7　微量元素

7.1　引言

人體是由幾十種元素組成的，根據它們在人體中的含量和人體中的含量和人體對它們的需要量，可分為常量元素和微量元素兩大類。其中占人體重量1/1000以上，每人每日需要量在100mg以上者稱為常量元素；占人體重量1/1000以下，每人每日需要量在100mg以下者稱為微量元素。現已提出有碘、鐵、銅、鋅、硒、氟、鈷、鉻、錳、鉬、鎳、釩、錫、硅等14種微量元素為人體所必需。隨著研究的深入，這個數目還將增加。

十九世紀初，由于化學和醫學的進步，人們開始知道微量元素在生物體內的存在和它們的作用。而近50年來，微量元素的研究取得了日益迅速的進展，是與一系列的技術進步分不開的。雖然，人們在認識微量元素與人體健康的關系方面已取得了許多進展，但我們對大多數微量元素在人體內的作用的認識還是初步的。

微量元素在體內的作用是多種多樣的，它們主要通過形成結合蛋白（如血紅蛋白，銅藍蛋白等）、酶、激素和維生素等而起作用，其中尤其有更多的酶依靠與微量元素的松散結合而起作用。金屬酶和金屬酶復合物的發現明確地證明微量元素在酶促反應中起著關鍵性作用。微量元素參與激素形成的例子是碘，它是形成甲狀腺的必需成分，而鈷則是維生素B[XB]12[/XB]必不可少的成分

引起人體微量元素缺乏的因素很多，大體可歸納如下：

（1）膳食和飲水中供應的微量元素不足　這主要發生于當土壤和水中缺乏某些微量元素（如碘、氟、硒等），因而造成糧食、蔬菜等食物和飲水也缺乏這些元素所致。如我國克山病流行地區居民的缺硒即屬于此類。另外，食物越是精制，其所含的微量元素就越少，之也可造成膳食微量元素供應不足。微量元素不足亦見于攝食缺乏該元素的配方膳（如嬰兒和病人）。

（2）膳食中微量元素的利用率降低　如有的地區（如伊郎），人們膳食中的維生素和植酸含量很高，從而影響鋅的吸收與利用，以致發生侏儒癥——一種鋅缺乏病。又如胃腸道吸收不良時，也可影響膳食中微量元素的吸收與利用。

（3）需要量增加　微量元素攝入量雖能滿足正常需要，但需要量因某種情況而增加時，亦可發生微量元素缺少，如迅速生長、妊娠、授乳、出汗過多以及創傷、燒傷與手術等。

（4）遺傳性缺陷病　例如以X鏈隱性遺傳的Menke卷發綜合征能使人體銅代謝異常。又如一種遺傳性家族疾病——腸閏性皮炎亦顯示出嚴重的鋅缺乏癥狀。

隨著對微量元素了解的增加，它們在臨床上的意義也正受到進一步的重視。

首先，由于對微量元素缺乏病研究的深入，使我們逐漸弄清了原來病因不明、防治不易的一些疾病的病因，從而給這些病的診斷、治療和預防帶來了新的前景。這在我國如與缺硒有密切關系的克山病，在伊郎如與缺鋅有密切關系的侏儒癥等。隨著對銅的生理與系列化觀察的深入，已看到銅能促進鐵的吸收和利用，某些過去單純補鐵而不能治愈的貧血，現在同時給予銅可得到良好的效果。

其次，微量元素研究的進展正在使臨床營養的內容豐富起來，成為臨床治療中越來越重要的組成部分。完全腸外與腸經營養現在的不僅要考慮傳統規定的的營養素，還要考慮微量元素。尤其有些疾病，例如燒傷，在體蛋白分解代謝顯著增加的同時，還引起補充包括鋅在內的一引起元素。了解到鋅在創傷愈合中的重要作用，補充這種元素的意義就更明顯了。

7.2　碘在人體內的含量

占體重的0.0043/10000，遠低于1/10000，確屬于微量元素。

我國和埃及在古代荒漠知采用含碘豐富的海藻治療甲狀腺腫。1816年英國醫生Prout開始直接用碘劑（碘酸鉀）治療甲狀腺腫。1830年Prevost提出地方性甲狀腺腫可能由于碘缺乏，并于1846年指出引起這種病的具體原因是由于當地飲水和空氣中缺碘。1914～1915年Kendall分離出了甲狀腺中含碘有效成分之一甲狀腺素（thyroxine）。1917～1918年David　Marine等通過補充碘有效地降低了甲狀腺腫病流行區的發病率。

7.2.1　碘在人體內的分布和代謝

碘吸收迅速而完全，進入胃腸道的膳食碘1h內的大部分吸收，3h內完全吸收。進入循環后，碘離子就遍布于細胞外液，并且在一些組織中濃集，如腎臟，唾液腺、胃粘膜、泌乳的乳腺、脈絡膜叢和甲狀腺。但在這些組織中只有甲狀腺能利用碘以合成甲狀腺激素。

成人體內約含碘25～36mg，大部分（約15mg）集中在甲狀腺內供合成甲狀腺激素之用。

合成甲狀腺激素的第一步是通過濃集機理將碘由血液移至甲狀腺的濾胞細胞內。隨即碘化物通過過氧化物酶的作用，使I-迅速氧化成I0，I0又立即與也被過氧化物酶激活的酷氨酸結合，生成一碘酪氨酸與二碘酪氨酸，然后這兩種含碘酪氨酸（T3）。從碘的有機結合到耦合反應都發生于甲狀腺球蛋白分子。這種蛋白質是大分子的糖蛋白（分子量=670，000），只在甲狀腺中合成，含有120個酪氨酸殘基，其中約有三分之二可被碘化。

以上碘參加T3和T4的合成代謝過程，在內環境穩定機制的調節下，T3和T4也進行分解代謝。T3和T4在肝、腎等組織中，在脫碘酶的催化下脫碘，所脫下的碘隨即進入碘庫，部分被重新利用，部分通過腎臟排出。此外，T3和T4不可在肝內形成甲狀腺素葡萄糖酸酯和硫酸酯，隨膽汁進入小腸由糞便排出。甲狀腺素葡萄糖醛酸酯有一部分經葡萄糖醛酸酯水解酶水解。產生的T4在腸道中重新吸收進入血液。

體內的碘由尿、糞、乳汁等途徑排出，其中有近90%隨尿排出，近10%隨糞便排出，其余極少量則隨汗液和呼出氣等排出。哺乳的婦女可從乳汁中排出一定量的碘（人乳中的含碘量約為7～14ug%）。授乳婦女易于發生甲狀腺腫可能與此有關。

7.2.2　碘的生理功用

碘在人體內主要參加甲狀腺素的生成，其生理功用也通過甲狀腺素的生理作用顯示出來。甲狀腺素是人體重要激素，通過下述幾方面的作用以促進和調節代謝和未成年者的生長和發育。

（1）在蛋白質、脂肪、糖代謝中，促進生物氧化并協調氧化磷酸化過程，調節能量的轉換

體內蛋白質、脂肪、糖的最后代謝在細胞內的線粒體中，通過三羧酸循環的生物氧化以徹底釋放能量。這些能量的一部分通過與氧化過程偶聯的磷酸化過程儲存在于三磷酸腺苷，以便提供肌肉活動、合成代謝、腺體分泌及神經活動等所需的自由的能源。另一部分則直接成為不用以作功的熱。甲狀腺激素在上述生物氧化和磷酸化的過程中起著兩種作用：①促進三羧酸循環中的生物氧化；②協調生物氧化和磷酸化的偶聯，調節能量的轉換。因此，在甲狀腺機能減退或甲狀腺素的分泌減少時，可出現一系列因生物氧化減退、氧化磷酸化解偶聯以及ATP供應不足而引起的癥狀。如基礎代謝降低，體溫降低，肌肉無力等。在甲狀腺機能亢進或甲狀腺激素分泌增加時，則出現一系列因生物氧化增加，氧化磷酸化以另一種方式出現解偶聯，ATP仍然供應不足而引起的癥狀，如基礎代謝增高、體溫增高、怕熱多汗、消瘦無力等。

（2）促進蛋白質合成、調節蛋白質合成和分解　 甲狀腺素有促進蛋白合成的作用。因此，對人體的生長發育有重要生理意義。而甲狀腺素對蛋白質代謝的作用則首先因體內甲狀腺素是否缺乏而不同，當體內缺乏甲狀腺時，甲狀腺素有促進蛋白質合成的作用；當體內不缺乏甲狀腺素時，過多的甲狀腺素反而引起蛋白質分解。其次還因蛋白質的攝入量而不同，當由膳食攝入的蛋白質不足時，甲狀素促進蛋白質合成；當由膳食攝入蛋白質充足時，則甲狀腺素促進蛋白質分解。因此，甲狀腺素有調節蛋白質分解和合成的作用。

（3）促進糖和脂肪代謝在糖和脂肪代謝中，甲狀腺素除能促進三羧酸循環中的生物氧化過程外，還有促進糖的吸收、加速肝糖原分解，促進周圍組織對糖的利用、通過腎上腺促進脂肪的分解和氧化、調節血清中的膽固醇和磷脂的濃度等作用。因此，人體內糖和脂肪的代謝在甲狀腺功能亢進時增強，減退時減弱。

（4）調節組織中的水鹽的代謝甲狀腺素有促進組織中水鹽進入血液并從腎臟排出的作用，缺乏時引起組織內水鹽潴留，在組織間隙出現含有大量粘蛋白的組織液，從而使皮膚發生一種稱為粘液性水腫的特有癥狀。

（5）促進維生素的吸收和利用 甲狀腺素能：①促進尼克酸的吸收和利用；②促進胡蘿卜素轉為維生素A的過程；③促進核黃素合成核黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。因此，甲狀腺素對維生素代謝有促進作用。但在甲狀腺素過多時，因其能引起代謝亢進而可使維生素A、B1、B2、B12和C的需要量增加。

（6）活化許多重要酶，促進物質代謝　 甲狀腺素活化一百種酶，包括細胞色素酶系、琥珀酸氧化系和堿性磷酸酶等。這些酶對促進生物氧化和物質代謝都有重要的作用。

（7）促進生長發育　甲狀腺素能促進神經系統的發育、組織的發育和分化、蛋白質合成。這些作用在胚胎發育期和出生后的早期尤其重要。此時如缺乏甲狀腺素，對腦的發育造成嚴重影響，使患者智力下降、聾啞、面容呆笨、骨骼和生殖系統發育障礙而發生呆小病。

7.2.3　碘的需要量和來源

根據不同的觀察（包括流行病學觀察、尿碘排出量、碘平衡研究、放射性碘進行代謝研究等），提出了每人每日碘的需要量：其量從44～75μg到100～200μg不等。由于地區和個體的因素能影響碘的需要量，例如不少食物如蘿卜、甘蘭屬蔬菜、黃豆、花生、核桃、木薯、栗子等均含有可引起碘需要量增加的致甲狀腺腫物質，由于不同地區膳食中致甲狀腺腫物質含量不同，碘的需要量也各異。從而很難提出統一的適宜需要量。但作為一般標準，一些國家已提出作為參考的推薦數字。美國1980年的營養素供應量標準中，提出11～50歲以上男女均為每日150μg、孕婦175μg、乳母200μg。西德提出10歲以上包括少年、青年、成年、老年男女均為150μg，孕婦與乳母均為200μg，出生～12月嬰兒50μg，1～9歲兒童100μg。

我國營養學會1988年所提出的營養供給量標準中，已將碘的需要量列出；其中建議成人每日的適宜需碘量為150μg，孕婦為175μg，兒童為70至120μg。

碘的來源：海鹽和海產食品含碘豐富，是碘的良好來源。其他食品的的含碘量，則取決于土壤和水中的碘量。甲狀腺流行地區的食物常低于非流行地區的同類食物。

表7-1　 食物中碘的含量

7．2．4碘缺乏

成人缺碘可引甲狀腺腫，胎兒期和新生兒期缺碘可引起呆小病。由于這些病具有地區性特點（多流行于山區和半山區，亦有流行于個別平原地區），故稱為地方性甲狀腺腫和地方性呆小病等。

