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微量元素測定的臨床應用

【標    題】:

微量元素測定的臨床應用


【作者單位】:

山東濟寧東盛電子儀器有限公司


【內容摘要】:生命是蛋白質及核酸的表現形式,而核酸與蛋白質的合成,正常結構及功能、防止自由基攻擊,以及人和需氧生物攝取與轉運氮等,無不與鋅、鐵、銅、錳、碘、硒及其絡合物有關。另外,金屬元素在人體獲得和保有自由電子方面,占有重要地位,在對抗過氧化--丟失自由電子方面也負有重要使命。科學研究顯示,在人體發現的近千種酶中,竟有70%以上是由必需微量元素激活才能發揮其生物學的作用。人隨年齡增長,體內必需微量元素的含量逐漸減少(鉻、鋅等尤為重要),必然會引起酶類、蛋白質及其他生命敏感分子的損害,加速了衰老的進程及疾病的發生。人類的自然壽命應在百歲以上,但人類還不能普遍達到自然壽命,其原因固然很多,其中,體內必需微量元 [更多詳細]

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【正文內容】:
生命是蛋白質及核酸的表現形式,而核酸與蛋白質的合成,正常結構及功能、防止自由基攻擊,以及人和需氧生物攝取與轉運氮等,無不與鋅、鐵、銅、錳、碘、硒及其絡合物有關。另外,金屬元素在人體獲得和保有自由電子方面,占有重要地位,在對抗過氧化--丟失自由電子方面也負有重要使命。科學研究顯示,在人體發現的近千種酶中,竟有70%以上是由必需微量元素激活才能發揮其生物學的作用。人隨年齡增長,體內必需微量元素的含量逐漸減少(鉻、鋅等尤為重要),必然會引起酶類、蛋白質及其他生命敏感分子的損害,加速了衰老的進程及疾病的發生。人類的自然壽命應在百歲以上,但人類還不能普遍達到自然壽命,其原因固然很多,其中,體內必需微量元素及有害微量元素的多寡占有重要地位。特別是硒、鋅、錳、銅、碘等必需微量元素在抗衰老方面更具有重要的作用。
微量元素是相對于宏量元素而言的,專家將能從人體內檢測出60多種化學元素,根據其在體內含量不同,分成兩類:
其一為宏量元素,又稱主要元素,占體重的99.95%。按含量多少的順序排列為:氧、碳、氫、氮、鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯、鎂,共11種,它們構成機體組織,并在體內起電解質作用。
其二為微量元素(Trace elements占體重的0.05%。將含量低于體重0.01%的元素稱為微量元素。微量元素又可分必須微量元素和非必須微量元素兩類。目前公認的必需微量元素有:鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鈷(Co)、鉬(o)、錳(n)、釩(V)、錫(Sn)、硅(Si)、硒(Se)、碘(I)、氟(F)、鎳(Ni)14種,其人體含量見表1。隨著研究的深入,將會發現一些非必需元素甚至有害元素具有一定的生物學作用,甚至可能是必需的元素。
1  14種必須微量元素人體內含量
微量元素
           
    
人體含量
12-20 6   10   80-100  1.5   10   6-12   11   1.5  1-2
2-3   3-5   3
(mg)
(g)
