夏弈明中國預防醫學(xué)科學(xué)院營(yíng)養與食品衛生研究所 北京100050

　　微量元素營(yíng)養作為生物和醫學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)獨立分支,可能是近50年才逐漸形成的。它的進(jìn)展是與近代科技飛速發(fā)展分不開(kāi)的。特別是尖端物理和化學(xué)分析手段的建立，為生物樣品中含量極微的無(wú)機元素的生物學(xué)作用研究奠定了基礎。

　　自然界中天然存在的元素在生物體內幾乎都可以找到。按其在體內的含量，以占體重1／萬(wàn)為界，分為常量元素和微量元素兩類(lèi)。已知常量元素有碳、氫、氧、氮、磷、硫、氯、鉀、鈉、鈣、鎂等11種，其余均為微量元素。1990年FAO／IAEA／WHO人體營(yíng)養專(zhuān)家委員會(huì )提出，在組織中濃度不超過(guò)250mg/g的為微量元素。另外，按其生物學(xué)作用又分為必需和非必需元素兩類(lèi)。

必需微量元素的發(fā)現
　　元素的必需性一直沒(méi)有明確的定義，但廣泛接受的含義是：維持生命和機體正常生理活動(dòng)所必需的。1972年美國W.Mertz 提出了３條判別元素必需性的標準和辦法：1）該元素長(cháng)期攝入不足會(huì )導致生理功能損傷；2）補充該元素達生理水平，即可預防或治愈這種損傷；3）有一個(gè)以上相互獨立的研究報告和一個(gè)以上動(dòng)物品種的證明。

　　發(fā)現必需微量元素的證據基本上可分為３類(lèi)。第１類(lèi)必需性的證據來(lái)自于天然發(fā)生的缺乏病。如1832年Frodisch報告黃萎病患者血中鐵含量低于正常人；1850年法國A.Chatin報告甲狀腺腫發(fā)生與缺碘有關(guān)；1935年澳大利亞E. J. Underwood 和J.F.Filmer報告鈷缺乏是牛羊消瘦病的病因；1961年伊朗報告兒童鋅缺乏；1979年中國報告硒缺乏是克山病發(fā)生的基本因素。第2類(lèi)必需性的證據是用缺乏某元素的天然或純化飼料造成的動(dòng)物缺乏模型。如1928年美國E.B Hart和C.A.Elvehjem證明銅是大鼠和家兔必需的；1931年又證明錳是大鼠和小鼠必需的；1953年D.A.Richert報告鉬是大鼠必需的；1957年德國 K.Schwarz和C.M.Foltz證明硒是大鼠必需的；1959年德國K.Schwarz和 W.Mertz證明鉻是大鼠必需的。第3類(lèi)必需性的證據是在德國J.C.Smith和K.Schwarz 發(fā)明了塑料隔離器技術(shù)后，在嚴格控制環(huán)境污染的純凈條件下造成的動(dòng)物缺乏模型。由此Schwarz實(shí)驗室在1970～1972年間連續證明錫、鎳、礬、硅、氟為大鼠等動(dòng)物必需。之后，1974～1991年間 K.Schwarz 、F.H.Neilson和 M.Anke 等分別證明鉛、砷、鎘、鋰、硼、溴是動(dòng)物必需的。

　　1973年WHO專(zhuān)家委員會(huì )按上述判別標準，將當時(shí)已發(fā)現的14種微量元素確定為動(dòng)物必需的，并提出了其日攝入量范圍。

微量元素營(yíng)養研究思路的擴展更新
　　70年代以來(lái)，微量元素研究技術(shù)有了很大的進(jìn)步。如原子吸收技術(shù)靈敏度提高；中子活化分析和同位素稀釋質(zhì)譜法出現；生物參考材料質(zhì)控的應用；超純實(shí)驗室的建立等極大地推動(dòng)了微量元素研究。