對地方性甲狀腺腫和呆小病的預防，最簡便有效的方法是在流行區采用碘化食鹽，在食鹽中加入碘化物或碘酸鹽。食鹽加碘量須根據碘的需要量，該地區居民能從食物和水中得到的碘量和每人每日食鹽攝入量而定。一般可控制在1：20，000～1：50，000之間。在認真普及碘化食鹽的地區，甲狀腺腫發病率可迅速下降，呆小病往往不再出現。在不能有效地普及碘化食鹽的甲狀腺腫流行區，也可用碘化油以預防甲狀腺腫，肌肉注射一次可使三年內不致發生碘缺乏。據泛美衛生組織（PAHO）推薦的一次注射劑量，年齡0～12個月為碘化油0.5ml，含碘量237.5mg。1～4.5歲碘化油1.0ml，含碘量475mg。為切實防止呆小病的發生，應特別注意防止妊娠婦女缺碘。

7.2.5　碘過量

碘攝入過量通常發生于攝入含碘高的海產品過多，以含碘高的水（某些深井和缺碘地區的地面水和井水）作為飲食用水，以及在治療甲狀腺腫等疾病中使用過量的碘劑等。攝入過多的碘可發生如下病癥。

（1）碘性甲狀腺腫：甲狀腺輕度腫大，多呈彌漫型，硬度高于因缺碘引起的。我國河北和日本北海道沿海漁民都有因攝入因攝入過多含碘量高的海產品而發生甲狀腺腫的，而在減少海藻的攝食量后，甲狀腺腫即漸消散。我國也有因飲用含碘量高的深井水而引起高碘甲狀腺腫者。臨床上過量使用碘劑，亦可引起碘性甲狀腺腫。

（2）碘性甲狀腺毒癥：碘劑一經使用于地方性甲狀腺腫的防治，就發現它還有另一種作用——誘發甲狀腺機能亢進。出現心率加速（常伴有早搏和房顫）、氣短、急躁不安、失眠、腱反射亢進，手、舌、眼瞼以到全身震顫，怕熱多汗，代謝和食欲亢進等。因其常有眼球凸出，故亦稱為凸眼性甲狀腺腫。

根據國外觀察，以碘化食鹽作為地方性甲狀腺腫的預防措施，雖然開始的4年內甲狀腺機能亢進的發病率增高，但4年后即逐漸恢復至使用碘性甲狀腺毒癥的問題。因此，可以認為以碘劑預防地方性甲狀腺腫至今仍是較適宜的辦法。

7.3　鐵

由于鐵是血紅素（heme）分子的組分，在氧和電子的輸送中起著核心作用。因此，它對高級形式的生命是必需的，也是人體最重要的營養素之一。和其它微最元素相比，它對人的生命和健康具有更直接更敏感的影響。

由于缺鐵性貧血對人類健康（特別是對于女青年和妊娠婦女）造成危害，所以很早就通過這種病的觀察研究而認識到鐵對健康的重要。我國古代勞動人民早就發現中藥皂礬可以治療‘血虛萎黃’，而皂礬的主要成分就是硫酸鐵。1831年Blaud也已開始用二價鐵治療單純性貧血。隨著科學的發展，現在對鐵在體內的代謝和功能已有較全面的了解。

7.3.1　人體內鐵含量、分布和功用

體內含鐵總隨體重、血紅蛋白濃度、性別而異。成年男子每公斤體重平均約含50mg，成年女子則為35mg。

體內的鐵按其功能可分為必需與非必需兩部分。必需部分占體內鐵總量的70%，存在于血紅蛋白、肌紅蛋白、血紅素酶類（細胞色素、細胞色素氧化酶、過氧化物酶）、輔助因子和運輸鐵中。非必需部分則作為體內的儲備鐵，主要以鐵蛋白和含鐵血黃素的形式存在于肝、脾和骨髓中。鐵的必需部分大體有85%分布在血紅蛋白中，5%在肌紅蛋白中，10%在全身各處細胞內血紅酶類中，或天其它酶系統中起輔助因子的作用。有4mg作為運輸鐵而與血漿中的運鐵蛋白相結合。

鐵在體內的生理功用主要作為血紅蛋白、肌紅蛋白、細胞色素等的組成部分而參與體內氧的運送和組織呼吸過程。血紅蛋白能與氧可逆地結合，當血液流經氧分壓較高的肺泡時，血紅蛋白能與氧結合成氧合血紅蛋白；而當血液經氧分壓較低的組織時，氧合血紅蛋白又離解而成血紅蛋白和氧，從而完成把從肺泡關至組織的任務。肌紅蛋白能在組織內儲存氧，細胞色素能在細胞呼吸過程中起轉運電子的作用。

7.3.2　鐵的吸收

食物中的鐵主要是三價鐵，須在胃中經過胃酸的作用使之游離，并還原成二價鐵后才能為腸粘膜所吸收。吸收部位主要在十二指腸和空腸。而胃、小腸下段和結腸只能吸收微量的鐵。

膳食中鐵的吸收率平均約為10%。但各種食物間有很大的差異，動物性食品鐵的吸收率一般高于植物性食品，例如牛肉為22%、牛肝為14～16%、魚肉為11%，而玉米、大米、大豆、小麥中的鐵吸收率只有1～5%。所以，如果膳食中植物性食品較大時，鐵的吸收率就可能不到10%。雞蛋的鐵的吸收率低于其它動物性食品，在10%以下。

食物中的鐵可分為血紅素鐵和非血紅素鐵兩類，它們以不同的機理被吸收。血紅素鐵主要存在于動物性食物，是與血紅蛋白及肌紅蛋白的原卟啉結合的鐵。此種類型的鐵不受植酸、磷酸等的影響而以原卟啉鐵的形式直接被腸粘膜上皮細胞吸收，然后在粘膜細胞內分離出鐵，并和脫鐵運鐵蛋白結合。其吸收率較非血紅素鐵高。其吸收過程不受其它膳食因素的干擾，吸收率一般是25%。另一類則為非血紅素鐵，主要存在于植物性食物中，其吸收常可受到膳食因素（如食物中所含的植酸鹽，草酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽的干擾。吸收率很低。約為3%。

食物中有些成分，如維生素C、胱氨酸、半胱氨酸、賴氨酸、組氨酸、葡萄糖、果糖、檸檬酸、琥珀酸、脂肪酸、肌苷、山梨酸等能與鐵螯合成小分子可溶性單體，阻止鐵的沉淀，因而有利于鐵的吸收。

維生素C除了能與鐵螯合以促進鐵的吸收外，它作為還原性物質，在腸道內將三價鐵還原為二價鐵而促進鐵的吸收。必須指出，維生素C應與含鐵的膳食同時攝入，才能促進膳食中的鐵的吸收。鐵劑和燕麥粥共食時，同時攝入25mg維生素C，可使鐵的吸收率增加2倍。

肉、禽、魚類食物中有一種叫“內因子”的物質，能顯著地促進非血紅素鐵的吸收。據試驗攝入含硫酸亞鐵的烤面包卷的同時，攝入肉類可使面包中的硫酸亞鐵的吸收率提高2倍以上，但迄今并未確知內因子的化學構造。

食物中另有一些成分可妨礙鐵吸收，如茶葉所含的鞣酸在腸內與鐵形成難溶性的復合物，以致妨礙鐵吸收。

鐵的吸收也受體內鐵的需要程度的影響，如缺鐵時，患血色病時，妊娠的后半期和紅細胞生成作用受刺激時，鐵的吸收增加；而鐵負荷過量和紅細胞生成抑制時則吸收減少。

關于小腸粘膜如何根據體內鐵的需要來調節其吸收的機理，幾十年來“粘膜阻塞論”一直在文獻中占優勢。現已發現這種把鐵蛋白看成是在吸收中起決定性介導作用的理論與某些事實有矛盾，不能完全說明問題。最近已提出，決定是否吸收鐵的信號是在粘膜細胞內產生的，其機理包括如下的假說：①在絨毛基底部腺窩中生成的柱狀細胞含有不同量的由運鐵蛋白轉來的鐵；②這種細胞內鐵儲備的多少，在一定范圍內可調節從腸道進入細胞內的鐵；③細胞內的鐵可根據需要進入體內或留在細胞內來限制的吸收。相反，有鐵負荷的人，生成的粘膜細胞有豐富的鐵，于是吸收受到限制。而當細胞脫落時，細胞的鐵就被排出。

7.3.3　鐵在體內的運輸

血漿中，鐵是被結合在運鐵蛋白上運輸的。

運鐵蛋白是一種在肝內生成的β1-球蛋白，分子量為86000，生物半衰期為8～10，在血流里有運載鐵的作用。正常人體內約有運鐵蛋白7～15g，它大體等量地分布于血管內和血管外，在未和鐵結合時，為脫鐵運鐵蛋白，在和鐵結合后成為鐵飽和運鐵蛋白。然后把鐵運送至骨髓用于血紅蛋白合成，或運至網狀內皮細胞儲存起來，或運送至各種供含鐵酶合成所需。如在孕婦，并運送至各種細胞供含鐵酶合成所需。如在孕婦，并運送至胎盤供胎兒所需。

運鐵蛋白有兩個結合鐵的部位，每個部位能結合1個三價鐵原子。

人體正常血漿中的運鐵蛋白的平均含量為215～350mg·100ml-1。但對血漿中運鐵蛋白的情況，通常以總鐵結合力來表示，其量大約為300～450μg·100ml-1。血漿鐵的含量（男性為90～180μg·100ml-1，女性為70～100μg·100ml-1）只足以飽和運鐵蛋白的鐵結合部位的三分之一，其余的三分之二代表潛在的或不飽和的總鐵結合力。

雖然只有3～4mg和運鐵蛋白結合的鐵在循環中。但鐵的轉換是迅速的，每天運送的鐵約70～90%運至骨髓。在那里轉移至發育中的紅細胞，供合成血色素之用。其余的鐵除小部分供肌紅蛋白和細胞內含鐵酶合成所需外，多半的運至肝脾等器官的網狀內皮細胞和肝實質細胞進行交換和儲存。

血漿鐵每天轉換的量叫做血漿鐵的轉換率，可相當準確地測定出來。其方法是在靜脈內注射微量放射性鐵（檸檬酸59鐵或氯化59鐵），對放射性的消失追蹤2～3h，找出放射性消減至開始時的一半所需的時間（即T1/2）。正常人為60～120min，缺鐵的或紅細胞生成加速的病人放射性的消失加速，而有血紅素合成不全的病人放射性消失減慢，用T1/2和血漿鐵含量可從下式算出血漿鐵轉換率（PITR）。

PITR（mg·d[SB]-1[/SB]）=0.693*血漿鐵（μg·ml[SB]-1[/SB]）*血漿量（ml）*24、[SB]59[/SB]鐵T[XB]1/2[/XB]

正常的PITR值范圍為25～40gm·d[SB]-1[/SB]。當紅細胞生成受到刺激時，PITR增加，而當紅細胞生成受到抑制時PITR減少。而在缺鐵時，T1/2縮短，血漿鐵值降低，PITR通常正常。

血清總鐵結合力的改變和血漿鐵含量是各種疾病的診斷指標。在缺換時，在妊娠最后的三個月中，血清總鐵結合力增加。而在感染、蛋白營養不良、各種類型的鐵過度負荷9如血色病、含鐵血黃素沉積癥等），各種丟失蛋白質的疾病（如腎病等）時，血清總鐵結合力降低。血漿鐵的含量代表利用或儲存鐵的臟器從血液取得的鐵與通過吸收、紅細胞溶解和從儲存部位移出而進入血液的鐵之間的平衡。因此，在缺鐵的病人、在紅細胞生成加速、或在網狀內皮細胞鐵的釋放受損的炎癥時，血漿鐵降低；而在鐵負荷過度，紅細胞溶解和紅細胞生成速率降低等情況時，血漿鐵增高。

7.3.4　鐵的利用、儲存和排出

人體內的鐵約有30%以鐵蛋白和含鐵血黃素的形式的存在于肝、脾和骨髓中，約有70%摻入血紅蛋白、肌紅蛋白等的合成而發揮各自的生理功用。在正常情況下，儲存鐵的量變動不大，每天吸收的鐵主要用于血紅素的合成，以補償每天體內因紅細胞破壞而降解的血紅素。

