海马
6、参与学习、记忆、情绪和条件反射的形成过程。,含锌的食品有 乳品、动物肉食、肝脏、 海产品 菠菜、黄豆、花生、茶叶等。,（三）缺锌引起的疾病,营养性侏儒症 肠原性肢体皮炎 男性不育 缺锌与脑发育，可引起智力低下。,锌中毒 大量口服，外用锌制剂，长期使用锌剂治疗。 临床表现腹痛、呕吐、腹泻、消化道出血、厌食、倦怠、昏睡等。,二、铜Copper,铜参与30多种酶的组成和活化 铜蓝蛋白是人类血清中唯一有效的亚铁氧化酶 可催化Fe2+ Fe3 + 铜蓝蛋白能调节血清生物胺、肾上腺素和5羟色胺酶的浓度。,参与造血,铜主要影响铁的吸收，运输和利用， 参与造血过程 铜促进无机铁有机铁 Fe2+Fe3+ 促进储
7、存铁进入骨髓，加速Hb的合成 铜还促进幼稚红细胞的成熟 使成熟红细胞从骨髓释放进入血液循环。,铜与其他元素的调控作用,影响铁的吸收、运送和利用 食物中含锌、镉、汞、银过多可妨碍铜的吸收,参与儿茶酚胺、黑色素代谢,铜是酪氨酸酶的必需激活剂 酪氨酸酶催化酪氨酸转变为多巴，进而生成黑色素。 缺铜的病人，由于黑色素生成不足，常导致毛发脱色而变白。,（三）缺铜引起的疾病,1贫血： 2骨骼改变： 缺铜后胶原蛋白及弹力蛋白形成不良，骨质中胶原纤维合成受损。骨骼发育受限制，临床表现为骨质疏松，易发生骨折。,4.铜与白癜风病 实验室证实白癜风病人血清铜及发铜明显低于正常人,（四）铜中毒,急性铜中毒：结晶硫酸铜烧
8、伤和意外误用 慢性铜中毒：因职业关系、长期接触铜尘、铜烟,（四）铜中毒,肝豆状核变性病（Wilson氏病） 肝脏合成铜蓝蛋白能力低于正常人 因而使铜大量沉积在各个器官中 最典型的是铜沉积在眼的角膜上形成黄绿色沉积环，这个环是肝豆状核变性病的特征。,Wilson氏病,铜在肝脏中沉积会造成肝硬化、腹水、还会出现贫血、消化道出血 铜在脑中某些部位沉积会造成运动功能障碍，表现为不自主的舞蹈样动作或震颤，走路不稳，语言含糊 铜沉积在肾可造成肾损伤。,铅,铅（Pb）人类生产和使用铅已有几千年的历史 印刷铸字 陶瓷绘料 随着工业与交通业日益发展，铅对环境的污染危害着人类的健康,（一）铅的来源 大气中铅 土壤
9、和尘埃中的铅 水中铅 食物中的铅,1、大气中铅的来源 自然来源 通过地壳侵蚀、火山爆发、海啸发生和森林山火等自然现象而释放入大气 非自然来源 非自然来源： 工业和交通等方面的铅排放 有色金属开采，冶炼、钢铁生产 铅的应用工业 燃煤、燃油(包括汽油)、燃木材、垃圾焚烧、磷肥生产等,含铅汽油是造成全球环境铅污染的最主要因素,含铅汽油污染 乡村空气含铅量为 05 ugm3 一般城市为 2.4 ugm3 汽车密度大的城市为 24 ugm3 交通拥挤的市中心达 44 .5 ugm3 交通量大且通风不良的隧道100 ugm3,4、食物中的铅 大气中的铅直接沉积到谷物和蔬菜中 土壤铅污染谷物和蔬菜 室内铅尘
10、污染厨房中的食物 以含铅油彩的器皿储存食物 铅质焊锡制作的食品罐头、易拉罐,（二）儿童铅中毒的原因 含铅汽油的广泛使用 工业污染 铅作业工人对家庭环境的污染 学习用品和玩具的污染,（三）铅在体内的代谢 铅的吸收 肠道吸收是非职业性铅暴露时铅吸收的主要途径。 成人肠道对铅的吸收率约为5-10；而儿童的吸收率为30-75,儿童铅吸收率高的原因 铅在大气中的分布特点 铅积聚在离地面1 m左右的大气中，离地面越近铅浓度越高。 单位体重的通气量远较成人为大 儿童呼吸道中的吸收率也较成人高 年幼儿童咳嗽-除痰的功能尚不健全,4 儿童铅代谢的特点 （2） 排泄少 成人：摄入体内的铅约99最终将随大小 便排出
