hillbuct的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/hillbuct

博文

浅释人体内化学元素的中庸之道

已有 1415 次阅读 2018-4-13 08:09 |系统分类:科普集锦

中国最古老的中庸之道其实讲究的就是合适,也就是刚刚好。日常生活中的中庸之道提倡凡事要适可而止,要不偏不倚。本文引入中庸之道的道理,以氟、碘和硒等3种人体所必需的微量元素为例,诠释这些化学元素在人体中遵循的中庸之道。

1 氟的中庸之道

   氟是人体必需微量元素之一,与钙磷代谢有密切关系。微量的氟可促进儿童生长发育,并预防龋齿发生。人体通过饮水、食物和空气等多种途径摄入氟。氟在体内主要分布在骨骼、牙齿、指甲及毛发中,其中骨骼和牙齿的含氟量约占身体含氟总量的90%以上,并以每年增加0.02 %的量蓄积,具有调节血氟浓度的作用。经口摄入的氟化物被胃肠吸收,吸收率约为80%97%。一般成人每日可从饮食中获2.4mg的氟,其中来自水1.4mg,占总摄入量的60%,食物1.0mg,占40%。空气氟在一般情况下可忽视不计,但空气受到污染时应予重视。由于工业及各种空气污染,氟还可经呼吸道或皮肤吸收。

 如果氟过量地进入人体,可影响细胞酶系统的功能,破坏钙磷代谢平衡,产生氟中毒,危害人体健康,主要表现在以下几个方面:

1)氟斑牙。它是慢性中毒最早出现的体征,不同程度地出现牙齿发黄、发黑、缺损乃至脱落。

2)氟骨症。骨骼是氟中毒损害的主要器官,人体氟过量可抑制骨磷酸化酶与钙离子结合成氟化钙,导致钙磷代谢障碍,从而发生病变,出现骨骼硬、弯、残、瘫等氟骨症特征,有的还会致残、致瘫,甚至会失去劳动能力和生活处理能力。

3)损害肾脏。出现尿石症,流行病学调查证实氟中毒地区,尿石症的发病率比非氟中毒地区显著增高,其主要原因是氟能增加胃肠道对钙的吸收,使体内钙增多,从而导致血液中的Ca/P比值增高,这种比例失调有利于尿石的形成。另一方面,尿中的钙含量增多,氟对钙有极强的亲和力,可形成很难溶解的氟化钙,它可通过异质成核作用成为形成尿石的潜在性因子。

4)损害肝脏。明显的肝脏损害会影响肝脏的糖代谢,肝合成血清蛋白功能下降。

5)损害大脑。氟中毒影响大脑的生理过程,使记忆减退,精神不振,失眠,头晕和疲劳。

6)影响机体的免疫功能。健全的免疫机能是人体防止癌症发生的重要自我保护功能之一,免疫功能的异常,特别是细胞免疫功能异常,为癌症的发生打开了缺口。

据相关部门2000年的统计数据表明,我国现有地氟病流行的县(市、旗)多达1306个,患氟斑牙人数为4066万,氟骨症患者为260万。就流行范围之广和罹患人数之多而言,地氟病已是我国危害最严重的地方病。如贵州省,全省就有1000万氟斑牙患者,占全国氟斑病患者数的24.6%;患氟骨症有64万人,也占全国氟骨症患者数的24.6%,其中最严重的地区是位于黔西北织金县的荷花村。据贵州省中科院地化所到荷花村进行调查发现,当地8岁以上的人群氟斑牙患病率为100%,氟骨症患病率高达77.6%。患地氟病者牙齿均为黄色或者黑色,甚至于弯腰驼背,瘫痪在床的人比比皆是,许多青壮年因此病缠身过早地失去了劳动能力,严重者生活不能自理,使得氟骨病流行区劳动力资源急剧下降,严重威胁着我国贫困地区人民健康,制约了地方经济的发展。

但是,作为人体必需的微量元素,如果体内氟含量过低,同样会对人体造成危害,并且一般难以被人们注意,所以流行较广,其危害主要表现在以下几个方面:

1)影响骨代谢。氟摄入不足时,可使参与钙磷代谢的酶活性下降。老年人缺氟可影响钙、磷的利用,引起骨质疏松,导致骨折。

2)影响造血功能。氟摄入量不足,影响铁的吸收利用和造血功能,导致贫血。

3)影响机体的生长发育和生殖能力。

4)促使龋齿发病率增高。

人体对氟的生理需要量为0.5mg/d1mg/d,一般情况下,每日摄取的氟大部分来自饮用水。进入人体的氟并不能完全被吸收,不同状态的氟在人体内的吸收率也不一样,饮用水中的氟有90%(质量分数)被吸收。因此,氟有一个适宜、安全的应用范围,研究证实我国成人每日最大安全氟摄入量可达3.4毫克,7岁~15岁儿童每日最大安全氟摄入量是1.9毫克~2.1毫克。

