人体所需的微量元素

第一节　人体所需的微量元素

现今，花花绿绿的广告，使微量元素深入人心，也正如广告上说的各种微量元素对人体健康运行有着重要的意义。

一、铁元素

1.铁的生理作用。铁在人体中的含量只有0.004%，和钙的含量相比，可以说是微乎其微。但铁是组成血红蛋白的一个不可缺少的成员。人体中的铁，有72%以血红蛋白的形式存在。它是一种含铁的复合蛋白，是血液中红细胞的主要成分。血液运送氧气的重大使命，就是由血红蛋白承担的。

铁是一种变价元素。当铁从一种价态转变为另一种价态时，需要消耗（或放出）的能量极少，因而是血液中氧的良好载体。当血液进入肺部后，红细胞中的铁和呼吸作用吸进来的新鲜氧气相结合，铁便由低价变为高价；当血液进入到身体其他部位时，红细胞中的铁，由高价被还原为低价，并释放出氧气，供组织进行氧化反应。1个血红蛋白分子中含有4个亚铁离子，因此可同4个氧分子可逆结合。血红蛋白的相对分子质量为64000～67000，因此64000～67000克血红蛋白可结合22.4×4＝89.6L氧，即1g血红蛋白可结合1.34～1.36毫升氧。

如果用符号Hb代表血红蛋白的话，氧的运输过程可表示为：

其实，血红蛋白的功能，并不限于运送氧气，还有运送二氧化碳与保持血液酸碱平衡的作用，这些功能也是和铁分不开的。

2.铁在人体中的分布、利用与损失。一个成年人，全身含铁约3～5克，除以血红蛋白形式存在外，还有约10%，分布在肌肉与其他细胞中，是酶的构成成分之一。还有一部分称做贮备铁，贮备在肝脏、脾脏、骨髓、肠与胎盘中，约占总量的15%～20%。此外，还有少量的铁，以和蛋白质相结合的形式，存在于血浆中，称做血浆铁，数量约为3毫克。红细胞的寿命约为120天，最后在肝脏或脾脏中破裂。这样，每天破裂的红细胞数，约相当于红细胞总数的1/120。同时每天又有相同数量的新的红细胞，由红骨髓产生出来。因此，在正常情况下，人体内的红细胞数，维持相对稳定。破坏（或死亡）的红细胞，分离出来的铁，转变成为血浆铁，进入骨髓中后，再次用来生产新的红细胞，肌肉及其他细胞中的铁也是如此，细胞破裂后，变成血浆铁，然后再用来合成新的细胞。

因此，铁和蛋白质、脂肪等其他营养素不同，除出血造成铁的损失外，铁在人体内并无消耗，而是循环利用。尽管如此，但仍然有极少量的铁损失到身体外面，即每天脱落的肠粘膜、皮肤细胞以及毛发中所含的铁，成年男子约为0.9毫克，女子约为0.7毫克。因而每天需要从食物中吸收约1毫克的铁，以资补充。又因为铁的吸收率因食物而异，通常为10%左右，再加上安全系数，从而中国营养学会建议每日膳食营养素供给量中，铁的摄取量成年男子为12毫克，女子为18毫克，孕妇、乳母为28毫克。女子、孕妇、乳母因月经出血、胎儿成长与哺乳等原因，故每日应摄取铁的数量较多。

当每日摄取的铁量，少于损失（应补充）的铁量时，经过一段时间，贮备铁用完，血液中红细胞的数目或者红细胞中的血红蛋白含量，便会相应减少，从而不同程度地出现贫血症状。医学上常采用红细胞计数的方法，来作为确定贫血的标准。一般红细胞在400万个/mm³，血红蛋白在12g%以上者为正常。红细胞数在300～400、200～300、100～200、100万个/mm³以下，血红蛋白在9～11、6～9、3～6、3g%以下，分别为轻度、中度、重度、极重度贫血。

一般足月胎儿肝内贮存的铁，可以供应6个月，早产儿仅够供应3～4个月；同时婴幼儿生长迅速，5个月时体重增加1倍，1岁时增加2倍；又婴幼儿的排泄量比成年人高出数倍，因而在出生后9～34个月期间，往往容易缺铁。如不能及时添加含铁多的辅食，贫血症状还会延续很长时间。其他如大量出血或慢性出血者，患慢性疾病、发热性疾病者，以及病理情况下铁代谢异常者等，也会出现缺铁性贫血。