正常人每天大概要用20～25mg的鐵來合成血紅蛋白。這可根據紅細胞更新時間進行計算。一個血量為5000ml而每100ml血含血紅蛋白15g的人有750g循環的血紅蛋白，或750*0.34=2.55g循環的血紅蛋白鐵（血紅蛋白的含鐵量為0.34%）。由于紅細胞的正常生存期為120天，為更新分解代謝的血紅素，每天將需要2.55g/120=0.21g，即21mg的鐵。這也可通過靜脈內注射示蹤劑量的放射性鐵來測定。即每24h血漿鐵轉換率的毫克數乘以循環中血紅蛋白放射活性達到注射量最大值的百分數，就可得出每天用于生成血紅蛋白的鐵量。例如，血漿鐵轉換率為35mg·d-1，所注射的性鐵摻入血紅蛋白的最大值為80%。則每天有24mg鐵（35mg*80%）用于血紅蛋白的合成。

鐵用以合成血紅素的部位主要在骨髓。血漿鐵進入骨髓幼稚紅細胞的線粒體，經過鐵結合酶的作用與原卟啉IX合成血紅素。

超過需要量的鐵主要以鐵蛋白和含鐵血黃素的形式儲存于肝實質細胞、骨髓、肝和脾的網狀內皮細胞中。鐵蛋白的組成為周圍有一個由24個化學上一樣的蛋白質亞基組成的外殼，中心為一個三價鐵羧基磷酸鹽的膠態分子團。其中所含的鐵量不等，完全為鐵所充滿的鐵蛋白分子的分子量為900000，每分子約含有50000個三價鐵原子，足以生成1250個血細蛋白分子。

在正常情況下，儲存鐵和血循環的鐵交換量不多。當需要鐵時，鐵蛋白和含鐵血黃素中的鐵都可動員出來合成血紅蛋白。

測定人體正常的鐵儲存量是困難的，從目前的資料估計，成年男子約為500～1500mg，成年婦女約為300～1000mg。

體內鐵不足或過多可從血清鐵、總鐵結合力、血清鐵蛋白和骨髓抽出物中的可染鐵等的量估計出來。

動物實驗顯示，含鐵酶對儲存鐵的缺乏是敏感的。從人體白細胞和頰粘膜的研究看出，甚至在較輕的貧血中，細胞色素氧化酶也近于耗竭。

身體排出鐵的能力有限，估計成年男婦平均每天鐵的排出量約為0.90～1.05mg。各種途徑的排出量粗略分布如下：從胃腸道外滲紅細胞0.35mg，從胃腸道粘膜0.10mg，從膽汁0.20mg，從尿0.08mg，從皮膚0.20mg，總共0.93mg。

鐵儲備增加的人，其鐵丟失超過正常的量。有蛋白尿、血尿、血紅蛋白和含鐵血黃素尿的病人，尿鐵排出量顯著增加。

7.3.5　需要量和來源

成人鐵的排出量已如上述約為1mg·d[SB]-1[/SB]，考慮到膳食中鐵的吸收率只有10%，而在膳食中植物性比率較大時，鐵的吸收率甚至不足10%，因此成人膳食的供應量應當為10mg或高于10mg。

在生長期內，除維持鐵的正常代謝外，還要滿足身體的增長和循環中血紅蛋白量的增加所需的鐵。因此，此時鐵需要量顯著較高，對用于生長的每天所需的鐵按我國男女體重增長可粗略估計如表7-2。

因月經失血而引起的失鐵量，95%的婦女平均每天低于1.4mg，在瑞典一次廣泛的研究，結果為平均每天0.6～0.7mg。在我國何志謙等對38名婦女的調查結果為平均每天0.7mg。

妊娠的授乳也使鐵的需要量增加。在整個正常妊娠的授服過程中，鐵的消耗量大體為：母體給胎兒的鐵為200～370mg，胎盤和臍帶中的鐵為30～170mg，分娩出血所失去的鐵為90～310mg，授乳6個月所消耗的鐵為100～180mg，總共420～1030mg。所以，在妊娠9個月和授服6個月中，母體平均每天消耗鐵1～2.5mg。

表7-2　用于生長的每天所需的鐵

因此，在擬訂營養素供給量標準時，應當考慮到生長、月經和妊娠所增加的鐵需要量。

我國營養學會1988年修訂的標準中，每日膳食中鐵的供應量為：初生～12個月嬰兒10mg，1歲以上不足10歲的兒童為10mg，10歲以上不足13歲的兒童為12mg，13歲以上至不足18歲的少年男子為15mg，少年女子為18mg，18～40歲成年男子為12mg、成年女子為18mg、孕婦和乳母為20mg。

關于鐵的來源，動物性食品如肝臟、瘦豬網、牛羊肉不僅含鐵豐富而且吸收率很高，但雞蛋和牛乳的鐵吸收率低。植物性食物中則以黃豆和小油菜、太古菜（塔棵菜）、芹菜、水芹菜、雞毛菜、蘿卜纓、薺菜、毛豆等鐵的含量較高，其中黃豆的鐵不僅含量較高且吸收率也較高，是鐵的良好來源。

用鐵質烹調用具烹調食物可顯著增加膳食中鐵含量，用鋁和不銹鋼取代鐵的烹調用具就會使膳食中鐵的含量減少。

7.3.6　鐵缺乏和鐵中毒

（1）鐵缺乏　鐵缺乏常見于4個月以上的嬰兒和兒童，據1980年我國部分省市普查，7歲以下兒童貧血患病率高達57.6%，尤其1～３歲的幼兒最高，其主要原因就是缺鐵。嬰幼兒和兒童生長迅速，對鐵的需要量很大，而乳中所含的鐵往往不能滿足需要，尤其是用牛乳和米粉等人工喂養的嬰兒，因牛乳和米粉中鐵的吸收率顯著低于母乳，更容易發生鐵找缺乏。通常在妊娠的最后三個月，母體每天約向胎兒運送3～～4mg的鐵，一方面供生長所需，一方面增加胎兒體內鐵的儲備。由于早產嬰兒體內的鐵儲備明顯少于足月嬰兒，因此，比足月嬰兒更容易發生鐵的缺乏。

鐵缺乏還常見于青年婦女和妊娠婦女，月經失血和妊娠引起鐵的需要量增加而攝入量未及相應提高，是導致缺鐵的主要原因。

各種顯性和隱性出血，如創傷、痔瘡、消化性潰瘍、腸道寄生蟲（特別是鉤蟲病）等疾病中的出血，也是引起缺鐵的重要原因。成年男子和停經婦女發生鐵缺乏癥，除非證明有其它原因，一般應考慮到由于這些疾病引起。

鐵缺乏還發生于鐵吸收不良。一是膳食因素的吸收不良，當膳食中谷類食品所占比率很大而肉類食品很少時，鐵的吸收率很低。二是腸道的吸收良，如吸收不良綜合征和慢性腹瀉等。

鐵的生理功能主要為用于血紅蛋白的合成，因此，缺鐵時主要表現為血中血紅蛋白減少。

關于缺鐵性貧血的臨床表現等將在十七章中，專題闡述，此處不作敘述。

血紅蛋白合成減少，引起缺鐵性貧血，僅僅是缺鐵對身體的影響之一。缺鐵還可對人體的其它系統產生影響。如神經系統缺鐵，可能通過損害參加神經傳導找單胺的代謝而使兒童出現智力降低和行為障礙。肌肉缺鐵，可能使肌肉代謝特別是α-甘油磷酸脫氫酶活力異常，從而使肌肉活動能力降低，已觀察到非貧血的慢性疲勞的婦女給予鐵劑后有良好的反應。由此可見，鐵缺乏可能對一系列組織代謝產生影響，從而引起某些組織的機能失調。現在，對缺鐵和 傳染病免疫之間可能的關系已予以更多的注意。

對于鐵缺乏的預防可采取下述措施：

① 在發展生產的基礎上，改進膳食組成，增加含鐵豐富及其吸收較高的食品，如肉類和大豆類食品。

②增加膳食中的維生素C，并使與含鐵食物同時攝入，以提高膳食中鐵的吸收與利用。

③在有關部門的統一安排下，合理地有計劃地發展鐵強化食品，尤其是嬰兒食品。如鐵強化的乳粉和代乳糕等。使用鐵質烹調用具對膳食起著一定程度強化鐵的作用。

④針對鐵的丟失原因，積極防治各種引起顯性和隱性出血的疾病（如鉤蟲病的防治）。

（2）鐵中毒　鐵中毒可分為急性和慢性，急性中毒常見于過量誤服鐵劑，尤其常見于兒童。主要癥狀為消化血道出血，死亡率很高。慢性鐵中毒或稱負荷過多，可發生于消化道吸收的鐵過多和腸外輸入過多的鐵。這里所說的消化道鐵吸收過多只發生于：①長期過量服用鐵劑；②長期大量攝入含鐵量異常高的特殊食品（如非洲斑圖人用鐵 質器血制備的灑含鐵量高達4mg·100ml-1）；③慢性酒精中毒和六脈性肝硬化，因其均可使鐵的吸收增加；④原發性血色病，因遺傳缺陷而使小腸吸收過多的鐵。在正常情況下，即使膳食鐵含量很豐富，亦不致達到引起慢性中毒的水平。腸外輸入過多的鐵，通常由多次大量輸血引起。

吸收的過量的鐵，多半以含鐵血黃素沉著于網狀內皮細胞或某些組織的實質細胞。通常將鐵儲備增加而不伴有組織損害時，稱為含鐵血黃素沉積癥；而將出現組織損害，特別在肝臟中有鐵的大量增加時，稱為血色病。血色病的主要癥狀有肝硬化、糖尿、皮膚高度色素沉著、以房性心律不齊為前導的心力衰竭等。

鐵中毒的預防：急性中毒主要發生于兒童，或出于自己誤服，將包裝美觀的糖衣或糖漿鐵劑當糖吃，或出于家長缺乏醫學常識，認為鐵劑是“補藥”而超過規定劑量服用。因此對于鐵劑的使用，藥瓶標簽上應有明確交待，醫生也要加強醫藥常識宣傳，說明亂吃鐵劑的危險性。家庭中的鐵劑應放好以好免誤服。對于慢性鐵中毒的預防主要為：①防止長期過量服用鐵劑；②防止慢性酒精中毒。至于因肝硬化引起的慢性鐵中毒，或因某疾病而必須反復大量輸血而引起的慢性鐵中毒，則應著眼于原發疾病的防治。

7.4　銅

銅是大多數動物的組成成分和必需的營養素。銅缺乏可導致生長和代謝的紊亂。一個多世紀以來，已知銅是呼吸色素的必需成分，并在越來越多的蛋白質和酶中檢測到。1847年Harless就指出軟體動物內的銅具有重要作用。1878年Frederig首先從章魚血內蛋白質復合物中將銅分離出來，并稱這種含銅蛋白質為銅蘭蛋白（hemocyanin）。1928年Hart報告銅為哺乳動物的必需元素。大約與此同時，在家養的動物中確認出現銅缺乏病——背部凹陷和腹瀉。1984年報告了營養不良嬰兒的銅缺乏癥。以后，一些研究工作者又敘述了各種情況的銅缺乏癥。于是銅對健康的意義受到越來越多的重視。

7.4.1　銅在人體內的分布和代謝

正常人體內的含銅總量約為100～150mg，其中約50～70%在肌肉和骨骼中，20%在肝臟中，5～10%在血液中。少量存在于銅酶中。各器官組織中的銅濃度，以肝腎、心、頭發和腦中最高；脾、肺、肌肉、骨次之；腦垂體、甲狀腺和胸腺最低。

正常人全血銅含量約為100μg%。在紅細胞和血漿之間的分布大體相等。正常人血清銅濃度穩定，不受年齡、性別、月經部位主要在胃和小腸上部。吸收后運送至肝臟、骨髓等處，用以合成血漿銅藍蛋白及銅酶，參與血紅素及細胞色素的合成。肝臟在銅的代謝和內環境穩定中起著核心的作用。