　　基于膳食中單個(gè)元素缺乏對健康的影響來(lái)證明它的必需性是微量元素研究的基本思路之一。但與此同時(shí)，新的研究思路也逐漸形成融入。首先，在對單個(gè)元素進(jìn)行分析的同時(shí)，也考慮膳食中影響其吸收利用的各組分間的相互作用以及元素與機體營(yíng)養狀態(tài)的體內平衡調節關(guān)系。其次，以往將元素武斷地分為必需和有毒兩類(lèi)似不恰當，現在認識到任何營(yíng)養素包括微量元素在內均有劑量-反應關(guān)系（Bertrand曲線(xiàn))，攝入（接觸）量是元素生物效應的關(guān)鍵。再者，用短期缺乏實(shí)驗確定元素需要量時(shí)，也應注意元素對人體健康各個(gè)方面的長(cháng)期影響。

必需微量元素的定義
　　由于微量元素必需性的定義一直不明確，不同作者有不同的看法，因此造成文獻中必需微量元素數目其說(shuō)不一的局面。1990年FAO／IAEA／WHO聯(lián)合組織了人體營(yíng)養專(zhuān)家委員會(huì )，根據1973年以來(lái)研究技術(shù)的發(fā)展和研究思路的擴展，討論提出了必需微量元素的定義。即若該元素的攝入量減少到低于某一限值，總會(huì )導致一種重要生理功能的損傷；或該元素是機體內生物活性物質(zhì)有機結構的必需組分。專(zhuān)家委員會(huì )還強調，一種元素在一個(gè)動(dòng)物種屬中證明是必需的，并不能推斷為對另一種動(dòng)物或人也必需，也即要單獨一一證明。基于以上定義，專(zhuān)家委員會(huì )將目前在人體中已研究的微量元素分為三類(lèi)：第一類(lèi)為人體必需微量元素，它們是碘、鋅、硒、銅、鉬、鉻、鈷、鐵；第二類(lèi)為人體可能必需的，它們是錳、硅、鎳、硼、礬；第三類(lèi)為有潛在毒性的元素，但低劑量時(shí)可能具有必需功能，它們是氟、鉛、鎘、汞、砷、鋁、鋰、錫。隨著(zhù)研究的深入，將會(huì )發(fā)現更多的微量元素是人體必需的。

微量元素營(yíng)養重要性和研究?jì)热?
　　微量元素營(yíng)養的重要性在于微量元素與人體健康密切相關(guān)。攝入缺乏或過(guò)多均會(huì )影響人體正常生理活動(dòng)。除了與其它營(yíng)養素相同的原因外（如食物品種單調或偏食、食物加工不合理、吸收利用率低等），環(huán)境地理因素也會(huì )造成必需微量元素缺乏或過(guò)多。因此，從微量元素與人類(lèi)有關(guān)疾病關(guān)系考慮，又可將微量元素分為營(yíng)養缺乏型和生物地球化學(xué)型兩類(lèi)。營(yíng)養缺乏型的元素多為陽(yáng)離子。它們在食物中的生物利用率較低，如谷物中鋅、鐵和鉻的生物利用率僅分別為20%～30％、1％～2％與0.2％～0.5％。因此，這些陽(yáng)離子元素不大有膳食中毒的可能性，但在以谷物和蔬菜為主要膳食來(lái)源的人群中卻易發(fā)生缺乏。生物地球化學(xué)型的元素多為陰離子，如碘、氟、硒、鉬等。它們的吸收率較高，因此，它們會(huì )通過(guò)食物和水受土壤中分布不均勻（缺乏或過(guò)多）的影響而導致人體和動(dòng)物出現缺乏或中毒癥狀。

　　微量元素營(yíng)養研究主要側重三個(gè)方面。其一，為微量元素生物學(xué)功能研究，包括它們的生物活性形式；不同化學(xué)形式的代謝、生物利用率及影響因素；以及與人類(lèi)健康關(guān)系的研究。其二，為微量元素安全攝入量范圍研究，即最低需要量、生理需要量和最高安全攝入量研究。要考慮不同正常生理狀況（兒童、老人、孕婦乳母等）和病理狀況人體差異。其三，微量元素方法學(xué)研究和應用，包括質(zhì)控參考物質(zhì)和靈敏的物理化學(xué)分析方法的建立和改進(jìn)，以及細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)方法的應用。

參考文獻

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