第三节 微量元素的作用及其与疾病的关系
微量元素在当代以其广泛的生物学作用、生理功能及临床诊断治疗价值吸引了地球化学、医学地理、农业、环境保护、分子生物学、生物化学、营养学、免疫学、遗传学、药理学、地方病学、老年医学、肿瘤学等许多基础医学及临床医学领域的学者，并取得许多令人瞩目的进展。微量元素在许多疾病的病因学、发病学、诊断学、防治学方面具有重要的意义。
人体内必需的微量元素有铁、锌、铜、锰、铬、钼、钴、硒、镍、钒、锡、氟、碘、硅；非必需的微量元素中属于可能必需的有铷、砷、锶、硼、锗；属于无害的则有钡、钛、铌、锆等；有害的微量元素有铋、锑、铍、镉、汞、铅、铝等。上述微量元素（占人体总重量的1/10000以下者）与宏量元素（占人体总重量1/10000以上者，包括碳、氢、氧、氮、钙、磷、镁、钠、钾、氯、硫）相比，只占人体总重量的0.05％左右。
一、微量元素的分布及其生理功用
（一）人体内微量元素的含量（表6-14）
表6-14 人体内微量元素的含量
| 微量元素 | 体内存在量 | 微量元素 | 体内存在量 |
| 铝（Al） | 60mg | 锰（Mn） | 12-20mg |
| 砷（As） | 1-2mg | 汞（Hg） | 13mg |
| 钡（Ba） | 20mg | 钼（Mo） | 10mg |
| 镉（Cd） | 50mg | 镍（Ni） | 10mg |
| 铬（Cr） | 6mg | 铷（Rb） | 320mg |
| 钴（Co） | 1.5mg | 硒（Se） | 6-12mg |
| 铜（Cu） | 80-100mg | 硅（Si） | 2-3g |
| 氟（F） | 3g | 锶（Sr） | 320mg |
| 碘（I） | 11mg | 锡（Sn） | 17mg |
| 铁（Fe） | 3-5g | 钒（V） | 1.5mg |
| 铅（Pb） | 120mg | 锌（Zn） | 2-3g |
（二）微量无素的生理功用
⒈微量元素与酶的关系 酶是一种生命现象及生物化学反应的基础。人体内发现的近1000种酶中有50％-70％的酶含有微量元素或以微量元素的离子作为激活剂。已知锌与上百种酶有关，铁与数十种酶有关，锰和铜亦与数十种酶有关。钼与黄嘌呤氧化酶等有关，硒与谷胱甘肽过氧化物酶等有关。因此微量元素常作为酶的组成成分或激活剂。
⒉微量元素构成体内重要的载体及电子传递系统 铁参与组成血红蛋白、肌红蛋白，运输和储存氧；铁构成的细胞色素系统（细胞色素b、C1、C、aa3，b5、P450等）是重要的电子传递物质；铁硫蛋白作为呼吸链中的电子传递体。
⒊参与激素和维生素的合成 钴组成维生素B12，碘构成甲状腺激素T3、T4，因而微量元素与代谢的调控有密切关系。
⒋微量元素影响免疫系统的功能，影响生长及发育 锌影响生长发育，能增强免疫功能，硒能刺激抗体的生成，增强机体的抵抗力。
二、微量元素与疾病的关系
不论必需微量元素缺乏或过多，有害微量元素接触、吸收、贮积过多或干扰了必需微量元素的生理功能和营养作用，都会引起一定的生理及生物化学过程的紊乱而发生疾病。反之，在各种疾病情况下，会对微量元素的吸收、运输、利用、储存和排泄产生一定的影响。
微量元素缺乏或过多，可导致某些地方病的发生。例如缺碘与地方性甲状腺肿及呆小病有关；低硒与克山病和大骨节病有关；缺锌与伊朗乡村病和肠原性肢端皮炎有关。接触或吸收过量的有害微量元素还可引起种种职业病，即使是必需微量元素，像铁、铜、钴、锰等进入机体过多也会引起急性或慢性中毒。如接触六价铬可引起特征鹰眼状铬溃疡及鼻中隔穿孔；砷过多引起砷性皮肤癌及中毒；还有锰中毒、铁中毒、锌中毒等。