正常人每日通過糞、尿、汗等各種途徑約排出1～3.6mg的銅，其中約80%通過膽汁排出，其次則通過小腸粘膜。隨尿排出的銅其量微，通常每24h少于30μg。

7.4.2　銅的生理功用

銅吸收后，經血液送至肝臟及全身，除一部分以銅蛋白形式儲存于肝臟外，其余或在肝內合成血漿銅藍蛋白，或在各組織內合成細胞色素氧化酶、過氧化物歧化酶、酪氨酸酶等。這些銅蛋白和銅酶在人體內起著下述種種重要生理作用。

（1）維護正常的造血機能　銅至少在以下兩方面維護正常的造血機能：①促進鐵的吸收和運輸。當血漿銅藍蛋白濃度降低時，自小腸和自組織與肝臟的儲備鐵輸送至血漿的鐵減少。顯然，銅藍蛋白催化二階鐵氧化成三鐵對于生成運鐵蛋白有重要作用；②銅藍蛋白（可能還有細胞色素氧化酶）能促進血紅素和血紅蛋白的合成。所以，銅缺乏時可影響血紅蛋白的合成，產生壽命短促的異常紅細胞。

（2）維護骨骼、血管和皮膚的正常　 銅酶賴氨酰氧化酶促進骨骼、血管和皮膚膠原和彈性蛋白的交聯。缺銅時骨骼結構疏松易碎，發育停止，心臟、主動脈和大血管中彈性蛋白含量降低，組織張力降低從而易于發生動脈瘤和血管破裂。皮膚也由于膠原和彈性蛋白含量降低而發生相應的病變。

（3）維護中樞神經系統的健康含銅的細胞色素氧化酶能促進髓鞘的形成和維持，多巴胺β羧化酶、酪氨酸酶則與兒荼酚胺的生物合成有關。已報告缺銅可導致腦組織萎縮，灰質和白質變性，神經原減少，精神發育停滯，嗜睡，運動障礙等。

（4）保護毛發正常的色素和結構　 銅酶酪氨酸酶能催化酪氨酸轉為多巴（dopa,即3，4二羧苯丙氨酸），并進而轉為黑色素。缺銅時，黑色素生成障礙，結果毛發脫色。銅酶硫氫基氧化酶具有維護毛發結構正常及防止角化的作用，缺銅時硫氫基氧化酶缺乏，結果毛發角化，出現具有鋼絲樣頭發的卷發癥。

（5）保護機體細胞免受超氧離子的毒害 心、肝、腦、骨髓中有一些細胞銅蛋白（cytocuprein），包括腦銅蛋白（cerebrocuprein）、紅細胞銅蛋白（erythrocuprein）和肝銅蛋白（hepatocuprein）等具有超氧物歧化酶的活力，因而稱為超氧歧化酶。它們催化超氧離子成為氧和過氧化氫，從而保護活細胞免受毒性很強的超氧離子的毒害（這種超氧離子是分子氧氧化體內某些底物時產生的）。所以超氧物歧化酶是保護需氧生物細胞賴以生存的必要酶。

除了上述生理作用外，銅對膽固醇代謝、心肌細胞氧化代謝、機體防御機能、激素分泌等許多生理、生化和病理生理過程也有影響。

7.4.3　銅的需要量和來源

雖然，1928年就已提出銅為哺乳動物所必需，但直到70年代，銅才正式有供給量標準。由于對銅的代謝、生理和營養作用的了解還很初步，因此，現在所提出的需要量初步建議。世界衛生組織已提出每天每公斤體重的銅需要量嬰幼兒為80μg，較大的兒童為40μg，成人為30μg。美國提出成人銅的RDA為2～3mg。

對于長期接受腸外營養的病人，推薦輸注液中每天每公斤體重加入20～30μg的銅。

銅廣泛分布于各種食物，如谷類、豆類、硬果、肝、腎、貝類等都是含銅豐富的食物。通常成人每天可從膳食中得到2.5～5mg的銅，能充分滿足需要量。

牛乳含銅量很低，約為0.015～0.18mg·L-1。人乳含銅量高于牛乳，但隨著哺乳期延長含量逐漸降低（例如從哺乳初期的1.05mg·L-1降低至哺乳末期的0.15 mg·L[SB]-1[/SB]）。因此，在以牛乳進行全人工喂養間或在母乳喂養的后期，應當注意銅的補充。

7.4.4　銅缺乏病、先天性銅代謝障礙疾病和銅中毒

（1）銅缺乏病　人體明顯的銅缺乏病首先報告于1964年，發現于蛋白質-能量營養不良的嬰兒，以后又報告了許多病例。

人們一般都能從膳食中得到滿足需要量的銅，通常不致發生缺乏。銅的缺乏病主要發生于以下幾種情況：①早產兒；②全面營養不良和長期腹瀉；③伴有小腸吸收不良的病變；④長期完全腸外營養的病人；⑤長期使用螯合劑。

足月嬰兒肝中銅儲備通常足夠供應嬰兒4～6個月，如開始進食乳以外含銅豐富的食品，也不致發生銅缺乏。但嬰兒肝中的銅儲備主要是在妊娠最后三個月積聚的，所以早產兒的銅儲備非常不足。此時，如采用牛乳人工喂養（牛乳含銅遠低于人乳），就容易發生銅缺乏。早產兒的銅缺乏病通常在出生2～3個月時發生。銅缺乏病的特征是骨質疏松癥，嗜中性白細胞減少癥，貧血（這種貧血開始是血紅蛋白過少性的。而后正常母細胞中的鐵代謝受干擾，并有紅細胞生成障礙。骨髓檢驗可見鐵的大量沉著，而用鐵治療無滿意效果、皮膚和毛發脫色，張力減退，精神性運動障礙（psychomotor　 retardation）。血清銅和血漿銅藍蛋白濃度、血漿鐵清除率和紅細胞鐵吸收降低。而此時如單獨給予銅。這種缺銅綜合癥的種種癥狀都可消失。

上述銅缺乏癥亦可發生于胃腸功能失調或全人工喂養而不補充銅的早產嬰兒。

銅缺乏病亦見于完全腸外營養而不補充銅的成人。1974年Vilter報告了1例成人銅缺乏病，在2個半月中每天只得銅0.1mg，結果出現體重減輕、嗜中性白細胞減少癥和貧血。其血漿銅為20μg%，而銅蛋白測不到。經給銅每天1mg共7天，這些癥狀就很快消除。

在秘魯已報告蛋白質-能量營養不良的嬰兒發生了難治的貧血和中性白細胞減少癥。后來發現了銅缺乏癥的生化證據，于改變飲食后，許多病人的癥狀就消除了。但有些人仍需銅劑治療。

銅缺乏病還繼發于慢性小腸吸收不良、給螯合劑或鋅劑之后。鋅和銅互相吸收。在動物，鋅攝入量高時可引起銅缺乏病，特別是銅的攝入量處于缺乏邊緣時。在人體曾報告因缺乏鋅而患腸病型肢皮炎的嬰兒。每到接受300mg的鋅，三周后發生了銅缺乏病。

上述幾種原因引起的銅缺乏病均可用銅劑治療。嬰兒營養性缺乏病用1%硫酸銅口服，劑量為每天2～3mg的硫酸銅，即可得到良好療效。對完全腸外營養病人，通過輸液使嬰兒每天每公斤體重得到20～30μg的銅，成人每天總共得到0.5～1.0mg的銅，即可防止病人血漿銅下降，并可治愈病人的銅缺乏病。

（2）先天性銅代謝障礙疾病以下兩種銅代謝異常疾病的發生，并非由于膳食有缺銅或消化道疾病引起的銅的吸收不良等后天的原因，而是由于先天性的銅代謝障礙。

① 肝豆狀核變性（Wildon病）這是一種常染色體隱性遺傳的銅的代謝障礙所引起的少見疾病，1912年首先由Wilson報告，我國先后約已有50例報告。

本病起因是由于先天性的銅代謝障礙，用放射性銅研究表明，肝豆類核變性者銅吸收增加，達56%。而同時肝臟合成銅藍蛋白遠少于正常，從膽汁排出銅的過程發生障礙，于是引起大量銅在肝內沉著，肝銅濃度可達正常人的20～50倍以上。肝內銅沉著超過肝臟銅結合力時，血漿游離銅（非銅藍蛋白結合銅）就上升至正常的5～10倍，這就導致銅在肝、腦、角、膜、腎等器官組織中沉著，造成危害。

肝豆狀核變性的癥狀是肝硬化，大腦豆狀核區功能不全的神經性異常，共濟失調，肢體震顫，角膜Kayser-Fleischer環（角膜外緣呈棕色或灰綠色的環），皮膚色素沉著，與低磷酸鹽血癥及低磷酸鹽血癥及低尿酸血癥一起出現的以氨基酸尿、磷酸鹽尿、尿酸尿為特點的腎異常。血清銅濃度通常降低，尿銅排出量顯著增加，銅藍蛋白濃度一般下降，白細胞色素氧化酶活力下降。

本病治療原則是消除身體組織中過量的銅，并防止銅在各器官組織繼續沉積。為此應盡量減少銅的攝入和促進銅的排出。為促進銅的排出可使用能隨尿排出的各種銅螯合劑，其中D青霉胺有良好的臨床效果。

②Menke綜合征 亦稱Menke卷發綜合征或Menke鋼絲樣發綜合劑，是另一種先天性銅代謝異常的疾病。它以X鏈急性遺傳。

患者血液、肝臟、大腦中銅含量減少，組織中銅酶（如細胞色素氧化酶、結締組織胺氧休酶、多巴胺β-羧化酶和酪氨酸酶）的活力減退，可能是上述病奕的基礎。

上述病變的基本原因，可能是銅從小腸粘膜細胞運入血液和肝臟中的銅含量卻減少。最近，進行Menke病患者皮膚的纖維母細胞培養，表明其銅含量增加。因此，細胞輸送的異常看來不限于小腸粘膜細胞。

銅鹽（如硫酸銅）對本病有良好的療效，使血清銅濃度迅速恢復，血漿銅藍蛋白濃度漸趨正常，一般情況逐漸好轉而康復。

（3）銅中毒

①急性銅中毒飲用與銅容器或銅管道長時間接解的酸性飲料（包括碳酸水、檸檬柑桔類果汁等）可引起輕度急性銅中毒，出現惡心、嘔吐、上腹部痛、腹瀉等胃腸刺激癥狀和頭痛、眩暈、虛弱和金屬味等神經癥狀。

②慢性銅中毒慢性銅中毒已見于某些動物。每天給山羊喂1.5g硫酸銅，經30～80天可引起慢性中毒。出現遲鈍、抑郁、厭食、黃疸等狀。解剖可見肝硬化及腎臟充血，此時肝腎中銅含量顯著增加。但人體除上述肝豆狀核變性中有慢性銅中毒外，幾乎見不到其它慢性銅中毒的征象。長期吃大量牡蠣等貝類、肝臟、蘑菇、硬果和巧克力等含銅量高的食品者，他們的銅攝入量可較正常的每天攝入量（2～5mg）高10倍以上，但從未發現慢性銅中毒的證據。

7.4.5　一些疾病中的銅的代謝異常

下列疾病可引起血清銅濃度增高：病毒和細菌感染、類風濕關節炎、風濕熱、紅斑性狼瘡、多發性硬化、心肌梗塞、嚴重的甲狀腺毒癥、急性和慢性肝病、急性和慢性白血病、各種腫瘤（如白血病、支氣管肺癌、鱗狀上皮細胞癌、膀胱癌、淋巴瘤等）、血色病、門脈或膽汁性的肝硬化、精神分裂癥、缺鐵性貧血、再生障礙性貧血、溶血性貧血、出血性貧血、惡性貧血、鐮狀細胞性貧血等。

淋巴瘤患者（包括何杰金病）血銅在治療前升高，經有效治療后降低，緩解者可達正常值，再升高常為復發之先兆。

精神病患者清銅均有顯著增高，新發病例高于多年患者。

輸入雌激素、甲狀腺激素、垂體激素及進行外科手術等亦可引起血銅升高。

在下列疾病中血清銅濃度降低：粘液性水腫、惡性營養不良（Kwashiorkor）、口炎 性腹瀉、粥樣瀉（coliac disease）、自發性低蛋白血癥。

在下列疾病中血清銅/鋅比值明顯增大：支氣管癌、白血病、何杰金病、肉瘤、結性淋巴瘤肺結核、彌漫性淋巴瘤、皮膚病、贅生物、胰腺疾病、神經系統疾病、缺鐵性貧血、鐮狀細胞性貧血。這在診斷上有參考價值。