3.缺铁性贫血。缺铁性贫血的主要症状是：

（1）由于供氧不足，体内的血液更多地流向重要的脏器；而通向暂时影响不大的皮肤、粘膜的血管开始收缩，因而常会出现皮肤、眼睑内粘膜变白；特别是口唇、指甲与耳垂等部分，这种现象更为明显。

（2）由于无法供给细胞足够的氧气，从而导致身体出现各种不适，呼吸急促、心跳加速、乏力、易疲劳、食欲减退以及嗜睡等。

（3）缺铁性贫血还容易造成脑内缺氧，从而影响到正常的思维，使思考能力变差，健忘以及经常出现头晕、眼花、耳鸣等。对于2岁以内的婴幼儿，还会直接影响到脑的正常发育以及身体的发育。此外，还会影响到蛋白质的合成与能量的利用等。

缺铁性贫血起病缓慢，当每天摄入的铁数量不足时，并不会立即发生贫血，而是利用身体中贮备的铁；当贮备的铁用完，开始向贫血的倾向发展时，也不会立即出现上述症状，甚至多数人连自我感觉都不明显。当病人到医院就诊时，病情一般都已发展到了中度贫血。因此，经常注意铁的补充，并使体内有一定数量铁的贮备，以保证身体的真正健康，实属必要。

4.铁的补充。

（1）含铁丰富的食物。动物肝脏（每百克含铁25毫克）、动物全血（每百克含铁15毫克），其他为肉类、淡菜、虾米、蛋黄、黑木耳（干）、海带（干）、芝麻、芝麻酱、大豆、南瓜子、西瓜子、芹菜、苋菜、菠菜、韭菜、小米以及红枣、紫葡萄、红果、樱桃等，含铁都很丰富或较为丰富。

（2）提高铁的吸收利用率。设法提高铁的吸收与利用率也是重要的。动物肝脏、血与肉中的铁，是以血红素形式存在的，最容易被吸收，其吸收率一般为22%，最高可达25%。植物中所含的铁，大多是以植酸铁、草酸铁等不溶性盐的形式存在，所以难以被人吸收、利用，其吸收率一般在10%以下。

实验证明，铜也参与人体的造血过程，并能够影响铁的吸收、运送与利用。因此，在补充铁的同时，还要恰当补铜。此外，维生素C能促进肠内铁的吸收。

（3）食铁过多的危害。服用各种铁剂要在医生指导下服用，只有缺铁的人才能服用，而且不能过量，过量会造成中毒。体内过多的铁沉积于器官中，对肝、心脏等器官有害。

二、铜元素

1.铜的生理功能。铜在人体里的含量比铁还要少。可是，缺了它造血机能就会受到影响，也会造成贫血现象。在人体中，有许多生物化学反应，都要靠酶的催化，人体内至少有11种氧化酶，都含有铜离子。例如，有一种能促使体内的亚铁离子（Fe^2＋）氧化成铁离子（Fe^3＋）的亚铁氧化酶，就是一种含铜0.34%的大分子。它对体内铁的运输与利用有重要作用。缺了它会造成血色素下降，这就是缺铜性贫血。另外缺铜会造成骨胳变脆、心血管功能紊乱、皮下出血等症状。

近几年科学家研究结果显示，人体里的铜元素，对人体骨架的形成，有非常重要的作用。凡摄入足够铜元素的少年，身高都在平均身高以上，而那些低于平均身高的少年，铜的摄入量，大都低于标准值。个别矮个少年，铜的摄取量，要比高个子少年低50%～60%。

铜元素在机体组织发生癌变过程中还起着抑制作用。如我国一些边远地区的妇女与儿童，由于佩戴铜首饰，加上日常生活中经常使用铜器，这些地区的癌症发病率很低。另外，铜还有预防心血管病、消炎抗风湿等等作用。

2.人体内的铜含量。营养生物学研究证实，人体内微量元素铜的含量为100～150毫克，其中肝脏含10～15毫克，占全身总含量的10%。新生儿肝脏中铜含量远高于成人，这是由于母乳中缺少铜，因而将胎儿期储存在肝脏的铜用于克服出生后最初几个月的铜供给缺乏。正常人血浆铜水平为100～200毫克/100毫升，人体每日用膳食提供的铜量常为2～5毫克，其中约有0.6～1.6毫克被吸收而保持体内铜代谢平衡。

