微量元素与人体健康基础知识和讲解

1、微量元素与人体健康基础知识2022/8/51根据你对微量元素与人体健康的理解，解释这幅图小测验：5分钟2022/8/52您了解 铜在维护人体健康方面所起的重要作用吗？您知道人体缺铜会导致贫血、骨骼畸形、心脏和循环系统以及神经和免疫系统方面的疾病吗？ 2022/8/53 人们关注补铁，因为它对防止贫血尤其是妇女儿童的贫血症有重要的作用；人们关注补锌，因为它可以提高人的免疫力。事实上，很少有人了解铜对健康的重要作用，所以对铜也重视不够。一项研究表明，半数以上的（56%）的人群认为铜对健康的作用不大或者根本不重要，此外许多成年人未摄取足够量的铜，其中一个原因就是含脂肪和油类的食物几乎都不含铜；经常食

2、用经过加工的便利型食品（如快餐），而食用蔬菜的量不足很容易导致铜的摄入量不足。中国虽然还没有发现明显缺铜的区域，但存在边缘性缺铜的人群，包括孕妇、儿童和老年人。现在的研究表明，缺铜会降低人体的免疫能力，使人体乏力，导致脑功能损伤，危及健康。 2022/8/54第三章铜（Cu)铜的元素化学生物体内的铜铜的生物学功能铜的吸收与铜有关的疾病铜的测定2022/8/55第一节铜的元素化学概述 Copper 原子序数：29，位于过渡系的中央,主要稳定氧化数+1和+2 。地壳中含量50微克/克，海水中10微克/克，人体内1微克/克。2022/8/56铜元素的发现在公元约6000到7000年前，人类发现了天然

3、铜，并用石斧砍下来，用捶打的方法制成物件。于是，铜器取代了石器，标志着石器时代的结束。大约在3000多年前，开始有了铜的冶炼技术和铜锡合金技术。2022/8/57铜与生物的相关性发现1807年 Vauguelin从动物中检出铜；1814年 John 从植物中检出铜；1814年 Harless提出软体动物体内的铜具有重要作用；1878年 Fredirg首先从章鱼血内分离出血铜蓝蛋白，后发现蜗牛血内也有蓝蛋白。发现鸟类羽毛中含有羽红素，其中含铜卟啉。1826年 Redfeild指出，动物体内的铜蓝蛋白同血红蛋白一样可以运送氧气；1928年Elvehjem等证明，铜与造血过程密切相关。2022/8/

4、58铜在元素周期表中的位置Cu 1s22s22p63s23p63d104s12022/8/59第一节铜的元素化学含量图示色阶2022/8/510第二节 生物体内的铜单位：mg/1000g马心147墨鱼干34蝎子140猪肝25生蚝115猪肉20松蘑103芝麻17章鱼90荠菜15牡蛎81菠菜13鹅肝78黄豆13豆奶56芋头13羊肝45茄子13江虾35油菜112022/8/511铜在体内的含量和分布 成年人50120毫克/人，平均70毫克/人。（是铁的1/65）肝、脑含量高，总量的35%在肌肉中。整个器官含量如右图，单位：毫克2022/8/5122022/8/513体内血液中铜元素含量范围全 血：（

5、是铁的1/500）红细胞：血 浆：血 清：发样中铜含量：610g/g（是铁的1/3）2022/8/514第三节 铜的功能及生物学作用1、参与造血过程及铁的代谢 铜参与造血过程，主要是影响铁的吸收、运送与利用（血红蛋白及细胞色素系统的合成）。铜可促使无机铁变为有机铁，使三价铁变为两价铁，能促进铁由贮存场所进入骨髓，加速血红蛋白和卟啉的合成。铜还可加速幼稚细胞的成熟及释放。2022/8/515第四节 铜的功能及生物学作用动物缺铜时表现，首先发生血铜降低，形成“低血铜症”，继之，铁代谢出现：肠道吸收的铁减少肝、肾及脾内的储存铁减少血清铁降低组织贮存铁困难2022/8/516第四节 铜的功能及生物学作