膳食和體內肝臟中鋅/銅比值增大是引起心血管病的因素。由于血清或血漿中的鋅/銅比值并不反映肝臟鋅/銅比值，已做了對紅細胞超氧物酶活力的測定，初步數據表明這是一個可用來從側面了解肝臟鋅/銅比值的方法。

7.5　鋅

三千多年前古埃及人就開始用一種鋅制劑——卡拉明來治療皮膚病。當然那時并不知道鋅元素，鋅是中國科學家宋應星首先發現的，并于1637年在其名著“天工開物”中述及了鋅的制法等，以后隨著化學的發展，1750～1850年人們已開始用氧化鋅和硫化鋅來治病。1869年Raulin發現鋅存在于生活機體中，并為生活機體所必需。1963年報告了人體的鋅缺乏病，于是鋅開始列為人體必需營養素。

7.5.1　鋅在人體內的分布和代謝

成人體內含鋅約2～3g，存在于所有組織中，3～5%在白細胞中，其余在血漿中。血液中的鋅濃度全血約為900μg·100ml[SB]-1[/SB],紅細胞約為1400μg·100ml[SB]-1[/SB]，白細胞含鋅量約為紅細胞的25倍，血漿和血清中的鋅濃度約為100～140μg%（血清鋅稍高于血漿鋅，約高出5～15μg·100ml[SB]-1[/SB]）。

頭發含鋅量約為125～250μg·g[SB]-1[/SB]，其量可反映人體鋅的營養狀況。陳志祥曾報告上海和南京成年男性發鋅含量分別為179±38μg·g-1和197±μg·g-1，成年女性發鋅含量分別為191±47μg·g-1和209±62μg·g-1。

鋅主要在小腸內吸收，先來自胰臟的一種小分子量的能與鋅結合的配結合的配體結合，進入小腸粘膜，然后和血漿中的白蛋白或運鐵蛋白結合，隨血流進入門脈循環。

人們平均每天從膳食中攝入約10～15mg的鋅，吸收率一般為20～30%。

鋅的吸收率可因食物中的含磷化合物植酸而下降，因植酸與鋅生成不易溶解的植酸鋅復合物而降低鋅的吸收率。植酸鋅還可與鈣進一步生成更不易溶解的植酸鋅的-鈣復合物，使鋅的吸收率進一步下降。

纖維素亦可影響鋅的吸收，植物性食物鋅的吸收率低于動物性食物，這與其含有維生素和植酸有關。

鋅的吸收率還部分地決定于鋅的營養狀況。體內鋅缺乏時，吸收率增高。

吸收的鋅，經代謝后主要通過胰臟的分泌而由腸道排出，只有小部分（每天約0.5mg）糖尿排出，其量比較穩定，顯然不受年齡、性別、攝入量和尿量的影響。

汗中亦含有鋅，一般約為1mg·L-1，在無明顯出汗時，每天隨汗丟失的鋅量很少，但在大量出汗時，據測定一天隨汗丟失的鋅可高達4mg。

大鼠的研究表明，鋅與鐵相反，體內儲備不易動員。因此，特別需要有規律的外源補充，尤其是在生長期。

7.5.2　鋅的生理功用

（1）參加人體內許多金屬酶的組成　鋅是人機體中200多種酶的組成部分，在按功能劃分的六大酶類（氧化還原酶類、轉移酶類、水解酶類、裂解酶類、異構酶類和合成酶類）中，每一類中均有含鋅酶。人體內重要的含鋅酶有碳酸酐酶、胰羧肽酶、DNA聚合酶、醛脫氫酶、谷氨酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶、乳酸脫氫酶、堿性磷酸酶、丙酮酸氧化酶等。它們在組織呼吸以及蛋白質、脂肪、糖和核酸等的代謝中有重要作用。

催化CO2+H2O→H2CO3反應的碳酸酐酶以足夠的速率消除CO2而維持生命。因此，這種酶可使人免于CO2中毒，沒有這種酶就不能以足夠的速率消除CO2而維持生命。因此，這種酶對于CO2輸送的重要性有如紅細胞對氧的輸送。在人體紅細胞中，每mol的碳酸酐酶都含有1g原子的鋅。已證明在正常的病理條件下，紅細胞中鋅的含量與碳酸酐酶活力之間存在相關。

來自胰液的羧肽酶A和B，每mol蛋白質都含有1g原子的鋅，鋅原子對這些酶的催化作用是必需的。在試管內羧肽酶的鋅可被其它金屬如鈷、錳、鎳、鐵、鎘、汞和鉛所取代，結果顯著改變了催化作用和基質的特異性。羧肽酶A和B兩者均隨胰液進入腸道，參加蛋白質水解。

其它含鋅酶，如堿性磷酸酶，乳酸脫氫酶、丙酮酸羧化酶、蘋果酸脫氫酶在蛋白質、脂肪、糖的代謝中都有重要的作用。

（2）促進機體的生長發育和組織再生　鋅是調節基因表達即調節DNA復制、轉譯和轉錄的DNA聚合酶的必需組成部分，因此，缺鋅動物的突出的癥狀是生長、蛋白質合成、DNA和RNA代謝等發生障礙。在人體，缺鋅兒童的生長發生到嚴重影響而出現缺鋅性侏儒癥。不論成人或兒童缺鋅都能使創傷的組織愈合困難。鋅不僅對于蛋白質和核酸的合成而且對于細胞的生長、分裂和分化的各個過程都是必需的。因此，鋅對于正處于生長發育旺盛期的嬰兒、兒童和青少年，對于組織創傷的患者，是更加重要的營養素。

鋅對于胎兒的生長發育很重要。妊娠期間甚至短時期缺鋅，也可使大鼠的后代發生先天性畸形。包括骨骼、大腦、心臟、眼、胃腸道和肺。胎兒的死亡率也增加。

（3）促進食欲　動物和人缺鋅時，出現食欲缺乏。口服組氨酸以造成人工缺鋅時（組氨酸可奪取體內結合于白蛋白的鋅，使之從尿中排出，引起體內缺鋅），也可引起食欲顯著減退。這都證明鋅維持正常食欲中的作用。

（4）鋅缺乏對味覺系統有不良的影響，導致味覺遲鈍。鋅可能通過參加構成一種含鋅蛋白-唾液蛋白對味覺及食欲起促進作用。

（5）促進性器官和性機能的正常　缺鋅大鼠前列腺和精囊發育不全，精子之減少，給鋅后可使之恢復。已發生睪丸退變者則不能恢復。在人體，缺鋅使性成熟推遲，性器官發育不全，性機能降低，精子減少，第二性征發育不全，月經不正常或停止，如及時給鋅治療。這些癥狀都好轉或消失。

（6）保護皮膚健康　動物和人都可因缺鋅而影響皮膚健康，出現皮膚粗糙、干燥等現象。在組織學上可見上皮角化和食道的類角化（這可能部分地與硫和粘多糖代謝異常有關，在缺鋅動物身上已發現了這種代謝異常）。這時皮膚創傷治愈變慢，對感染的易感性增加。

（7）參加免疫功能過程　鋅在保持免疫反應中的作用近些年來已引起注意。根據它在DNA合成中的作用，推測它在參加包括免疫反應細胞在內的細胞復制中起著重要作用。缺鋅動物的胸腺萎縮，胸腺和脾臟重量減輕。人和動物缺鋅時T細胞功能受損，引起細胞介導免疫改變，使免疫力降低。同時缺鋅還可能使有免疫力的細胞增殖減少，胸腺因子活性降低，DNA合成減少，細胞表面受體發生變化。因此，機體缺鋅可削弱免疫機制，降低抵抗力，使機體易受細菌感染。1978年在牙買加的一次研究提示，鋅缺乏是蛋白質-能量營養不良嬰兒免疫力缺乏的原因。

7.5.3　鋅的需要量和來源

人體對于鋅的需要量因生理條件而異，妊娠、授乳和生長均可使需要量增加。這可從上述鋅的生理功用中得到解釋。同時，人體對于鋅的需要量也因膳食組成而異，膳食中谷類食物所占的比率較高時，鋅的供應量也要求增加。因谷類食物的植酸和纖維素可減低鋅的吸收率。

現在還不知道最適于健康和生長的精確的最小鋅的需要，但作參考數字，WHO于1977年推薦了臨時的鋅供給量標準如下：（按每人每天計）嬰兒及兒童0～12個月6mg，1～10歲8mg；男性11～17歲14mg，18歲以上11mg，女性10～13歲13mg，14歲以上11mg。妊娠婦女15mg，授乳婦女27mg。這一標準是按鋅的可利用率為20%提出的。美國也根據鋅平衡研究的結果，于1980年初步推薦了如下的每日鋅供給量：嬰兒0～0.5mg，孕婦加5mg，乳母加10mg。并指出在這一標準中，鋅的攝入量應來自含有足夠動物蛋白的平衡膳食。我國營養學會1988年10月修訂的每日膳食中營養素供給量已包括鋅的數字，與述美國所提出的量相同，僅孕婦與乳母均加5mg。

鋅的來源廣泛，普遍存于各種食物，但動植物性食物之間，鋅的含量和吸收利用率很大差別。動物性食物含鋅豐富且吸收率高。據報告每公斤食物含鋅量，如牡蠣、鯡魚都在1000mg以上，肉類、肝臟、蛋類則在20～50mg之間。我國預防醫學科學院營養與食品衛生研究所編著的“食物成分表”已列出我國部分食物的鋅含量，每公斤含鋅在30mg以上的有大白菜、黃豆、白蘿卜；含鋅在10～30mg之間的有稻米（糙）、小麥、小麥面、小米、玉米、玉米面、高梁面、扁豆、馬鈴薯、胡蘿卜、紫皮蘿卜、蔓菁、蘿卜纓、南瓜、匣子；含鋅不足10mg的有甜薯干。

7.5.4　鋅缺乏和鋅中毒

（1）鋅缺乏　兒童發生慢性鋅缺乏病時，主要表現為生長停滯。青少年除生長停滯外，還會人性成熟推遲、性器官發育不全、第二性征發育不全等。如果鋅缺乏癥發生于孕婦，可以不同程度地影響胎兒的生長發育，以致引起胎兒的種種畸形。不論兒童或成人缺鋅，均可引起味覺減退及食欲不振，出現異食癖。例如發生于伊朗的缺鋅性侏儒癥中，常見有食土癖。嚴重缺鋅時，即使肝臟中有一定量維生素A儲備，亦可出現暗適應能力降低。鋅缺乏病一般不有皮膚干燥糙等癥狀，在急性鋅缺乏病中，主要表現為皮膚損害和禿發病，也有發生腹瀉、嗜眠閏、抑郁癥和眼的損害。

鋅不同程度地存于各種自然食物中，一般情況下可以滿足人體對鋅的基本需要而不致缺乏，發生鋅缺乏癥主要見于以下幾種情況：

①以含有大量植酸和纖維素的糧食為主要食品時，由于植酸和纖維素影響鋅的吸收而引起鋅缺乏病。

②鋅的需要量增加時　 在身體迅速成長時，在妊娠或授乳期，不論按每公斤體重計或熱量計，人體對于鋅的需要量都增加。

③在有腸病性肢皮炎的遺傳因素時　 有這種少見的常染色體隱性遺傳的家族的人其小腸粘膜上皮細胞對鋅的聚集能力降低，從而降低鋅的吸收能力，而易于發生鋅缺乏病。

④用缺鋅或低鋅的配方代乳食品喂養嬰兒時嬰兒從母體帶來的鋅儲備很少，出生后幾乎立即須全賴喂養所提供的鋅。用母乳喂養嬰兒時，如果母親不缺鋅，一般母乳均能滿足嬰兒鋅的需要。但如果用缺鋅或低鋅的配方代乳食品時，則常易出現鋅缺乏。