人體若缺乏某種宏量元素,會引起人體機能失調。但這種情況很少發生,因為一般的飲食就含有綽綽有余的宏量元素。微量元素在體內含量雖微,與人體健康密切相關。微量元素與疾病、微量元素與抗衰老和長壽的關系是目前醫學界充滿希望的新領域,已引起國內外營養界和醫學界高度重視。可以說,當今世界,影響最廣、發生率最高的病癥就是微量元素缺乏癥。
從某種意義上說,微量元素對健康的意義比維生素更為重要,因為微量元素只能從外界攝入,人體不能合成也不能儲存。同時,微量元素隨著能量的消耗而消耗,如不能即使補充,人體就會出現疾病、壽命縮短、甚至死亡。微量元素作為酶、激素、維生素、核酸的重要組成成分,參與生命中重要的生理生化代謝過程。
1)在酶系統中起特異的活化中心作用。微量元素使酶蛋白的亞單位保持在一起,或把酶作用的化學物質結合于酶的活性中心。鐵、銅、鋅、鉆、錳、鋁等,能和疏基、膠基、異吡唑基、按基、羥基等配位基或分子基因相絡合,形成絡合物,存在于蛋白質的側鏈上。
2)在激素和維生素中起特異的生理作用。某些微量元素是激素或維生素的成分和重要的活性部分,如缺少這些微量元素,就不能合成相應的激素或維生素,機體的生理功能就必然會受到影響。如甲狀腺激素中的碘和維生素B12中的鉆都是這類微量元素。
3)輸送元素的作用。某些微量元素在體內有輸送普通元素的作用。如鐵是血紅蛋白中氧的攜帶者,沒有鐵就不能合成血紅蛋白,氧就無法輸送,組織細胞就不能進行新陳代謝,機體就不能生存。
4)調節體液滲透壓和酸堿平衡。微量元素在體液內,與鉀、鈉、鈣、鎂等離子協同,可起調節滲透壓和體液酸堿度的作用,保持人體的生理功能正常進行。
5)影響核酸代謝。核酸是遺傳信息的攜帶者,核酸中含有相當多的鉻、鐵、鋅、錳、銅、鎳等微量元素,這些微量元素,可以影響核酸的代謝。因此,微量元素在遺傳中起著重要的作用。
6)防癌、抗癌作用。有些微量元素,有一定的防癌、抗癌作用。如鐵、硒等對胃腸道癌有桔抗作用;鎂對惡性淋巴病和慢性白血病有抬抗作用;鋅對食管癌、肺癌有桔抗作用;碘對甲狀腺癌和乳腺癌有桔抗作用。
下面分別介紹鈣、鎂等必元素、有害元素鉛以及幾種必微量元素的生理生化功能、臨床意義以及日常膳食中的含量。
鈣(Ca是人體必需元素,是骨骼和牙齒的主要成分,在維持肌肉神經興奮、血凝過程、酶的激活中起重要作用。缺鈣將導致佝僂病,神經易緊張,脾氣急躁,腿部痙攣等病癥。
(Mg)也是人體必需元素。低鎂血癥是糖尿病、白內障發病的重要因素。ATP酶只有在鎂存在時才有活性,ATP才能水解,而低鎂時ATP不能被激活,ATP也不能分解釋放能量,導致細胞膜離子轉運機制障礙。
(pb)為有害元素。鉛中毒時鐵利用障礙,大腦皮質興奮和抑制功能紊亂。鉛主要累及神經、血液、造血、消化、心血管和泌尿系統。
微量元素
銅(Cu) 正常參考值 1.05~1.30mg/L(原子吸收分光光度法)
1. 銅的生理功能:參與紅細胞、蛋白質和血紅蛋白的合成;協助制造血液;參與生物轉化、電子傳遞和氧化還原作用。缺銅引起的疾病:貧血,骨骼改變,冠心病,白癜風,女性不孕癥。機體缺銅時不僅使鐵的吸收量減少,而且鐵的利用也發生困難。而過量攝入會導致銅中毒。
2. 銅的需要量與來源:銅主要經消化道和呼吸道進入人體。食物中的銅只有20%~30%經胃腸道被吸收,大部分經消化道排出,只有4%的銅隨尿排出。人體含銅量為100~150mg。銅廣泛分布於大腦、肌肉、肝、腎等組織中,以肝臟儲銅量較多。銅存在于多種食物中,見表2。例如魚、肉、谷類等都含較豐富的銅。
2部分食物銅含量(mg/100g)
食物名稱
含量
食物名稱
含量
豬肉
2
茄子
1.3
豬肝
2.5
大白菜
1
芝麻
1.7
0.9
黃豆
1.3
