微 量 元 素 鈷 、鎳 與 人 體 健 康
李青仁 蘇 斌 李勝釧
(吉林師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院 , 吉林 四平 136000)
摘 要: 鈷和鎳是人體中必需的微量元素。對(duì)鈷和鎳與人體健康的關(guān)系進(jìn)行了論述 , 包括 : 鈷和
鎳在人體內(nèi)的存在與分布、代謝、生理功能及對(duì)人體健康的影響。
關(guān)鍵詞: 微量元素; 鈷; 鎳; 維生素 B12 中圖分類號(hào): R 15112 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : A
鈷是維生素 B12的組成成分 , 是一種獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) , 有造血功能 , 能夠促進(jìn)各種物質(zhì)的代謝 , 被列為人體必需的微量元素 。缺鈷會(huì)引起相應(yīng)的疾病 。近幾年的研究證明 , 鎳也是人體必需的微量元素 , 鎳也具有許多獨(dú)特的生理功能 , 缺少鎳也會(huì)引起各種疾病 。
1.鈷和鎳在人體內(nèi)的存在與分布一般正常人體內(nèi)含鈷總量約為 111～115 mg, 14%分布于骨骼 , 43%分布于肌肉 , 其余分布于其它軟組織內(nèi) , 在人體內(nèi)主要通過形成維生素 B12的形式發(fā)揮生物學(xué)作用及生理功能 。人類不能利用食物中的鈷合成維生素 B12, 必須通過胃腸道從食物中攝取維生素 B12, 鈷可經(jīng)消化道和呼吸道進(jìn)入人體 , 在血漿中無機(jī)鈷附著在白蛋白上 , 它最初貯存于肝和腎 , 然后貯存于骨 、脾 、 胰 、小腸及其它組織 。人體中的鎳通過食物由消化道進(jìn)入人體 。成人每天從飲食中攝入鎳 013～015 mg, 人體中的鎳總量約為 10 mg。鎳分布于人體各器官 , 主要分布在腦 、肺 、肝 、心臟 、淋巴結(jié) 、睪丸 、血液 、肌肉內(nèi)。[ 1 ]
2. 鈷 、鎳的代謝
2.1.1 鈷的吸收與排泄
鈷是人類營(yíng)養(yǎng)必需的物質(zhì) 。鈷主要由消化道和呼吸道吸收 , 經(jīng)口攝入的鈷在小腸上部被吸收 , 并部分地與鐵共用一個(gè)運(yùn)載通道 , 在血漿中是附著在白蛋白上 , 吸收率可達(dá)到 63% ～93% , 鐵缺乏時(shí)可促進(jìn)鈷的吸收。鈷主要由腸道排泄 , 有 80%在 5 d 內(nèi)排出 , 其中絕大部分在 48 h 排出 。腸道為經(jīng)口食入鈷的主要排泄途徑 , 而靜脈注射的鈷 , 主要通過腎臟排出 , 在一周內(nèi)腎臟排出 74% , 但口服鈷時(shí) , 有 17%由尿中排出 , 少部分由汗 、頭發(fā)等途徑排出 , 一般不在體內(nèi)積蓄 。尿鈷含量為 1616 nmol /L, 由于鈷在體內(nèi)的生物半衰期比較短 , 因此測(cè)定尿中鈷的含量可以了解短期內(nèi)鈷進(jìn)入體內(nèi)的狀況。[ 2 ]
2.1.2 鎳的吸收和排泄
鎳主要由呼吸道吸收 , 且吸收較好 , 金屬鎳不易從消化道吸收 , 也不能從皮膚吸收。 有人曾經(jīng)將鎳鹽涂于人體和動(dòng)物皮膚上 , 一定時(shí)間后用光譜分析檢查血液和組織中的鎳含量 , 未發(fā)現(xiàn)有吸收的依據(jù) 。鎳主要經(jīng)糞 、尿 、汗排出 。
3. 鈷 、鎳的生理功能
3.1.1 鈷的生理功能
