课件：微量元素与健康

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2、地方性硒中毒 三、环境中的锌与健康 四、环境中的铜与健康 五、中医中药中的微量元素,一、概述 （一）环境、人体内元素的分类与分布,人体是由多种元素组成的。据目前所知，地壳表层存在的90多种元素中，几乎全部能在人体内找到。这些元素在人体内的含量均与它们在自然界（土壤、水、食物、空气）的丰度密切相关。,地壳中各元素含量,人体中各元素含量,关于人体内各元素的分类，由于标准不一致，各家意见不尽相同，大体上有两种分类法，以及将两种分类法相结合的分类法较为被公认： 元素依其在人体的含量不同，可分为宏（巨/常）量元素及微量元素两大类。凡占人体总重量的 1/10，000以上者，如碳、氢、氧、氮、钙、磷、镁、钠

3、、钾、氯、硫，称为宏量元素，共占人体总重量的99.95。凡占人体总重量的1/10，000以下者，如铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒锡、硅等41种，称微量元素，共只占人体总重量的0.05左右。,人体中元素的种类,依其在机体内生物学作用的不同，可分为必需、可能必需及非必需三类。按其对人体的生物作用性质，也可分为必需、无害及有害三类。随着人类对自然界的逐渐认识，可以预期将发现更多的微量元素和人类生命活动有联系。微量元素和机体的关系是现代生物学和医学中相当被重视的一个问题。,（二）微量元素的功能 人体内的微量元素虽然为量甚少，但在生物化学过程中却起关键性的作用，它们做为酶、激素、维生素、

4、核酸的成分，保持生命的代谢过程。从某种意义上说，微量元素比维生素对机体更为需要，因为机体本身能制造维生素，而微量元素必须取自于外界环境，机体本身一点也不能制造。,各种元素在人体组织体液中富集情况：,头发中：铝、砷、钒； 脑垂体中：铟、溴、锰、铬； 视网膜中：钡； 牙组织中：钙、磷； 心脏中：钙、钾； 胰腺中：镁； 消化液中：钠； 肌肉中：锂、镁、钾； 血液中：铁、钠、锂、钙、钾；,大脑中：钠、镁、钾； 眼液中：钠； 齿质及珐琅质中：钙、镁、氟； 甲状腺中：碘、铟、溴； 肺中：锂、钠； 肾脏中：锂、硒、钙、镁、钾、钼、镉 、汞； 骨筋中：锂、镁、钾； 骨组织中：钠、钙、钾、磷； 肝脏中：锂、硒、

5、铝、锌、钙、镁、钾、铜。,微量元素在人体内的平衡与健康有密切关系。 部分元素的生理功能如下：,必需常量元素的生理功能,必需微量元素的生理功能,微量元素的重要生理功能有下列几种：,1.在酶系统中起特异的活化中心作用 酶是一种大而复杂的蛋白质结构，它的作用在于强化生化反应。在几千种已知的酶中，大多数都含有一个或几个金属原子。失去金属，酶的活力就丧失或下降；获得金属，酶的活力就恢复。微量元素使酶蛋白的亚单位保持在一起，或把酶作用的化学物质结合于酶的活性中心。,铁、铜、锌、钴、钼、锰等的功能特性，在于能和巯基、胺基、异吡唑基、羧基、羟基、磷酸基等配位基或分子基因相络合，形成络合物，存在于蛋白质的侧链上

6、。金属都深嵌在蛋白质的结构里面，结合牢固，键能很大，称为金属酶，具有特异的生理功能。另外还有一些含金属的蛋白。金属离子与蛋白质呈共价配位结合，或离子配位结合，金属离子和酶蛋白结合松散，呈可逆的解离状态。但必须有金属才具有活性。这一类是属于被金属离子激活的酶。金属离子的作用可能是维持蛋白质的适当结构，使化学作用分子与蛋白质相结合，或是在化学作用分子被氧化或还原的反应中，给予或接受电子。,2.在激素和维生素中起特异的生理作用 激素和维生素能调节人体重要的生理功能，在体液中只需要极小的浓度或只供应极小的剂量就起重要的作用。某些微量元素是激素或维生素的成份和重要的活性部分，缺少这些微量元素，就合不成这