小麥
0.6
綠豆
0.8
蘑菇
0.6
菠菜
1.4
香芹
0.2
3. 銅在治療疾病中的應用:(1)治療冠心病:缺銅會使體內膽固醇代謝紊亂,及引起心肌細胞代謝紊亂,容易引發心肌損傷,導致冠心病。因此,補充適量的銅能協助治療冠心病。(2)治療女性不孕:人體缺乏銅時,輸卵管、卵子和受精卵的運動會受到抑制而導致不孕。補充銅便能協助輸卵管等組織回復正常功能。(3)治療高血壓:銅缺乏時會使膽固醇的正常代謝受到干擾,易發生動脈硬化而引發高血壓。補充銅便能適當改善高血壓的癥狀。
4. 銅的毒性及副作用:銅在肝臟中沉積會造成肝硬化和腹水等。在腦中某些部位沉積會造成運動功能障礙、語言含糊不清等情況。在腎臟沉積會使腎功能受損。
鋅(Zn正常參考值 0.90~1.15mg/L(原子吸收分光光度法)
1. 生理功能:(1)鋅是人體中許多酶的組成部分,也是酶激活劑。目前已知與鋅有關的酶有80多種,如堿性磷酸酶、醛縮酶、碳酸酐酶、羧肽酶和烯醇酶等。(2)鋅調節人體內維生素AC的含量;參與多種人體代謝過程;調節免疫系統。缺鋅導致免疫功能受損,呼吸道反復感染,傷口不易愈合等癥狀。母親缺鋅可能會導致嬰兒出現中樞神經系統先天畸形和腦功能不全。(3促使核酸生物合成,促進生長發育,特別是對生長正旺盛的兒童、少年、青年至關重要。鋅缺乏時會引起核酸和蛋白質合成障礙,生長激素分泌減少,生長發育停滯,性成熟障礙,性功能低下,第二性征發育不全,睪丸萎縮,肝脾腫大,皮膚粗糙,甚至導致缺鋅性侏儒癥。(4鋅參與視紫質的合成,缺鋅患者眼睛對暗適應時間延長,視紫質缺乏會引起夜盲癥,白內障的發病與鋅的缺乏有關。(5缺鋅引起唾液中的磷酸酶減少,味覺功能減退,食欲差,出現怪食癖。6)鋅可促進骨骼和關節的正常發育,缺鋅會引起類風濕關節炎、軟骨發育不良、多發性骨畸形等。7鋅中毒臨床表現為頑固性貧血,食欲下降。
2. 需要量與來源:人體主要從胃腸道和呼吸道吸收鋅,儲存于各器官組織內,由尿、汗及乳汁等排泄。人體以視網膜、睫狀體、前列腺、胰腺、腎、肝等器官組織含有較多的鋅。正常成年人含鋅總量約2~2.5g,而人血則每100ml含鋅713~880mg,很多日常食物都含有鋅,見表3。其中以動物內臟、牛奶、谷類豆類含量較高。
3 部分食物含鋅量(mg/100g)
食物名稱
含量
食物名稱
含量
大白菜
4.2
紫皮蘿卜
2.97
南瓜
1.8
糙米
1.8
茄子
2.9
扁豆
2.7
黃豆
3.6
馬鈴薯
1.6
糙米
1.8
蘑菇
0.5
3. 鋅在治療疾病中的應用:(1治療肺心病。鋅能在人體內構成80多種酶,并能減少自由基造成的損害,從而保護細胞質膜,故此能協助治療肺心病。(2治療老年癡呆。鋅能促進細胞的更新,增強免疫功能。而大腦中以松果體等組織含鋅較多,因此鋅能促進學習、記憶和條件反射等功能。(3治療糖尿病。鋅既能影響胰島素的生成和儲備,亦影響人體對胰島素的敏感性,而且能協助葡萄糖的運送,因此對治療糖尿病有一定幫助。(4治療男性不育。成人若缺鋅可發生性腺萎縮,導致性功能低下,嚴重時會造成男性不育。所以補充適當的鋅可以治療男性不育癥。
4. 鋅的毒性及副作用:若長期過量攝取含鋅的食物,便會影響銅和膽固醇的代謝,形成高膽固醇血癥,引發動脈硬化和冠心病等疾病。
鐵(Fe)正常參考值 0.70~1.84mg/L(原子吸收分光光度法)