3.1.1 鈷與造血功能的關(guān)系 鈷能刺激促紅細(xì)胞生成素的生成 , 促進(jìn)胃腸道內(nèi)鐵的吸收 , 還能加速貯存鐵的動(dòng)員 , 使之進(jìn)入骨髓利用 。鈷通過維生素 B參與核糖核酸及造血有 關(guān)物質(zhì)的 代 謝 , 作用于造血過程 。人體若缺鈷及維生素 B12, 紅細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育將受到干擾 , 出現(xiàn)巨細(xì)胞性貧血 。大量研究及臨床觀察都證明 , 鈷能治療多種貧血 , 維生素 B12對(duì)高血色素巨細(xì)胞貧血療效顯著 , 鈷鹽對(duì)低色素小細(xì)胞性貧血也有較好的療效。[ 3 ]
3.1.2 鈷與代謝的關(guān)系 鈷參與核酸 、膽鹼 、蛋氨酸的合成及脂肪與糖代謝 。胰腺含有大量鈷 , 用以合成胰島素及一些對(duì)糖 、脂肪代謝所必需的酶。[ 4 ]鈷以維生素 B12的形式發(fā)揮其生理作用 , 維生素 B12能參與蛋白質(zhì)的合成 、葉酸的儲(chǔ)存 、硫酸酶的活化以及磷脂的形成 , 鈷還有驅(qū)脂 作用 , 可防止脂肪在肝內(nèi)沉積 。
3.1.3 鈷與甲狀腺的關(guān)系 鈷對(duì)甲狀腺的影響各自研究報(bào)道不一致 。有人認(rèn)為鈷能增強(qiáng)甲狀腺的功能 , 激活甲狀腺的活性 , 引起甲狀腺亢進(jìn) 。還有人報(bào)道說鈷 、錳都是合成甲狀腺素所必需的成分 , 對(duì)防治甲狀腺腫大有一定的療效 , 鈷能防治甲狀?腺腫瘤 。 31114 鈷與其它元素的關(guān)系 鈷與鋅 、銅 、錳有協(xié)同作用。有人報(bào)道鈷元素與壽命有關(guān) 。鋅是氨基酸 、蛋白質(zhì)代謝中不可缺少的元素 , 而鈷能促進(jìn)鋅的吸收并改善鋅的生物活性。鈷和鋅有相互促進(jìn)作用 , 具有抗衰老 , 增加壽命的作用 。
3.2 鎳的生理功能[ 3 ]
3.2.1 鎳與某些酶的活性有關(guān) 鎳是一些酶的組成部分 , 可以激活肽酶 。鎳還是胰島素分子中一種成分 , 相當(dāng)于胰島素的輔酶 , 實(shí)驗(yàn)證明添加少量鎳的胰島素 , 有增強(qiáng)胰島素降低血糖的 作用 。鎳在機(jī)體內(nèi)能激活許多酶 , 包括精氨酸酶 , 脫氧核糖核酸酶等 。鎳是多種酶的激活源 , 參與多種酶蛋白的組成 。
3.2.2 鎳對(duì)血液系統(tǒng)的影響 鎳有刺激生血機(jī)能的作用 , 能促進(jìn)紅細(xì)胞再生 。在人體內(nèi)缺銅時(shí) , 鎳的生理活性會(huì)充分發(fā)揮 , 又不影響銅的生理活性 。補(bǔ)充適量的鎳可使紅細(xì)胞 、白細(xì)胞及血紅蛋白的生成增多 。患有各種貧血及肝硬化病人血中鎳均降低 。鎳有刺激生血功能的作用 , 硫酸鎳和溴化鎳等鎳鹽曾用于治療貧血。
3.2.3 鎳對(duì)機(jī)體超微結(jié)構(gòu)的影響 醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)證明 , 缺鎳可使肝細(xì)胞中的固縮核和線粒體發(fā)生腫 脹 , 超微結(jié)構(gòu)發(fā)生異常 , 還有一些研究也同樣提示 , 鎳在維持大分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 、膜穩(wěn)定性和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)方面有重要作用 。
4. 鈷 、鎳對(duì)人體健康的影響
4.1.缺鈷引起的疾病[ 3 ]
