微量元素与智能

第6章　微量元素与智能

人的智能来源有两种：一是先天智能，由遗传基因决定；二是后天智能，由接触外部环境学习而得。人们普遍认为先天智能即所谓天赋是不可改变的，因为他是由父母遗传基因决定的；至于后天智能，则由学习条件或学习环境决定的。这种观点有一定的道理，但不够确切。先天智能也是可以改变的，变化主要发生在从受精卵开始到胎儿神经系统初步形成这一关键时期。影响因素很多，如某些药品、病毒、微量元素等，均可影响胎儿神经发育。所以说天才的孩子未必都是天才。微量元素对后天智能的影响也很大，可以涉及到任何年龄的人群。从临床资料来看，微量元素导致的智能障碍以器质性居多，并且方式是多种多样的。微量元素对精神、智能的影响主要是通过干扰大脑中枢神经系统的生理功能。经验证实，与精神疾患有关的微量元素有：铁、锌、铜、锰、钴、锶、锡、氟、碘、铅、镉、汞、砷、铝、锂等。

第一节　微量元素缺乏与婴幼儿智能低下

一、锌缺乏对婴幼儿智能的影响

锌是大脑的必需微量元素。急性缺锌可致神经心理上的障碍。嗜酒者、癫 、某种精神分裂症、痴呆患者血锌浓度低。锌在脑中之所以重要，是因它影响着去氧核糖核酸（DNA）的合成，染色质结构和细胞分裂。它也是其他营养物有效地消化、吸收、利用 所必需；同时也是许多酶的复合因子。锌在脑中主要存在于杏仁核、脉络丛、海马回、松果体和血管中。Halas等认为海马回中锌浓度高与记忆力有关。

早在20世纪60年代，人们就发现缺锌可使动物致畸、先天性畸形发生率很高，包括骨骼和中枢神经系统的畸形，表现为眼过小、无眼、脑积水、胎儿皮肤脆性增加和体重降低等。怀孕期间即使是一过性锌缺乏，也会对胎儿产生有害的作用。锌参与脑脊液的形成。缺锌能延滞脑组织的髓鞘形成，可引起神经递质的反应全面降低。神经细胞的完整与否，依赖于细胞锌的水平。总之，锌在脑的内环境稳态上有多种功能。锌也可能涉及脑的氧化代谢。锌在脑中的含量仅次于铁。锌在脑部白质区不如灰质区高，这与蛋白质的分布是一致的。1973年Sever和Emanual通过实验调查指出，锌营养状况较差与中枢神经系统先天畸形的发生率有关。他们的根据是：①中东地区人群中先天性畸形发生率很高，而这一地区由于膳食的原因锌缺乏普遍存在，并伴有寄生虫感染和食癖现象。②动物实验中证实锌缺乏可致动物畸形。患肠病性肢皮炎（一种条件性锌缺乏疾病）的妇女，由于对锌的吸收利用差，其胎儿多有畸形发生，呈无脑儿和软骨发育不全的侏儒。而用锌对患此病的孕妇进行治疗，其胎儿则不发生畸形，胎儿的发育也正常。据文献记载，在战争或荒年中，先天性畸形发生率增加，其中以中枢神经系统为显著，锌缺乏可导致胚胎神经器官发育缺陷。Soltan调查研究374例畸形胎儿的母血，结果发现畸胎母血中锌浓度显著低于正常产妇血。畸形胎儿中半数以上为中枢神经系统畸形，如无脑儿。吴德成等测定正常孕妇与畸形神经系统缺损儿，孕妇的血清锌含量分别为14. 1±0. 8μmol/L和10. 2±1. 7μmol/L，与上述结果一致。

关于锌致畸的原因可能是：①锌缺乏增加胎儿对致畸原的敏感性。据报道，锌可增加机体的免疫力，故缺乏时抗病能力降低。②缺锌时锌依赖酶活性降低，致使胎儿的细胞分裂、生长和再生受影响，而妊娠前3个月的胎儿对各种理化因素非常敏感。③低锌对去氧核糖核酸和含锌酶的直接损伤作用。Burnet指出，当缺锌时，其在酶中的位置将被其他金属离子取代，取代后的酶尽管可显示一定的活性，但其信息传递容易产生错误，产生较多的错误或无效的去氧核糖核酸酶，将引起一连串的效应错误，最终导致智力衰退。

近年来越来越多的研究资料表明，锌对儿童的智力有明显的影响。我国约有60%儿童体内锌含量低于正常水平，有1亿儿童患缺锌症。苏华新认为，早婚早育也是造成儿童先天性缺锌的一个原因。美国学者哥斯德指出，学习成绩优良的学生，头发中的锌、铜含量较高，而碘、铅、镉含量却很低。有学习困难的儿童发锌较正常水平低。中国科技大学黄碧霞等测定了大学生与运动员头发中的微量元素，发现前者的铜、锌、铁均高于后者。体内铜过多的肝豆状核变性的患者，体内锌也很可能不足。韩国安等检测了56名精神发育迟滞儿童的血清微量元素，发现儿童血清锌显著低于正常儿童（14. 1±2. 9μmol/L）。铜/锌比值（分别为2. 08±0. 94、6. 40×10-8）显著高于正常儿童（分别为1. 15±0. 20、2. 31×10-8± 1. 05×10-8）。

克汀病是一种由缺碘引起的地方性流行病。在该病区中，不明原因智能低下儿童发病率较高（有的地区达10. 86%）。通过对智能低下儿童头发锌等测定发现，低智能儿童头发锌（11. 21±3. 05ppm），明显低于正常儿童（16. 24±5. 01ppm），铜/锌比值受环境因素影响较小，可以反映出营养状态，而且可能有诊断参考价值。由此可见，锌、铜的缺乏可能是该地区智能低下患儿的致病因子之一。低锌与智能低下关系最密切。缺锌的儿童智力发育不良，先天愚型（Down综合征）患者都缺锌。缺锌时大脑海马区发育不良，记忆力及学习能力低下。张丽等测定正常儿童与智能低下儿童头发锌相比后发现，后者头发锌（0. 4～1. 6μmol/g）极明显是低于前者（0. 9～2. 3μmol/g），故缺锌可能导致智力低下。

