2.2 微量元素与人体健康
在人体组织中含量极少，少于体重的万分之五的叫微量元素，或者痕量元素。目前发现的有铁、铜、碘、锌、锰、钴、钼、硒、铬、氟、镍、硅、锡、钒等。Z近发现的微量元素新星是有机锗。
金属锗是Z早应用于高技术的支撑材料。近来不少学者在人参、枸杞子、甘草、蘑菇、当归、灵芝、茶叶、大蒜、葡萄干、绿豆、决明子、地黄等植物中发现有机锗的存在，并发现其具有强壮、滋补、作用。1967年合成了水溶性有机锗。我国已开始将其用于和低浓度饮料生产中。
有机锗的功能，一是促进生理功能正常化，如对高血压病人有明显降压作用，但不会使血压低于正常水平，可促进身体生理、生化功能恢复正常；二是可ZL肿瘤和促进身体产生因子，不仅LX显著，而且无毒无副作用；三是能提高人体免疫机能，FZ多种疾病；四是有机锗加入食品中对抗衰老大有裨益。
就目前研究看，整个微量元素在人体生物化学过程中起着重要作用，它数量小、能量大，可称之为“生命的火花”，微量元素在人体中的生理功能有以下方面：
diyi，微量元素是构成金属酶和酶的活化剂。酶是一种大而复杂的蛋白质结构，它的作用在于强化生化作用。几千种已知的酶中大多数含有一个或及个金属原子，一旦除去金属，这些酶就会失去活性。
第二，微Z元素是激素和维生素的活性成分。如果一些激素和维生素没有微量元素参与，也就失去了作用，甚至不能合成。如若没有碘，甲状腺素就无法合成，铬可激活胰岛素；钴是合成维生素B12的主要成分。
第三，微量元素可协助常量元素的输送。比如铁是血红素的ZX离子，构成血红蛋白，在体内能把氧气带到每一个细胞中去。在细胞中，O2被H2O取代下来而供代谢需要。
第四，微量元素在体液内与钾、钠、钙、镁等离子协同，可起调节渗透压、离子平衡和体液酸碱度平衡的作用，以保持人体正常的生理功能。
由于微量元素以上四个方面的作用，它们与遗传有密切关系，特别是铬、锌、铜、锰等，存在于携带遗传信息的核酸中，它们在维护核酸立体结构，维持核酸代谢等方面起着重要作用；它们和某些疾病发生密切关系，如一些地方食物中缺碘而发生缺碘性疾病，碘摄入多了也会发生高碘性疾病，氟高、氟低都会发生疾病，常见的是氟摄入多导致发生地方性氟病；它们与生长发育有着密切关系，Z近研究证明，铜元素对骨骼发育、生长有重要作用，所以铜元素对人的身高起着重要作用。
diyi个被发现的人体不可缺少的微量元素不是金属，而是一种非金属元素碘。缺碘Z严重的危害是影响儿童的智力，甚至会使其终生难以得到改善。碘缺乏会导致地方性甲状腺肿（俗称大脖子病）。克服碘缺乏问题并不十分困难，Z经济实用的方法就是烹调时使用碘盐（氯化钠中加碘酸钾）。另外可多吃含碘半富的海带等，海带被认为是营养价值较高的天然食品，不仅含碘，可FZ甲状腺肿大，促进智力发育，且蛋白质含量较高，具有18种氨基酸，此外，其中Ca、P、Fe等矿物质及维生素的含量也较丰富。
在人体必需的微量元素之间，我们还应当注意元素间的相互协同与拮抗作用。人体中有30多种蛋自质、酶含有Cu，现在已经知道Cu的Z重要生理功能是人血清中的铜蓝蛋白可以协同Fe的功能，在Fe的生理代谢过程中，Fe(Ⅱ)氧化为Fe(Ⅲ)时需要铜蓝蛋白的催化氧化，以利Fe(Ⅲ）与蛋白质结合成铁蛋白。因此如果体内有足够的Fe而缺Cu，Fe的生理代谢造血机能也会发生障碍而导致贫血。