2 碘的中庸之道

碘是制造甲状腺素的原料,而甲状腺素是机体最重要的激素之一,能调节身体的新陈代谢,促进蛋白质合成与骨骼生长发育,维护胎儿与婴幼儿健康成长,保持中枢神经系统正常功能。  具体体现在:
      (1)
维持机体能量代谢(进行物质分解以提供生命活动所需的能量)和产热(保持体温)。碘缺乏引起的甲状腺激素合成减少,会导致基本生命活动受损和体能下降,这个作用是终身的。
      (2)
促进体格发育。甲状腺激素调控生长发育期儿童的骨发育、性发育、肌肉发育及身高体重。甲状腺激素的缺乏会导致体格发育落后、性发育落后、身体矮小、肌肉无力等发育落后的症状和体征。
      (3)
脑发育。在胎儿或婴幼儿脑发育的一定时期内必须依赖甲状腺激素,它的缺乏会导致不同程度的脑发育落后,生后会有不同程度的智力障碍。这种障碍基本上是不可逆的,过了临界期再补充碘也无济于事了,但补碘还可以保证体格发育正常,纠正甲状腺功能低下,恢复体能,间接改善智力活动。 

如果婴幼儿缺碘会患克汀病,导致身材矮小,愚钝无知。成人缺碘会导致甲状腺肿大(俗称大脖子病),患者会突起成奇怪的形状,智力会随之下降,眼球也会变得突出。

然而,如果碘摄入量过高,同样会对身体造成伤害,表现在:

1)引发甲亢:出现不明原因的怕热、多汗、消瘦、易激动、烦躁、心动过速等征象或甲状腺肿大、甲亢;

2)影响智力:碘过量与智力之间的关系仅在近几年才引起了专家学者们的重视。多项在人群中开展的流行病学调查都显示高碘地区学生的智商明显低于适碘区。大部分动物实验研究也已证明过量碘负荷确实可使动物脑重量减轻,学习记忆力下降;

3)导致精子减少:美国的一项研究曾显示,碘盐的摄入量与男性精子计数有一定的关系,提示美国人食用碘盐可能导致男子的精子数量减少。此外,关于有碘过量对老鼠生殖力影响的报道也不少,引起人们对过量补碘的担忧。

碘虽是人体的必需微量元素之一,但健康成人体内碘的总量只需30μg(20~50μg),一个人一生的总需碘量也就在1茶匙左右,即使要消除碘缺乏病的全部症状,每天补充碘100μg已非常足够。而目前世界卫生组织(WHO)的推荐量(青少年及成人每日碘摄入量约150μg)已是人体基本需要量的2.5倍,但不少人每天的摄入量已远远超过这个基准数。目前我国销售碘盐的含碘量过高,超过了人体的正常需要量。

3 硒的中庸之道

过去,人们一直把硒看成有毒元素,到了1957年,才发现硒既可防止大鼠的肝坏死,又可防治动物的白肌病(动物心肌发生的病变),还能促进动物生长。从此以后,硒被认为是人和动物必需的微量元素。硒的生理功用体现在:

1)作为谷胱甘肽过氧化酶的成分,在人和动物体内起抗氧化作用。1973年发现硒是大鼠红细胞中谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分之后,人们才知道硒在人和动物体内主要的作用方式,并已弄清每摩尔的谷肽过氧化物酶含4g硒(以硒原子计)。谷胱甘肽过氧化物酶在体内的主要作用是它能催化过氧化氢还原为水,能利用谷胱甘肽将过氧化物还原成羟基脂酸,使脂肪酸按正常β-氧化渠道氧化下去,从而防止过多的过氧化物损害机体代谢和危及机体的生存。由于谷胱甘肽过氧化物酶抗氧化作用,它能使细胞膜中的脂类免受过氧化氢和其它过氧化物的作用,从而保护了细胞膜和细胞。

  (2)促进生长。硒对于大鼠和鸡等的生长和繁殖是必需的,缺硒时生长停滞或受到不同程度的影响。硒对于人的生长亦有作用。组织培养也证明硒对二倍体人体纤维细胞的生长是必需的。

3)保护心血管和心肌的健康。硒能降低心血管病的发病率,例如在北极地区的Lepland有许多含硒丰富的苔藓,以这种苔藓为食料的驯鹿基鹿肉中的硒含量很高,吃这种鹿肉的人血硒很高,心血管发病率很低。Frost(1975)曾用补充硒的办法治疗过24例心绞痛病人,结果使22例患者获得好转。硒不仅对于保护心血管而且对于保护心肌的健康有重要作用。