血清含锌量不随年龄增加而发生显著变化，但老年人有低值的倾向。血浆锌含量随机体的状态不同而有变化，但红细胞内的锌含量大致恒定（表6-1）。

表6-1　血液各成分的锌含量（单位:μmol/L）

注：此表数值仅供参考，因为所处地区不同有很大差异，而且同一个人也有生理性波动，如24h内血清锌有10%的变化

锌制剂治疗某些智能低下症已取得一定的疗效。目前，锌制剂的开发研究比较活跃，许多制品如硫酸锌、葡萄糖酸锌、甘草酸锌、抗坏血酸锌、天门冬氨酸锌、乳酸锌、醋酸-N-半胱氨酸锌、酵母锌及各种锌强化食品等相继问世，大大方便了患者。由于锌制剂中锌的含量相应高，因此，服用时不要空腹或长期大量服用锌制剂，以免引起胃肠道刺激及干扰钙、铁等元素的吸收，引起贫血等其他并发症。食疗的效果较好，且不良反应少，尤其是孕妇，更提倡以食疗为主，可以减少化学合成品带来的一些危害。对于麦子及其他谷物制品而言，如在概论中所述，尽可能多吃粗制品，少吃精制品。因为锌主要含存于麸皮中，制剂过程中大多丧失，如精小麦粉从原麦的含锌35ppm下降到7. 9ppm，软质小麦则从10ppm下降到5ppm。锌在一般果食中含量特别低，通常鲜品中含量为1ppm以下。而豆类（豌豆、绿豆、黄豆）、坚果、谷类（小米）等相对含量较高。水产品牡蛎（139～270ppm）、田螺（39ppm）、鱿鱼、墨鱼（10. 7～14. 5ppm）、鲫鱼（12. 8ppm）、虾（12. 3ppm）、章鱼（10. 5～17. 5ppm）。肉类以肝、瘦肉含锌量高。蔬菜以杂蘑、卷心菜、土豆、菜花等含量高。芝麻、花生含锌量也较高。蛋类以蛋黄中含锌量高。饮食要多样化，多食用肉、蛋、乳制品，合理搭配蔬菜，才能保证供给机体所需的微量元素。

二、铜缺乏对婴幼儿智能的影响

铜参与细胞色素a和a3、超氧化物歧化酶的电子转移。新生儿共济失调主要因为运动神经缺乏细胞色素酶，铜可保护神经液不受超氧阴离子的过氧化作用。在胎膜及生命形成初期若缺铜，可引起神经系统髓鞘形成不全等一系列综合征。由于大脑皮质下脱髓鞘状态，且伴有大脑和小脑萎缩，也可导致小儿脑髓体积和重量均变小。同时，小脑脊径变性并伴有小脑运动失调和智力迟钝。孕妇缺铜，可引起胎膜早破导致早产。早产儿也出现神经及精神方面的异常，如张力不全，对周围环境缺乏反应，精神发育障碍、运动迟缓、视反射迟钝等。

Du Flou等认为，尽管脑部灰质中铜的水平相当稳定，但小脑皮质铜浓度要比大脑皮质高。至于白质区域，小脑铜浓度也比大脑高，灰质中铜含量最高。Szerdahelyi等认为，铜通过神经胶质细胞的正常生理功能起重要作用。

经测试克汀病好发区不明原因智能低下小儿头发微量元素显示，头发铜含量明显低于正常对照组（分别为1. 38±0. 25ppm和1. 58±0. 25ppm）。铜/锌比值高于正常儿童。

目前铜的有关制剂不多。铜制剂主要有硫酸铜、醋酸铜、水杨酸铜和组氨酸铜等。补铜应以食疗为主，含铜最少的食品有乳制品、牛奶、白砂糖等，其含量在0. 5ppm以下。叶菜、果食之类的含量也很低。其他蔬菜、各类的含量较高，多为1～2ppm。谷物的精制可使铜大量损失，如全麦铜含量平均为5. 3ppm，72%的精白面可下降至1. 7ppm。含铜较多的食品为坚果、肉类（特别是内脏）及甲壳类，尤以牡蛎的含量最为丰富（鲜品中含1. 68～ 8. 75ppm）。豆类含铜量也较高。对铜在脑、肝部积累引起毒性的处理可用鳌合剂二乙基二硫胺基甲酸醋。快速注射，可通过血脑屏障促进铜的排出。

三、铁缺乏对婴幼儿智能的影响

铁是机体重要的必不可少的微量元素。脑部神经基节及相关的结构，如锥体外系运动元含有丰富的铁。铁参与造血、血红蛋白与肌红蛋白的运输和储存氧；参与酶代谢，担负电子传递和氧化还原等。转铁蛋白-m RNA的转录复制，主要是在刚分娩后即开始进行。早期发育期间加快复制速度。转铁蛋白质对某些哺乳动物细胞生长有促进作用，因为它有类似神经营养因子作用。脑部合成的转铁蛋白有助于肌肉组织及其活性的神经调节。当铁缺乏时，蛋白质合成受限，例如大脑蛋白质、多巴胺D2-受体、神经胶质纤维酸性蛋白等均受影响。故缺铁时对婴幼儿神经系统发育不利。

膳食中铁的吸收率低，故人群中缺铁现象很常见，特别是孕妇及3岁以内的婴幼儿。在妊娠期常易引起缺铁性贫血，即使是营养良好者，也会有10%～20%的发病率，我国儿童营养性贫血总患病率为50%左右，有些地区高达90%以上。缺铁除了引起贫血，影响机体免疫力及降低体力外，还可影响儿童的智能发育，引起行为改变，如注意力分散，学习能力差，对周围环境及事态不感兴趣，短暂幻觉妄想，意识障碍，易烦躁，表情淡漠等。张炜等通过对缺铁性贫血与智能发育关系的研究，认为缺铁性贫血对婴幼儿智能发育确有不良影响。铁对行为的影响可能是它影响脑部多巴胺通道的结果。通过补铁治疗，可使患儿的智能发育迅速恢复正常。因此，对缺铁性贫血患儿应尽早给予补铁治疗，对于保证儿童智能正常发育具有十分重要的意义。

