人體由各種元素組成,在代謝過程中也需要各種元素。這些元素根據(jù)身體需要的量分為定量元素和微量元素。
氧、碳、氫、氮、鈣、磷、硫、鉀、鈉、氯、硅、鎂等有機(jī)元素含有定量元素。
除鎳和砷外,還可能含有鐵、錳、氟、鉻、鋅、銅、鈷、鉬、碘、硒、釩等微量元素。
一般來說,人體不會(huì)缺乏定量元素。在所有的飲食中,定量元素綽綽有余,身體對(duì)每一種宏量元素的耐受性和平衡能力都相當(dāng)大,而微量元素則不同。雖然它們也受到身體平衡機(jī)制的調(diào)節(jié),但當(dāng)這些元素過多時(shí),它們會(huì)有毒,當(dāng)它們不足時(shí),它們會(huì)導(dǎo)致健康異常、疾病或縮短壽命;完全缺乏會(huì)導(dǎo)致死亡。微量元素完全由外部供應(yīng)。
從以下幾個(gè)方面可以看出微量元素對(duì)人體健康和壽命的影響:
1.人體必需微量元素缺乏
例如,鐵是組成血紅素所必需的,缺鐵性貧血會(huì)發(fā)生在缺鐵性貧血中;
鋅是構(gòu)成多種蛋白質(zhì)所必需的,缺鋅會(huì)導(dǎo)致生長停滯和貧血;
銅是氧化還原系統(tǒng)中的有效催化劑,在各種人體反應(yīng)中表現(xiàn)出巨大的多能性。在體溫條件下由氧和氫形成水的反應(yīng)中,如果沒有銅,就會(huì)爆炸;
錳可能參與多種酶促反應(yīng),缺錳會(huì)導(dǎo)致骨骼畸形生長、死胎、不孕、腦功能障礙等生殖障礙,如驚厥;
鉻是胰島素參與糖和脂肪代謝的必要元素,也是維持正常膽固醇代謝和糖代謝的必要因素。雖然它可以在嚴(yán)重缺乏鉻的情況下生存,但缺乏鉻也是動(dòng)脈粥樣硬化的主要因素;
鈷是維生素B12的一部分,缺鈷會(huì)形成大細(xì)胞性貧血;
鉬是催化嘌呤轉(zhuǎn)化為尿酸的酶的一部分;
碘參與甲狀腺素合成,缺碘會(huì)導(dǎo)致甲狀腺腫;
氟是形成硬骨的必需元素,缺氟會(huì)導(dǎo)致齲齒,老年人缺氟也會(huì)導(dǎo)致骨脆骨折。
2.人體必需微量元素太多。
過多的微量元素也會(huì)導(dǎo)致疾病,通常是由于遺傳運(yùn)輸機(jī)制的失敗而在體內(nèi)積累過多;
例如,血色病是遺傳性鐵平衡障礙,使患者在生活中慢慢積累鐵,會(huì)損害胰腺(導(dǎo)致糖尿病)、肝臟(肝硬化)和皮膚(皮膚青銅);
威爾遜病是銅在肝臟和大腦中積累的結(jié)果;
有些積累是由于生活中接觸過多,如錳礦工人能在肺部吸入過多的錳,表現(xiàn)出典型的帕金森氏癥,這種疾病有遺傳傾向;
鐵也會(huì)因攝入過多而中毒。由于體內(nèi)保留鐵的能力強(qiáng),排出較差。
三、有毒微量元素對(duì)人體的危害
隨著工業(yè)的發(fā)展,人類必須接觸到大量的其他元素,這些元素不需要人類的新陳代謝,其中一些是有毒的,可以縮短人們的壽命。這些有毒物質(zhì)通常被稱為外部環(huán)境污染物,可以通過口腔、呼吸道和其他方式進(jìn)入人體,對(duì)人體造成傷害。這些元素包括鎘、錫、銻、鋯(非金屬)汞和可溶性鉛。