微量元素对人体必不可少，但是在人体内必须保持一种特殊的内稳态，一旦破坏稳态就会影响健康。至于某种元素对人体有益还是有害是相对的，关键在于适量。随着我国国民温饱问题的荃本解决，人们在饮食上注重营养是必然的趋势。但要做到膳食平衡，饮食有节。现在认识是，多样化的膳食既是获得各种适量基本营养素的Z好方法。同时也是避免食品中有毒物质达到有害剂量的有效方法。
虽然上边讲了不少微量元素与人体健康的关系，但到目前为止，还没有人确切地知道世界上大多数人通过饮食摄入的微量元素的种类和数量到底有多少。目前全世界有许多国家正在对饮食中的微量元素进行研究。人体对各种微量元素的需要，依年龄、生理条件、环境条件及遗传因子等情况而定。据联合国世界卫生组织（WHO）的文献公布，成年人对一些必需元素的需要量见表2-1。
在人们必需的微量元素的研究中，有许多的营养强化保健品应运而生，甚至出现了全营养素。从健康的观点出发，人体内不可能所有的微量元素都缺乏，对我们身体中不缺少的元素盲目地乱补加，这些元素在体内蓄积到一定的浓度，就会产生过量的危害。比较安全的是食补，从各种含量丰富的食物中获取我们的所需，如果需要通过特殊制剂来补充微量元素一定要缺什么补什么，盲目乱补全营养素是不科学的。随着科技的发展，人们对微量元素的重要性认识会日趋成熟。
2.3 与元素有关的疾病
元素对人类健康的影响反映了内、外环境之间的平衡关系。我国十几个省、区进行的医学地质调查表明，人体摄入某些元素过量或不足，均会出现各种地方性疾病。这些疾病几乎涉及到人体机体全身，涉及到心血管组织、脑血管系统、内分泌系统、生殖系统、消化系统、骨齿系统、神经系统、细胞组织、结缔组织和其它方面。常见的与元素有关的疾病如表2-4
2.4 有害微量元素
2.4.1有害金属元素中毒机制
金属及其化合物对生物体内某些器官和系统中的某些生物分子有特殊的亲合力，这种作用与金属的侵入途径、浓度、溶解性、存在状态、代谢特点、金属本身的毒性、生物体的种类及其一般健康状况等因素密切相关，可见，金属毒性机制是十分复杂的问题。一般来说，下列任何一种机制都能引起金属毒性。
⑴ 阻断了生物分子表现活性所必需的功能基。例如，Hg(Ⅱ)，Cd(Ⅱ)离子与酶中半胱氨酸残基的-SH 基结合。半胱氨酸残基的-SH基是许多酶的催化活性部位．当结合重金属离子后，就YZ了酶的催化活性。
⑵ 置换了生物分子中的必需金属离子。例如Be(Ⅱ)可以取代Mg(Ⅱ)——激活性酶中的Mg(Ⅱ)，由于Be(Ⅱ) 与酶结合的强度比Mg(Ⅱ)大，因而它会阻断酶的活性。
⑶ 改变生物分子构象或高级结构。生物分子所具有的特定构象，赋予生物分子特定的生物功能，金属离子改变一些生物大分子如蛋白质、核酸和生物膜的构象。如，多核苷酸负责贮存和传递信息，一旦发生变化，可能会引起严重后果，如致癌和先天性畸形。
2.4.2几种主要有害微量元素
1.镉(Cd)