微量元素的检测还可用作某些疾病的诊断指标，对于某些微量元素缺乏症还可用补充微量元素的方法进行治疗。
（一）微量元素的缺乏症与过多症
⒈微量元素的缺乏症 微量元素的缺乏可导致缺乏症的出现，现将重要的微量元素缺乏症列于表6-15
表6-15 微量元素的功能与缺乏症
| 微量元素 | 功能 | 缺乏症 |
| 锌（Zn） | 细胞分裂，核酸代谢，生长，辅助因子 | 伊朗乡村病，肠原性肢端皮炎 |
| 铁（Fe） | 造血原料，构成细胞色素类 | 缺铁性贫血 |
| 铜（Cu） | Hb合成，结缔组织代谢 | 贫血，毛发异常，脑功能障碍 |
| 铬（Cr） | 构成葡萄糖耐量因子 | 耐糖能力↓，糖尿病，动脉硬化 |
| 碘（I） | 构成T3、T4，促进生长、发育 | 地方性甲状腺肿，呆小病 |
| 钴（Co） | 构成维生素B12，造血 | 恶性贫血，甲基丙二酸尿症 |
| 硒（Se） | 抗氧化 | 克山病，大骨节病 |
| 锰（Mn） | 多种酶的激活剂 | 生长发育迟缓，中枢神经系异常 |
| 氟（F） | 骨、牙齿形成 | 龋齿 |
⒉微量元素的过多症 例如铁过剩的血色沉着病（hemochromatosis）时，铁吸收过多，在心、胰腺、睾丸、肝内沉积，导致纤维化，造成心肌损害、糖尿病、性腺功能不全及肝硬化。先天性铜代谢异常的Wilson病时由于转运铜的铜蓝蛋白生成减少，使过剩的铜在脑的基底核和肝中沉积，出现神经症状及肝硬化。锌过多可引起发热；锰过多可导致中枢神经障碍、运动失调；钴过多可造成心脏病、甲状腺功能异常、听觉障碍等；锡过多可造成呕吐、腹泻、腹痛及肝脏损伤；汞中毒时发生“水俣病”；镉中毒造成疼痛、肾损伤及骨折的“疼痛病”。
（二）微量元素测定在疾病诊断中的应用
由于原子吸收光度法的应用，使得医院检验部门逐步开展体液、毛发中微量元素的检测工作，微量元素的检测在疾病的诊断中的价值开始受到应有的重视。铁、铜、锌、硒等的资料已日渐增多。现将几种重要微量元素的检测对疾病的诊断价值及这些微量元素测定值增高或降低的临床意义列于表6-16。
表6-16 微量元素检测在诊断上的应用（血清）
| 微量元素 | 检测方法 | 正常参考值 | 低值 | 高值 |
| 铁（Fe） | 比色法 | 男80-200μg/dl | 缺铁性贫血 | 再生障碍性贫血 |
| （OPT法） | 女70-180μg/dl | 出血性贫血 | 铁粒幼细胞贫血 | |
| Banti综合征 | 血色沉积病 | |||
| 慢性感染 | 急性肝炎早期 | |||
| 肿瘤等 | ||||
| 铜（Cu） | 比色法 | 男80-130μg/dl | Wilson病 | 毛细胆管性肝炎 |
| 原子吸收光度法 | 女100-150μg/dl | MenkesⅡ型综合征门脉性肝硬化 | 胆汁性肝硬化 白血病、贫血 |
|
| 尿10-60μg/日 | 肾病综合征 | 感染性疾病 | ||
| 铜吸收障碍 | 恶性肿瘤（淋巴 | |||
| 瘤、骨肉瘤等） | ||||
| 锌（Zn） | 原子吸收光度法 | 男63-147μg/dl | 锌缺乏（肠原肢端皮 | 溶血性贫血 |
| 女63-122μg/dl | 炎、高卡量输液）肝胆疾患（肝硬化、肝炎、肝肿瘤等）血液病（白血病、恶性贫血，再障，缺铁性贫血、多发性骨髓瘤等）、癌、恶性淋巴瘤、肉瘤、心肌梗死、肾病综合征，肾炎，多发性神经炎、脑血管疾病，Addison病，糖尿病肾症，肺炎等 |