盛曉陽(yáng)¹ 朱錫翔² 沈理笑¹ 薛敏波¹ K. Michael Hambidge³
(1上海交通大學(xué)醫學(xué)院附屬新華醫院兒童與青少年保健科,上海,200092；2云南省婦幼保健院,云南昆明,610000；
3Departement of Pediatric, Section of Nutrition, University of Colorado Health Science Center, Denver, CO, USA 80262)
摘要：目的采用因素分析可以估算微量元素鋅的需要量。本研究希望通過(guò)對幼兒鋅代謝平衡的測定，以所獲得的數據估算幼兒的鋅需要量。方法采用雙穩定性同位素示蹤方法標記同位素，收集大便和尿液，分析穩定性同位素豐度，計算鋅的各項代謝平衡數據。結果在43名19-25月齡幼兒中檢測到的主要結果（χ±SD）：膳食攝入鋅量1.86±0.55mg/day；鋅吸收率0.35±0.12；實(shí)際吸收鋅量0.63±0.24mg/day；腸道內源性排出鋅量0.67±0.23mg/day。由因素分析估算得到幼兒鋅的生理需要量為1.09mg/day，鋅的平均膳食需要量為3.3mg/day。結論根據實(shí)際測得的鋅代謝平衡數據，由因素分析得到的幼兒鋅的生理需要量和平均膳食需要量均略高于目前美國食物和營(yíng)養委員會(huì )的估計值。
關(guān)鍵詞：鋅；幼兒；需要量；穩定性同位素

Zinc requirements in toddlers
Sheng Xiaoyang¹  Zhu Xixiang² Shen Lixiao¹ Xue Minbo¹ K. Michael Hambidge³

(Department of Child and Adolescent Health Care, XinHua Hospital affiliated to Shanghai Jiao Tong University, 
School of Medicine, Shanghai, China 200092; 2Yunnan Maternal and Childrens Hospital, Yunnan, 
Kunming China 610000;3Departement of Pediatric, Section of Nutrition, University of Colorado 
Health Science Center, Denver, CO, USA 80262)

Abstract: ObjectivesA factorial approach is necessary to determine zinc requirements. Data required for this approach have not been available for toddlers whose requirements have been estimated by extrapolation from other age groups. The objective of this study was to evaluate the zinc intake of toddlers in China and to estimate toddler requirements for zinc. DesignThe major variables of zinc homeostasis were measured by giving 70Zn with all meals for one day as an extrinsic label and 68Zn intravenously. Fecal and urine were collected for measuring isotope enrichment. Results43 toddlers aged 19-25 months whose staple food was rice completed the study. Salient results (χ±SD) were: total dietary zinc (TDZ) 1.86±0.55mg/day; fractional absorption of zinc (FAZ) 0.35±0.12; total quantity of absorbed zinc (TAZ) 0.63±0.24 mg/day; endogenous fecal zinc (EFZ) 0.67±0.23mg/day. The estimated physiologic requirement for zinc=1.09mg Zn/day and estimated average dietary requirement=3.3mg Zn/day for toddlers. ConclusionThese results indicate that this population has suboptimal zinc intake and the estimated physiologic requirement for zinc and estimated average dietary requirement are higher than current recommendations of FNB for toddlers. 
Keywords: Zinc；toddlers；requirements；stable isotope

2001年，美國食物和營(yíng)養委員會(huì )（Food and Nutrition Board，FNB）重新出版了針對微量營(yíng)養素的“膳食參考攝入量（DIRs）”[1]。其中對人體鋅需要量的估算采用了因素分析方法，根據在成年男性中實(shí)施的采用穩定性同位素的人體鋅代謝平衡數據，計算并制定了鋅的生理需要量、估計的平均膳食需要量（EAR）和膳食推薦攝入量（RDA）[1]。然而由于缺乏足夠的數據其他人群都只能從這些成年男性的數據中推算。
本研究的目的：(1）測定幼兒鋅代謝平衡數據；(2）利用這些數據估算幼兒鋅的生理需要量和平均膳食需要量。