1. 生理功能:鐵是血紅蛋白和肌紅蛋白的重要組成部分。血紅蛋白是體內含鐵總量最多的蛋白,其主要功能是運輸氧氣和二氧化碳。肌紅蛋白與氧的貯存有關。鐵是許多酶的組成部分。例如細胞色素氧化酶、過氧化氫酶等都含有鐵,這些酶在生物氧化中起著重要作用。儲備鐵參與機體的免疫和造血過程。當血紅蛋白分解時,鐵被鐵蛋白(儲備鐵)回收,機體缺鐵嚴重影響蛋白質的合成和免疫過程,因而出現缺鐵性貧血。運動時機體還可能出現酸中毒。缺鐵會導致貧血,又影響鋅吸收。缺鐵對于生長發育中的兒童帶來體力、智力、免疫力的障礙,可引起注意力不集中、愛激動、易煩燥、食欲差、腹瀉、易感冒等癥狀。體內鐵過多時,可發生鐵血黃素沉著癥和色素沉著癥
2.需要量與來源:鐵由消化道進入人體后,很快進入血液內,并儲存於各器官中。通常鐵的排泄量很少,每日約排泄0.5~1mg。幾乎所有人體組織都含鐵,其中肝、脾含量最高。有三分之二以上的鐵存在血紅蛋白中,其馀的存在肌紅蛋白、多種氧化酶、鐵蛋白、含鐵血紅素等中。鐵的需要量因人而異,成年男子每日需鐵約10mg。成年女子每日需鐵約18mg。長跑運動員會由于出汗以及胃腸道失血而增加對鐵的消耗。特別在大運動量訓練的運動員中經常會發生鐵營養缺乏癥。含鐵食物見表4主要有動物肝和腎、蛋黃、黑木耳、海帶、豆類和綠葉蔬菜等。應用鐵制炊具烹調食物也可增加飲食中鐵的攝取量。
 
 
4 部分食物含鐵量(mg/100g)
食物名稱
含量
食物名稱
含量
瘦豬肉
2.4
菜花
0.7
羊肝
6.6
黑木耳
185.2
牛肝
9.5
番茄
0.8
鴨蛋
2.7
大白菜
0.6
雞蛋
2.7
海帶
150
雞肉
1.5
冬瓜
0.3
牛肉
0.9
紫菜
33
茄子
0.4
綠豆
6.8
大頭菜
5.4
菠菜
1.8
芹菜
8.5
鴨梨
0.2
3.鐵在治療疾病中的應用:治療缺鐵性貧血。當鐵缺乏時便會影響血紅素的合成,造成貧血。所以補充鐵便能有效治療本病。
4. 鐵的毒性及副作用:若長期過量注射鐵劑及反覆輸血,會產生鐵代謝紊亂,引起繼發性血色病,即慢性中毒。患者的皮膚呈棕、灰或青銅色,肝脾會腫大及伴有性功能低下等其它副作用。
硒(Se)正常參考值 0.08~0.18mg/L(原子吸收分光光度法)
1.硒的生理功能:硒是人體必需的微量元素,具有多種重要的生理功能:保護細胞質膜;加強維生素E的抗氧化功能;增強免疫能力;防止血栓形成。
2.需要量與來源:硒主要經呼吸道和消化道進入人體,而大部份由尿液排出,少量由糞便和乳汁排出。人體含硒約1421mg,主要分布於虹膜、視網膜、肝、胰、腎等地方。硒可以分布到體內所有軟組織中,亦能通過胎盤進入胎兒體內。含硒的食物主要是海產食品、動物內臟和全粒谷物,蔬菜的含量其并不多,經過烹調之後,硒的損失率更高達百分之五十。
3.硒在治療疾病中的應用:(1抗癌。硒化物質對未成熟白細胞的抑制十分明顯,亦可抑制肝癌細胞的分裂、繁殖和生長,因此具有抗癌作用。(2治療克山病。克山病是一種心肌壞死但原因不明的地區性疾病。此病發病快,癥狀重,死亡率高,十分危險。而經過臨床試驗,已證實硒能有效防治克山病。(3治療老年癡呆。過氧化脂質會破壞細胞膜和蛋白質,加速人體衰老,造成老年癡呆。而硒則具有抗氧化作用,可以調節免疫系統,所以對老年癡呆有輔助治療的作用。
4.硒的毒性及副作用:過量的硒會使患者囗內產生金屬味,并有頭暈、惡心、指甲發黑脫落等徵狀,嚴重者會發燒、腸胃不適、骨髓發炎甚至死亡。
Ni正常參考值 0.1~1.5μg/L (原子吸收分光光度法)
1.鎳的生理功能:鎳是人體必需的微量元素,最近幾年才被證實具有重要的生理功能:加強胰島素的作用;協助制造血液。