镉是联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织（WHO）列为Z优先研究的食品中的严重污染元素，它不是人体必需的元素。新生儿体内并不含镉，但随着年龄的增长，进入人体的镉可以逐渐蓄积，50岁左右的人体内镉含量可达20mg～30mg。镉主要通过呼吸道和消化道进入人体，镉在人体的半衰期为6～18年。存在于环境中的镉及其化合物可经呼吸而由肺、经溶解而由皮肤、经饮食而由消化道等途径进入人体。
空气中仅含少量镉，Cd的来源主要是煤炭和汽油燃烧、汽车排放尾气和生物富集等方面，有人估计，每天吸20支烟（含镉总量约30μg），可吸入人体的镉约为12μg。
时下有一些少男少女将文身彩贴（绘有彩色图案、花卉、小动物等的粘纸）粘在前胸、手腕、手臂、肚脐等部位的裸露肌肤上，实在是一种有碍健康的美丽，因为硫化镉和硒化镉是制作这类高级涂料和绘画颜料的两种镉化合物，前者呈亮黄色，被称为锡黄；硒化镉依生产工艺不同而其产品呈黄至亮红色。这类颜料（有些还有汞、铅的化合物）中的这些镉化合物会引起皮肤过敏，而且在夏天大量汗水浸润下，能经皮肤渗入人体。
通过饮食进入人体中的镉，一方面来自饮用水和食品本身的污染，另一方面也来自那些具有带色图案的玻璃、搪瓷食具、冰箱镀镉的冰槽及塑料制餐具等。在存放酸性食物和饮料时，这些器件中所含的镉化物就很容易溶解出来，在进食时进入人体。美国和法国在1947年和1946年各自报道过数百起镉中毒案例，都是由此引起的。
在可能混于饮食内的各种金属污染物中，镉大概是危害性Z大的一种。不仅因为其具有高毒性，也因为它在食品中分布广，生物富集率高。如被严重污染的大米其含镉量可高达125mg/kg。有些鱼类的含镉量比海水浓度高几千倍。
镉进入人体与蛋自质分子中的巯基相结合，镉对磷有很强的亲和力，进入人体的镉能将骨质磷酸钙中的钙置换出来，而引起骨质疏松、软化、发生变形和骨折。在一定条件下镉可以取代锌，从而于扰某些含锌酶的功能，使多种酶受到YZ，破坏正常生化反应，干扰人体正常的代谢功能，使人体体重减少。同时进入人体中的镉，可与金属硫蛋白结合，再经血液输送到肾脏，当它在肾中积累时，会损坏肾小管，使肾功能出现障碍，从而影响维生素D的活性，导致骨骼生长代谢受阻，使骨骼软化、骨骼畸形、骨折等引发骨骼的各种病变。可引起骨软化症或“痛痛病”〔背下部和腿部剧烈疼痛）。骨软化症患者由于骨胶原的正常代谢受到于扰、形成了不致密和不成熟的骨胶原，特别是妇女，由于妊娠、分娩、授乳而引起钙不足等，使肠道对镉的吸收率，易引起镉中毒。镉中毒的典型病症是肾功能受破坏，肾小管对低分子蛋白再吸收功能发生障碍、糖、蛋自质代谢紊乱，尿蛋白、尿糖增多，引发糖尿病。镉进入呼吸道可引起肺炎、肺气肿。镉进入消化系统则可引起胃肠炎。镉中毒者常伴有贫血症。镉中毒易造成流产、新生儿残废和死亡。镉中毒可能还导致骨癌、直肠癌、食管癌和胃癌的诱发。
进入人体内的镉仅少量被吸收（如经食物摄入的镉约6%被吸收），其余部分随粪便排出。部分被吸收于血液中的镉与血浆蛋白结合，随血液循环选择性地储存于肾脏和肝脏，其次为脾、、甲状腺、肾上腺和睾丸。吸收后的部分镉主要经肾由尿液排出，少量随唾液、乳汁排出。