铁制剂在临床上应用的已有150余种。如富马酸亚铁、硫酸亚铁、葡萄糖酸低铁、乳酸亚铁、右旋糖酐铁、复方卡古地铁等。现在还开发出多种能提高铁的生物利用度的新产品：如铁酵母、富铁血粉等。一般说来动物肉类含铁较高，但以肝脏最高。豆类以黄豆、绿豆、豌豆含量较高。蔬菜以苋菜、荠菜等含量较高。

四、碘缺乏对婴幼儿智能的影响

碘是人们生活中比较熟悉的一种微量元素，很容易使人们联想到缺碘可引起“大脖子病”（甲状腺肿大），但对缺碘所致的“呆子病”就知之甚少了。

碘是甲状腺中的重要组分，甲状腺素可促进生长发育。孕妇及胚胎早期缺碘则可造成生长发育停滞，而且胎儿出生后即会出现克汀病（呆小病）。在妊娠的第10～18周的神经元增殖期中，碘缺乏可导致神经系统的损害。分娩后至2岁，可能是影响神经元细胞的分支、轴突及细胞数减少，髓鞘形成迟缓等使脑重量减轻，脑回发育异常。碘缺乏明显影响脑细胞形态学改变。缺碘导致神经细胞体积减少，树突分支少而短，神经细胞异位等；神经细胞的超微结构变化是细胞核畸形，异染色质增多，粗面内质网及游离核糖体减少等。上述变化表明，神经细胞合成蛋白质的功能低下。这就是碘缺乏引起智能发育障碍的基本原因。严重缺碘者可导致细胞代谢异常，能量供应不足。对胎儿及婴幼儿而言，可引起中枢神经系统损害，导致甲状腺功能低下，智力及精神发育受限，脑电活动降低，甚至痴呆或聋哑。临床上见到的神经型呆病以智能低下、听力和语言障碍、皮质髓束受损引起的痴呆、聋哑、语言不清等为主。

缺碘地区智能低下者发病率高，表明碘对智力的影响作用是肯定的，补碘后智力得到改善也已证实上述观点。然而，为什么在碘盐防治区内智力低下者，数量依然很多呢？作者认为与微量元素间的协同作用有关。锰含量高，可使缺碘加重。英国还报道，长期食用硬度高的水，也可使缺碘加重。真正的海盐（尤其是粗盐）含微量元素非常丰富，而对缺碘地区食盐中只补充碘，显然没有达到海盐中微量元素的平衡。因此，供应上述地区的食盐最好按海盐中微量元素间比例关系加以适当补充。

对孕妇或儿童、老年人，无论是缺碘区还是非缺碘区，都应注意经常给予碘的补充。现在市场上所供应的食盐多是精制盐，很容易造成碘等微量元素的大量流失。其实补碘并不难，除了孕妇等严重缺碘外，一般不必服用特制碘剂（如碘油等），只要经常食用一些海产品也就可以满足碘的需要量。

五、其他微量元素缺乏对婴幼儿智能的影响

国外学者报道，精神分裂症病人头发锰及头发镉比正常人低，而头发铁及头发铅比正常人高。

精神分裂衰退病人发锶（0. 003μmol/g，平均0. 03±0. 01μmol/ g）明显低于正常（0. 012～0. 2μmol/g，平均0. 06±0. 04μmol/g）对照。

锰及硒等微量元素的缺乏，均可影响各类人员的智能。孕妇缺锰能引起胎儿的发育迟缓、智力低下、畸形等。多数报道认为，锰的不足可引起癫 ，补充锰可以治疗。

铷的生化及临床特性与钾很接近。在精神病学方面，铷被用来治疗抑郁症。在精神分裂症方面也有研究。铷在尾状核、豆状核中含量最高。

脑部各种微量元素含量，见表6-2和表6-3。

第二节　微量元素过量与智能的关系

本节所论述的微量元素过量，多是环境污染所造成的。本节着重论述因某种或某几种微量元素（特别是毒害性微量元素）接触（摄入）过量对人体所引起的同样不良后果。由于工业的不断发展壮大，三废治理若根不上去，则可导致环境（包括大气层）的严重污染，例如森林大片死亡，许多动物濒临灭绝，酸雨及温室效应，都是人类“文明”所带来的灾难。对于人类本身来说，许多“文明病”的出现也已尝到这种“文明”的后果。本文所列举的某些微量元素对智能的影响就是一个例证。

一、铅对儿童智能的影响

铅这种古老的重金属，已使许多人死于非命。由于它已广泛渗入到现代人的生活领域中（如油漆、油墨、汽车排放气、冶炼厂排放物、纸张等都含有大量的铅），使得人们受污染的机会在增多。因此，铅对情感或行为方面改变的报道也随之增多。1984年Shottenfeld等在临床实践和综述文献的基础上，分析研究了31例铅中毒的患者，除1例在家中接触油漆外，其他所有的病例都从事接触铅的工作。他们血铅浓度过高，至少有一个器官系统可查出与铅有关的损害。结果发现轻度铅中毒与神经心理损害之间有一致性关联。18例在刚发现患病时，作了成套神经心理测验：4例定为严重的抑郁症，经给螯合剂（依地酸钙）治疗，并脱离与铅接触后，抑郁症状迅速改善。若再接触后，则抑郁症状又复发，同时血清铅浓度又升高，这都提示了情感性症状与铅中毒之间有病因上的联系。陈国庆等报道一例吸收过量铅导致行为性格改变的儿童。该患者接触含有氧化铅的棕垫2年，出现急躁易怒、任性、不讲道理、看有恐怖场面的影视节目或听有强烈节奏的乐曲有畏惧感并哭啼，甚至出现手足多动，短暂的手指并拢、屈伸、强直呈鹰爪状，并在大腿上无意识地摩擦等，尿铅高。铅的化合物四乙基铅中毒时，出现的精神障碍比铅多而重，它可引起神衰、性格改变，癔症样发作或类似精神分裂症的思维，情感方面的障碍，因此，在临床上误诊较多。