7、些激素或维生素，当然也就缺少了这种激素或维生素的效用。甲状腺激素中的碘原子和维生素B12中的钴就是这种例子。,3.输送普通元素的作用 某些微量元素在体内有输送普通元素的作用。如铁是血红细胞色素的重要组成部分。血红素中的铁是氧的携带者，它把氧带到每个组织、器官的细胞中去，供应代谢的需要。,4.调节体液渗透压和酸碱平衡 微量元素在体液内，与钾、钠、钙、镁等离子协同，可起调节渗透压、离子平衡和体液酸碱度的功能，用以保持人体的正常生理功能。,5.在遗传方面的作用 动物胚胎和植物种子内，比成熟的动物和植物体内都含有较多的微量元素。核酸是遗传信息的携带者，而核酸中含有相当多的铬、铁、锌、锰、铜、镍等微量元

8、素。动物实验证明，这些微量元素可以影响核酸的代谢。所以，在生命的最早期，亦即建立未来发展模式的时期，微量元素具有重大的影响，有可能在遗传中起某种作用。,（三）微量元素的拮抗与协同 微量元素的相互作用比较复杂，当某些微量元素共同存在于外界环境内（空气、水、食物）并被一同摄入体内时，彼此之间往往发生错综复杂的拮抗或协同的作用，影响体内的生理平衡。一些非必需的元素置换或取代人体必需的元素，如铷或铯取代钾，钨取代钼，银和金取代铜，砷取代磷，钡或锶取代钙，汞和镉取代铜，镉也可取代钙，碲或硒取代硫都能危害健康，甚至引起疾病。,*铜和铁在机体内显示生理协同作用。含铜的血蓝蛋白是铁和铜中间的，直接的分子桥梁。

9、没有铜，在生物合成机制中铁就不能进入血红蛋白分子。不论人或动物，当铁充足而缺少铜时一样可发生贫血症。 *铜和锌呈拮抗作用。当牛、羊饲料中有大量锌时，动物吸收铜的能力显著下降。这是因为在吸收过程中锌能置换铜的结果。这种变化也可能与微量元素在肠和肝中，互相竞争结合金属蛋白质的位置有关系。 *铜和镉亦显示拮抗作用。镉的存在可干扰铜在肠道内的吸收，可增加大鼠及鸡对铜的需要量。妊娠母羊饲料中加镉，使进入胎羊的铜量明显减低。鸡饲料中加镉后，能否形成主动脉弹形硬蛋白的变性，常取决于是否有铜的存在。从实验中也观察到，动物处于低铜或缺铜状态时，对镉的耐受性降低。,*锌和镉有拮抗作用，锌似乎可减弱镉的毒性。当大鼠

10、饮水中含有5g/L的镉时，即可引起高血压，并且对钠的重吸收增加，但水中如同时有锌时，则可拮抗镉的有毒作用，阻碍高血压的形成。在自然界中可以观察到，镉和锌互相争夺某些细胞内的配位基，所以认为在人体内这两种元素也可能有类似的作用。 *硫、砷和硒互相拮抗，可以减弱彼此的毒性，但少量的汞可以强化硒的甲基化代谢产物的毒性。 *汞和硒。现在证实，汞化物特别是烷基汞的毒性，可显著地被硒所减弱。人们在观察到金枪鱼体内的烷基汞的毒性，被同时富集的硒所消弱之后；进一步证明，无机硒化物同样有消弱烷基汞毒性作用的能力。用含汞 100ppm的水饲养动物，于 6周之内，不加硒组全部死亡，而加硒组全部存活。,PPM？,简单

11、的说： parts permillion 百万分比浓度 1ppm=1mg/kg=1L/L=1mL/m3=1 mg/L,钼与钒、铁、铜、钨关系密切，这些元素似乎都可直接或间接地影响钼的生物功能。从理论上说，铌能置换钒，钌能置换铁，铑能置换钴，钯能置换镍，银能置换铜，砷可置换磷（可引起疾病），硒可置换硫（可引起疾病），溴可置换氯，铍可置换镁，锶能置换钙，锂能置换钠，铷能置换钾。,由于微量元素之间，有如此复杂的相互拮抗和协同的关系。所以当评定某一微量元素对机体的影响时，除去注意该元素的特异性质外，也必须注意和它有相互关系的元素是否存在。因此，只检查水、食品或头发、血、尿的某一元素的含量，并不能完全反

