臨床生物化學/重要微量元素的生物學作用及代謝
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（一）鋅（Zn）
⒈鋅的生物學作用 鋅是當代微量元素研究中非?；钴S的課題之一。
⑴鋅可作為多種酶的功能成分或激活劑：鋅是碳酸酐酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶，胸嘧啶核苷激酶、堿性磷酸酶、亮氨酸氨肽酶等含鋅酶的組成成分。
⑵促進機體生長發育，促進核酸及蛋白質的生物合成：缺鋅后創傷潰瘍難愈合，生長發育不良，性器官發育不全或減退，成為缺鋅性侏儒或腸原性肢端皮炎。
⑷抗氧化、抗衰老及抗癌作用：鋅亦是超氧化物歧化酶的組成成分，能防止自由基對細胞膜造成的損傷，減少過氧化脂質的生成，某些腫瘤病人及衰老過程中有缺鋅的傾向，因此鋅可能具有抗氧化、抗衰老及抗癌作用。
⒉鋅在體內的代謝 正常成人體內含鋅2-2.5g，平均2.3g。男性比女性稍高，鋅以視網膜、前列腺及胰腺中的濃度最高，在肌肉及骨骼中貯存。肌肉內儲鋅全身鋅的62.2％，骨中的鋅占全身體內鋅的28.5％。正常人從普通膳食中每日取10-15mg鋅，吸收率為20％-30％，主要在小腸內和胰腺分泌的小分子量配體－前列腺素E2結合后，經小腸上皮細胞吸收。鋅進入毛細血管后由血漿運輸至肝及全身。鋅主要由糞便、尿、汗、頭發及乳汁排泄，每天由尿排泄的鋅不超過1mg。
含鋅豐富的食物有谷類、粗糧、蛋黃、瘦肉、魚、牡蠣和堅果等。
（二）銅（Cu）
⒈銅的生物學作用
⑴參與造血及鐵的代謝：銅主要影響鐵的吸收，促進儲存鐵進入骨髓，加速血紅蛋白及鐵卟啉的合成。銅還促進幼稚紅細胞的成熟，使成熟紅細胞從骨髓釋放進入血液循環。
⑵構成體內許多含銅的酶（如丁酰輔酶A脫氫酶、酪氨酸氧化酶、尿酸酶、超氧化物歧化酶等）及含銅的生物活性蛋白質（如血漿銅藍蛋白、血銅蛋白、肝銅蛋白、乳銅蛋白等）。
⑶與DNA結合，在DNA兩條鏈中形成架橋，形成金屬絡合物，與維持核酸結構的穩定性有關。
⑷銅參與賴氨酸氧化酶的組成，促進彈性蛋白及膠原纖維中共價交聯的形成，維持組織的彈性和結締組織的正常功能。
⑸含銅酶大部屬氧化酶類，如細胞色素C氧化酶、酪氨酸酶、多巴胺-β-羥化酶、胺氧化酶等，這些酶類參與兒茶酚胺類激素的代謝、黑色素的生成以及神經遞質的代謝，因而對中樞神經系統的功能、智力及精神狀態、防御功能及內分泌功能等均有重要影響。
臨床上可測定血漿銅藍蛋白的氧化酶活性，亦可測定血漿銅藍蛋白，還可測血清銅。
血漿銅藍蛋白：正常成人在25-43mg/dl之間，在肝豆狀核變性（Wilson病，為銅在肝、腦等組織中沉積的慢性內源性銅中毒，為常染色體性隱性遺傳性疾病）和Menke綜合征（以中樞神經病變為主的、頭發卷曲色淺為特征的嬰幼兒缺銅性遺傳疾病）時明顯減低。
血漿銅藍蛋白氧化酶活性：正常人在66-140單位/L之間。心肌梗死、傳染病、肝癌及轉移性腫瘤患者明顯升高，Menke綜合征及Wilson病時顯著降低。
血清銅：成人在105-114mg/dl之間，女性稍高于男性。
尿銅：24小時在70μg以下，肝豆狀核變性、腎病綜合征、急性銅中毒、急性病毒性肝炎、肝硬化時尿銅增加。
毛發銅含量較為恒定，能反映機體營養狀態，正常成人平均值9.5-23μg/g。
⒉銅的代謝 銅主要參與造血及酶的合成。正常人體內含銅100mg-200mg，平均150mg左右，約50％-70％的銅存在于肌肉及骨骼內，20％存在于肝。肝是重要的儲銅庫，5％-10％的銅分布于血液中，微量的銅以酶的形式存在于組織中。一般成年人每日從食物攝取2mg銅已能滿足生理需要，富含銅的食品是牡蠣、蛤類、小蝦及動物肝腎等。正常人每天從各種渠道排泄銅2mg左右，腸管可能通過含銅復合物的上皮細胞的脫落而排泄銅。
（三）硒（Se）
⒈硒的生物學作用
