小议生命中的微量元素

小议生命中的微量元素——铁 张翔宇 091130158 摘要：铁是人体必需的微量元素，参与体内氧的转运、交换和组织呼吸过程，维持机体正常造血功能，对人体健康有重要意义。。本文对铁的生理功能、铁在人体内的分布及需要量，以及生命分析中铁元素的检测方法等方面进行了阐述。 关键词：铁；微量元素；生理功能；人体健康 正文 1、人体内铁的存在形式 铁是人体必需的微量元素，也是体内含量最高的微量元素，铁在动物体内主要以Fe2+或Fe3+形式存在。人体内的铁其中72％以血红蛋白，3％以肌红蛋白，0．2％以其它化合物的形式存在，其余则为贮备铁。贮备铁主要以铁蛋白的形式存在于肝脏、脾脏和骨髓的网状内皮层系统中【1】。 2、 铁的来源 人体内铁的来源有两个方面：一是来源于食物中的铁，如动物的肝脏、肾脏、瘦肉、蛋黄、鱼类等，植物的豆类、蔬菜、水果等均含有丰富的铁质，其中无机铁较多。一般每日的食物中含铁10～15 mg。平均吸收率为5％～10％，即每日摄入0．5～1．5 mg铁。二是来源于红细胞破坏释放出来的铁，它的80％又重新用于血红蛋白的合成，20％贮存起来。因此，正常人对铁的需要是很少的【2】。 3、 铁元素在细胞转运和吸收中 生物体内不断地进行着各种新陈代谢，细胞代谢过程中离不开氧的存在，生物氧化过程是生物获得能量的进程，然而在这种获得能量的过程同时会产生一些高活性的化合物．他们是生物氧化过程的副产物一自由基和活性氧。自由基带有未配对的自由电子，这些电子导致了这些物质的高反应活性【3】。例如，还原氧02-或超氧化自由基，本身不但可以损伤细胞结构而且还能与细胞中产生的地O：等反应生成其他自由基如OH，进一步对细胞造成伤害。使质膜中的不饱和脂肪酸氧化；使糖类化合物降解；使DNA链断裂，交联，碱基羟基化等等，同时还能抑制蛋白质，核苷酸和脂肪酸的生物合成。但生物体的内环境处于一种动态的自我平衡状态，即内稳态，所以存在清除这些自由基的保护性酶等抗自由基物质，如超氧化物歧化酶(SOD)，铜蓝蛋白(CP)和过氧化氢酶(CAT)等，它们协同起保护作用。微量元素铁是这些酶的主要构成成分，因此具有抗氧化作用，防止毒性自由基的形成，因此铁是生物体内的基本的营养元素。 铁的吸收分布机制是：吸收细胞(或储藏细胞)膜上有DCYTB和DMTI，Fe2+通过DMTI转运至胞内，Fe3+通过DCYTB还原并转运至胞内生成Fe2+，Fe2+再通过膜上的HEPH或CP或FPN的氧化作用生成Fe3+并转运出胞外，在胞外与血浆载体蛋白Ⅱ形成前转运蛋白，前转运蛋白找到利用细胞，释放TF同时Fe3+转运进人利用细胞，在胞内DMTI作用下合成转铁蛋白，它主要参与细胞血红蛋白的生物合成。铜蓝蛋白(CP)在此系统释放铁的过程中起莺要的作用．铜蓝蛋白的缺失将导致铁离子的大量堆积，从而引发一系列病理过程，如血色素沉着病，无转铁蛋白病。铁离子在肝脏或其他组织中沉积，使患者产生贫血，同时l临床和实验研究表明铁离子积聚数年后还会出现神经系统疾病【1】【3】。 4铁与人体健康的关系 人体的正常生长发育，有赖于正常的物质代谢。而物质代谢过程是复杂的生物化学反应过程，一切生物化学反应都需要酶的参与。铁是人体不可缺少的微量元素，它是构成血红蛋白、肌红蛋白及多种酶的重要成分，如果体内缺少铁，可影响血红蛋白、肌红白蛋的合成，可使某些酶，如细胞色素C、核糖核苷酸还原酶、琥珀酸脱氢酶等的活性降低【4】。这些酶与生物氧化、组织呼吸、神经递质的分解与合成有着密切关系，因此，的缺乏可引起很多生理上的变化，从而导致免疫力低下，智力降低和机体抗感染能力降低，影响机体体温调节能力，神经机能紊乱，工作效率降低等各种疾病，最常见的是缺铁性贫血。我国7岁以下儿童贫血平均患病率达51．6％【5】，孕妇贫血率平均30％左右。主要因机体铁需要量增加、膳食摄入不足及吸收障碍引起。另外，月经过多、消化道溃疡、肠道寄生虫等疾病的出血，也是引起铁缺乏的重要原因。 