6、用骨髓中的铁利用困难红细胞成熟困难成熟红细胞的半寿期缩短上述情使红细胞容积减少，出现低色素小细胞性贫血。补铁无效，补铜后改善。2022/8/517第四节 铜的功能及生物学作用铜对铁的代谢机制人们认为如下：铜能使贮存铁变成一种合适的化合物，有利于血红蛋白的合成铜可以解除抑制铁吸收的因子铜作为血浆铜蓝蛋白的主要成分，在氧的作用下，Fe2+ 很容易和球蛋白结合，形成运铁蛋白使铁循环使用等。2022/8/5182、铜与冠心病的关系a、心肌梗塞病逝者的心肌中，含铜量减少。缺铜可引起心肌细胞氧化代谢紊乱，线粒体及肌原纤维异常，进而产生生理变化。b、铜/锌比值减少，影响心肌病变（克山病）、慢性心力衰竭以至死

7、亡。c、适当运动，有利锌的排出（汗），使铜锌比适当，减少冠心病的发病率。d、饮用硬水的人群，冠心病发病率低,是由于硬水钙镁含量高，抑制锌的吸收，使铜锌比值适当。e、以谷类和豆类为主食的人群，冠心病发病率低,因其有利于铜的吸收。2022/8/5193、参与色素的形成 测定研究表明色深的毛发比色浅的铜量多。原因是：缺铜则胳氨酸酶形成困难，无法催化胳氨酸转化为多巴，多巴亦不能进而转化为黑色素。缺铜的人由于黑色素不足，常形成毛发脱色症，皮肤不能耐受阳光的照射。严重者，可产生白化病（白癜风）2022/8/5204、铜对中枢神经、智力和内分泌影响 铜缺乏或铜过多，都可发生大脑及脑干部位的病变。缺铜：可致脑

8、组织萎缩、灰质和白质退行性病变、神经元减少、精神发育停滞、嗜睡、运动受限等。铜多：亦然。 精神病人的铜量高于正常人。 铜量与内分泌激素水平呈正相关。 铜量适当可增强机体防御机能。2022/8/5215、铜能增强某些药物的治疗效果 大多数治疗关节炎的药物在于铜络合后抗炎效用显著增加。如阿司匹林-铜络合物，比不含铜的阿司匹林的疗效提高20多倍。这种络合物的制备和运用已成功地运用于保泰松、消炎痛、地塞米松。实验发现，无消炎效应的烟酸等药物，当与铜络合后，也产生抗炎效应。2022/8/522第五节 铜的吸收1、吸收量 婴儿和儿童：推荐的剂量为 到1.0mg/kg.d 一般就能满足需要。 成年人： 到2

9、.0mg/kg.d 2022/8/5232、影响吸收的因素地域的差异：水、食品的铜含量其他金属的拮抗：锌、钼阻碍铜的吸收 镉、汞、银干扰铜的吸收植物中的有机酸和硫离子可与铜形成 难容复合物而妨碍铜的吸收。 2022/8/5243、吸收的形式 放射性同位素研究表明，铜在食物中是以不溶或难溶的形式存在。但不影响吸收。说明食物中的铜大部以复合物的形式被吸收。一般认为，大部分的铜是与肠壁粘膜内的过氧化物岐化酶及含巯基的金属蛋白结合进入体内吸收，一部分与氨基酸和小分子量蛋白质结合转运至小肠粘膜内。 2022/8/525第六节 铜代谢紊乱引起的疾病1、铜中毒临床表现：严重胃肠道刺激症，溶血或溶血性贫血，黄

10、疸，心律失常。重者可出现肾功能衰竭及少尿症，休克，中枢神经抑制甚至死亡。诊断：有服用污染水或食物的历史；蓝色呕吐物和污染物，鉴定含有铜；血清、尿铜异常高；有铜中毒的临床表现等。2022/8/526预防：防止铜及其化合物污染水源、食品。食品添加剂的铜量应适当，使得60kg成年人日食量不会超过30mg(联合国粮农/卫生组织规定）。加强铜试剂的管理，严防儿童误服。2022/8/527铜中毒等的治疗外源性中毒的治疗：牛奶洗胃；络合剂除铜；透析等。内源性中毒的治疗：除采用络合剂、透析之外，还可通过补锌的方法改善铜锌比很有效（有人认为是此病与缺锌有关）。2022/8/528第六节 铜代谢紊乱引的疾病神经系