3.含铜丰富的食物。现今人们膳食中铜元素偏低，对身体健康很不利。因此，必须藉助膳食来提高铜的摄入。在各种食品中，首数动物肝脏的铜含量为最高，其次是猪肉、蛋黄、鱼类、蛤、蚌、牡蛎与贝壳类食物，其他如香菇、芝麻、黄豆、黑木耳、果仁、杏仁、燕麦、荠菜、菠菜、龙须菜、芋头、油菜、香菜等。同时，也可有意识地使用铜制炊具，帮助机体摄取补充铜元素。但应该着重指出的是，人体对铜的需求量和中毒量非常接近，因此，切不可擅自滥服铜制剂，以预防过量中毒。

三、锌元素

1.锌的生理功能。正常成人含锌1.5～2.5克，其中60%存在于肌肉中，30%存在于骨胳中。身体中锌含量最多的器官是眼、毛发与睾丸。跟铜有些相似的是锌也是多种酶的成分，近年来发现有90多种酶和锌相关，体内任何一种蛋白质的合成都需要含锌的酶。锌可促进生长发育、性成熟，影响胎儿脑的发育。缺锌可使味觉减退、食欲不振或异食癖、免疫功能下降，伤口不易愈合。

2.缺锌的症状。临床早已证明，缺锌儿童生长发育停滞，性成熟产生障碍，伤口愈合能力差。我国19省市对儿童的调查结果显示，60%的学龄前儿童，锌含量低于正常值，从而影响到发育。人的溃疡病、糖尿病都和缺锌相关。近期研究显示，缺锌和夜盲症相关。维生素A在体内的逆转及其在血液中正常浓度的保持，都和锌相关。此外缺锌时，人的暗适应能力与辨色能力减弱。青春期男女脸上常长出粉刺，形成原因之一就是缺锌。

3.锌的吸收。一般成人锌的吸收率约为20%～30%，锌的吸收也受肠道内很多因素的影响。植酸、草酸与纤维素可降低锌的吸收率。动物性食物中锌吸收率高于植物性食物，粮食经发酵可提高锌的吸收。

4.锌的供给量标准及富含锌的食物。我国锌的供给量标准，成人除孕妇、乳母外为1.5毫克/日。动物性食物是锌的主要来源，如牡蛎、鱼、海产品、豆类及谷类也含有锌。蔬菜、水果中含量极低。谷类等含锌和当地土壤含量相关。

由于锌和铜在某些方面竞争，因此铜过量会导致锌的缺乏，锌过量也会导致铜的缺乏。

四、碘元素

1.碘在防治疾病方面的应用。人们发现碘可和蛋白质中的氨基结合使其变性沉淀，且毒性极低，从此把碘作为消毒剂广泛使用。由于碘在水中的溶解度很小，人们根据碘在含有碘化物（如碘化钾）的水溶液中碘的溶解度增大的原理，把碘、碘化钾、稀的酒精溶液配成碘酊使用，其消毒效果更好。在消毒时，留在皮肤上的碘，过一段时间能升华而逐渐消失。

随着科学的发展，在杀菌消毒方面，人们又把碘与一些表面活性剂作用，其化合物称碘附。碘附具有更强大、更迅速的杀菌作用，且不具刺激皮肤，也不使皮肤着色。1969年阿波罗Ⅱ号登月任务中，宇宙飞行员及蛙的消毒都是由碘与碘的载体表面活性剂完成的。

碘还可以和有机化合物（苯甲酸类、脂肪类）形成有机碘化物，临床上作为诊断各器官的造影剂，使其对X射线的吸收能力和周围器官产生区别，造成人工对比，有助于诊断。

在医药上碘可制复方碘甘油、碘喉片、碘酚涂剂等。这些含碘药物，在防病治病方面发挥了较大作用。

现今，已发现碘的同位素有15种，其中131Ⅰ由于半衰期短（8天），而且在衰变中发射的是相对无害的α射线与β射线，因此是医学上最常用的放射性同位素，主要用于甲状腺疾病的诊断与治疗。如在研究人体甲状腺机能状态时，病人就可口服131Ⅰ，吸收后，随着血液流到甲状腺，并被甲状腺所摄取。由于甲状腺所摄取碘的量与速度和其功能状态相关，借助测定仪，在体外测定由131Ⅰ放射出来的γ射线水平，从而反映甲状腺摄取131Ⅰ及合成、释放甲状腺激素的能力。其他用于医学的碘的同位素还有125Ⅰ（半衰期60天），用于移植外科手术中杀死癌细胞。