  (4)解除体内重金属的毒性作用。硒和金属有很强的亲和力,是一种天然的对抗重金属的解毒剂,在生物体内与金属相结合,形成金属--蛋白质复合物而使金属得到解毒和排泄。它对汞、甲基汞、镉、铅等都有解毒作用。对汞和甲基汞,硒化氢和蛋白质形成的结合物能使Hg2+或甲汞的活性丧失。对镉,硒可以抵抗Cd2+对各方面的毒性(包括对睾丸、肝和肾的损伤以及造成高血压的趋势等)。反之,如缺乏硒则使镉的毒性加强。铅的毒性是促进细胞膜产生过氧化物,而硒和维生素E都有防止细胞膜上形成过氧化物的作用。所以硒和维生素E可以对抗铅的毒性。

  硒还可以降低黄曲霉毒素B1的毒性。饲料中加入1ppm的硒可以降低黄曲霉毒素B1的急性毒性损伤,降低试验动物肝中心小叶坏死的程度及死亡率。

  (5)保护视器官的健全功能和视力。含有硒的谷胱甘肽过氧化物酶和维生素E可使视网膜上的氧化损伤降低。亚硒酸钠可使一种神经性的视觉丧失(紫褚素沉着病)得到改善。黄斑部的退变可因增加谷胱甘肽过氧化物酶而使视力得到恢复。糖尿病人的失明可通过补充硒、维生素EC而得到改善。还有人发现注射硒及服用含硒多的食物能提高视力,而在大鼠身上还观察到缺硒与白内障有密切的关系。

如果人或者动物体内硒元素过剩会引发一种硒反应症,慢性硒中毒表现为脱发、掉指甲、损害肝脏和骨髓功能等,严重者造成四肢瘫痪,并可导致死亡。该病症主要见于牲畜,人群中硒中毒的发生率很低。硒的急性中毒往往与工业污染有关,大多数急性患者可产生诸如眼和粘膜刺激、打喷嚏、咳嗽、头昏、呼吸困难、皮炎、头痛、肺水肿、恶心和呼吸臭之类综合症,延长接触可致死。人体长期摄食或经肺接触硒,可产生一系列包括抑郁、神经质、胃肠紊乱、头昏、呼吸大蒜臭和出汗等综合症。当停止食用这些食物后,人体或动物体内的硒含量迅速下降,中毒症状随之消失。

1959 - 1963年在中国湖北省恩施地区暴发了人畜脱发、脱甲症疾病,经检测发现发病人群中人发和血液中硒含量均很高,通过高硒玉米动物试验证实了脱发脱甲症状的病因是人体硒中毒,使恩施地区成为中国乃至世界上最典型的硒中毒病区。

 

与碘、氟等元素一样,硒是人体必需的一种营养元素,但摄取过量又会引起硒中毒。因此人体对硒的摄入量既不能少,也不能多,需要保持在一个适量的水平上,杨光圻(1990)通过对湖北恩施地区典型硒中毒研究后提出最高安全硒摄入量为0.55 mg/ (·d)。人体硒含量水平可用血液、头发和尿液中硒的含量来衡量。适宜的血硒、发硒标准值分别为0.20.5μg/mL0.21.0μg/g,尿硒的正常值为0. 005μg/mL

   

综上,氟、碘和硒等微量元素在人体内的含量保持在一个合适的范围才能给人的健康带来应有的价值,含量过多或者过少都会给人体带来危害,正好符合了中庸之道所讲究的合适。事实上,除了上述3种微量元素外,其他人体所必需的微量元素,同样遵循中庸之道

 

参考文献:

[1] 王元兰. 无机化学[M]. 北京: 化学工业出版社,2008: 165-206.

[2] 李忠镐. 漫游诺贝尔奖创造的世界-化学之旅[M]. 南宁: 接力出版社,2007: 66-72.

[3] 王传虎. 元素氟与人体健康[J]. 地方病通报, 2004; 19(3): 88-89.

[4] 曾昭华, 曾雪萍. 氟、氯、溴、碘等卤族元素与人体健康的关系[J]. 湖南地质, 2001; 21(3): 221-224.

[5] 宫丽, 马光. 硒元素与健康[J]. 环境科学与管理, 2007; 32(9): 32-35.

 

 

原文于2009年发表于《微量元素与健康研究》。

王崇臣. 浅释人体内化学元素的中庸之道[J]. 微量元素与健康研究, 2009, 26(1). 62-63+67

 

浅释人体内化学元素的中庸之道_王崇臣.pdf

 

 

 

 

原文于2009年发表于《微量元素与健康研究》。

王崇臣. 浅释人体内化学元素的中庸之道[J]. 微量元素与健康研究, 2009, 26(1). 62-63+67

 

浅释人体内化学元素的中庸之道_王崇臣.pdf




http://blog.sciencenet.cn/blog-1129566-1108813.html

上一篇:天才还是魔鬼?——记小托马斯·米奇利的发明成果
下一篇:刍议如何提高高校课堂教学质量

3 农绍庄 刘东坡 赵克勤

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (3 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2018-10-22 19:57

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部