11、统疾病2、Wilson病( 简称WD)临床表现：运动失调，肢体震颤、肌肉张力增加、进行性精神障碍、角膜出现棕绿色或灰绿色色素环，急慢性肝炎、肝硬化、肝坏死等。病因：慢性内原型铜中毒 可能是病人体内缺乏 球蛋白，血清结合铜的能力低，不能与铜形成血浆铜蓝蛋白，难以控制铜的吸收。铜在血浆中呈游离状态，且游离铜很易于进入组织，沉积后不宜动用，引起肝、脑为主的病变。此外，本病与遗传有关，认为是常颜色体隐性遗传性疾病。又名肝豆状核变性( hepatolenticular degeneration)2022/8/5293、遗传性血浆铜蓝蛋白缺乏症(aceruloplasminemia) :这是一种新近被认识

12、的遗传性疾病。Miyajima 在1987年首次报道了一个与WD 的表现不一致的Cp 完全缺乏的综合征。这个综合征包括糖尿病、皮质下痴呆、构音障碍、齿轮状肌强直、肌张力障碍、舞蹈动作、步态共济失调、眼睑痉挛、视网膜变性 。这些患者肝脏实质结构和肝铜浓度正常,但肝铁贮藏增加,血清铁蛋白浓度明显增高,血清铜、铁浓度及尿铜下降,Cp 浓度极低,甚至测不出。2022/8/530 1999 年Yonekawa 报道了1 例54 岁女性患者,43 岁时患糖尿病,开始接受胰岛素治疗。49 岁起出现不安、笨拙, 近事记忆力减退, 无法胜任工作。51 岁出现小脑性共济失调, 左上肢的舞蹈手足颤动,构音障碍等神经

13、系统症状。就诊时发现面部色素沉着,K-F环 阴性,有视网膜色素变性,言语急促,四肢腱反射亢进,肌张力降低,左上肢从手臂至手指有手足颤动,右侧肢体有小脑性共济失调,易跌倒。记忆、智力测定轻度下降。实验室检验血,Hb 10 g/L ,Cp 浓度无法测出( 1 mg/L ) ,转铁蛋白正常,铁蛋白增高。其家族中既往无神经系统疾病史。后发现大哥血清Cp 和铜浓度均下降,2 个女儿血清Cp 和铜浓度也均降低。 各国也均有一些学者报道了几个类似的家系,其基因的突变方式并不完全相同,目前发现有6 种形式。 K-F环：即角膜色素环。是肝豆状核变性病的最重要体征，95%-98%患者有K-F环。由铜沉积于角膜后弹

14、力层所致，绝大多数见于双眼，个别见于单眼。大多出现神经症状时就可发现此环，位于角膜与巩膜的内表面上，呈绿宰色或金褐色，宽约，光线斜照角膜时看得最清楚，但早期常须用裂隙灯检查方可发现。少数可伴晶体浑浊，白内障，暗适应下降及瞳孔对光反应迟钝等。 2022/8/531第六节 铜代谢紊乱引起的疾病4、Menke氏综合症1962年menke等首先报道这种综合症。症状与体征：先天性铜吸收障碍。脸色苍白、昏睡、贫血、体温低下、肌肉痉挛、精神发育迟缓、生长发育停滞、厌食、易于感染等。另外特征，头发卷曲、色浅易断。血清铜及血浆铜蓝蛋白含量减少，含铜酶活性降低。治疗：及时适量补充铜盐可使病情好转。2022/8/5

15、32第六节 铜代谢紊乱引起的疾病5、Ehlers-Danlos综合症体征：骨形成异常，枕骨突起、脸细长、皮肤关节过渡伸展，毛发异常，血清铜及血浆铜蓝蛋白含量显著降低。病因：先天性结缔 组织发育不良症。含铜酶赖氨酰氧化酶（lysyl oxidase)活性降低，弹性蛋白、胶原交联障碍。治疗：及时适量补充铜和铁盐可使病情好转。2022/8/533第六节 铜代谢紊乱引起的疾病6、低血铁-低血铜-低血清蛋白综合症症状与体征：面色苍白、低色素贫血、易怒、精神发育迟缓、生长发育停滞。发病多以417个月的婴幼儿。血清铜及血浆铜蓝蛋白含量减少，血清铁显著降低。病因：可能是胃肠吸收不良综合症的结果治疗：及时适量补