钙可以拮抗镉，高钙食物会YZ消化道对镉的吸收，维生素D也会影响镉的吸收。
2．铅（Pb）元素
铅是Z为常见的有害微量元素，人体含铅77g左右，联合国粮农组织和世界卫生组织提出每人每日允许摄入量约为420μg。
存在于环境中的铅及其化合物可经呼吸而由肺、经溶解而由皮肤、经饮食而由消化道进入人体，还可由母体胎盘进入胎儿体内。
室外空气含铅的80%来源于汽车尾气，目前，世界各国正在相继推广使用无铅汽油，但为了YZ汽车中气门和气门导管磨损，某些“无铅汽油”，仍然含有少量铅化合物。
吃烛光晚餐、点生日蜡烛已是一种现代生活时尚，通常慢燃的、能闪闪发光的烛心中含有铅化合物，燃后释入室内空气。此外，用打火机点烟时，也会由燃烧着的汽油中释出铅，很容易随香烟烟气吸人体内。
颜料、油漆、染料中常含有铅的化合物，可经触摸等方式经皮肤渗透而进入人体、儿童连环画、糖果纸、塑料袋和玩具上的彩色油墨也都可能成为儿童体内多量铅的来源。在某些化妆品中含有铅白（碱式碳酸铅），长时间使用也会有碍健康。饮食是环境中多量铅进入人体的“通途”。食品中超常含量的铅常发生于这样几种场合：①野禽受猎杀后，其肉中含铅未被剔除干净；②我国传统食品松花蛋（皮蛋），由于在加工过程中使用了黄丹粉（Pb0）而有较高铅含量；③含铅成分的焊料用于焊接食品罐头缝口时，罐头食品中含铅Z较高。
进入人体中的铅主要经消化道、呼吸道吸收后转入血液，与红血球结合后再传输到全身和被分配到体内各组织器官。人体内约90%的铅以不溶性磷酸铅形态蓄积在骨骼之中，其他则存留于肝、肾、肌肉等部位。有机的铅化合物（如四乙基铅）则趋于脑组织中富集。在老年骨质疏松或缺钙的人体中摄入多量钙制剂时，贮存于骨中的铅可能多量释放后转入血液。
铅对人体的不良影响与它对酶的YZ作用有关。机体中过量的铅可与酶结构中的-SH基团和-SCH3基团作用，并与硫紧密结合。Pb(Ⅱ)可能YZ乙酰胆碱酯酶、碱性磷酸酶、三磷酸腺苷酶、碳脱水酶和细胞色素氧化酶的活性，扰乱了机体正常发育中所必需的生化反应和生理活动。
人体对铅中毒耐受性差别很大，多量的毒理系数通过动物试验得出。有关人体中毒的定量数据还相当缺乏，而且受毒后症状也各不相问。但总的说来，铅中毒的主要症状为：
⑴ 急性中毒——金属味、腹痛、呕吐、腹泻、少尿、昏睡。
⑵ 慢性中毒
①初期——食欲不振、体重减轻、呕吐、疲乏、牙龈基部出现黑色铅线、贫血；
②中期——呕吐、四肢和关节钝痛、膜部绞痛、指和手腕麻痹；
③重症期——频繁呕吐、运动失调、昏迷、脑神经麻痹、脑症、痉挛。
以上这些症状主要涉及人体四个组织系统：肠胃、肾脏、血液和神经。