国外有学者提出，由于儿童对铅有特殊易感性，即使增加微量的铅，也可能引起神经损伤。研究还表明，铅对儿童神经系统的危害比成年人更大，而且中枢神经系统一旦受损，将无法恢复。汪玲等对一所低能儿学校儿童进行多因素调查：该校学生都是在普通学校连续留级2次以上的成绩差、纪律差的双差生，并经医生诊断确诊为智力低下。影响这些儿童智力发育的因素有4种：出生时因素（早产、难产、新生儿窒息等）；出生后因素（反复高热惊厥、颅脑外伤、脑炎等）；有智力低下的家庭史；另一因素就是铅接触因素（血铅水平＞2. 1μmol/L）。当其他因素固定时，儿童因接触铅（血铅水平＞2. 1μmol/L时）而发生智力低下的危险性，比正常儿童大27倍。

正常人智商为80～120。视觉活动反应时可以反映儿童中枢神经系统发育成熟度及对事物反应速度的快慢。用这两项指标对不同血铅水平的儿童作了测定，结果表明，随着儿童体内血铅浓度的增加，儿童的智商相应降低，视觉运动反应时也相应延长。也就是说，血铅浓度高的，智力发育差。血铅浓度＜0. 8μmol/L，儿童智商平均为109，反应时为0. 58ms；而当血铅浓度＞2. 5μmol/L，智商就降到72，反应时延长到0. 72ms。

美国匹兹堡大学科研人员进行11年的观察后发现，人体内铅浓度增加会造成智力受损。科研人员从1979年开始观察到儿童因铅中毒后出现语言障碍、智商低下以及考试成绩不好，10年后这些儿童体内的铅浓度继续增加，他们耽误上课情况比正常儿童多2倍，智商开发比正常儿童晚2年。据初步估计，全美国大约有16%的学龄儿童，其体内铅含量增多。虽然长期以来人们对铅的有害作用就有认识，但是美国25%的学校和家庭中，其供水装置中仍含有较高的铅浓度，无论是自来水管，铜或塑料供水装置都是如此。

儿童通过哪些途径接触铅呢？儿童异食癖（如吃白垩、灰末等）可出现神经系统急性铅中毒症状，严重时表现为昏迷甚至死亡的严重脑病。研究发现，儿童对摄入（吸入或吃入）较多的铅越敏感，其发育中的中枢神经系统对铅也越敏感。美国的Needleman等人以儿童牙铅水平作为观察指标，测试了儿童的操作能力和智能水平，儿童的课堂行为由老师评定。发现高铅的儿童语言表达智力和行为动作能力均低。老师认为这些孩子在课堂上的行为具有依赖性。继这一研究之后，德国的Winneke（1983）和英国的Yule及Landsdown（1983）也报道了接触铅的增多与智力、行为能力降低的关系。调查表明，儿童血铅含量高，其主要原因是因工矿企业对周围环境的污染。例如，上海某铅业工厂附近一所小学大气铅浓度为1. 7080μmg/m3，大大超过国家规定的卫生标准（0. 7μmg/m3）；而这所学校儿童的血铅含量平均为1. 1μmol/L；安徽某矿区子弟学校儿童血铅值为1. 2μmol/L。

父母从事铅作业（如生产电缆、蓄电池、铸字、合金、防放射线材料、油漆、农药以及某些医药产品）的儿童，体内血铅水平比一般儿童要高，前者血铅含量2. 3μmol/L，明显高于后者1. 7μmol/L。国外研究认为，铅接触者子女的血铅水平高是由于父母下班后不洗澡、不换衣服，将污染物带到居所，使孩子的手沾染上铅尘，经口进入体内，也可通过授乳而污染。若卫生习惯好，其子女血铅水平会有所降低。

除了工业铅尘排放污染外，另一较大的污染源就是汽车排放的尾气中含四乙基铅微粒。据日本测定，在汽车日通过超过10 000辆的临街旧式住宅区内，孕妇血液中铅的含量为3. 1μmol/ L，新生儿脐带内含铅浓度为3. 7μmol/L，以至出现流产、畸形、低智能儿、夭折等不幸事故。

室内涂料也是儿童铅中毒污染源。儿童吮吸手指和啃咬手巾物品的现象十分普遍，他们与地板、墙壁和玩具等接触最多，而从这些物品上脱落下的漆铅会污染幼儿的双手，经过吮吸和啃咬进入小孩体内。儿童对铅的吸收率为成人的5倍，所以涂料对他们的危害尤其严重。有人曾在某幼儿园调查发现，由于该幼儿园使用含铅量很高的油漆涂刷娱乐室地板和墙壁，结果使5名不到3岁的男孩发生铅中毒，其中一名男孩智力受到明显影响。

可以预测，随着工农业的发展，如果不采取适当的措施，环境铅污染和儿童铅接触问题的严重性也将日益突出。据报道，近年来美国每年对由于铅造成的儿童身体和智力损害而直接开支的医疗费用估计达10亿美元，这还不包括低能儿童特殊教育的费用。

铅是怎样影响智能呢？铅对智能的影响主要是通过毒害中枢神经系统而发挥作用。铅的神经毒性与年龄有关，发育中的中枢神经系统似乎比发育完全的脑对铅毒性更为敏感。对于铅如何影响发育中的中枢神经系统，目前尚不十分清楚。Gerber等观察到铅能促进幼鼠脑脂质过氧化作用。Ito发现铅接触者血清脂质过氧化物含量升高及血超氧化物歧化酶（SOD）活性受到抑制。推测神经细胞膜可能是铅离子（Pb2+）的初始作用部位，这与引起神经毒性有密切关系。发育中的脑细胞膜含有丰富的磷脂，磷脂内的不饱和脂肪酸很容易受到自由基的攻击。丁训诚等研究认为铅有明显的促进脑脂质过氧化作用。脂质过氧化最终产物丙二醛（MDA）可交联蛋白质和磷脂的氨基，生成Schiff碱，影响膜流动性、交联、结构与功能，使膜脆性增加。如果形成的自由基不能及时被清除灭活，此类反应继续进行，于是造成膜功能的严重障碍，导致慢性铅中毒性脑病。由于SOD活性受到抑制，自由基清除率降低，在减少SOD保护的膜部位，当含量增多时，会引起膜结 构性脂类的多不饱和脂肪酸发生一系列自由基反应，使膜脆性增加，因而静态K+通透性增加，于是引起脑细胞损伤。铅可透过胎盘及乳汁进入胎儿脑纹状体中，纹状体中多巴胺（DA）对维持锥体外系的功能协调具有重要的生理意义。而铅可使发育脑纹状体多巴胺含量降低，丘脑多巴胺升高。在正常情况下中枢多巴胺受体与毒蕈碱受体功能处于相互平衡状态。铅可作用于发育脑纹状体胆碱能系统及选择性地作用于毒蕈碱受体，结果破坏了多巴胺受体与毒蕈碱受体的相互平衡。