2.碘的吸收与转化。甲状腺是参与人体生长发育与代谢的重要腺体，它位于颈部咽喉前下方，分左右两叶，中间由峡部相连，约20～25克，一般人被皮下脂肪与肌肉覆盖着，看不见摸不着。甲状腺分泌甲状腺激素。合成甲状腺激素的主要原料是甲状腺球蛋白（包括其中的酪氨酸）与碘。

碘有两种来源：体内甲状腺激素代谢过程中脱下的碘可以再利用，但食物供应是碘的主要来源。每天食物中的微量无机碘经胃肠道吸收进入血液，被甲状腺组织从血浆中迅速摄取并浓缩、贮存。人体含碘物的90%集中在甲状腺内。

3.碘缺乏对人体的危害。人体一旦摄入的碘不足，甲状腺激素合成减少，机体就会出现一系列的障碍。我们将缺碘而造成的障碍统称为碘缺乏病。它不是单一的一种疾病，而是一系列疾病、障碍的总称，对人类健康造成极大的危害。主要有：

（1）地方性甲状腺肿：在缺碘地区，不分性别、年龄都可能发生。人体缺碘造成甲状腺激素合成不足，分泌量减少，使脑垂体促甲状腺激素分泌增多，刺激甲状腺增强作业，久而久之，甲状腺细胞呈现活跃性的增生与肥大，从而导致了甲状腺肿的发生。

（2）呆小症：是由于母体严重碘缺乏而影响了胎儿与哺乳期婴幼儿的大脑发育造成的。该病的临床表现为：傻、哑、聋（有程度不同的语言与听力障碍）、小（身体矮小，有的成人只有60～70厘米高）、瘫。面容特殊：头大、傻相、表情迟钝、眼间距宽，塌鼻梁、鼻孔朝天、厚唇、舌外伸、流涎等。

（3）成年人甲状腺机能低下：成人期甲状腺激素分泌不足，将会导致中枢神经系统兴奋性降低，常见说话与行动迟缓、记忆力减退、淡漠无情与终日思睡。

（4）孕妇缺碘可造成不孕、早产、死胎、畸形、新生儿甲状腺功能低下、单纯性聋哑及新生儿死亡率增高。

4.碘的分布规律。自然界中的碘元素通常以化合物的形式存在，一般可溶解于水中，因此碘随水的流动而流动。水流的方向是由高向低，因此地面的碘亦随水流而呈下列分布趋势：深山区＜半山区＜平原＜沿海。因此，一般内陆山区较容易缺碘，水中含碘量可少于5微克/升。沿海低洼地则积碘较多，水中含量可大于200微克/升。如青海大部分地区水中碘仅0.7微克/升左右；而上海地区的水中碘为20微克/升左右；有些沿海地区水中非但不缺碘，甚至过量，如我国的渤海湾，饮用水中的含碘量高达1000微克/升。

5.科学食用碘盐

碘盐可有效地预防碘缺乏病。我们要科学地食用碘盐，以提高碘的利用率。

首先，食用碘盐贵在坚持。人体补碘是一个长期性、日常性与生活化的过程，正常人应经常食用碘盐，最好是天天食用。

其次，碘盐储存方法要恰当。碘盐应贮存于玻璃或陶瓷罐中，加盖密封放置于低温阴凉处。同时，碘盐不宜久存，要随食随买为宜。以前的含碘盐是在食盐中掺入碘化钾制成，但由于碘化钾在空气中易被氧化，会造成碘流失，且价格较贵，故我国从1989年起规定食盐中不加碘化钾，改加碘酸钾（KIO₃）。碘酸钾是一种较强的氧化剂，在空气中或遇光都是不会被氧化的；而且碘酸钾是离子晶体，沸点高，不具挥发性，所以炒菜时不必强调在出锅前或食用时才加盐。一些科普文章中强调碘盐要避光保存，烹饪加碘盐忌早宜迟等，实际上是指的碘化钾来说的，对于碘酸钾不存在这些情况。碘盐虽然在空气中不会被氧化，但为防止被还原，也要注意以密封保存为好。