12、映该元素和机体的关系。,（四）人体内微量元素的代谢 微量元素广泛地存在于空气、土壤、食物和饮水中。食物和饮水是人体微量元素的主要来源。但有些元素也可通过呼吸道从大气中摄入一部分。个别的微量元素，在特异条件下也可通过皮肤进入体内。食物中各种微量元素的含量与自然环境中的含量大多数有联系，但有的也不一致。人体从食物中摄入的微量元素，以铁、锌、锰、铜等较多，而铬、锡、钒等较少。 进入消化道的微量元素，通过肠膜的通透性，元素的自动运转和机体的体液调节等机制，被人体所吸收利用。,在吸收利用过程中，受元素本身性质（阴、阳离子比例、荷电量、可溶性、化合键）和肠内容物的理化性质的影响。某些人体不需要的微量元素在

13、肠道内的代谢作用，可明显减少必需微量元素的吸收作用。进入体内的微量元素在体内并不是均匀的分布，而是各有特定的分布组织和器官。如铁的70.5 分布于血红素，氟的98.9 分布于骨骼，锌的65.2 分布于肌肉，锶的99.0 分布于骨骼，铜的34.7 分布于肌肉，锂的50 分布于肌肉，碘的37.4分布于甲状腺，铬的37 分布于皮肤。,摄入体内的各种微量元素大多数从尿中排出，但排出的量相差很大。排出量占摄入量50 的有：钴、锑、钛、碘、汞、硒、硼、铌、溴、铷、氟、钼；尿中排出量占摄入量15 以下的有：铬、锌、锆、铜；而钒、锡、锰、镍、镉等微量元素由尿中排出量，除受摄入量的影响外，在不同的个体、性别和不

14、同的年龄组间也有相当大的差异。尿的总量、比重和酸碱性等理化性质也影响尿中微量元素的排出量。 随着出汗也可排出一定量的微量元素。据试验，青年人在37.8的气温下，每日暴露7.5小时，从汗液中排出的微量元素占摄入量的百分数是：铬59，铜45，钼41，碘16，锶11，钴11。汗液中锌和铁的含量分别是1.15和1.0%。,头发中排出的微量元素为量甚微，仅锌、铁含量稍高。但头发是一种代谢活动很低的蛋白质组织，所含的微量元素可以反映头发生长期间所摄入微量元素的数量和代谢状况，所以它可间接地反映某一段时间的体内微量元素的变动。随着分析技术的发展，近来常以头发中微量元素的含量作为观察环境污染和人体与某些微量元

15、素接触程度的指标，在营养学上，也作为某些必需微量元素是否缺乏的诊断指标。 经粪便排出的微量元素主要是铁、锰等重金属。人体对微量元素的利用十分经济，大多数都经过肝肠循环和在组织器官中的再吸收。但在这方面的研究工作比较缺少，除碘、氟等少数几种外，大多数微量元素还不太清楚。,微量元素虽然在人体内含量很少，但一旦缺乏，人体会产生各种病变。有三种元素作用巨大，被称为人体中的“吉祥三宝”，它们就是硒、锌和铜。 生命灵丹硒 硒被称为是主宰生命的微量元素，它在人体内的总量只有320mg，大部分存在于人体的肝、胰、肾中，以眼睛的含硒量为最高。硒元素有控制癌细胞发育的作用，可破坏沉积在动脉血管壁上的胆固醇，防治心

16、脑血管病。硒在小麦、玉米、大白菜、南瓜、大蒜和海产品中含量较丰富。蛋类含硒量多于肉类。,健康助手锌 锌是构成多种蛋白质所必需的前提。人体内大约含有2g锌，大多分布在骨骼、肌肉、血浆和头发中，是人体智力发育、生殖遗传、免疫、内分泌、神经、体液等重要生理过程中必不可少的物质。 含锌丰富的食物如肉类中的猪肝、猪肾、瘦肉等；海产品中的鱼、紫菜、牡蛎、蛤蜊等，其中牡蛎含锌最高，每百克含锌为100mg，堪称锌元素宝库；豆类食品中的黄豆、绿豆、蚕豆等；硬壳果类中的花生、核桃、栗子等，均可选择食用。,人体卫士铜 铜参与人体内多种金属酶的合成，具有促使心脏和血管壁保持弹性之功能；铁是人体造血的重要原料，但必须依靠铜元素的帮助。富含铜元素的食物除海产品外，还有河蚌、田螺、泥螺、蟹、虾、泥鳅、黄鳝、羊肉、肝、肾、蛋黄；植物果蔬中有蘑菇、黑木耳、豌豆、蚕豆、芝麻、白菜、萝卜苗、玉米、葡萄干、西红柿、果仁及豆制品等，配方奶中也有一定量的铜元素。食糖过多会阻碍人体对铜的吸收。,二、地方性硒中毒,硒的生理功能,50年代