牛乳的含鋅量（平均約3mg·L-1）,雖高于人乳（約0.1～1.0mg·L-1），但人體對于牛乳鋅的吸收利用率卻低于人乳。這是因為人乳內含有豐富的能與鋅結合的又能促進鋅吸收的小分子量配體，但牛乳中缺乏此類配體。因此，對于有某種遺傳素質的嬰兒來說，當斷食人乳改吃牛乳時，常易發生腸病性肢皮炎。

⑤在臨床上采用完全腸外營養時　長期接受腸外營養而未予補充鋅的病人，可發生嚴重而急劇的鋅缺乏病。其血漿鋅值在低達8μg%。同時有大量鋅隨滲出液丟失時，如燒傷等情況下，則可加速出現鋅缺乏病。

⑥手術　手術后的病人也可能發生鋅缺乏，這時創傷的愈合可能受到影響。

⑦給予螯合劑時 在給予青霉胺、組氨酸等螯合劑時亦可引起缺鋅。此時可出現食欲不振，味覺和嗅覺功能不全和中樞神經系統異常。

⑧慢性腎病　慢性腎病患者可因尿中鋅的排出增多而引缺鋅，此時除血清鋅減少外，還可出現急性或慢性的鋅缺乏癥狀。急性癥狀包括食欲不振，味覺及嗅覺功能不全和中樞神經系統功能異常。慢性癥狀包括生長發育遲緩，貧血，睪丸萎縮，創傷愈后延遲等。長期血液透析病人可因血漿鋅下降而出現陽萎。

鋅缺乏病的預防應當根據其原因采取對策。在谷類中含有大量植酸的地區，應當從改進或調整糧食品種上著手。因需要量增加而引起缺鋅時，則應在膳食中增加含鋅豐富的食物。為預防嬰兒缺鋅，應當提倡母乳喂養。嬰兒配方食品應當含有適量的鋅。

（2）鋅中毒　鋅中毒可能發生于治療中過量涂布或服用鋅劑及鋅容器儲存食品時，中毒的表征和體片為惡心、嘔吐、急性腹痛、腹瀉和發熱。給實驗動物以大劑量的鋅，可產生貧血、生長停滯和突然死亡。

鋅中毒通常在停止鋅的接觸或攝入后，癥狀短期內即可消失。

對于鋅中毒的預防主要為：①防止食品、水源和空氣被鋅污染；②用鋅治療疾病時，要掌握劑量。

7.5.5　各種疾病中人體鋅代謝和鋅酶活力的改變

（1）急性和慢性感染　在急性和慢性感染中如肺炎、氣管炎、丹毒和化膿性腎炎等，血清鋅濃度低于正常范圍。而在這些疾病全愈時，逐漸恢復正常。

現已發現，感染反應中，一方面在由白細胞釋放的內源性白細胞介質（leukocyte endogenousmediator,LEM）作用下，肝臟對鋅的攝取增加，用于核酸，蛋白質及鋅酶的合成，而另一方面，在LEM的作用下，血漿中蛋白質結合的鋅減少，幾乎完全為可擴散鋅，從而易從尿及汗中排出。由此造成：①感染后血清或血漿中的鋅低于正常；②人體的鋅代謝易呈負平衡，機體容易出現缺鋅。這在臨床上有實際意義。

（2）急性心肌梗塞　急性心肌梗塞時，血清鋅濃度降低，但心肌梗塞區及梗塞周圍組織的線粒體、微粒體和可溶性蛋白內的含鋅量比正常心肌增多。并且在心肌梗塞處有大量堿性磷酸酶濃集，這說明鋅及含鋅酶參加了修復過程。

（3）腫瘤和白血病　在患有各種惡性腫瘤時，血清中鋅濃度下降。在急性和慢性淋巴性和骨髓性白血病時，白細胞濃度下降至正常值的10%。在白血病和何杰金病時，有進量的鋅排出，原因不明。

（4）酒精中毒后肝硬化　從肝分離的乙醇脫氫酶已證實為含金屬鋅的酶。酒精中毒后的肝硬化，可發生鋅代謝的顯著異常。嚴重酒精中毒的病人，其血清鋅濃度降至66±19μg·100ml[SB]-1[/SB]，而正常人則為121±19μg·100ml[SB]-1[/SB]。降得最低的見于肝昏迷病人。鋅濃度低于30μg%表示預后不良。死于酒精中毒肝硬化的病人的肝組織，其鋅和鐵含量只有正常的一半，而鈣、鎂、鋁、錳和銅的濃度正常。酒精中毒后，肝硬化的病人尿中排出異常大量的鋅，每24h為1000±20μg。血清鋅濃度的降低和尿鋅排出量的增加可能部分由于低白蛋白血和蛋白質與鋅的結合減少。對這種病人按生理量給予硫酸鋅，可使尿鋅排出時傾向于恢復正常，并常可見到肝功能亦趨向于恢復正常

7.6　硒

硒是1817年發現的，1957年證實為動物所必需，1958年弄清了許多國家的羊、豬、牛、馬等所流行的白肌病都系由缺硒引起。但首次證實硒為人體所必需，則是我國克山病防治工作者的貢獻。從60年代起我國克山病防治工作者就已經觀察到硒對于防治克山病的作用。在以后的大規模防治中，又進一步驗證和肯定了克山病和缺硒的關系，從而肯定了硒是人體必需的微量元素。這是自又1957年證實硒為動物所必需以來，對硒的研究所取得重大進展。也是近些年來在微量元素研究中所取得的重大進展之一。

7.6.1　硒在人體內的分布和代謝

關于人體含硒總量報告數字不一，有6mg者，亦有14～21mg者。硒廣泛分布于除脂肪以外的所有組織中，其濃度以肝、胰、腎、心、脾、牙釉質和指甲中為最高，脂肪組織最低。人體血硒濃度不一，它受不同地區的土壤、水和食物中硒含量的影響。例如，美國正常人血硒含量為0.1～0.34μg·ml[SB]-1[/SB],而在土壤中含硒量一般較低的新西蘭人血硒濃度僅為0.068±0.013μg·ml-1。我國人民全血中的硒含量，據楊光圻等報告，非克山病病區群體總均值為0.095ppm±SD0.088，而克山病病區為0.021ppm±SD0。001。高硒非中毒地區為0.44(0.35～0.58)μg·ml-1,高硒中毒地區為3.2(1.3～7.5)μg·ml-1。硒也分布在頭發中，頭發中的硒含量是了解人體硒營養狀況的良好指標。據楊光圻等報告，我國硒正常地區發硒均值可達0.8ppm，而克山病病區居民群體發硒總值僅為0.074ppm±0.050,高硒非中毒地區為3.7ppm，高硒中毒地區為32.2ppm。

硒主要在小腸吸收，人體對食物中硒的吸收率約為60～80%。硒的吸收率因其存在的化學結構形式、化合物溶解度的大小等而不同，蛋氨酸硒較無機形式的硒更容易吸收，溶解度大的硒化合物比溶解度小的更容易吸收。

經腸道吸收進入體內的硒，代謝后大部分經尿排出。尿硒是判定體內硒的盈虛狀況的良好指標。據楊光圻等報告，我國硒適宜地區居民尿硒含量為0.026±0.012μg·ml-1,硒缺乏地區（克山病地區）為0.007±0.001μg·ml-1,高硒非中毒地區為0。14（0。04～0。33）μg·ml-1,高硒中毒地區為2.68(0.88～6.63)μg·ml-1。

硒的其它排出途徑為糞、汗。

7.6.2　硒的生理功用

（1）作為谷胱甘肽過氧化酶的成分　在人和動物體內起抗氧化作用。1973年發現硒是大鼠紅細胞中谷胱甘肽過氧化物酶的組成成分之后，人們才知道硒在人和動物體內主要的作用方式，并已弄清每mol的谷肽過氧化物酶含4g原子的硒。谷胱甘肽過氧化物酶在體內的主要作用是它能催化過氧化氫還原為水，能利用谷胱甘肽將過氧化物還原成羥基脂酸，使脂肪酸按正常β-氧化渠道氧化下去，從而防止過多的過氧化物損害機體代謝和危及機體的生存。

由于谷胱甘肽過氧化物酶抗氧化作用，它能使細胞膜中的脂類免受過氧化氫和其它過氧化物的作用，從而保護了細胞膜和細胞。

（2）促進生長 　硒對于大鼠和雞等的生長和繁殖是必需的，缺硒時生長停滯或受到不同程度的影響。硒對于人的生長亦有作用。組織培養也證明硒對二倍體人體纖維細胞的生長是必需的。

（3）保護心血管和心肌的健康 硒能降低心血管病的發病率，例如在北極地區的Lepland有許多含硒豐富的苔蘚，以這種苔蘚為食料的馴鹿基鹿肉中的硒含量很高，吃這種鹿肉的人血硒很高，心血管發病率很低。Frost(1975)曾用補充硒的辦法治療過24例心絞痛病人，結果使22例患者獲得好轉。墨西哥用每個膠囊含有0.5mg亞硒酸鹽形式的硒和100IU維生素E的膠囊治療冠心病絞痛，結果是92%的患者有效，表現為：①心絞痛減輕或消除；②精力和工作效率增加；③心電圖改善。

硒不僅對于保護心血管而且對于保護心肌的健康有重要作用。在我國，與缺硒有密切關系的克山病有心肌壞死，主要表現為原纖維型的心肌細胞壞死與線粒體型的心肌細胞壞死。Sweeny等發現缺硒和維生素E的小豬心肌細胞出現較多的脂質、線粒體輕度變性、毛細管變性。Vleet認為硒及維生素E對多種動物的心肌纖維，小動脈及微血管的結構及功能均有重要作用。發生病變的機理是：缺硒后脂質過氧化反應增強，造成生化紊亂，引起心肌纖維壞死，心肌小動脈及毛細細管損傷。

（4）解除體內重金屬的毒性作用　硒和金屬有很強的親和力，是一種天然的對抗重金屬的解毒劑，在生物體內與金屬相結合，形成金屬-硒-蛋白質復合物而使金屬得到解毒和排泄。它對汞、甲基汞、鎘、鉛等都有解毒作用。對汞和甲基汞，硒化氫和蛋白質形成的結合物能使Hg2+或甲汞的活性喪失。對鎘，硒可以拮抗Cd2+對各方面的毒性（包括對睪丸、肝和腎的損傷以及造成高血壓的趨勢等）。反之，如缺乏硒則使鎘的毒性加強。鉛的毒性是促進細胞膜產生過氧化物，而硒和維生素E都有防止細胞膜上形成過氧化物的作用。所以硒和維生素E可以對抗鉛的毒性。

硒還可以降低黃曲霉毒素B1的毒性。飼料中加入1ppm的硒可以降低黃曲霉毒素B1的急性毒性損傷，降低試驗動物肝中心小葉壞死的程度及死亡率。

（5）保護視器官的健全功能和視力　含有硒的谷胱甘肽過氧化物酶和維生素E可使視網膜上的氧化損傷降低。亞硒酸鈉可使一種神經性的視覺喪失（紫褚素沉著病）得到改善。黃斑部的退變可因增加谷胱甘肽過氧化物酶而使視力得到恢復。糖尿病人的失明可通過補充硒、維生素E和C而得到改善。還有人發現注射硒及服用含硒多的食物能提高視力，而在大鼠身上還觀察到缺硒與白內障有密切的關系。

（6）抗腫瘤作用從1943年Nelson報告高硒飼料能引起癌后，一段時間內人們廣泛地認為硒是致癌的，有些法規規定食物中不能有硒，動物飼料中禁止添加硒等。但后來有人以添加亞硒酸鈉的飼料對動物作終身喂養試驗，結果并未引起腫瘤的發生，而相反，許多流行病學調查和動物實驗顯示，硒有一定的抗腫瘤作用。例如，在美國血硒平均含量較低（0.157ppm）的俄亥俄州Lima市，每10萬人死于腫瘤者達188人，而血硒平均含量較高（0.256ppm）的Rapid市，每10萬人死于腫瘤的只達94人。但是，盡管有這些結果，迄今為止硒的抗癌作用仍未完全肯定，因有些國家或地區，如新西蘭，雖然其土壤的含硒量和居民有血抗腫瘤作用的問題尚須作進一步研究，應當開展和加強對于缺硒地區（如克山病流行區）腫瘤發生率和死亡率高于其它國家。顯然，至于硒是否確有抗瘤作用的問題尚須作進一步研究，應當開展和加強對于缺硒地區（如克山病流行區）腫瘤發病率的調查。