综上所述，铅对发育脑细胞膜结构和功能的损伤可能有以下几个方面：一是促进膜脂质过氧化作用；二是抑制血超氧化物歧化酶活性，降低自由基清除率，于是出现神经毒性；三是使发育脑纹状体的两种受体平衡的失调。

由于铅对儿童神经系统敏感，所以我们务必不可忽视低浓度铅接触对儿童智力发育的影响，积极找出铅进入儿童体内的途径，并尽可能减少儿童接触铅的机会。同时注意培养儿童勤洗手、勤剪指甲的良好卫生习惯，告诫他们不要口含玩具及啃吮油漆物品等。从事铅作业的父母应讲究个人卫生，避免将铅污染物带回家中，以防铅危害后代。铅中毒可用金属螯合剂（如依地酸钙）治疗。

二、汞对儿童智能的影响

汞可通过污染母体而影响婴幼儿智力。无机汞及有机汞（特别是甲基汞）均可通过胎盘进入胎儿体内，也可通过授乳进入婴儿体内。胎儿血中和脑中汞含量可比母体高20%。汞的受害婴儿，可由健康无症状的母亲生育，但出生后不久即出现不同程度的大脑瘫痪症状，病儿小脑与皮质萎缩及发育不全。20世纪50年代在日本水俣病（慢性甲基汞中毒）流行区，有时母亲很少或没有出现水俣病症状，而婴儿却患有先天性麻痹痴呆或其他畸形。这次事故是由于生产中的汞随废水排放污染了海湾而引起。同生物浓缩富集，致使当地鱼体内甲基汞含量达20ppm，渔民长期食用污染的鱼，出现了以神经系统病变为主的中毒症状，如视野缩小、听觉障碍、神经末梢感觉障碍、共济失调（平衡功能异常）等。不少孕妇生下畸胎、死胎、更有不少生下先天愚型婴儿。这次事故估计直接受害者1 000余例，怀疑受害者3 300例，死亡100例。墨西哥一家农场有个家庭主妇，因吃了含甲基汞农药的猪肉，生下的婴儿患先天性大脑麻痹症，精神不振，十分迟钝。我国黑龙江、吉林等地也存在慢性甲基汞潜在性中毒，有的儿童智力比正常儿低。

汞对胎儿毒害以中枢神经系统为主。它通过钠、钙膜通道的作用，先增加神经介质的释放，随后则对神经介质的释放产生强力抑制。氯化汞（HgCl2）则对组织细胞的镁、三磷酸腺苷酶强力抑制。此酶是生物膜通道（如钠泵、钙泵）的重要组分和产能关键酶，以酶受抑制则能对生物膜运转各种离子产生障碍，影响极为严重。

三、锰过量对儿童智能的影响

锰是人体必需的微量元素之一，但是锰的慢性中毒可导致语言、书写等智能损害。锰是涉及精神科最广泛的微量元素，它除了可引起神衰综合征，影响智能发展，与癫 有关外，还与思维、情感、行为有一定的关联。1981年苏联学者比较系统地阐述了锰中毒的病例资料，发现部分患者可有强迫性思维、思维偏执、孤僻或多疑，也可发展到类似妄想病状，它与精神分裂症和失意妄想很难区别。锰致的感情障碍具有强制性特点，如强制性哭笑。有的可以无忧无虑或产生不可遏制的激情反应。某些病人有被监视或被嘲弄感，心境忧郁，多半有自杀观念及行为，有明显的情绪低落、情感淡漠、意向缺乏，这些都需与精神分裂症鉴别。这类病人一般有记忆的缺损。对以上病症的随访观察发现，一旦神经精神方面的改变出现，就无明显的可逆性。Sandstead等报道，长期接触锰矿石可致帕金森综合征（震颤性麻痹）和痴呆。锰中毒主要损伤脑部苍白球、下丘脑、尾状核和豆状核。松果体内锰含量高，可能与脑内分泌有关。

环境中锰含量过高也会影响锌的吸收。锰、铅、汞等在慢性中毒早期，若未及时发现和治疗，精神症状就会进一步发展，出现思维、情绪、性格等方面的异常。在临床上如果精神医师不熟悉这些微量元素引起的精神障碍，常将病人误诊为精神分裂症、情感性精 神病、癔症等。屡有因耽误治疗，病情继续发展进入昏迷致死者，甚至有的因施行电休克致死，死后才由职业病医师诊断为中毒性精神病，故应注意鉴别诊断。

四、铁过量对儿童智能的影响

铁是儿童及孕妇比较容易缺乏的微量元素之一。但是，近年来认为脑部损伤所致的继发性癫 与铁有关。铁过多引起的神经性损伤可出现于Hallervorden-Spatz综合征和脑外伤引起的红细胞溶血。铁在脑部尾状核、豆状核、苍白球和黑质中含量高。这些地区都与控制运动有关，因此可推测铁在脑部与运动功能有关。脑部铁浓度随年龄增加而增加。Campbell等人曾报道男性迟发性运动障碍患者脑内出现神经病理学的改变，在基础神经节和黑质发现有铁的沉着。这个患者应用锂盐和各种抗精神病药物治疗达10年，在一次超量服用锂及氟哌啶醇企图自杀，随后出现了严重的上面部功能障碍。所以今后有关迟发性运动障碍的神经病理学的研究应包括铁沉积的检查及铁含量的神经生化测定。