16、充铜和铁盐可使病情好转。2022/8/534第八节 铜的测定血清铜的测定标准值：AAS（原子吸收分光光度法）样品处理同铁临床意义：主要用于儿童发育障碍和营养不良评价、铜代谢异常诊断、铜中毒诊断等。2022/8/535第八节 铜的测定血清铜的测定标准值：增高：增高数倍，可能铜中毒。余可能与下列疾病有关：内分泌因素：如生长激素缺乏、肾上腺皮质功能降低、甲状腺功能亢进、糖尿病、雌激素药使用。神经和肌肉：如骨发育不全、风湿性关节炎、抗癫痫药物使用。肝胆胰障碍：如肝炎、胆道闭锁、硬化性胆管炎、坏死后或胆汁性肝硬化、慢性胰腺炎。（下续）2022/8/536第八节 铜的测定血清铜的测定标准值：（续前页）血液

17、和肿瘤：如白血病、镰状红细胞贫血、恶性淋巴瘤、骨肉瘤、卵巢癌、胰腺癌、肺癌。其他病因：如感染性疾病、结核病、心肌梗死、肺动脉高压、肾功能不全、色素性视网膜炎、血色病、糙皮病、妊娠等。2022/8/537第八节 铜的测定血清铜的测定标准值：减低：可能与下列疾病有关：摄取不足：如缺乏动物蛋白、儿童常饮劣质奶粉（加工时铜丢失）、神经性厌食。吸收障碍：如慢性腹泻、脂肪泄、失蛋白性胃肠症。丢失过多：如肾病综合症、皮质醇增多症、皮质类固醇激素或青酶胺使用。先天性疾病：如Menkers卷发综合症等。其他：如早产儿、低蛋白血症、灼伤、锌治疗、透析等2022/8/538第八节 铜的测定发发中铜的测定尿中铜的测定

18、应用最多的是原子吸收和分光光度法 2022/8/539总结铜：铜化合物有毒，但微量铜是必需元素。全 血：红细胞：血 浆：血 清：发样中铜含量：610g/g2022/8/540中国临床神经科学2006 年第14 卷第1 期疾病的新认识和新治疗陈燕, 蒋雨平(复旦大学附属华山医院神经内科200040 ;复旦大学上海医学院神经病学系200032)铜蓝蛋白的代谢和低铜蓝蛋白血症的临床表现低铜蓝蛋白血症非神经系统损害的表现2022/8/541肾脏损害:由于铜沉积在肾脏近曲小管和远曲小管的上皮细胞,使之出现扁平状改变,刷状缘消失、基底膜增厚,从而阻碍了肾小管的重吸收,肾小球毛细血管管腔狭窄或闭塞、间质增多

19、。可出现肾性糖尿、氨基酸尿、高钙尿、磷酸盐尿、蛋白尿、血尿、浮肿、肾小管酸中毒和肾结石,肾性佝偻病。可成为WD 首发症状或伴随症状。2022/8/542血液系统损害:以黄疸和贫血、肝脾肿大、水肿等为主要表现的急性溶血性贫血,多见于青少年,大多数致死。占WD 首发症状的 2 %15 % ,极易误诊。实验室检查有血红蛋白降低, 网织红细胞升高, Coombs 试验阴性,胆红素明显升高,血清碱性磷酸酶、天冬氨酸转氨酶和丙氨酸转氨酶轻度升高。部分病人临床上可以紫癜为首发症状,以臀部和双下肢为多,常合并鼻衄、牙龈出血等。2022/8/543急性溶血性贫血的原因是由血铜在肝细胞大量沉积,达到一定量时,肝细

