微量元素与地球化学性地方病

1.“水土病”——地方病病因的科学论断

20世纪70年代初，英国地球化学家Eric Hamilton教授领导的研究小组精确地分析了岩石、灰尘、自来水、鱼、全膳食、人的血液和大脑等许多物质中的60余种元素，并将英国人血液中各种化学元素的平均含量同地壳中元素的丰度值（又称“克拉克值”），即地壳中元素的平均含量进行了比较，发现两者的分布规律极为相似。这个意外的发现揭示了人体与地质地理环境间的密切关系。它表明人类是环境进化的产物。人体的化学元素组成与所处环境之间存在着某种平衡。一旦人群所处的环境出现极端情形（如地球化学异常、环境公害污染等），使局部地区元素的丰度比发生了不正常的变化，就可能导致人体中某种元素含量与标准丰度曲线发生偏离，干扰正常生理生化过程，从而引起各种疾病。地球化学家的这些发现，好像打开了一扇神秘的大门，为人类微量元素健康学的研究开辟了新的领域。

大量的流行病学调查材料证实，在不同地质、地理环境中的人群，在健康与疾病方面确实存在明显的区域性。人类在同心脏病、癌症、脑血管病的斗争中发现，很多病因不明的疾病，它们并不是由细菌、病毒、寄生虫等引起，而是与环境中微量元素的异常有关。现已查明的有：华北、西南、西北等地饮水中氟含量过高导致的地方性氟中毒与“氟骨症”；新疆维吾尔自治区生产建设兵团农七师所在地奎屯和内蒙古的某些地区，因饮水中含高浓度的砷而发生地方性砷中毒，简称“地砷病”；台湾省沿海花莲等地的“乌脚病”也与饮水中的高浓度砷有关；在河北黄骅县沿海地区发现，高碘地区也同样会发生“地方性甲状腺肿”；从东北、华北直至西南地区分布的地方性心肌病——“克山病”，以及大骨节病等都与贫硒有关。

微量元素锌及铁缺乏，在儿童中占一定比例，这是因为锌、铁摄入不足以及生物利用度差所致。由于植物性食物中的植酸可同锌结合，干扰肠道对锌的吸收，所以以植物性食物为主的人群易引起锌缺乏。在美国长期从事研究工作的印度科学家和医生Prasad教授，长期进行微量元素锌缺乏的研究，他在埃及以及伊朗、南美、印度等地开展了大量研究工作，发现中东、伊朗、南美、印度等以谷类为主食的国家中，由于居民食用未经发酵的小麦粉做的面食，造成微量元素锌的摄入量不足，出现 “伊朗乡村病”，即生长发育迟缓的缺锌性侏儒，以及性机能减退及贫血症的患者。“伊朗乡村病”的患者，血清锌浓度仅为正常人的2/3，而在接受微量元素锌补充和治疗后，取得了奇迹般的疗效。

2.从《马可·波罗游记》到克山病

意大利探险家马可·波罗在他的名著《马可·波罗游记》中描述了他在中国陕西一带旅行时，发现当地的家畜毛驴患有白肌病——系一种因缺硒引起的牲畜疾病。人类克山病主要分布在我国东北至西南的一条带状土壤贫硒的地带，我国科学工作者在对原因不明的地方性心肌病——克山病的调查中发现，该病的发病区与动物白肌病的发病区，两者分布有相当程度的一致性。通过对全国克山病200多个病区与非病区县进行的内外环境样品（水、土壤、粮食、蔬菜、毛发、血液、脏器）中微量元素的分析证明，环境中微量元素硒的缺乏是引起该病的重要原因之一，这是我国科学工作者在克山病研究中作出的重要贡献，该项研究成果在1984年北京举行的第三届国际硒会议上获奖。而对被称为克山病“姊妹病”的地方性骨关节病——“大骨节病”的研究也发现，病区人群在生化指标上存在着低硒性紊乱。

3.微量元素营养需要的模式

1912年，法国科学家Bertrand提出必需微量元素都存在一个营养需要的标准模式。即当机体摄取的必需微量元素浓度从“缺乏”逐步变化到“过剩”时，机体也会经历几个生理阶段，并呈现出具有一定特征的生物反应曲线：在微量元素完全缺乏的情况下，无法维持生命，可能发生死亡；而限制微量元素的摄入量时，机体虽然能够残存，但表现出各种临界缺乏症。随着微量元素摄入量的增加，曲线逐渐达到表示最佳功能的平稳状态。直到微量元素摄取过量时，首先出现的是“临界毒性”，然后迅速达到“致死毒性”。这一曲线被称为Bertrand曲线，其基本形式适用于所有的元素，只是描述微量元素最佳功能的平稳状态所出现的平台，不同微量元素依据其毒性不同，而呈现不同的宽窄而已。也就是说，对每一种微量元素人体都有一个安全的接触范围，在此范围内，可维持最佳的组织浓度，以及生理、生化功能，当超出其安全范围时，每一种微量元素都会表现出其特有的毒性反应；而当低于此安全范围时，机体对每一种微量元素又都会表现出其特有的临界缺乏症状。