6.碘化合物和人体健康。碘化钾、碘化钠、碘酸盐等含碘化合物，不仅是实验室中重要试剂；而且在食品与医疗上，又是重要的养分与药剂，对于维护人体健康起着重要的作用。

五、氟元素

1.氟在人体内的分布。氟在人体内的分布地点主要集中在骨胳、牙齿、指甲与毛发中，尤以牙釉质中含量最多。骨胳中以长骨的含氟量最多。依次为股骨＞肱骨＞掌骨＞颅骨＞腰椎。男性骨胳中氟含量高于女性，且随年龄增长而升高。人的内脏、软组织、血浆中含氟量较低。成年人体内含氟约为2.9克，仅次于硅与铁。氟的生理需要量为0.5～1毫克/日。氟对人体的安全范围比其他微量元素要窄得多，从满足人体对氟的需要到由于过多而导致中毒的量之间相差不多。

2.氟的吸收。肠、胃是氟吸收的主要部位。从肠、胃吸收的氟，能很快进入血液，其中绝大部分与白蛋白结合（约75%），一小部分以氟化物的形式参与运输，并很快进入组织、唾液、肾脏里，大量聚集在骨胳及牙齿内。影响氟吸收量的因素主要是含氟量，其次为氟的存在形式。溶解度高的氟化钠最易吸收，氟化钙较差；食物及水中含钙、Al、Mg元素多时干扰氟的吸收，铁则可促进氟的吸收。谷类食品含氟量低，吸收率低，海产品含氟量高，吸收率亦高。

3.加氟牙膏能防龋齿。牙齿是由三部分构成的。下部是长在牙槽里的牙根，细长成锥形；上部是露出牙槽外面的牙冠；牙冠和牙根之间的部分是牙颈。牙冠外面是釉质又叫珐琅质，是包住牙冠的一层硬组织。这层硬组织是由一些钙盐与有机物组成的。钙盐中主要是羟基磷酸钙，还有些碳酸钙、氟化钙等。

人的饮食尤其是儿童饮食中，糖类物质是不可少的。这些食物残渣留在牙缝里，再加上细菌的作用，会形成酸性物质。釉质虽很坚硬，但对付不了酸性物质，羟基磷酸钙会在酸的作用下溶解，牙冠的保护层就被破坏了。酸性物质乘人之危继续深入，致使牙齿组织土崩瓦解，形成空洞，这种牙齿硬组织逐渐发生变色、软化与缺损的疾病就称为龋齿。

由于当氟化物遇到釉质中的主要成分羟基磷酸钙时，氟离子就会与之作用，生成氟磷酸钙，来代替羟基磷酸钙保护牙齿。氟磷酸钙不仅很坚硬，而且不怕酸的侵蚀，它还有抑制细菌的作用，减少口腔内酸性物质的生成。所以，为了防止龋齿的发生，一般可在牙膏里加入适量氟化物。有些国家还采取了在自来水中加氟的办法。

人体中缺氟，不仅会造成龋齿，对骨胳也能产生重要影响。氟能增强骨胳的硬度，加速骨胳的形成，缺氟会造成老年性骨质疏松症，这在低氟地区比较常见。对骨质疏松患者，服用适量的氟化钠，会使病症减轻。

不论是在牙膏中加氟、在自来水中加氟，还是直接服用氟化钠，都必须注意要适量。如果摄入量过多，不但没有好处，还会引起氟中毒。中毒的主要表现是，牙齿表面失去光泽，牙齿上出现灰色、褐色斑点，这就是斑牙症。严重者会使牙齿变黑，牙被腐蚀而破碎。过多的氟对骨胳、肾脏也有所损害。

氟在自然界分布很广。人的膳食与饮水中，都含有氟。食品中，以鱼类、各种软体动物（如贝类、乌贼、海蜇等）含氟较多。茶叶含氟量最高，而粮食、蔬菜与水果中的含氟量，因土壤与水质不同，有较大差异。