五、氟过量对儿童智能的影响

氟毒害在我国也比较严重。氟化物可以通过对母体的污染引起儿童先天性愚型。如果母亲饮用水中的氟化物浓度0～0. 1ppm时，其所产婴儿先天愚型发病率仅为23. 6/10万人，而饮用水中氟化物浓度达1～2. 6ppm时，儿童先天愚型发病率增为71. 6%，两者差别显著。对于成人来说，氟过多可引起记忆力减退，精神不振等。脑组织中氟量过高，可抑制去氧核糖核酸，核糖核酸合成，而使大脑去氧核糖核酸含量降低，致使大脑重量减轻，造成大脑发育迟缓。过量的氟可通过其细胞毒作用，直接损伤大脑神经细胞，引起神经细胞变性等病理变化。

六、铝过量对儿童智能的影响

铝毒性的主要临床表现是进行性脑病、骨软化、小红细胞低血红蛋白贫血、胆汁郁积。早产儿、新生儿接受静脉给药治疗，就面临着铝中毒的危险。大剂量的铝也会降低肾功能。作为污染量的铝来自于儿科每次非肠道营养剂输液的积累。铝含量过多也影响智力。正常人脑组织中的铝含量＜4μmg/g（干重）或1. 22μmg/g（湿重）。阿尔茨海默病（Alzheimer病AD）患者主要临床表现为认知功能障碍，特别是近期记忆力明显减退，尽管目前对该病研究的较多，但其病因至今尚不清楚。最近对家族性阿尔茨海默病患者基因相关性研究发现，淀粉样蛋白基因和脱辅基脂蛋白E基因。关于阿尔茨海默病危险因素的流行病学研究发现，年龄、家族史、脑外伤、甲状腺功能紊乱、铝等是发病的可能因素。大量的病例研究表明，患者大脑皮质的铝、铁含量明显增高。铝是阿尔茨海默病的一个重要因子。临床资料表明，阿尔茨海默病病人脑内铝含量显著高于正常值；血清铝水平也明显高于对照组。印度的学者Rajan等研究了8名正常人脑（平均重1. 4kg）12个脑区（前脑、颞脑、顶脑、躯干感觉皮质、枕脑、小脑、中脑、脑桥、下丘脑、丘脑、海马和延髓）的钠、钾、磷、钙、镁、硅、铬、铜、镍、锌、铁、铝、镉、铅、砷含量。各个脑区的元素含量有明显的不同。相对来说，钾在所有的脑区都比较丰富，其次是钠和磷（以mg/g计）。铝在不同脑区含量较高，且变化较大（58～196μg/g）。也就是说，铝进入脑组织后很难代谢出去。这是因为铝为较强的络合剂，能与蛋白质螯合成难以解脱的团块，使蛋白质变性。发生在神经部位则影响神经功能。这就是有人认为铝进入脑组织后，30年才能显现出其毒害作用的理由。铝、镉、砷在不同脑区为中等水平。铁/铝的比率在颞脑为8. 07，在海马为9. 05均较高。而这2个区域恰恰明显与阿尔茨海默病有关。钠的百分克分子浓度与钾、钙、镁、铁、铬含量呈负相关。有研究表明，患者脑部嗅觉区（嗅球、嗅束、嗅三角）铁、锌水平明显提高，而溴则明显降低。铁的升高可加快阿尔茨海默病人体内自由基的形成，加速神经的退化。动物实验表明，就大脑皮质与海马结构相比，后者铝的沉积明显高于前者。行为学测定表明，随动物脑中铝的含量增加、学习、记忆力呈降低表现。高铝饮食可导致铝元素在脑中异常积累，导致神经系统损害，引起近期记忆力减退，即出现了与阿尔茨海默病相似的行为变化。Crapper认为，铝中毒所致的老年性痴呆及精神障碍是脑内铝含量增加所引起。铝的污染主要发生在制剂的制造过程，采取一些控制措施可以防止铝污染。对于一般人群，铝污染的一个重要途径是铝制的厨房用具。在酸性或碱性条件下，均可使铝制品腐蚀溶解，增加了人体对铝的吸收。铝锅烹调菜肴铝含量可比铁锅的高3倍以上，铁含量不到铁锅的1/5。铝锅存放菜肴铝释放出较多。铝壶烧水铝含量可增高11倍以上，煮茶水铝含量比开水平均增高5倍，沏茶平均增高13倍。铝钵存放酸、盐、果汁液体后铝含量可增高3倍、80倍、6倍不等。罐装饮料以铁罐和内壁未全塑衬的铝罐装饮料含铝量较高，一般均超过世界卫生组织推荐的饮水卫生标准和国内学者初步建议的饮水铝卫生标准的最高允许浓度200μg/L。另外有些铝污染是人们在不知不觉中进行的，如医药中氢氧化铝作止酸剂；磷酸铝钠、硫酸铝胺用作化学发酵剂；明矾用作净水剂、咸菜、海产品的脆化剂等，更增加了铝进入人体的机会。胃肠道是可溶性铝化物的主要吸收通道。柠檬酸等酸性饮料及维生素D3、维生素C可以增加铝的吸收。铝在血液中转运主要以与运铁蛋白、清蛋白、柠檬酸离子结合。运铁蛋白 是血浆中铝的主要载体。铝可能结合在载体蛋白铁的结合部位，二者有很强的结合力。由于铝离子的络合力极强，必然与其他微量元素竞争转运或吸收，从而影响体内微量元素的平衡。

铝对神经系统的毒性损害作用可能与阿尔茨海默发病有关。因此预防、清除体内积蓄的铝尤为重要。临床试验结果显示，维生素C对铝引起的神经元损伤具有保护作用。阿尔茨海默病人的神经元损伤与膜脂质过氧化作用有关。维生素C是一种抗氧化剂，可阻断过氧化作用。饮食中足量的锌可减少铝在脑内的积累。钙和镁营养的缺乏可增加钙和铝在肠道的吸收并导致在神经元的沉积。所以，注意钙、镁饮食平衡是预防铝在神经元沉积的重要手段。临床证明三价金属螯合剂，如去铁胺（DFO）125mg肌内注射，每日2次，每周5d，有良好的疗效，可除去阿尔茨海默病人脑中的铝，减缓阿尔茨海默病的病程进展，延长生存期。进一步的脑部尸体解剖微量元素分析证实，去铁胺可降低新皮质脑部铝的含量，使之接近对照组的水平。因此，铝离子螯合剂可用于阿尔茨海默病的治疗。