⑴硒是谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的必需組成成分：每摩爾的酶含有4毫摩爾的硒，該酶催化的反應為：
2GSH＋H2O2→GSSG＋2H2O
2GSH＋ROOH→ROH＋GSSG＋H2O
通過GSH-Px的作用，在清除自由基、分解過多的H2O2，減少過氧化物、保護細胞膜、保護細胞敏感分子（DNA、RNA）中占有重要地位。
⑵硒參與輔酶A和輔酶Q的合成，促進α-酮酸脫氫酶系的活性，在三羧酸循環及呼吸鏈電子傳遞過程中發揮重要作用。
⑶硒與視力和神經傳導有密切關系，虹膜及晶狀體含硒豐富，視網膜的視力與含硒量有關。硒是光電管基礎物質之一，硒在視網膜、運動終板中可能起著整流器及蓄電器的作用。
⑷硒能拮抗某些有毒元素及物質的毒性：硒可在體內外減低汞、鎘、鉈、砷等的毒性作用。
⑹硒與心血管結構和功能的關系：硒可防止鎘引起的實驗性高血壓，并可防止冠心病及心肌梗死。硒參與保護細胞膜的穩定性及正常通透性，抑制脂質的過氧化反應，消除自由基的毒害作用，從而保護心肌的正常結構、代謝和功能。投予亞硒酸（每周0.5-1mg）可有效地防治克山病的發生。
⑺硒能調節維生素A、C、E、K的代謝。
⑻硒的抗腫瘤作用：許多報道表明結腸癌、乳腺癌、前列腺癌、直腸癌及白血病等的死亡率與其居住地區土壤的硒含量、日攝取量以及血硒水平呈逆相關關系。動物致癌試驗中觀察到硒對動物的實驗性皮膚癌、肝癌、結腸癌、乳癌、肺癌等均有顯著的抑制作用，且此種抑癌效果還受食物中維生素A、C、E等含量的影響。關于硒化合物的抗癌作用機制尚未闡明，可能與硒能抑制致癌物質的致突變性、或改變致癌物的代謝、或通過抗氧化作用而抗癌。有報道硒化合物能促進肝癌細胞及白血病細胞的再分化，通過促分化而抗癌。
⒉硒的代謝 1957年Schwarz證明硒是動物體內必需的微量元素。人體內硒的含量約14mg-21mg，以肝、胰腺、腎中的含量較多，人類對硒的攝入量受環境及食物含硒量的影響。富含硒的食品有蒜、芝麻、啤酒、酵母、蘑菇、小蝦、魚類、肝、腎等，富硒中藥有黃芪、地龍等。人對硒的攝入量不應低于40μg/d，一般認為成人每日從食物中約攝取60μg-350μg的硒，每日由尿約排泄約50μg，由糞排泄80μg，由汗排泄20μg，在血漿內的硒主要與α及β-球蛋白結合而運輸。
我國不同地區報道的成人全血硒為0.028-0.033μg/ml，還有報道為0.099-0.160μg/ml?？松讲^成人及兒童全血硒顯著低下，分別為0.018-0.025μg/ml及0.017-0.024μg/ml。癌瘤時血硒明顯減少，特別是消化道癌腫病人血硒降低更為顯著，往往表明癌的轉移、多發或低分化程度。
尿硒成人平均為11.9±2.6μg/24h，克山病區成人尿硒明顯降低，平均為7.9±2.6μg/24h。
（四）鉻（Cr）
⒈鉻的生物學作用
⑴鉻形成葡萄糖耐量因子（GTF），使胰島素與膜受體上的-SH基形成-S-S-鍵，協助胰島素發揮作用。
⑶促進血紅蛋白的合成及造血過程。
⒉鉻的代謝 成人體內含鉻6mg，日攝入量5-115μg，進入血漿的鉻與運鐵蛋白結合運至肝臟及全身。富含鉻的食品有紅糖、麥麩、魚、葡萄汁、啤酒酵母等，鉻主要隨尿排泄，3-60μg/d。
（五）鈷（Co）
⒈鈷的生物學作用 人類不能利用鈷合成維生素B12，主要從能合成維生素B12的動物及細菌攝取，維生素B12在人體內參與造血。維生素B12參與體內一碳單位的代謝，參與脫氧胸腺嘧啶核苷酸的合成，維生素B12缺乏可導致葉酸的利用率下降，造成巨幼紅細胞性貧血。維生素B12促進鐵的吸收及儲存鐵的動員，它還促進鋅的吸收，提高鋅的活性。
⒉鈷的代謝 正常成人體內含鈷1.1-1.5mg，一般從普通膳食中攝入鈷150-450μg/d，吸收率63％-97％，每日吸收鈷190-290μg，鈷通過小腸進入血漿后由三種運鈷蛋白（transcobalbmin Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）結合后運至肝臟及全身，主要由尿排泄，每日排泄量約等于吸收量。當內因子缺乏、運鈷蛋白缺乏、攝入量不足或因消化系統疾病而干擾吸收時，可造成鈷及維生素B12缺乏。全血及血清鈷10.8±6.0ng/ml，在惡性貧血、急性白血病時降低，慢性粒細胞白血病、淋巴肉芽腫時血鈷升高。