人體缺鈷時(shí)會(huì)引起維生素 B12形成、紅細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育受干擾 , 可發(fā)生巨細(xì)胞性貧血 , 急性白血病 , 骨髓疾病等 。
4.1.1 巨細(xì)胞性貧血 鈷在體內(nèi)主要通過形成維生素 B12發(fā)揮生物化學(xué)作用及生理功能 , 無機(jī)鈷鹽也可直接發(fā)生刺激作用 , 但其生物活性為在維生素 B 中鈷的千分之一 。鈷主要存在于肝 、腎中 , 是人體必需的微量元素之一 。鈷有刺激造血的功能 , 鈷能通過維生素 B12參與核糖核酸及造血系統(tǒng)有關(guān)物質(zhì)的代謝 , 若維生素 B12缺乏 , 可使骨髓細(xì)胞的 DNA 合成期和合成后期的時(shí)間延長(zhǎng) , 從而引起巨幼紅細(xì)胞貧血。
4.1.2 白血病 白血病是造血系統(tǒng)的一種惡性腫瘤 , 特征是白細(xì)胞及其幼稚細(xì)胞在這造血系統(tǒng)中異常增生 , 浸潤(rùn)各種組織 , 周圍血液白細(xì)胞發(fā)生量和質(zhì)的變化 。近年來國(guó)際上對(duì)白血病的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行了大量的生物科學(xué)研究 , 認(rèn)為可能與體內(nèi)多種微量元素有關(guān) 。鈷對(duì)人體內(nèi)多種生物合成過程起重要作用 , 尤其是對(duì)核酸的生物合成作用 , 這可能是白血病的病因所在 。
4.1.3 白內(nèi)障 有人認(rèn)為鈷可能引起白內(nèi)障 , 原因在于鈷能干擾鈣離子 , 導(dǎo)致鈉和鉀通透性改 變 。有人發(fā)現(xiàn)鈷在老年性白內(nèi)障晶體中含量增高 , 也有人認(rèn)為鈷是蛋白酶的抑制劑。
4.1.4 其它疾病 鈷是維生素 B12的重要組成成分 , 維生素 B12缺乏可引起口腔及舌的潰瘍 、炎癥及骨髓退行性病變 , 給予維生素 B1 2治療可收到療效 。
4.1.5 治療和防治方法
(1) 口服氯化鈷 : 用以治療貧血 , 成人 120 mg/ d, 兒童每天 2～4 mg/ kg, 分 3次口服 , 療程 3個(gè)月為宜 。副作用有消化道反應(yīng) 、心動(dòng)過速和心律不齊、甲狀腺腫大 、多毛 、痤瘡和皮膚色素沉著 , 停藥后會(huì)自動(dòng)消失 。 (2) 食用含鈷食物 : 食物鈷含量以海產(chǎn)品及蜂蜜最多。肉類食物是鈷的良好來源 , 動(dòng)物肝臟含豐富維生素 B12 。含鈷豐富的食品有 : 牛肝 、蛤肉類、小羊腎 、火雞肝 、小牛腎 、雞肝 、牛胰 、豬腎及其它臟器 , 含鈷較多的食品有 : 瘦肉 , 蟹肉 、沙丁魚 、蛋和干酪 。含鈷一般的食 物
有 : 牛奶 、家禽肉 、酸奶 , 含鈷微量的食品有 : 面包 、谷物 、水果 、豆類、蔬菜。[ 5 ]
4.2 缺鎳引起的疾病
4.2.1 生長(zhǎng)發(fā)育緩慢 實(shí)驗(yàn)證明 , 由于缺鎳 , 特別是在授乳期生長(zhǎng)速度減慢 , 死亡率升高 , 說明鎳與催乳激素的調(diào)節(jié)有關(guān) , 也許在授乳過程中有重要作用 。缺鎳時(shí) , 肝變小 , 呈暗褐色 , 糖原含量降低 , 可使淀粉酶和肝中脫氫酶的活性降低 , 使碳水化合物代謝發(fā)生紊亂 , 造成體內(nèi)能量供血不足 。
4.2.2 引起嚴(yán)重貧血 人體缺鎳時(shí) , 對(duì)鐵的吸收較差 , 引起紅血球減少 , 白細(xì)胞容量計(jì)值減少 , 血紅蛋白的含量減少 , 供給人體適量的鎳鹽 , 可使血紅蛋白的成分及紅細(xì)胞的再生明顯加快 , 造血功能提高。