六、钼元素与硒元素

1.钼和人体健康息息相关，是一些酶的组分。缺钼可引起这些酶活性下降，导致儿童、青少年生长发育不良，龋齿的发生率显著提高，而且会引起急性心肌病——克山病。

2.硒对人的生命有重要作用，可延缓细胞衰老，保护细胞的完整性，抵抗重金属中毒，从而延长人类寿命，故硒被称为长命之素。据美国调查，该元素低的地区，人们易患心脏病、脑溢血、高血压、贫血、不妊病等40多种疾病，死亡人数比通常地区高两倍。我国陕西紫阳与湖北恩施地区，由于硒的含量较多，对喉癌细胞抑制达30.2%～67.7%，癌症患病率与死亡率比缺硒地区减少一半。我国流行14省市、自治区的慢性关节病——大骨节病，其病因与发疾机理也是由于低硒、低铜造成的。

七、锗元素

锗也是生命价值得以正常运行的必需微量元素。例如，有机锗在人体中有很强的脱氢能力，可防止细胞衰老，增强人体免疫力。锗还具有抗肿瘤、抗炎症、抗病毒等生理作用。据报道，有机锗是一种广谱抗癌药，治疗转移性肺癌、肝癌、生殖系统癌与白血病都有效。据瑞典与美国报道，有机锗治疗恶性淋巴癌、卵巢癌、子宫颈癌、大肠癌、前列腺癌与黑色素癌均有效。因此，有机锗被誉为“人类健康的保护神”。

八、磷元素

磷是在人体中含量较多的元素之一，仅次于钙。磷与钙都是骨骼牙齿的重要构成材料，其中钙/磷比值约为2∶1。正常成年人骨中的含磷总量约为600～900克，占总含磷量的80%与钙结合并贮存于骨骼与牙齿中，剩余的20%分布于神经组织等软组织中，人体每100毫升全血中含磷35～45毫克。肌体对磷的吸收比钙容易，因此，一般不会出现磷缺乏症。

1.磷的主要生理功能。磷是骨骼与牙齿的重要组成部分，促成骨骼与牙齿的钙化不可缺少的营养素；是维持体内ATP代谢的平衡，调节能量代谢过程中发挥重要作用；是生命物质的组成部分，因为它是组成核苷酸的基本成分，而核苷酸是生命中传递信息与调控细胞代谢的重要物质核糖核酸（RDA）与脱氧核糖核酸（DNA）的基本组成单位；是参与体内的酸碱平衡的调节，参与体内脂肪的代谢。

2.磷的缺乏症及其食物中的来源。人类的食物中有很丰富的磷，故人类营养性的磷缺乏是少见的。磷摄入或吸收的不足可以出现低磷血症，引起红细胞、白细胞、血小板的异常，软骨病；因疾病或过多的摄入磷，将导致高磷血症，使血液中血钙降低导致骨质疏松。

几乎所有的食物都含磷，特别是谷类与含蛋白质丰富的食物。在人类所食用的食物中，无论动物性食物或植物性食物都主要是其细胞，而细胞都含有丰富的磷。

3.人体每天大约需要多少磷。一般国家都无明确规定。1岁以下的婴儿只要能按正常要求喂养，钙能满足需要，磷必然也能满足需要；1岁以上的幼儿以至成人，由于所吃食物种类广泛，磷的来源不成问题，故实际上并无规定磷供给量的必要。一般说来，如果膳食中钙与蛋白质含量充足，则所得到的磷也能满足需要。美国对磷的供给量有一定的规定，其原则是出生至一岁的婴儿，按钙/磷比值为1.5∶1的量供给磷；一岁以上，则按1∶1的量供给磷。

4.营养对人体磷含量的影响。磷广泛存在于动植物组织中，并和蛋白质或脂肪结合成核蛋白、磷蛋白与磷脂等，也有少量其他有机磷与无机磷化合物。除植酸形式的磷不能被机体充分吸收与利用外，其他大都能为机体利用。谷类种子中主要是植酸形式的磷，利用率很低，但当用酵母发面时，或预先将谷粒浸泡于热水中，则可大大降低植酸磷的含量，从而提高其吸收率。若长期食用大量谷类食品，可形成对植酸的适应力，植酸磷的吸收率也可有不同程度的提高；磷的吸收，也需要维生素D。维生素D缺乏，常使血清无机磷酸盐下降，所以佝偻病患者血钙浓度往往正常，而血清无机磷含量较低