富含鈷的食品有小蝦、扇貝、肉類、粗麥粉及動物肝臟。
檢測血清不飽和維生素B12結合力（UBBC）及血清維生素B12正常人血清UBBC為0.7-1.6μg/L，血清維生素B12為0.16-0.75μg/L，這兩項指標有利于肝癌的診斷。有些AFP不增高、HBsAg陰性的肝癌病例，UBBC及維生素B12亦可顯著增高。
（六）錳（Mn）
⒈錳的生物學作用
⑴錳的多種酶的組成成分及激活劑：錳是精氨酸酶、脯氨酸酶、丙酮酸羧化酶、RNA聚合酶、超氧化物歧化酶的組成成分，又是磷酸化酶、醛縮酶、半乳糖基轉移酶等的激活劑，與蛋白質生物合成、生長發育有密切關系。
⑵參與造血、卟啉合成、改善機體對銅的利用。
⑶構成Mn-SOD，有抗衰老作用：衰老時Mn-SOD活性降低，腫瘤細胞內Mn-SOD活性亦降低。故Mn具有抗衰老抗腫瘤作用。
⒉錳的代謝正常成人體內含錳12-20mg，分布于一切組織，每日從一般食物攝入錳0.7-22mg，吸收率為3％-4％。吸收的錳經小腸壁進入血流，與β1-球蛋白或“運錳蛋白”結合后，迅速運至富含線粒體的細胞中，血錳5-15μg/L，人體內的錳主要由腸道、膽汁、尿液排泄。堅果、茶葉、葉菜、谷類富含錳。
（七）鉬（Mo）
⒈鉬的生物學作用
⑴鉬是構成黃嘌呤氧化酶、醛氧化酶、亞硫酸氧化酶等氧化酶的組成成分，可解除有害醛類的毒性。
⑵參與電子的傳遞及鐵從鐵蛋白的釋放及鐵的運輸。
⑶鉬有抗癌作用，缺鉬地區食管癌發病率高，鉬構成亞硝酸還原酶（植物），降低環境中亞硝酸含量，減少致癌物亞硝胺的生成。
⑷鉬與心血管疾病有關，洋地黃類施用鉬肥可提高產量及強心甙療效。
⒉鉬的代謝 成人體內含鉬9mg左右，分布于全部組織及體液中。一般成人每日由普通膳食中攝入鉬300μg，吸收率為40％-60％，隨食物及飲水進入消化道的鉬化物可迅速（10分鐘）被吸收，80％與蛋白質結合，血清鉬590ng/dl，而在食管癌高發區血清鉬明顯減低為220ng/dl-290ng/dl，癌癥病人、心律不齊病人均可有血鉬降低，白血病及缺鐵性貧血時血清鉬增高。
富含鉬的食品有豆莢、肝、腎、酵母、牛乳及粗麥粉等。
高鉬地區痛風發病率高，可能與黃嘌呤氧化酶活性增高、尿酸生成增多有關。
（八）氟（F）
⒈氟的生物作用 氟為骨骼牙齒的必需組分，與牙齒及骨的形成有關，可增加骨硬度及牙齒的耐酸蝕能力。缺氟易生齲齒，氟過多可引起骨密度增加和斑釉齒，氟在細胞內可抑制多種酶的活性，干擾膠原的合成。
⒉氟的代謝 成人體內含氟量2.6g左右，主要在骨骼、牙、指甲、毛發中。每日約攝入2.4mg的氟，大部分由尿排泄，每日排出約2.4mg。
富含氟的食品有海味（牡蠣）、蔥、豆類、茶葉等。
（九）碘（I）
⒈碘的生物學作用 碘是1850年即已發現的必需微量元素，主要構成甲狀腺激素T3、T4。甲狀腺激素維持正常生長發育及智力發育，調節能量代謝。缺碘可發生地方性甲狀腺腫和呆小病，碘過多可造成碘中毒，刺激甲狀腺功能亢進。
⒉碘的代謝 人體含碘量約為11mg，每日成人需攝入50-100μg的碘，為防治地方性甲狀腺腫，應普遍食用加碘食鹽。
此外，近年來對鍺這一微量元素的研究日益增多，據報道有些有機鍺（如Ge-132）化合物可以提高人體免疫力，誘導干擾素生成，有抗衰老抗腫瘤的作用。有人主張鍺是可能必需微量元素。
總之，微量元素在生命科學中的作用、微量元素與地方病、微量元素與職業病、微量元素與衰老、微量元素與腫瘤等領域的研究近十余年來極為活躍，是臨床生物化學中令人矚目的篇章。
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