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第八章 微量元素
人体是一个有机生命体,几乎含有自然界中存在的各种元素。目前人体内可检出的元素已达70种以上,它们在体内的共同特点是浓度很低,这些元素的含量小于人体体重0.01%,称为微量元素(microelement或trace element)。
1973年WHO确定必需微量元素的数量为14种(锌、铜、铁、碘、碱、铬、钴、锰、钼、钒、氟、镍、锶、锡);1980年美国按不同年龄和生理状况确定了铁、锌、碘、铜、锰、氟、铬、硒、钼等9种元素的膳食供给量或安全摄入水平;我国1988年修订的营养素推荐供给量中只提出了铁、锌、碘、硒等4种。1996年,FAO/IAEA/WHO的专家委员会提出在人体组织中的浓度小于250μg/g含量的元素为微量元素。并根据1973年以来的研究结果和认识,提出了人体必需微量元素(essential trace element)的概念:①是人体内的生理活性物质,是有机结构中的必需成分;②这种元素必须通过食物摄入,当从饮食中摄入的量减少到某一低限值时,将导致某一种或某些重要生理功能的损伤。同时,该委员会还强调,一种元素在一个动物种属的实验中证明是必需,不能推论为该元素也是另一种动物或人类所必需,如要确定,则一定要通过不同动物实验或人群的调查、研究来加以验证。
该专家委员会将以往已确定的“必需微量元素”重新进行分析归类,共分为三类:第一类为人体必需的微量元素,有碘(I)、锌(Zn)、硒(Se)、铜(Cu)、钼(Mo)、铬(Cr)、钴(Co)、铁(Fe)等八种;第二类为人体可能必需微量元素(possible essential trace element),有锰(Mn)、硅(Si)、镍(Ni)、硼(B)、钒(V)等五种;第三类为具有潜在毒性微量元素(potentially toxic essential trace element),但在低剂量时,对人体可能具有功能的微量元素,包括氟(F)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铝(Al)、锂(Li)和锡(Sn)等八种。
人体必需微量元素在体内的含量极少,甚至仅有痕量,但却有十分重要的生理功能。主要有:①构成酶和维生素的组成成分或辅助因子:如碳酸酐酶含有锌,呼吸酶含有铁和铜,精氨酸酶含有锰,谷胱甘肽过氧化酶含有硒,维生素B 12含有钴等。②构成某些激素或参与激素的作用:如甲状腺素含有碘,胰岛素含有锌,铬是葡萄糖耐量因子的重要组成成分,铜参与肾上腺类固醇的生成等。③参与基因的调控和核酸代谢:如锌是调节基因启动子的金属应答元件结合转录因子(metal responsive transcription factor,MTF)和金属反应元件(metal response elemen,MRE)的主要成分,能正向或负向调节多种基因;核酸代谢需要铬、锰、铜、锌等多种微量元素。④其他特殊的生理功能:如铁为血红蛋白的成分,参与氧的运送,锌指蛋白的发现证实了锌的结构功能等。
本章将从理化性质、吸收与代谢、生理功能、缺乏与过量、营养状况评价、膳食参考摄入量和主要食物来源等方面详细介绍铁、锌、碘、硒、铜、铬、钼、锰和氟等微量元素,此外,对钴、硼、镍、硅、砷、钒、锂、锡和锶等微量元素作一简要介绍。