4.2.3 治療和防治方法
(1) 注射氯化鎳 : 可使紅細(xì)胞和白細(xì)胞增生旺盛 , 體質(zhì)量增加 。
(2) 口服鎳鹽 : 可使血紅蛋白的生成及紅細(xì)胞的再生明顯加快 , 可治療貧血 。例如硫酸鎳和溴化鎳 。
(3) 食用含有鎳的食物 : 含鎳豐富的物質(zhì)有 : 茶葉 、堅(jiān)果類和海產(chǎn)品類 , 含鎳較多的食物有 : 可可 、奶油、谷物 、蔬菜及肉類 , 含鎳一般及微量的物質(zhì)有 : 水果類及乳制品類 。總之 , 缺鈷和鎳對(duì)人體都有很大的危害 , 上述治療和預(yù)防的方法有藥補(bǔ)也有食補(bǔ) , 從而也證明了它們是人體所必需的微量元素
, 4 對(duì)人體的健康有著一定的影響和作用。 13 高鈷引起的疾病
4.3.1 紅細(xì)胞增生癥 紅細(xì)胞增生癥 , 過去常將鈷作為抗貧血治療藥物 , 但近年來不少學(xué)者認(rèn)為鈷刺激紅細(xì)胞的生成 , 不是正常的生理刺激 , 可能是它的毒性反應(yīng) 。鈷中毒的臨床表現(xiàn)多為治療貧血時(shí)引起鈷中毒 , 一次口服氯化鈷 5 以后 , 可以發(fā)生中增多癥 。貧血患者對(duì)鈷的反應(yīng)不太規(guī)律 , 出血性貧血 、輕度感染引起的貧血反應(yīng)迅速 , 重癥慢性感染引起的貧血、巨細(xì)胞貧血 , 可以發(fā)生食欲不振 、惡心 、嘔吐 、腹瀉 、熱感等中毒現(xiàn)象 。
4.3.2 對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響 工人在接觸鈷后 , 較常見的是以呼吸系統(tǒng)癥狀 為主 的 “硬質(zhì)合 金病 ”, 最常見的是上呼吸道刺激癥狀 , 呼吸困難 , 咳嗽 , 體質(zhì)量下降 , 外源性哮喘 , 彌漫性間質(zhì)性肺炎和肺纖維化 、塵肺等 。5%的患者有自然過敏的主訴 , 有嚴(yán)重的過敏現(xiàn)象[ 6 ]
4.3.3 對(duì)心臟的影響 職業(yè)性接觸鈷的工人也可以發(fā)生心肌炎 , 主要表現(xiàn)為心臟擴(kuò)大和心電圖異常 , 但并非多見 。
4.3.4 對(duì)其它系統(tǒng)的影響 鈷過高對(duì)皮膚系統(tǒng)也有影響 , 有過敏反應(yīng) , 鈷對(duì)皮膚產(chǎn)生過敏性或刺激性皮炎 。常見于手 、腕 、前臂等部位和皮膚皺褶出處 , 出現(xiàn)輕微搔癢性紅斑疹 , 主要在夏季 發(fā)病 , 患者多為接觸鈷的新工人 。除此輕型外 , 另一型病變處常伴有輕微的角化過度和裂口 , 常
見于鈷工齡較長(zhǎng)的工人 。此外在接觸允許限值為 012 mg /m3的條件下工作時(shí) , 有甲狀腺功能輕度改變及低下的癥狀 , 腎臟可出現(xiàn)蛋白尿、 腎功能障礙和高血糖癥 , 對(duì)胰臟和肝臟都有影響 。特別應(yīng)當(dāng)警惕 “三致 ”的作用 : 致突變 、致癌變 、致畸及對(duì)生殖系統(tǒng)的影響
4.3.5 治療和防治方法
(1) 控制鈷用量 : 在鈷治療疾病時(shí)用量不要太大 , 經(jīng)常注意心電圖和與心電有關(guān)酶活性的變化 , 胃腸道反應(yīng)及其中毒表現(xiàn) ; 必要時(shí)減少鈷的劑量或停止用藥 , 用鈷治療的時(shí)間不宜過長(zhǎng) 。用鈷治療期間應(yīng)補(bǔ)充蛋白質(zhì) 、氨基酸及維生素 C。