1研究對象和方法
1.1 實(shí)驗設計
在保持幼兒習慣性膳食并在家庭環(huán)境中測定其鋅代謝平衡數據。在代謝實(shí)驗期第1天，隨每次進(jìn)餐口服70Zn，并在當天中午靜脈注射68Zn。收集所有大便和每天兩次的中段尿，測定其中的同位素豐度。鋅吸收率（FAZ）測定采用雙同位素示蹤方法（DITR）[2-3]，腸道內源性排出鋅量（EFZ）測定采用同位素稀釋方法[3]。收集雙份食物測定膳食攝入鋅量（TDZ）。血漿鋅測定用于評估幼兒鋅營(yíng)養狀況。應用與FNB相同的方法計算幼兒從尿液和皮膚丟失的鋅[1]。利用FNB推薦的因素分析方法估算幼兒鋅的生理需要量和平均膳食需要量[1]。
1.2 研究對象
43名，19-25月齡的云南省文山州西疇縣的健康幼兒參加了本次研究。其中女性24名，男性19名。這些幼兒以米飯為主食。本研究得到了上海交通大學(xué)醫學(xué)院附屬新華醫院倫理委員會(huì )以及Colorado Multiple Institutional Review Board的批準。每一名幼兒的父母均簽署了知情同意書(shū)。
1.3 穩定性同位素制劑的制備和標記
口服和靜脈注射的鋅穩定同位素制劑均按標準方法進(jìn)行制備，制劑的安全性通過(guò)了美國科羅拉多大學(xué)健康科學(xué)中心和上海市藥監局的檢測。制劑中的鋅濃度用原子吸收方法測定，并按同位素的純度和原子量進(jìn)行矯正。
經(jīng)準確稱(chēng)量的68Zn（0.5mg）于代謝實(shí)驗期第1天的中午經(jīng)肘靜脈注射，整個(gè)注射過(guò)程約10分鐘。總量約為0.2mg的70Zn（實(shí)際劑量經(jīng)準確稱(chēng)量），于代謝實(shí)驗期第1天根據幼兒各餐中鋅含量的比例進(jìn)行分配；在每次進(jìn)餐到一半時(shí)隨進(jìn)餐慢慢口服。
1.4 樣品收集
代謝實(shí)驗期的第5~9天，收集幼兒的雙份食物并扣除幼兒未進(jìn)食部分，用于實(shí)際測定其中鋅和植酸含量。從第一次口服70Zn起就收集幼兒所有的大便，標記時(shí)間和重量。代謝實(shí)驗期的第5~9天，每天兩次收集中段尿并標記時(shí)間。在靜脈注射同位素之前先收集1ml血液樣品并分離血漿。所有樣品均-20℃儲存，送到美國科羅拉多大學(xué)健康科學(xué)中心、營(yíng)養部、兒童營(yíng)養實(shí)驗室進(jìn)行處理分析。
用標準方法分別在代謝實(shí)驗期的第1天和第30天對幼兒的身高和體重進(jìn)行準確測量。采用Epi Info軟件計算幼兒身高和體重的Z-評分，該數據庫采用的是NCHS/CDC/WHO 1977兒童生長(cháng)參考值。
1.5 樣品處理和分析
食物和大便樣品經(jīng)準確稱(chēng)量后充分勻漿，取部分勻漿烘干，再經(jīng)兩次450℃高溫灰化24小時(shí)。灰化的食物和大便樣品重溶于鹽酸溶液中，采用原子吸收法測定鋅濃度，并依此計算幼兒攝入鋅量（TDZ）及從大便排出的總鋅量（TFZ）。
重溶的大便樣品經(jīng)AG1樹(shù)脂離子交換去除其他的無(wú)機離子而提純鋅。
尿液樣品由MDA2000微波消化系統處理。5ml尿液加1ml濃HNO3，逐步提高壓力至120psi。總的消化時(shí)間約90min。消化后的樣品經(jīng)低溫烘干重溶于醋酸胺緩沖液中（pH=5.6）。經(jīng)三氟乙酰丙酮和正己烷螯合萃取提純鋅[4]。
由等離子耦合感應質(zhì)譜儀（ICPMS）測定樣品中68Zn/66Zn和70Zn/66Zn的比例。鋅的同位素豐度定義為樣品中某一標記同位素鋅量除以樣品總鋅量。
血漿鋅濃度采用原子吸收法進(jìn)行測定。以血漿標準參考物（SRM1598）作質(zhì)量控制。
采用高效液相色譜法測定食物樣品中的6磷酸和5磷酸肌醇[5]。植酸測定的質(zhì)量控制由實(shí)驗室之間的比較而實(shí)行。
1.6 數據處理和分析
1.6.1 鋅吸收率（FAZ）的計算采用DITR方法，根據尿液中測得的口服70Zn和靜脈注射68Zn的豐度以及同位素劑量計算得到[2]，計算公式如下：
FAZ=同位素豐度（口服/靜脈注射）×劑量（靜脈注射/口服）
在代謝實(shí)驗期的第5~9天，總共有10個(gè)尿液樣品，取平均值作為FAZ。
1.6.2 實(shí)際吸收鋅量（TAZ）的計算如下：TAZ（mg/d)=TDZ（mg/d）×FAZ
1.6.3 腸道內源性排出鋅量（EFZ）由同位素稀釋技術(shù)測定，以尿液的同位素豐度替代組織和血漿的同位素豐度[3]，計算方法如下：
EFZ(mg/d)=∑(F×f)/(ua×d)
其中，F是大便樣品的總鋅量（mg），f是大便樣品中靜脈注射的同位素豐度，ua是同一代謝期尿液中靜脈注射同位素豐度，d是代謝期的時(shí)間長(cháng)度（本研究中為5天）。
1.6.4 幼兒鋅的生理需要量計算如下：以TAZ為橫坐標，EFZ為縱坐標，分析實(shí)際吸收鋅量（TAZ）和腸道內源性排出鋅量（EFZ）之間的直線(xiàn)回歸相關(guān)性，隨后加上估計的經(jīng)尿液和皮膚等途徑丟失的鋅以及幼兒生長(cháng)所需的鋅，將該直線(xiàn)平行上移。直線(xiàn)與坐標對角線(xiàn)相交，相交點(diǎn)所對應的TAZ就是幼兒為彌補鋅的丟失和維持生長(cháng)而必須吸收的鋅的量，也就是鋅的生理需要量[1]。幼兒經(jīng)尿液和皮膚丟失的鋅量采用FNB估計的數值[1]，生長(cháng)所需的鋅量則根據幼兒在30天內平均每天增長(cháng)的體重乘以組織中的鋅含量20μg/g。
1.6.5 幼兒鋅的平均膳食需要量的估算是通過(guò)分析TAZ與TDZ之間的相關(guān)性，并以上述所得的生理需要量的數值作為T(mén)AZ，而達到該TAZ時(shí)的TDZ，即為幼兒鋅的平均膳食需要量[1]。
所有的結果均以χ±SD表示。采用GraphPad Prism軟件進(jìn)行數據的統計分析。以p＜0.05為有顯著(zhù)差異。