鎘能積聚在人的腎臟、動(dòng)脈和肝臟中,干擾需要鋅的酶系統(tǒng),鎘對(duì)腎臟有很大的親和力,可以替代鋅。據(jù)研究,腎臟高鍋含量是高血壓的重要原因之一,世界各地的鋅/鎘比低的地區(qū)高血壓發(fā)病率較高。有一種螯合劑(即鋅親和力低,鎘親和力高)注射到大鼠身上,可以去除大鼠腎臟中的一些鎘,高血壓可以在一個(gè)晚上治愈,降低血壓。若再喂含鎘食物,則幾個(gè)月后,血壓再次緩慢升高。這種螯合劑已經(jīng)成功地在患者身上進(jìn)行了測試。鎘可以替代鋅,鋅也可以防止鎘的積累,所以鋅/鎘的比例很重要。
另一個(gè)潛在的危險(xiǎn)是鉛。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明,鉛可以降低免疫力,縮短壽命,減輕老年老鼠的體重、脫毛和嗜眼,但目前尚不清楚慢性鉛中毒的明顯臨床癥狀。例如,是否免疫力下降、情緒低落、身體衰退、神經(jīng)過敏、失眼、食欲不振等。這些金屬污染已經(jīng)對(duì)人類造成了傷害。比如日本富山縣神通河下游一個(gè)大鋅礦冶煉廠附近的農(nóng)民,因?yàn)槌粤撕铀喔鹊牡?、麥、蔬菜?5歲~20年后,200名老年男女出現(xiàn)“骨痛”,頭痛、脊柱畸形、骨脆化,尸檢發(fā)現(xiàn)骨骺和器官內(nèi)有大量鎘和鉛。鉛對(duì)骨有很大的親和力。
此外,日本水侯灣地區(qū)的居民在吃了含有甲基汞的魚和貝類后,患有“水侯病”?;颊哂性S多神經(jīng)癥狀,出生兒童的大腦發(fā)育不良,能量較低?;加羞@種疾病的人永遠(yuǎn)不會(huì)死亡,終身殘疾??梢钥闯?,許多有毒的微量元素對(duì)人體非常有害。
這些微量元素的毒性與元素的存在狀態(tài)有關(guān)。比如氟、氯、溴、結(jié)晶碘在氣體狀態(tài)下毒性大,但氟、溴、碘的鈉鹽毒性小,氯化鈉是人體所必需的。可食用元素狀砷,但三氧化二砷(砷)劇毒。硒在元素狀態(tài)下毒性不大,但硒的氫化物和酸極其有毒,汞吞咽后無妨,但氯化汞是致命毒藥。一價(jià)錳和銅是生命所必需的,但高錳酸鉀和硫酸銅是有毒的。所以,所謂“有毒”,就是指“有毒狀態(tài)”。
4.一些微量元素與腫瘤有關(guān)
根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和流行病學(xué)調(diào)查,許多微量元素是潛在的致癌物。例如,土壤或飲用水中缺錳可能是芬蘭和中國某些地區(qū)癌癥發(fā)病率高的原因。英國威爾士地區(qū)胃癌的高發(fā)病率可能與土壤中缺銅和多鋅有關(guān)。在中國、波蘭和蘇聯(lián)的一些地區(qū),食管癌的高發(fā)病率可能與土壤中缺鎂有關(guān)。在美國的一些環(huán)境中,硒缺乏和結(jié)腸癌的發(fā)病率也很高。結(jié)腸腫瘤、前沿腫瘤和白血病的死亡率與食物中硒的含量成反比,腎癌、胃腸癌和淋巴瘤的死亡率與環(huán)境中鉛的含量成正比,直腸癌和鼻咽癌的死亡率與環(huán)境中鎳的含量成正比。這種現(xiàn)象值得注意,這些微量元素致癌的可能性和機(jī)制應(yīng)通過進(jìn)一步的測試和實(shí)驗(yàn)來證明。
因此,微量元素通過上述方面影響人們的健康和壽命,有些導(dǎo)致急性疾病,有些是慢性疾病,在一定程度上積累,有些不一定有臨床癥狀,但可以縮短人們的壽命。
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