对20例患有痉挛性疾病儿童头发中铝（Al）、锑（Sb）、砷（As）、钙（Ca）、铜（Cu）、碘（I）、铁（Fe）、铅（Pb）、镁（Mg）、锰（Mn）、汞（Hg）、钾（K）、锶（Sr）、硫（S）、钒（V）、锌（Zn）的含量与29例正常儿童（两组儿童的年龄为5～13岁）进行比较表明，患者组头发中铝、锑、铅、锰、钾、锶、钒浓度明显高于正常对照组（＜0. 05）。也有研究者发现，患者头发中铅、钙、锌含量与正常对照组有显著差异，而铜、铁含量则没有差异。戌丙酸钠、泼尼松、肾上腺皮质激素治疗婴幼儿痉挛有效。

铝的化学性质具有酸碱都溶的特性，这种“两面性”的危害，使人们很难觉察，以致人们日常生活中与之为友，并不知不觉地使一定量的铝进入机体。现在几乎家家户户都有铝锅、铝盒、铝壶等食具。有人曾统计，平均每人每天要从这些食具中摄入约20mg的铝。又如人们为使水质澄清以及除氟，常在水中加入明矾作为成形剂或膨松剂。胃病患者常服胃舒平、氢氧化铝片等药品中也含有铝。

过多的铝进入体内，可加速人的衰老。20世纪60年代以前，由于铝的急性毒性作用不显著和研究方法粗糙，普遍认为铝是无害的。1962年，麦克劳林等报道了一例值得注意的病例：一名49岁的铝粉工人，发生健忘及语言困难，谈话时会突然停顿下来，一 个字也说不出；左腿痉挛，接着左臂痉挛；但神智清楚。每次发作时间持续约4min。此人不久死去，尸体解剖发现他的肝中含铝比正常值高122倍，脑及肺中含铝较正常高20倍。但该病例并没有引起足够的重视。过去人们认为铝是不能经口吸收的化学物质，但现在发现铝却是具有蓄积性的化学物质，生物半衰期为556d，氯化铝甚至是强蓄积性的物质。人类经口或其他途径，长期或大量接受铝化物，均可导致铝的蓄积。所以国外学者在做急性毒性试验时，认为铝的毒性低，近乎无毒。经口摄入的铝，肠道吸收率不高，一般＜5%。生物利用度主要受其理化性质如溶解度，铝化物类型等的影响。吸收率与铝化物的油/水分配系数的对数有明显的正相关。有机铝被吸收易于无机铝。有人认为，铝的吸收是以有机铝形式进行的，即无机铝与食物中或体内有机酸螯合形成有机铝后才被吸收。铝在血浆中与转铁蛋白等结合运输并分布于组织中。正常肾脏能有效地排出体内吸收的铝，未被排出的铝即分布于脑、骨、肺、肝、肾、甲状旁腺等组织中储存，并且肺、骨、脑等组织中的铝可随年龄增加而增加。大剂量经口或静脉注射铝化物，使血清铝水平升高，肾不能将其全部排出，就蓄积于脑、骨等组织中，并导致中毒。日本关岛地区，土壤中铝的含量很高，而当地患老年痴呆症的人也特别多。解剖尸体后发现死者脑中含高浓度的铝。

铝以天然的或以添加剂的形式进入许多食品中，1982年仅美国就大约有1 800吨含铝的化合物用作食品添加剂，估计人们每天摄入的铝约为20mg，但铝的生物利用度不仅取决于铝的摄入量，还取决于食物中的其他成分，特别是那些能与铝形成可溶性复合物的物质。食入的铝可与硅酸反应生成羟基硅酸盐，其合成力在p H 5以上时很强，并随p H升高，合力越来越强，因此，水中硅酸浓度增高时，可限制铝在碱性肠道内的吸收。

严重肾病进行肾透析时，由于肾功能不全，排泄铝有困难，致使大量的铝在体内包括脑部大量蓄积，引起所谓的透析脑病。1972年，阿尔费等首先描述了肾脏病人因接受透析疗法，而发生的透析脑病。其症状包括语言障碍、震颤、进行性痴呆等，与1962年报道的病例十分相似。经调查分析，认为病因在于透析用的水中含有某种毒素。几年后才得到证实，这种毒素就是两个中心所用技术相同，但发病的透析中心使用的不锈钢锅炉中安装了2个大型铝制阴极以防腐蚀。阴极其重32. 4kg，2年中全部溶解，其透析用水中铝含量达到每升1 000μg。当这个中心换用新的水源后，再无一例透析脑病发生。

为什么铝与早老年痴呆症有关呢？有人认为可能是机体存在某种遗传缺陷使铝易进入脑组织。已证实，极低量的铝能流入细胞内而穿过血脑屏障，从而造成脑损伤。这一过程取决于转运铁蛋白的载体及受体的密度，生命期长的神经细胞更易蓄积中毒水平的铝。铝以肠道摄取为主，但其吸收也受肠腔黏膜等其他情况的影响。

铝与脑组织有较大的亲和力，易于在脑中蓄积。铝主要进入脑神经细胞内，干扰脑细胞活动，破坏神经元结构，形成神经纤维结，出现异常脑电图波形，表现出透析性脑病或老年性痴呆的症状，如语言障碍、失语、痉挛、抽搐、视听幻觉、运动失调等，可很快死亡。也有人认为铝进入脑细胞内，直接破坏了神经细胞内的遗传物质去氧核糖核酸的功能。铝对己糖激酶和Na+、K+-ATP酶有抑制作用。铝能抑制钙调蛋白（Ca M），这样就会影响钙调蛋白参与的神经递质的分泌。在有铝脑病的兔体内γ-氨基丁酸和甘氨酸的转运降低已得到证实。体内外实验都已证实，铝能抑制突触小体对神经递质的摄入，包括胆碱、5-羟色胺、去甲肾上腺素、谷氨酸和γ-氨基丁酸等。合成单胺类递质的两种限速酶，酪氨酸羟化酶和色氨酸羟化酶的激活依赖于钙调蛋白，而铝与钙调蛋白的结合抑制了钙调蛋白参与这两种酶的激活过程，导致这两种酶的活性降低，从而影响了此类神经递质合成。铝通过阻断Mg-ATP酶系统，减少囊泡对递质前体的摄入，阻止了递质的合成。铝可阻断去甲肾上腺素和三磷酸腺苷的结合，造成去甲肾上腺素渗漏于胞浆内，进而被胞浆内单胺氧化酶分解破坏，使脑组织去甲肾上腺素含量降低。铝能使超氧化物歧化酶（SOD）活性降低，显示它有促进脂质过氧化作用，将不利于歧化酶抗氧化、延缓衰老和保护脑功能的作用。