2結果
測定所得的幼兒各項鋅的代謝平衡數據，包括TDZ、FAZ、TAZ、EFZ、膳食植酸量、以及血漿鋅列于表。EFZ與TAZ的直線(xiàn)相關(guān)性分析見(jiàn)圖1，而TAZ與TDZ的相關(guān)性見(jiàn)圖2。幼兒在30天內體重增加5.1±6.5g/day。幼兒膳食中植酸:鋅的摩爾比為2.7∶1，屬于低植酸攝入。

TableMajor variables of zinc homeostasis

經(jīng)計算，幼兒鋅的生理需要量為1.09mg/day，估計幼兒鋅的平均膳食需要量為3.3mg/day。

Figure.1腸道內源性排出鋅量（EFZ，mg/day）與實(shí)際吸收鋅量（TAZ，mg/day）的直線(xiàn)回歸分析。回歸方程式：y=0.3512(x)+0.4496;(r2=0.1862;p=0.0048)

Figure.2實(shí)際吸收鋅量（TAZ，mg/day）與膳食攝入鋅量（TAZ，mg/day）之間的線(xiàn)性回歸。當直線(xiàn)回歸起點(diǎn)為0時(shí)，線(xiàn)性回歸方程式為：y=0.3328(x);(p＜0.0001)。