2.需要量與來源:鎳主要從呼吸道進入人體,但不容易在消化道被吸收。鎳進入人體後,主要由尿液和汗液等排出。正常成人體內含鎳約6~10mg。鎳主要分布於腦、脊髓、肺、腎和皮膚等組織里,叁與多種組織的運作。含鎳豐富的食物較少,以下是部份含鎳的食物。(見表5)
5   (μg/g )
115.4
114.6
137.3
113.4
97.1
89.9
166.3
131.8
 3.在治療疾病中的應用:(1治療老年癡呆。過氧化脂質會破壞細胞膜和蛋白質,加速人體衰老,造成老年癡呆。而鎳則具有抗氧化作用,可以調節免疫系統,所以對老年癡呆有輔助治療的作用。(2治療糖尿病。鎳能夠增加胰島素的分泌,從而降低血糖,對治療糖尿病有一定的幫助。(3治療頭痛失眠。鎳叁與人體多種的代謝和合成,可以作為神經鎮痛劑,治療神經痛等疾病。(4治療貧血和肝硬化。適量的鎳可加速紅細胞、白細胞和血紅蛋白的制造,刺激生血的功能,協助制造血液,所以能治療貧血和肝硬化。(5治療冠心病。鎳能使擴張的冠狀動脈收縮,抑制冠狀動脈血壓,因此能減輕心肌的缺氧反應。
4.鎳的毒性及副作用:過量的鎳有致癌作用,會使細胞發生惡變。故某些飲用水和土壤含鎳量高的地方,其肝癌和鼻咽癌等發病率亦比較高。另外,缺血心肌釋放出的鎳會加重心肌的損傷,引起心臟病。
(Cr) 正常參考值 0.16~150μg/L (原子吸收分光光度法)
1.的生理功能:鉻是人體必需的微量元素,有著重要的生理功能:協助胰島素發揮作用;增加膽固醇的分解和排泄;增加血紅蛋白合成,協助造血;促進生長發育.
2.鉻的需要量與來源:鉻不易被消化道吸收,但容易在皮膚表層和蛋白質結合,被皮膚吸收。鉻主要由尿中排出人體。成人體內含鉻約6mg,年紀越大,含量越少。主要分布於心、腦、肝、脾、腎等組織內。日常食物中,以家畜肝臟、海產食品、粗糧等含較多的鉻。另外,粗糙谷物比精制食品含較多的鉻。
3.鉻在治療疾病中的應用:(1治療糖尿病。鉻叁與糖的代謝,又協助胰島素分泌和發揮作用,因此補充鉻可使血糖下降,對治療糖尿病有幫助。(2治療冠心病。實驗證明,缺乏鉻會使胰島素水平增高,導致動脈硬化。由於鉻叁與糖和脂肪的代謝,又能增加膽固醇的分解和排泄,故此對冠心病的治療有輔助的作用。
4.鉻的毒性及副作用:囗服重鉻酸鉀會刺激胃腸粘膜,患者會有吞咽困難、腹瀉等現象出現,嚴重者會發生休克和呼吸困難,造成生命危險。
近來,人們愈來愈多地認識到人類的生存和發展絕對離不開這些必要的微量元素的吸收、傳輸、分布和利用。在人體內,微量元素的含量雖然遠不如糖、脂肪和蛋白質那樣多,但是它們的作用卻一點也不亞于糖、脂肪和蛋白質。另外,科學家還通過研究認識到,利用這些微量元素絕對不是很簡單的事情,并不像我們吃進米飯、饅頭、魚肉、蔬菜和水果那樣的簡單。例如,有人曾經設想,維生素B12分子結構的中心是一個鈷離子,也就是說維生素B12是鈷的化合物,那么,如果缺乏維生素B12,就應該多吃一點鈷鹽。但是事實卻并非如此簡單,吃了簡單的鈷鹽,不但對治療缺乏維生素B12的癥狀無效,反而略有毒性,只有服用維生素B12才真正有效。看來,利用微量元素還有很大的學問,還需要不斷探索。既然微量元素對生命和健康具有如此重要的作用,那么調節微量元素在體內的含量就有著極為重大的意義。維持體內元素的平衡,主要靠食物、藥物和吸入空氣中的微粒等。我國中草藥資源豐富,開發利用中藥中的微量元素以延年益壽也許是未來生命科學的一個研究方向。
    來自:微量元素分析儀
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