還有人報告，硒還有刺激免疫球蛋白及抗體產生，增強機體對疾病的抵抗力等作用。

7.6.3　硒的需要量和來源

70年代中國預防醫學科學院克山病防治小分隊和其它單位的克山病防治工作者一起證實了硒為人體所必需，他們根據防治克山病所需的硒攝入量提出了成人硒的最低需要量為每人每日40μg·1984年楊光圻等又根據近年來克山病和硒中毒防治研究資料提出我國成人硒供給量標準應為40～150μg的建議。在70年代后期，國外學者根據動物試驗和人體代謝試驗也推斷提出了人的硒需要量，如1976年的一次國際會議上推薦硒的需要量為60μg。Stewart等于1978年根據硒的代謝研究提出研究提出婦女硒的最小需要量為20μg。Schrauzer(1978)認為每天需要攝入100～350μg硒才不會使機體出現異常變化。Smith認為每日硒需要量為250μg。1980年美國國家研究委員會營養需要量推薦委員會提出了成人每人每日硒供應量為0.05～0.2mg，嬰兒0～5歲為0.01～0.04mg，0.5～1.0歲為0.02～0.06mg，兒童1～3歲為0.02～0.08mg，4～6歲為0.03～0.12mg，7～10歲為0.05～0.20mg，11歲的以上至成年為0.05～0.20mg。1988年我國的推薦供給量7歲以上的人群分性別均為50μg·d-1。

食物中硒含量受產地土壤中硒含量的影響而有很大的地區差異，一般地說海味、腎、肝、肉和整粒的谷類是硒的良好來源。我國的食物中的含硒量尚未進行廣泛的測定，中國預防醫學科學院食品衛生研究所編著的“食物成分表”中列出的北京、河北、河南生產的幾種食物硒含量的均值和范圍為：小麥74（14～34）μg·kg[SB]-1[/SB]、大白菜74（20～212）μg·kg[SB]-1[/SB],南瓜40（13～118）μg·kg[SB]-1[/SB]。

7.6.4　硒缺乏病和硒中毒

1）缺乏病　1957年以后逐漸弄清了動物中許多原因不明的疾病是由缺硒引起的。大鼠單純缺硒能引起生長停滯、白內障生成和無精癥。給雞喂一種只缺硒匠飼料引起羽毛生長良和胰萎縮。

鑒于硒維生素E在功能上有密切聯系（例如兩者在機體內的抗氧化作用上有協同和相互節約的作用）。因此，對動物在同時缺乏硒和維生素E時，所出現的癥狀進行了考察，結果觀察到大鼠出現肝壞死、生長減慢、肌肉鈣沉積，牙根膜病、脫毛、白內障。雞出現滲出性素質、沙囊肌病、胰損害。牛羊出現肌肉營養不良、肌肉鈣沉著，血清谷草轉氨酶升高。羊出現不育和牙根膜病。豬出現營養性肝病，桑葚心臟。豬羊出現突然死亡。馬出現黃色脂肪病。兔出現出血。但在我國證實克山病和缺硒的關系之前。世界上未曾明確報告發生于人的硒缺乏病。而只是零星地看到一些懷疑與缺硒有關的病變。1977年Mckenzie報告一名長期接受完全腸外營養的婦女在接受幾乎不含硒的腸外營養40天后，血漿硒濃度降至0.009μg·ml-1，紅細胞谷胱甘肽過氧化物酶隨著紅細胞中硒的下降而減少。病人訴述肌痛癥，在靜脈注射硒以后的一周內，就得到改善。

雖然對克山病的病因還在進一步研究，但與缺硒有密切關系則已肯定，其根據是：①與非病區相比克山病區的居民在營養上都有缺硒的特點、硒攝入量、血中硒含量、尿中硒排出量和發硒含量都明顯低于非病區；②通過給予亞硒酸鈉硒劑可使克山病得到有效的預防。

關于克山病的病因、病理、癥狀、診斷、治療和預防等的詳細敘述請參見本書第二十章（缺硒與克山病）。

近幾年來還在大骨節病的防治中，觀察到大骨節病與缺硒的關系。1979年甘肅西寧縣新莊大骨節病防治科研協作組報告，用亞硒酸鈉與維生素E治療兒童早期大骨節病取得顯著療效。雖然也有個別單位報告無效，但多數單位取得不同程度的乃至顯著療效。因此，已經提出大骨節病與人體缺硒有關的觀點。

（2）硒中毒 動物在攝入含硒量高的牧草或其它含硒量高的飼料時，可發生中毒。急性中毒時出現一種被稱作“蹣跚盲”的綜合征。其特征是失明、腹痛、流涎，最后因肌肉麻痹而死于呼吸困難。慢性中毒時出現脫毛、脫蹄、角變形、長骨關節糜爛、四肢僵硬、跛行、心臟萎縮、肝硬化和貧血。即所謂“家畜硒中毒或堿毒（質）病（alkali　disease）”。人因食用含硒量高食物和水，或從事某些常常接觸到硒到的工作，可出現不同程度的硒中毒癥狀，包括毛發脫落、皮膚脫色、指甲異常、疲乏無力、惡心嘔吐、呼出氣有大蒜氣味等。

楊光圻曾報告了我國高硒地區湖北省施恩縣動物和人的地方性硒中毒。該地動物發生的硒中毒的情況為：耕牛出現較多的“堿毒病”。豬常發生腳的炎癥或脫毛脫蹄，仔豬類似蹣跚盲地不停地兜圈子，最后死亡。雞蛋的孵出率很低，孵出的雞畸形、缺嘴殼或呈索狀。人的硒中毒癥狀則有三種類型：①脫發；②脫發及脫甲；③麻痹。這三種類型可能是中毒的三個階段或三種程度。有些病例還有皮膚癥狀。這些癥狀的特點為脫發，頭發先從變干變脆開始，進而在近頭皮處易斷裂與脫落，但脫發后根仍完整，頭發可繼續生長。身上其它部分的毛如眉毛、胡須、陰毛腋毛亦有此種現象。脫甲則從甲體變脆開始，出現白點及縱紋，繼而斷裂。其后隨著新甲的生長，將舊甲推向前而脫落。麻痹開始時為肢端麻木，繼之以抽搐、麻痹、甚至偏癱、死亡。皮膚癥狀則為出疹、出水泡或發生潰瘍。

在此同時，還觀察到湖北施恩縣發生硒的來源（土壤、水、食物或某種工業環境）。然后對此進行全面分析，提出防護辦法。

對某些接觸硒較多的作業人員，在有硒中毒跡象時，除積極消除接觸外，也可在局部范圍內采用高蛋白膳。高蛋白膳對硒中毒有一定防護作用。此外，維生素E能增加硒的排出，亦可用于硒中毒的防治。

7.6　氟

1805年就已發現氟與牙齒結構有關，后來證明食物及飲水中缺氟可引起齲齒。1974年Schwarz報告氟對大鼠生長是必需的。現在一些國家的營養標準中已將氟列入必需，它不僅對于牙齒而且對于骨骼的形成與代謝均有重要作用。

7.7.1　氟在人體內的分布和代謝

正常成人體內含氟總量約為2～3g，約有90%積存于骨骼及牙齒中，少量存在于內臟、軟組織及體液中。血中氟濃度一般為0.04～0.4μg·ml-1，顯著受膳食的影響。

膳食和飲水中的氟攝入后，主要在胃部吸收。氟的吸收很快，吸收率也很高。飲水中的氟可完全吸收，食物中的氟一般吸收50～80%。約有80%以上的氟經腎排出，其余部分則主要隨糞便排出。也有極少部分隨乳汁、毛發等途徑排出。

7.7.2　氟的生理作用和缺氟對人體的影響

氟在骨骼與牙齒的形成中有重要作用。人體骨骼固體的60%為骨鹽（主要羧磷灰石），而氟能與骨鹽結晶表面的離子進行交換，形成氟磷灰石而成為骨鹽的組成部分。骨鹽中的氟多時，骨質堅硬，而且適量的氟有利于鈣和磷的利用及在骨骼中沉積，可加速骨骼的形成，促進生長，并維護骨骼的健康。據報告在氟適宜地區骨質疏松癥較少。氟也是牙齒的重要成分，氟被牙釉質中的羧磷灰石吸附后，在牙齒表面形成一層抗酸性腐蝕的、堅硬的氟磷灰石保護層，有防止齲齒的作用。

缺氟時，由于釉質中不能形成氟磷灰石而使羧磷灰石結構得不到氟磷灰石的保護，牙釉質易被微生物、有機酸和酶侵蝕而發生齲齒。如人體能得到適宜量的氟則可防治齲齒。

老年人缺氟時，鈣磷的利用受到影響，可導致骨質疏松，因此氟對骨質疏松癥有一定預防作用。在水中含氟較高（4～9ppm）的地區居民中，骨質疏松癥較少。至于用治療劑量氟以治療骨質疏松癥，雖然有效，但易發生副作用，使血清鈣下降，出現甲狀旁腺機能亢進和形態異常的骨骼。因此，已進行在給氟的同時給予鈣和維生素D，以克服氟的副作用的試驗。據報告氟-鈣治療是婦女停經后骨質疏松癥的唯一有效療法，X光片清楚證明骨質增加。

7.7.3　氟的需要量和來源

氟的需要量大體為每 天1～2mg。

大部分食品含氟量較高。飲水是氟的重要來源，水中氟含量因地區而異，水中最適氟含量為1ppm，這樣可使兒童每日得到0.5～1.0mg的氟。使成人得到1.5～2mg的氟。

7.7.4　氟過量的毒性作用

攝入過量的氟可引起急性或慢性中毒，氟的急性中毒多見于特殊的工業環境中，屬于職業病學或工業毒理學的范疇，此處從略。

氟的慢性中毒主要發生于高氟地區，因長期通過飲水攝入過量的氟而引起，主要造成骨和牙的損害，即所謂氟骨病，在我國黑龍江、吉林、遼寧、北京、天津、山西、陜西、河南、山東、寧夏、貴州等地均有流行。其臨床表現為斑釉癥和骨損害。牙齒失去光澤，出現白色、黃色、棕褐色、乃至黑色斑點，牙齒變脆，易于折碎或脫落。骨的損害易發生軀干骨，嚴重者全身大部分骨骼均可受累，骨質密度增加與紋理粗糙，間有輕度軟化及疏松的改變。輕度者可僅有腰腿疼痛，嚴重者脊柱前彎畸形，僵直，肢體活動嚴重受限，神經根受壓迫時，則可發生麻木甚至癱瘓。

氟骨病的治療首先是改飲含氟量低的水，如不改變而僅靠藥物治療效果不好。用于氟骨病治療的常用藥物有鈣片和維生素D、蛇紋石等。蛇紋石含氧化鎂21～38%、三氧化二鋁0.6～8%、三氧化二鐵7～9%、二氧化硅40%左右。將蛇紋石粉碎，以200目過篩，每次用50mg，溶于100ml水中沖服，每日2次，連續服用3～6個月，國外報導有療效。

氟骨病預防：氟骨病的發生雖然和食物中的含氟量也有關系，但主要由于飲水中的含氟量高，因此對于氟骨病的預防主要在改善飲水。我國規定飲用水含氟量標準為0.5～1mg·L[SB]-1[/SB]。

7.7　鈷

從1948年證明鈷是維生素B12的組成部分以來。已肯定鈷為人體所必需。但遠在這之前，1879年已有人報告了鈷在造血方面的功能。

人體全身含鈷1.1mg，含量最高的組織是肝、腎和骨。血液中紅細胞的鈷含量高于血漿，每毫升血漿約含鈷60～80pg，全血約含鈷80～300pg。

人動物攝入的鈷必須經腸內細菌合成維生素B12才能吸收利用。牛羊等反芻動物的細菌合成維生素B12發生于小腸上段，可較好地吸收，而在人體，細菌合成維生素B12只發生于結腸，吸收量很小。因此，鈷必須以維生素B12的形式攝入，才能吸收利用。鈷的主要排出途徑是經過腎臟。尿中濃度約為0.14ng·L-1。