九、锂元素

锂是第二周期第I主族的轻金属元素，它普遍存在于地壳中，几乎在所有的火成岩中均可找到锂元素的足迹，尤其是在各种矿泉水中。在1817年阿尔费德森发现锂之前，含锂盐的矿泉水具有治病作用就已被人们所认识。到了近代，锂盐做为药物应用有了较大发展。其中一例就是用碳酸锂（Li₂CO₃）治疗某些精神性疾病——癫狂症与精神压抑症，此类疾病属于精神失调症，该类病人往往过分兴奋与过分压抑，并且在开始时往往无任何发病征兆。

澳大利亚精神病学家——卡特，是第一个试用锂化合物控制这类精神病的医生。他研究了锂化合物的药用价值，并指出锂化合物在医学上的应用可能达到一个全盛的时期。1944年卡特发现，从某些英国的水井中取出的水有助于治疗精神病，经实验发现，这些井水中恰恰含有锂盐。

那么卡特又是如何发现这一事实的呢？

首先，在寻找癫狂症一精神压抑病因的过程中，他发现甲状腺的过分活化或者过分不活化会引出这种精神失调症。在对患者临床观察中，卡特推测，尿中有某种物质可能是生成癫狂症或精神压抑症的原因。

然后，他将某些癫狂病人的尿注射入实验用猪的腹腔，发现猪果然中毒了。他猜测起作用的毒性分子可能是尿酸。然而尿酸在水中溶解度很小，1g尿酸/15000克水，所以无法直接用尿酸来作实验，所以他考虑用尿酸盐代替，又因为尿酸锂溶解度比较大，1g尿酸/380克水，所以用尿酸锂作实验。但当给实验用猪注射尿酸锂后，卡特意外的发现猪的中毒现象大大减低，这说明锂离子可能抵御尿酸产生的毒性。

于是，卡特进一步用碳酸锂代替尿酸锂，试验取得了更好效果，这有力证明了锂盐具有治疗癫狂症与精神压抑症的作用。卡特又做了深入实验当用大量0.5%碳酸锂水溶液对实验用猪注射后，大约经过2小时潜伏期后，猪变得毫无生气，感觉迟钝。只有用其他药物刺激它1～2h后，它们才会恢复正常活力。

1948年后，卡特开始把他的研究成果应用于临床。其中一个较成功的病例是有一个51岁的患者，处于慢性癫狂性兴备状态已有5年，他不休息，并经常胡闹捣乱，妨碍他人休息，因此成为长期监护的对象。但这位患者经卡特医生三周的锂盐的治疗后，便开始安定下来，并且很快成为恢复期的病人，继续服用两个月锂药剂后，他完全康复并很快回到原来工作岗位。

自从1949年后，许多科普与技术性刊物对卡特的工作给予了高度评价。许多制药厂也开始生产碳酸锂，直到今天，锂盐仍广泛用于治疗精神失调症。虽然锂的作用机理有待进一步探索研究，但它的治病效果却是肯定与可靠的，也是惊人的，它帮助数十万精神失调症患者从精神癫狂——抑郁的痛苦中解脱出来。

卡特工作的结果和经验是宝贵的，令人惊叹与难得的，他仅仅用一种简单的无机物就控制了难以治愈的精神失调症，这在无机物中是个奇迹，也是药物史上的一个奇迹。

十、铬在人体中的作用

一提起铬，大家首先想到的一定它的毒性作用，但铬还是人体中的必需微量元素之一。广泛分布于人体内各个器官组织与体液当中，正常情况下，人体内只含有6～7毫克，但对人体却很重要。每公斤体重只要给予1μg的铬，就足以表现出它的生物功能，同时也表现出铬对人体作用的重要性。尽管人体对铬的需要量如此之少，但缺铬的问题却仍然存在，这主要是因为人们主要从食物中摄取铬，而大量的精加工食品在加工过程中丧失了大量的铬。铬的主要功能是在糖代谢中起作用下面我们将逐一介绍：

1.铬和糖耐量：在人体中，葡萄糖耐量、葡萄糖氧化为二氧化碳、葡萄糖转化为脂肪都需要铬的参与。糖利用时要消耗铬，当糖大量利用时就有可能造成铬的不足；铬不足时又影响糖的利用。例如，一些长期胃肠外营养的病人，由于铬未能及时补充而使糖耐受量下降与体重丧失，补充铬后即得到恢复。