人体摄入过量铅，会引起神经系统损伤，出现疲惫、头痛、痉挛、精神障碍等。过量铅可损害造血系统，引起贫血，主要是过量铅干扰血红蛋白代谢所造成的。过量铅作用于心血管系统时引起动脉硬化、心肌损害。胃肠铅中毒则表现为胃肠粘膜出血、肠管痉挛。长期低浓度的接触（如长期食用含铅较高的食物或环境污染）可引起慢性中毒。其症状有食欲不振、口中有金属味、失眠、头痛、头昏、腹痛和贫血，其中贫血是铅中毒的早期特征。除此之外，铅中毒还可以引起肾病、高血压、脑水肿等。特别需要指出的是铅对儿童的危害，儿童由于代谢和排泄功能不完善，血脑屏障成熟较晚，所以对铅有特殊的易感性，低浓度的铅即可导致儿童生长迟缓、智力降低。儿童体内对铅的吸收率比成人高出4倍以上，且体内缺铁、缺钙的儿童其摄入和吸收铅的速率更快。儿童铅中毒时常会引起脑病综合症，具有呕吐、嗜睡、昏迷、运动失调、活动过度等神经病学症状，重者失明、失聪，乃至死亡。
定量检测尿中含铅近于0.1 mg/L，或粪便含铅近于1mg/d，就应疑是铅中毒病者，随即提高警惕，追查铅毒来源并脱离接触。在饮食中还可多吃一些大蒜，因为大蒜中含元素硒量较多，对铅的毒性有拮抗作用。
3.汞元素
汞及其化合物是Z有害的微量元素之一。存在于环境中的汞及其化合物可经呼吸由肺、经溶解而由皮肤、经口进入消化道等途径进入人体，还可由母体胎盘、乳汁进入胎儿、婴儿体内。汞离子与细胞膜中含巯基的蛋白质有特殊的亲合力，从而能直接损害这类蛋白质和酶。汞离子与某些蛋白质蓄积于人体内，特别是肾和肝中，因此，肾功能障碍是汞中毒的首要标志。除了无机汞，自然界中因环境污染而产生有机汞，以甲基汞为多，甲基汞能使脑蛋白质合成活性减低，并沉积于脑组织中，从而导致神经系统中毒。
人类除了职业性接触汞外，在使用含汞药、防毒剂、杀菌剂时亦有汞中毒机会。进入人体的大多数汞还是来源于食品。被污染水体中的汞有可能通过以下的水生食物链进入人体：水中溶解态或颗粒态汞→细菌、浮游生物→小鱼→大鱼→人；汞还可由陆生食物链进入人体，含汞农药→植物根、叶、果实→鸟或啮齿类动物（如野兔）→人。除食物之外，某些镇惊安神或怯痛生机的中医药物，如朱砂(HgS)、轻粉(Hg2Cl2)、(HgO)、白降丹(HgC l2+Hg2Cl2）也可能在用药时经口摄入。对于以上药物都应慎用或不用，以免引毒人口。
进入机体的无机汞多蓄积在肾、肝、、脾等脏器；烷基汞多存在于肾、肝、肌肉中，又特别容易通过血脑屏障，以在脑内蓄积为其特征。
经呼吸道吸入人体的汞蒸气或经消化道摄入的汞盐都可首先进入血液，且与血红蛋白相结合。元素汞还可迅速在血液中被氧化为离子态。甲基汞在体内具有极大稳定性，初时，它也被牢固结合于红血球中的血红蛋白，经数天后，其极大部分仍可能以原有的有机物形态存在于脑和肝中，仅小部分在肾脏中被代谢，转化为无机汞化合物。
汞的毒性因化学形态不同而有很大差别。经口摄人体内的元素汞基本上无毒，但通过呼吸道摄入的蒸气态汞是高毒的；单价汞的盐类溶解度很小，基本上也是无毒的，但人体组织和血红细胞能将单价汞氧化为具有高度毒性的二价汞；有机汞化合物通常都是高毒性的，汞的毒性以有机汞化合物毒性Z大。有机汞中苯汞、甲氧基-乙基汞的毒性较轻，而烷基汞等是剧毒的，其中甲基汞的毒性大，危害Z普遍。甲基汞与红血球中血红素分子的巯基结合，生成稳定的巯基汞烷基汞，它们蓄积在细胞内和脑室中，滞留时间长，异致神经和全身性中毒。
对于慢性中毒患者，ZL对策应以对症疗法为主，可使用大量三磷酸腺苷制剂、烟酸、维生素B1、维生素B12、