20、胞中的溶酶体破裂,将铜释放入血液,血浆中铜浓度迅速增高,沉积在红细胞表面,使红细胞膜变形能力下降。红细胞在循环中易受机械损伤而破坏,且已被单核2巨噬细胞吞噬;同时血清铜增高可使红细胞谷胱甘肽起氧化作用,抑制葡萄糖62磷酸脱氢酶、谷胱甘肽还原酶的活性,从而导致血红蛋白自动氧化过程的加剧,Heinz小体在血管内沉积,发生血管内溶血。出血倾向则是因脾功能亢进导致血小板减少,以及肝功能损害导致凝血因子合成减少,凝血功能障碍。2022/8/544皮肤、骨骼肌肉损害:皮肤色素沉着,皮肤黝黑,极少数伴有鱼鳞癣;指甲变形,有天青色指甲弧影,关节畸形致X 型腿或O 型腿,关节痛。骨质X 线改变,包括软骨炎,关节

21、退行性变如关节面硬化、囊炎性变,关节骨缘骨节裂,骨质脱钙、稀疏软化,佝偻病,严重者可有病理性骨折。Fanconi 综合征、长骨囊肿、复发性关节炎。骨关节炎主要累及脊柱、膝、踝、髋等大关节。肌肉病变有肌萎缩、横纹肌溶解症、肢带综合征、营养不良。骨骼损害作为WD 首发症状的发生率为4 %10 % ,主要和铜异常沉积在关节腔内及肝肾损害引起钙、磷代谢紊乱有关。2022/8/545内分泌损害:甲状腺功能减退,甲状旁腺功能减退,糖尿病,部分女性病人可有闭经,发育迟缓,流产及不育,男性可有乳房女性化等。甲状腺功能减退也可作为WD 首发症状。其发生机制考虑是伴肾功能不全时,摄取的酪氨酸等氨基酸不足,合成甲状

22、腺球蛋白的前体不足;此外由于铜在甲状腺实质的沉积,干扰了碘与甲状腺球蛋白前体的结合,造成了甲状腺素合成的减少; 下丘脑2垂体2甲状腺轴受影响,内源性TSH分泌受到抑制,T3 的降低反馈性地使TSH 分泌轻度升高。2022/8/546精神症状:情绪不稳,易哭笑等,行为障碍如幼稚、躁动,言语障碍如多语,缄默,幻觉妄想,智能低下等。具有反社会/ 精神病理人格、精神性焦虑和抑郁 。WD 常可伴精神症状,占首发症状的11 %。一般精神症状首发到出现神经症状为2 个月4 年,因此容易被误诊为癔症、神经官能症、精神分裂症。但多数病人迟早会有神经或肝脏症状的出现,故随访这类病人很重要,一旦发现有锥体外系或肝脏

23、损害要警惕WD。2022/8/547其他损害:心血管系统损害,表现为心肌病,心律失常,传导障碍,自律功能异常。消化系统除最常见的肝损害外,可有胆石症,胰腺炎,自发性细菌性腹膜炎。眼部损害可见白内障。综上所述,Cp 在机体的铜、铁代谢中都起到了重要的作用,低Cp 血症是由其代谢合成不同环节的障碍和一些特殊的病理状态所致。低Cp 血症会导致各种脏器功能的损害,但及早诊断仍可取得一定的疗效。因此我们只有充分认识这一综合征,分析具体的病因,才能做到早诊断、早治疗。2022/8/548科普知识2022/8/549铜是大脑的“益友” ：铜与锌、铁等一样都是大脑神经递质的重要成分。如果摄取不足可致神经系统失调，大脑功能会发生障碍。铜缺乏将使脑细胞中的色素氧化酶减少，活力下降，从而使记忆衰退、思维紊乱、反应迟钝，甚至步态不稳、运动失常等。要有一副健康灵活的大脑，是离不开铜元素这个益友的。 2022/8/550铜是心脏的“卫士” ： 当人们将心脏病的原因单纯归咎于脂肪、高胆固醇饮食时，美国科学家提醒人们：绝对不可忽视铜元素的缺乏。铜元素在人体内参与多种金属酶的合成，其中的氧化酶是构成心脏血管的基质胶原和弹性蛋白形成过程中必不可少的物质，而胶原又是将心血管的肌细胞牢固地连接起来的纤维成分，弹性蛋白则具有促使心脏