在一本有关金属元素的书中曾记述着：生活在沙漠中的“沙鼠”，改用实验室饲料喂养后产生糖尿，放回沙漠后糖尿消失。经调查发现，沙漠中有一种灌木丛，沙鼠不仅入量食用，还将之入量储存于洞穴中。这种植物含有十分丰富的铬。由此证明铬具有抗糖尿的作用。

美国玛利兰州人类营养研究室的医生们经过近15年的研究指出：葡萄糖负荷可造成铬丢失，水果与蔬菜虽然也含丰富的糖，但不会引起铬丢失，因为含的是果糖，果糖释放的很慢，而且含有足够的铬能和淀粉与糖的作用抬抗。铬是唯一一种随年龄增加而使体内含量下降的金属元素。当铬随年龄增长而降低时，糖耐量也随年龄的增长而降低。

2.铬和胰岛素：人体对葡萄糖的耐受，受葡萄糖耐受因子的调控；而葡萄糖耐受因子的稳定性和铬元素有着密切的关系。葡萄糖耐受因子可促进胰岛素的作用，增加胰岛素活性，从而减少胰岛素的用量而有助于对血糖的控制。应该说，铬的功能是通过胰岛素而实现的。铬的作用部位是细胞膜上的胰岛素受体，有可能是增加受体的数量并易化受体的作用。铬不是胰岛素的取代物，是促进胰岛素作用的“加强剂”，是胰岛素起作用的“共同要素”。缺铬使组织对胰岛素的敏感性降低。

3.铬和糖尿病与心血管疾病：铬和糖尿病与动脉粥样硬化关系密切。缺铬严重的地区糖尿病发病率高。已有十分足够的证据证明，铬不足引起糖耐量异常，绝大部分最终发生糖尿病的人都从糖耐量异常开始，预防糖耐量异常起着预防糖尿病的作用。摄入足够的铬，可使糖耐量正常而预防糖尿病的发生。II型糖尿病病人产生大量胰岛素，但血糖得不到很好的控制，随着铬的补充，内源胰岛素减少，糖耐量改善。含铬丰富的食物，可增强胰岛素的效应，预防糖尿病的发生。

缺铬是糖尿病与动脉粥样硬化之间的共同环节。低铬食物能使糖耐量降低，也能引起动脉硬化症。在食物中加入含铬化合物可使糖耐量恢复，也可预防与控制动脉粥样硬化的发生。冠心病患者血中铬含量明显低于正常人，由于冠心病而死亡的人的大动脉组织内含铬量明显低于突发事故的死亡者。动物实验也证明，铬可阻止动脉粥样硬化的形成。缺铬可引起脂肪代谢失调而促进动脉粥样硬化。补充钴可降低血清总胆固醇，增加高密度脂胆固醇。

十一、钴元素

元素钴对生物的营养作用，是从1934年开始被人们所认知的。曾在世界一些地方，包括丹麦、美国、奥大利亚、新西兰等国，牛、羊患了一种怪病——体重减轻、奶量减少、流产甚至死亡。在那一年，研究人员弄清了其原因是因为饲料中缺乏钴，在饲料中补充钴，就可以防止或治愈，从而认识到钴是生物体的必需微量元素之一。

钴的作用主要以维生素B₁₂与B₁₂辅酶形式储存于肝脏发挥其生物学作用。由于世界范围对维生素B₁₂作了大量的研究，积累了丰富的资料，发现钴缺乏常表现为维生素B₁₂缺乏的一系列症状。但是体内的钴只有一少部分以维生素B₁₂形式存在于体内，非维生素B₁₂中的钴以何种形式存在于体内至今还不清楚。有人证实，钴可和氨基酸与蛋白质结合，如人体心肌中的钴就是和心肌蛋白结合在一起的；也可和血浆蛋白、血纤维蛋白原结合。钴可激活很多酶，如能增加人体唾液中淀粉酶的活性，能增加胰淀粉酶与脂肪酶的活性。钴参与造血，在胚胎时期就参与造血过程，可以治疗多种贫血症，最常见的是恶性贫血，但补钴不能得到纠正，必需增加肠道对维生素B₁₂的吸收才能有效。