11、体外 儿童：铅的排泄率仅有66左右 约30 的铅留在体内 成人：90-95的铅位于骨骼中 儿童：75铅位于骨骼中,铅对人体的影响是全身性的，多系统的，铅主要累及神经、血液、造血、消化、心血管和泌尿系统。 其中以神经系统、血液、造血系统对铅最为敏感,近年来大量研究表明，铅对儿童神经系统最早、最明显的影响是神经行为功能改变。 主要表现：易激惹、多动、注意力短暂、攻击性行为、反应迟钝、嗜睡、运动失调 严重者有狂躁、谵妄、视觉障碍、颅神经瘫痪，甚至死亡 说明铅能影响儿童的视运动整合功能。,2.儿童铅中毒的分级和诊断 I级：0483mol/L (100g/L) -A级：0.483-0.676mol/L
12、(100-140g/L) -B级：0.724-0.917mol/L (150-190g/L) III级：0.965-2.123mol/L (200-440g/L) IV级：2.172-3.33mol/L (450-690g/L) V级：3.378mol/L (700g/L),I级是相对安全的血铅水平，而II-V 级属于不同程度的铅中毒。 1991年美国CDC (center for disease control)制定的儿童铅中毒诊断标准为儿童血铅水平超过或等于0483mol/L(100g/L),第五节 微量元素的检测技术,临床样品的预处理方法最常用的是稀释法、常压常温消化法、高温干灰化法 在
13、实际工作中，必须根据检测元素，样品种类，待测元素的性质、含量，仪器性能、测定方法等，选用简便、快速、安全、高效、回收率高、空白值低、重现性好的处理方法。,三、微量元素测定方法 1、生化法 2、伏安法 3、原子吸收光谱法 4、电感耦合等离子体发射光谱法 5、质子激发X射线光谱法 6、荧光分析法 7 、中子活化法,1、生化法（锌原卟啉法、双硫腙法、其它比色法等）的特点： 用血量较大 需要前处理，操作复杂，澄清血清耗时长 检测血清，而血清受近期饮食等因素影响极大，从而使数据缺乏客观准确性 试剂成本较高 检测元素种类受限制 灵敏度达不到临床检测的要求 重复性差,2、伏安法的特点： (常称之为电位溶出法
14、或溶出伏安法) 仪器价格较低 可以用于痕量的测量，但误差较大 测定多种元素时，重复性差 对环境和实验人员污染严重 很难将保养到最佳条件 前处理极其繁杂耗时 整个实验很难控制，结果非常不稳定,原子吸收光谱法(Atomic Absorption Spectroscopy ) 又称为原子吸收分光光度法，通常简称原子吸收法（AAS）， 基本原理：从光源中发射出一束特定波长的入射光，在原子化器中待测元素的基态原子蒸汽对其产生吸收，未被吸收的部分透射过去。通过测定吸收特定波长的光量大小，来求出待测元素的含量。 该法具有灵敏度高、精确高;选择性好、干扰少;速度快，易于实现自动化;可测元素多、范围广;结构简单
15、、成本低等特点，也正因为如此，该法的发展也相当迅速。,注意事项,不要检测头发 虽然头发微量元素测定具有标本收集、输送方便，适用与任何年龄的儿童等的优点。但是头发代谢活动低，只能反映某一时间段的变化情况，而不能反映近期变化。 头发裸露在外，受到人体所到过的各种环境污染，在目前,尚没有任何一种标本预处理的方法能区别头发中的微量元素是内源性的还是外源性的。 不同部位的头发中微量元素的含量也不一样，头发微量元素水平还与性别、皮肤颜色深浅、洗发的经常性、头发的处理（染、烫，等）等许多不易控制的因素有关。,采样时要防污染,各仪器厂家在技术上都可以实现微量血检测，可是卫生部的标准要求在采样时还是要采静脉血，尽可能防止皮肤表面污染和组织液渗入。 采血时要彻底清洁静脉穿刺部位的皮肤,使用无铅注射器、试管、抗凝剂等,谢谢,