體內的鈷主要作為維生素B12的成分而存在，因此，鈷的作用主要體現在維生素B12的作用中——促進紅細胞的正常成熟。

鈷除了作為維生素B12成分外，是否有單獨的必需的生物學作用，現在還只觀察到如下一些現象。藥理劑量的無機鈷鹽，在包括人在內的許多動物中，可引起紅細胞生成增加。但誘發這種反應需要大劑量的鈷，其毒性作用限制了鈷在貧血中的治療作用。此外，有跡象顯示鈷可影響甲狀腺代謝，并可能為合成大鼠甲狀腺激素所必需。在地方性甲狀腺腫和水、土壤和食物中的含鈷量之間存在著某種聯系。如某些居民中甲狀腺功能紊亂，不僅由于環境中的碘和鈷含量低，并且還決定于這些元素的比值。

還沒有擬定無機鈷的推薦供給量。食物中的鈷含量差異很大。肝、腎、海味和綠葉蔬菜是鈷的良好來源。乳制品和精制谷類食品中的鈷含量低得多。

7.8　鉻

從1959年報告了微量的鉻對大鼠正常的糖耐量是必要的之后，才認識到鉻的生物學重要性。由于常常無法以已知的病因學來解釋人糖耐量降低的原因，使人們增加了對鉻的研究興趣。但由于分析技術上的困難，這種元素在營養和代謝中的作用仍然有待進一步研究。

7.9.1　人體內鉻的含量、分布和代謝

人體的含鉻量甚微，約僅為6mg或更低，其中骨、皮膚、脂肪、腎上腺、大腦和肌肉中的含量較高，血清中的鉻濃度低10ng·ml[SB]-1[/SB]。人體組織的鉻含量隨著年齡的增長而降低。

無機鉻的吸收率很低。鉻與有機物生成的“自然復合物”的鉻較易吸收，如啤灑酵母中主要以葡萄糖耐量因子的形式存在的鉻有10～25%可吸收。

鉻主要隨尿排出，少量從膽汁和小腸經糞便排出，微量通過皮膚丟失。攝食混合膳食的健康人每日隨尿排鉻2～20μg。

7.9.2　鉻的生理功用

（1）促進胰島素的作用　糖代謝中鉻作為一個輔助因子對起動胰島素有作用。其作用方式可能是含鉻的葡萄耐量因子促進在細胞膜的硫氫基和胰島素分子A鏈的兩個二硫鍵之間形成一個穩定的橋，使胰島素能充分地發揮作用。

（2）預防動脈硬化　鉻可能對血清膽固醇內環境穩定有作用。喂以缺鉻飼料的大鼠血清膽固醇較高，喂鉻以后血清膽固醇降低。缺鉻大鼠的主動脈斑塊的發病率高于有充足鉻的對照組。

（3）促進蛋白質代謝和生長發育　某些氨基酸摻入蛋白質受鉻的影響。在DNA和RNA的結合部位發現有大量的鉻，提示鉻在核酸的代謝或結構中發揮作用。鉻對最適生長也是需要的，缺鉻動物生長發育停滯。

7.9.3　鉻的需要量和來源

鉻的需要量通常根據尿鉻喪失量來估計，但尿鉻排出量的報告數值差異很大，而確定膳食中所需的鉻量，也決定于有生物學活性的、更容易利用的鉻的比例。由于這些因素，使提出的鉻供應量有一較寬的范圍。如美國營養標準推薦委員會建議每人每日應攝入鉻50～200μg。

鉻的最好來源一般整粒的谷類、豆類、肉和乳制品。谷類經加工精制后鉻的含量大大減少。啤酒酵母家畜肝臟不僅含鉻高而且其所含的鉻活性也大。紅糖中鉻的含量高于白糖。

7.9.4　鉻缺乏

鉻缺乏主要引起葡萄糖耐量降低，生長停滯，動脈粥樣硬化和冠心病發病率增高。

鉻缺乏的判斷包括葡萄糖耐量試驗，尿鉻和發鉻測定。Gurson等（1978）提出早晨4h尿鉻排出量是判定鉻營養狀況的有用指標。毛發中的鉻含量也可提供有用的信息，發鉻含最低于200ng·ml-1時表示鉻缺乏，糖尿病人發鉻常低于200ng·ml-1。

理論上，鉻缺乏的治療是用耐糖因子鉻，但不能得到它的純品。含耐糖因子高的食物，如啤酒酵母可提供充分的有生物學活性的鉻來糾正缺乏。在許多情況下，使用無機三價鉻，主要對蛋白質-能量營養不良的兒童和完全腸外營養的效果較好。三價鉻可以CrCl[XB]3[/XB]·6H[XB]2[/XB]O形式給予，每天180μg。這種形式可吃幾個月而無毒性作用。

7.9　錳

1931年第一次報告錳對大鼠的生長和繁殖是必要的，雖然錳對人是否必需的證據不多，但已推斷錳對人的作用和必需性類似于對其它哺乳動物，并于1972年報告了一例可能為實驗性錳缺乏的病例。

7.9.1　人體內錳的含量、分布和代謝

成年人含錳總量約為20mg，廣泛分布于所組織中，其中以肌肉、肝臟和胰臟的含量較高，正常人血漿錳濃度約為2.5μg/100ml。

中的含錳量都較低（低于2μg[SB]-1[/SB]）。因谷類含錳較多，因此，不大可能出現錳的缺乏

7.10　鉬

約40年前發現鉬可促進固氨菌的生長，其后又看到加鉬于大鼠飼料可使大鼠組織中黃嘌呤氧化酶活力增加。現已證明鉬為動物所必需的營養素，并推斷亦為人體所必需。

人體含鉬總量約為9mg，分布于全身組織和體液中，其中肝、腎、骨和皮膚中含量最高。血鉬量報告的數值相差極大，從1.1～257±20.5ng·ml-1不等。鉬容易從腸道吸收，主要從尿中排出。

鉬為人和動物的黃素依賴酶如黃嘌呤氧化酶和醛氧化酶的成分，它在這些酶完成細胞內電子傳遞中起作用。黃嘌呤化酶對體內嘌呤化合物的氧化代謝及最后形成尿酸起主要的催化作用。它與鐵代謝有密切的關系，能催化肝臟鐵蛋白中的鐵釋放，加速鐵進入血漿的過程，并能使所釋放的Fe2+在血漿內很快氧化成Fe3+，從而迅速與β1-球蛋白形成運鐵蛋白，使鐵能順利地運送至肝臟、骨髓及其它細胞利用。醛氧化酶對解除體內形成的毒醛類的毒性有重要作用。

已從小牛肝臟中分離出一種含鉬酶（亞硫酸鹽氧化酶）。這種酶在體內催化亞硫酸鹽成為硫酸鹽。并已證明這種酶也存在于人體肝臟中。

人的牙釉質中含有豐富的鉬，鉬可增強氟的作用，飲用含鉬25～50ppm、含氟50ppm的水比飲用單獨含氟50ppm的水更能降低齲齒的發病率。

現在對鉬在人體內的代謝了解很不充分，提出的鉬的需要量還是初步的。WHO已推薦每人每日2μg·kg-1。而美國的推薦量為每人每日：嬰兒0～5歲，0.03～0.06mg；0.5～1.0歲，0.04～0.08mg;兒童1～3歲，0.05～0.10mg;4～6歲，0.06～0.15mg;7～10歲，0.1～0.3mg;11歲以上0.15～0.5mg;成人0.15～0.5mg。

鉬廣泛分布于各種食物，其中肉類含2.06ppm，豆夾類蔬菜1.73ppm，谷類含0.33ppm，蔬菜根部含0.25ppm，水果及海味一般低于0.1ppm。

雖然已觀察到上述與鉬有關的生理生化現象，但迄今尚未在動物或人體確證具有鉬缺乏特點的綜合癥。

曾在一些疾病中看到全血含鉬量的變化，如白血病時血鉬增高，貧血患者鉬降低。

長期攝入過量的鉬可使牛羊發生一種慢性鉬中毒病，名為“下瀉疾病”（teart disease）。對于人，已將美國和蘇聯某些地區痛風發病率很高的原因歸于鉬的攝入量高（每天10～15mg ），那些地區因土壤中的含鉬很高而造成農產品含鉬高。

7.11　其它必需微量元素

其它4種必需微量元素為鎳、釩、硅、錫。這些微量元素的缺乏病還只見于精密抑制的實驗條件下的動物。

7.12.1　鎳

今已發現鎳對于大鼠、豬、羊等5種動物是必需的，并推斷它也為人體所必需。

人體含鎳總量約為6～10mg，廣泛分布于骨骼、肺、腎、皮膚等器官和組織中。其中以骨骼中的濃度較高。血清的鎳含量約為1.1～4.6μg·L-1。鎳的吸收部位在小腸，吸收率很低，吸收后經代謝主要從糞便排出，尿中排出量較少，每天約為2～20μg。

缺乏鎳的大鼠出現：①生長減慢，紅細胞壓積、血紅蛋白含量和紅細胞計數降低或減少，②肝臟中許多酶包括蘋果酸鹽脫氫酶等的活力降低；③血清中尿素、ATP和葡萄糖的含量降低；④肝中甘油三酯、葡萄糖和糖原含量降低；⑤鐵的吸收受損；⑥肝、腎、脾中的鐵、銅、鋅含量降低。

缺乏鎳的小豬和山羊則出現生長抑制、求偶期推遲，死胎率增高，皮毛粗糙，骨骼鈣含量降低。

缺乏鎳的小羊顯示生長抑制、血漿總蛋白、紅細胞計數、肝的總脂肪和總膽固醇和肝銅濃度下降，肝、脾、肺和大腦中鐵含量上升。

Nielsen等根據動物試驗資料推斷，成人每天須由膳食提供約30μg的鎳。由于植物性食物含鎳較高，因此一般混合膳食能供應足夠的鎳。人們通常每日可從膳食中得到100～200μg的鎳。現在還沒有人體因缺乏鎳而引起的營養缺乏的綜合征的證據，只是在一些疾病中，如肝硬化、慢性腎功能不全的病人血清中含鎳量降低。

7.12.2　釩

人體約含釩25mg，廣泛存在于牙齒、骨、肺、脾、肝、腎等器官和組織中。血液中的釩濃度通常低于1μg·mg[SB]-1[/SB]。釩的吸收率很低，約僅5%。吸收進入體內的釩主要經尿排出，吸收后的。釩積聚于齒、骨。骨釋放釩的速率很慢，可能起著倉庫的作用。

1971年首次提出了釩為動物所必需。Strasia報告大鼠飼料中含釩少于10ng·g-1時，出現生長遲緩。Schwarz等報告對半純化飼料按25～50μg·100g-1補充釩可促進大鼠生長。Hopkin等報告缺乏釩的小雞羽毛發生顯著抑制。

不少人報告了釩對血脂的影響，但不論對于動物或對于人，所得的結果并不一致。有的看對到缺釩使血中總膽固醇或甘油三酯升高，有的則反之。

釩的需要量還不甚清楚，WHO曾提出人體每日約需釩3μg。

7.12.3　硅

人體約含硅15～18g，如按占人體重量萬分之一以下為微量元素則已超過，但因其每人每日的需要量低于100mg，故通常仍將其列入微量元素的范疇內。

硅對于小雞的正常生長是必需的，它參加軟骨、骨和其它結締組織的生成，主要是粘多糖的合成。

動物對硅的需要量較多，大約每克飼料在50μg以上，對于成年人每天約需硅3mg。

動物缺硅時，可出現生長遲緩、器官萎縮、骨骼異常、牙齒發育不良等癥狀，補充硅后，即可恢復生長。由于食物通常可提供足夠的硅，人體不大可能發生硅缺乏。

7.12.4　錫

錫也是由于方法上的困難而使其研究明顯受阻的一種元素。看來它對蛋白質和其它大分子的三級結構起作用，它也可能起氧化還原催化劑的作用。人體約含錫5～20mg。在骨和牙齒中的含量最高。錫的吸收率很低。主要由糞便排出。Reinhold提出人體每日約需錫3.5mg。臟腑類和谷類是錫的良好來源。迄今尚未有人體錫缺乏病的報告。罐頭食品提供大量的錫，達200ppm。攝入過多的錫引起貧血并損害肝臟。

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