3討論
本研究測定了幼兒鋅代謝平衡的各項數據，包括膳食攝入鋅量、實(shí)際吸收鋅量、以及從大便排出的總鋅量和腸道內源性排出鋅量等。這些數據可用于以因素分析來(lái)估計鋅的生理需要量和平均膳食需要量。
由于在該年齡幼兒中收集24小時(shí)尿液困難，同時(shí)尿液中的鋅含量在很大范圍內不受膳食鋅的影響，只有在嚴重缺鋅時(shí)尿液中鋅的排出量才降低[6]，因此本研究中幼兒尿液中鋅的排出量采用了FNB的估計值[1]；此外，由于通過(guò)尿液和皮膚等丟失的鋅大約只占總的鋅丟失量的20%，因此即使在估算上有一定的誤差也不會(huì )明顯影響最終估算的鋅內源性丟失量。
本研究測得的幼兒實(shí)際吸收鋅量（TAZ）略高于腸道內源性排出鋅量（EFZ）。從理論上說(shuō)，處于生長(cháng)期的幼兒應該保留一定量的鋅以滿(mǎn)足生長(cháng)所需，也就是TAZ應該高于EFZ約0.3mg/day，因此出現這一結果不能排除有實(shí)驗誤差。然而由于本研究中的幼兒絕大部分膳食鋅攝入偏低，而且實(shí)際吸收鋅量也偏低，出現這一結果也是完全有可能的。在其他的嬰兒和兒童的研究中也曾出現同樣的結果，特別是在低鋅攝入的嬰幼兒中[7]。
采用FNB推薦的因素分析[1],計算得到該年齡幼兒鋅的生理需要量約為1.09mg/day，這一數值高于FNB根據成人數據推算的0.74mg/day。造成這種差異的重要原因是本研究中測定所得的幼兒的EFZ明顯高于FNB從成人數據推算而來(lái)的數值，而EFZ是因素分析中的一個(gè)重要數據。造成EFZ數據誤差的最大可能是幼兒大便收集不完整，但大便收集不完整所引起的誤差是使EFZ降低，而不是本研究中偏高的結果。此外靜脈注射劑量不正確也不影響EFZ。但是目前還不能完全排除腸道通透異常對EFZ所造成的影響[8]。
本研究估算得到該年齡幼兒鋅的平均膳食需要量為3.3mg/day，也高于FNB估算值2.5mg/day[1]。在FNB估算幼兒鋅的平均膳食需要量時(shí)，對膳食鋅吸收率的估算為0.3，低于本研究實(shí)際測得的幼兒鋅吸收率0.35。
鋅吸收是一個(gè)主動(dòng)飽和過(guò)程，而實(shí)際吸收鋅量和膳食攝入鋅量之間則呈飽和效應模式[9,10]。但在本研究中我們觀(guān)察到實(shí)際吸收鋅量與膳食攝入鋅量呈直線(xiàn)相關(guān)性（圖2）。在其他膳食鋅攝入量偏低的人群中我們也有類(lèi)似的發(fā)現[9,10]。
在本次研究中，除了一名幼兒，其他參加研究幼兒的膳食鋅攝入量都低于FNB估計的該年齡幼兒的平均膳食需要量，實(shí)際吸收鋅量也都低于FNB計算的生理需要量。如果和本研究計算得到的平均膳食需要量和生理需要量來(lái)比較則相差更大。參加本次研究的幼兒不僅膳食攝入鋅量明顯不足，同時(shí)幼兒的血漿鋅濃度普遍較低，有48.8%低于正常低限值[11]。這些結果提示，這些幼兒處于鋅缺乏的邊緣。
本研究是該年齡人群中第一個(gè)采用穩定性同位素的研究，有待于其他的研究結果進(jìn)行比較。鑒于鋅缺乏對兒童的生長(cháng)發(fā)育有明顯的不良影響，而本研究所得的幼兒鋅的生理需要量和平均膳食需要量都比由成人數據所推算的值要高，有必要進(jìn)一步研究制定符合該年齡的微量元素鋅的膳食參考攝入量。

參考文獻
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