(2) 注意鈷作業(yè)工人防護(hù) : 防止水源、食物及空氣的污染 , 嚴(yán)格執(zhí)行鈷接觸 、使用 、管理等操作規(guī)程及制度 , 謹(jǐn)防意外傷害事故的發(fā)生 , 急性鈷中毒可用高滲葡萄糖解毒 、保肝、利尿 。
4.4 高鎳引起的疾病
4.4.1 非職業(yè)性疾病
(1) 硫酸鎳或溴化鎳在治療缺鎳引起的疾病時(shí) , 大量使用可以出現(xiàn)眩暈 、惡心 、嘔吐癥狀 。經(jīng)人類流行病調(diào)查證明 , 吸收過量的鎳能使細(xì)胞惡變 , 有致癌的作用 。某些地區(qū)的肝癌、 鼻咽癌發(fā)病率高 , 與該地區(qū)飲水、土壤中含鎳量高有關(guān) 。
(2) 高鎳可以使缺血心肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的變化線粒體、肌漿膜受損 ?？墒构跔顒?dòng)脈進(jìn)一步痙攣 ,( 使冠狀動(dòng)脈供血不足 , 加重心肌損傷 , 鎳直接作用于心肌 , 引起冠心病 。 3) 鎳過多將引起過敏性哮喘 。其免疫毒性表現(xiàn)在使機(jī)體對(duì)感染因子抵抗力降低 、血清抗體效價(jià)降低 , 導(dǎo)致過敏反應(yīng) 。因此 , 血鎳含量增高 , 同樣與哮喘的發(fā)病 、反復(fù)發(fā)作有關(guān)。 哮喘發(fā)作期顯著升高 , 恢復(fù)期仍不能降至正常。[ 7 ]
4.4.2 職業(yè)性疾病
(1) 鎳礦經(jīng)過浮選進(jìn)行冶煉 , 其金屬鎳粉和煙霧對(duì)人體有毒害作用 。接觸后對(duì)呼吸道 、鼻 、咽結(jié)膜可有刺激作用 , 出現(xiàn)咳嗽 、咳痰。國(guó)外資料報(bào)道鎳可以引起肝癌和胃癌 , 有人報(bào)道鎳煙霧可致急性肺炎病變 , 塵肺尚無報(bào)道 。
(2 ) 工業(yè)上使用鎳鹽主要引起鎳癢疹 , 多發(fā)在接觸耳環(huán) 、皮鞋扣眼 、汽車門把 、表帶等部位 。鎳癢疹的特點(diǎn)是以發(fā)癢起病 , 有時(shí)在 1周后才出現(xiàn)皮疹 , 在接觸部位呈紅斑 、丘疹或毛囊性皮斑疹, 也
, 會(huì)可引出起現(xiàn)過淺敏表性性皮潰損瘍、。結(jié)流痂行、病濕學(xué)疹調(diào)或查濕,疹鎳病作損業(yè)工。人在,慢在性初期次,發(fā)皮生膚皮可炎出后現(xiàn),色2素～斑17或年色后素進(jìn)脫行皮屑膚過敏試驗(yàn) , 仍有90%的人對(duì)鎳過敏。
4.4.3 治療和防治方法
(1) 鎳冶煉應(yīng)自動(dòng)化 、封閉化 、通風(fēng)排毒 。鎳作業(yè)工人應(yīng)加強(qiáng)個(gè)人防護(hù) , 有慢性呼吸系統(tǒng)疾病和皮膚過敏者不宜從事鎳作業(yè) 。
(2) 依地酸 、半胱氨酸 、谷胱甘肽 、抗壞血酸等抑制鎳的過敏反應(yīng) , 二乙二硫化氨基甲酸鈉對(duì)鎳皮炎有治療和預(yù)防價(jià)值 , 可用 100 g/ kg軟膏涂皮膚 , 效果較好 。鎳粉塵或煙霧引起呼吸癥狀 , 可對(duì)癥處理 , 給予止咳、解痙 、抗炎藥物 。總之 , 鈷 、鎳作為人體必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素 , 對(duì)人類防治疾病 , 健康長(zhǎng)壽都有非常重要的意義 。但目前 , 對(duì)它們的研究還不夠深入 , 所以 , 應(yīng)積極地探討這方面的問題 。
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