总之，到目前为止，铝是怎样引起早老年痴呆的作用机制尚无定论，但可以引起早老年痴呆已被公认。

我国预防铝摄入过多应从炊具、饮食和饮水着手。有人做过试验，新铝制品第一次使用，铝锅中的铝溶出量为3. 780mg/L，铝饭盒为1. 5～53mg/L。使用3次后煮水中含铝量分别为1. 755mg/L及1. 350mg/L；此时若加入食盐，分别为3. 375mg/L 和2. 700mg/L。旧铝锅不加食盐煮水，水中铝含量为0. 350～0. 356mg/L，加食盐后为0. 398～0. 435mg/L。旧饭盒不加食盐水1. 079～1. 089mg/L，加食盐后为2. 768～2. 830mg/L。由于铝是较为活跃的元素，铝制炊具接触酸、碱、盐后都可使铝大量的溶解进入食物中。因此，尽量少用铝制炊具烹饪、煮饭方为上策。尽管一些试验表明，旧炊具煮水做饭溶出铝较少，但由于人体蓄积铝是一个渐进过程，所以，对铝保持警惕是必需的。

目前铝制剂在治疗胃病方面一直广泛的应用着。例如氢氧化铝、氢氧化铝凝胶、硫糖铝等均被收入《中华人民共和国药典》。其他还有柠檬酸铝等，在治疗胃酸过多或胃溃疡时，均需较长期服用大剂量制剂，这样会使铝进入人体内，以致产生蓄积。在一般情况下铝的吸收不多（0. 3%～0. 5%），但有胃溃疡时，肯定会加快铝的吸收。法国巴黎有关人员研究认为，长期服用铝凝胶的病人，引起血铝浓度增高，出现可逆性痴呆。因此，在有其他治疗胃病药可代替的情况下，尽量少用或不用铝制剂。

七、铜过量对儿童智能的影响

铜是一种参与维持体内金属平衡的必需微量元素，它至少由两种基因控制。在X染色体上的其中一种基因失调，便使铜的吸收过程受阻，使细胞不能有效地利用铜。从而使胶原质形成和脑发育成熟不正常，导致早亡。目前对此病尚无有效的治疗方法。另外一个铜控制基因位于染色体13上，它的失常与铜在体内的过多积累有关。在肝脏首先引起肝硬化，然后在脑部破坏运动中枢结构，其变化过程通常因人而异。铜过多也可引起肾损伤，骨关节变化和关节痛。如果肾损伤引起钙从尿中流失，会出现骨质疏松或偶尔出现有病理性骨折的软骨症。在这些疾病中，铜的异常蓄积可以通过给螯合剂、锌盐或硫钼酸盐来解铜。这样通常或许能改善症状或完全恢复正常，脑损伤也可得到控制。

八、其他微量元素过量对儿童智能的影响

镉与儿童智能发育有密切关系。Rodert报道，语言、活动能力、辨向等，智力低下的儿童，头发镉含量显著高于正常儿童。thacher也认为儿童头发镉含量与心理学测验成绩呈负相关。Ifor等指出，镉过高是影响儿童智力的重要因素。姜会敏进行了头发镉与精神发育迟滞诊断关系的研究。该研究发现精神发育迟滞儿童头发镉含量显著高于正常儿童，男女分别为正常儿童的11. 98 和38. 03倍。这就更加证实和支持了镉是严重影响智力发育重要因素的观点。镉影响智力发育和对中枢神经毒害的机制尚不清楚。有人认为重金属（铅、镉）损害神经细胞，影响突触传递与受体结合或损害受体而影响神经递质的传递，导致了中枢神经系统功能紊乱。镉对胚胎发育各个时期的细胞分裂均有抑制作用，主要是抑制胚胎细胞的去氧核糖核酸复制及蛋白质的生物合成，特别是对核仁中核糖核酸的合成（转录）产生明显抑制。头发镉含量在临床流行病学诊断中，筛选儿童神经发育迟滞是有意义的。男性儿童头发镉含量≥0. 002μmol/g，女性儿童头发镉含量≥0. 001 6μmol/g，则可诊断为神经发育迟滞，其准确度高。韩国安等认为血清镉0. 03μmol/g，镉/锌比值4. 37×10-3，定为诊断筛检神经发育迟滞的截断值。锌可拮抗镉对胚胎的毒害作用，但动物排锌快于镉，故给锌时间宜长。

铊中毒时可见到短时间的兴奋、烦躁、傻笑、呆板、行为不适等。

动物实验表明，长期灌注氯化钴可产生癫 发作。

砷对胚胎有丝分裂、去氧核糖核酸复制、核糖核酸转录及蛋白质生物合成均有影响，因而可使胎儿致畸。对于无脑儿或露脑畸形者，羊水增多尤为显著。

锂中毒表现在神经肌肉方面的症状较为多见，起初往往表现为淡漠、懒惰、思维缓慢、注意力分散、智力下降、肌肉震颤、激动不安，继之肌肉强直和运动失调。其后进一步引起痉挛，严重的知觉减退，甚至昏迷和导致死亡。锂盐可引起中枢神经不应期增长，甚至有癫 样发作。健康人使用治疗量的锂盐时，可引起嗜睡、焦虑、紧张及注意力分散。服用2周后可出现选择性反应紊乱，长期服用可引起人格的改变。动物实验表明，锂影响动物的本能行为、后天行为和智力功能。锂影响大脑镁和钙参与的代谢过程，改变大脑镁的含量分布。长期服用锂盐而骤然停药，可产生急性精神错乱状态。因此，锂盐治疗时应缓慢减药，数月后才能完全停药。