体内缺铁可分为3个阶段：第一阶段为铁减少期，体内储存铁减少，血清铁浓度下降，无临床症状；第二阶段为红细胞生成缺铁期，即血清铁浓度下降，运铁蛋白浓度降低和游离原卟啉浓度升高，但血红蛋白浓度尚未降至贫血，处于亚临床症状阶段；第三阶段为缺铁性贫血期，此时血红蛋白和红细胞比积下降，并伴有缺铁性贫血的临床症状，如，头晕、气短、心悸、乏力、注意力不集中、记忆力明显下降、脸色苍白等症状【6】。由于铁缺乏的绝大多数不良作用发生在生长发育期，从婴儿期、儿童期直到青少年期，且婴幼儿和动物研究表明，早年发生的不利影响相当难以修复，因此可以这样认为，至少在20岁以前应该保持充足的铁供给。 随着医疗科学技术的不断发展，人们越来越认识到当体内铁的含量和分布异常时，就会影响正常的生理功能，铁的代谢水平已经成为衡量人体健康状况的重要标志之一。 如果铁在体内储存过多也会中毒。铁中毒有急性和慢性之分【7】。急性铁中毒的发生多见于儿童，多因误服铁制剂造成，死亡率很高，达20％左右。慢性中毒是长期过量服用铁制剂，或从食物中摄取了过多的铁造成，当人体内铁过量时，则会因不能及时排出体外而沉积于肝脏、胰脏、心脏和皮肤，从而引起血色病(血色素沉积)、肝功能异常、心肌损伤和糖尿病D21、肿瘤、骨质疏松等【6】【7】。铁与机体内其他营养素之间存在密切关系。当患缺铁性贫血时体内需铁量增加，肠道吸收铁能力增强，竞争性抑制了锌的吸收。铜可以促进三价铁变为二价铁，从而促进铁的吸收和利用，体内缺铜可使血浆更换率减少，红细胞成熟障碍，产生小细胞低色素陛贫血及细胞色素系统的合成障碍。钴通过形成维生素B。：增强骨髓造血功能，使铁利用增加。国内外许多流行病学资料显示，人群低血清维生素A与低血清铁的贫血患儿往往同时存在，维生素A缺乏时影响机体铁代谢或造血；维生素C作为还原剂可促进铁的吸收，缺乏时体内铁的吸收和分布出现紊乱。维生素B。缺乏降低酶的活性，妨碍亚铁血红素的合成，血红蛋白合成减少，线粒体内铁代谢紊乱，产生铁粒幼细胞贫血。 5 血液中铁元素的检测 传统的分析方法包括分光光度法、原子吸收法(火焰与石墨炉)、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)等。 吴琦，吴星基于在pH=4.0左右的溶液中Fe3+能与硫氰酸根(SCN-)生成很稳定的血红色配合物的原理。 Fe3+ + 3 SCN-→ Fe(SCN)3 (血红色) 用分光光度法测出了血清中铁元素的含量【8】。 曹建明、肖洪武、姜红鹰、沈财成、方芳、李敏对这一方法做了改进。在非离子型表面活性剂聚氧乙烯月桂醚（Brij-35）及聚氧乙烯异辛基苯基醚（TritonX-100）存在下，用水溶性试剂2-（5-硝基-2-吡啶偶氮）-5-［N-正丙基-3-（N-磺酸丙基）氨基］苯酚（简称Nitro-PAPS）作显色剂直接光度法测定血清铁,得到了很好的结果【9】。 姜杰、费强、冯国栋、窦文超、李明、金钦汉电热蒸发与微波等离子体炬(MPT)全谱仪联用的仪器设备，，对血清样品中和Fe的检测采用直接进样的方式，省去了繁琐的样品处理过程得到了很好的结果。电热蒸发与微波等离子体炬(MPT)全谱仪联用的装置，具有操作简单、灵敏度高、用样量少、检测成本低等优点。通过控制蒸发电流的方法还可有效地除去大量Na元素和一些有机成分的基体干扰，此方法可以满足对血清中微量元素的测定要求，适合在国内医院推广应用【10】。 参考文献 1、 张朝华，贾存英.富铁元素与人体健康。微量元素与健康研究 2002,19(3)：41。 2、 王婕。贵州教育学院学报(自然科学) 2005,16(4)：31-39。 3、 王雅利。铁的失衡与人体健康。中国食物与营养2006(7)：57-58。 4、 石小，陈明晃。铜、铁元素在细胞转运和吸收中的作用。第十二届全国金属有机化学会议论文集(配位化学)，335-336. 5、中华人民共和国卫生部．中国居民营养与健康状况调查．2004，10． 6、徐素萍。微量元素铁与人体健康的关系。中国食物与营养，2007(12)：51-54。 7、吕金荣。微量元素铁与人体健康。微量元素与健康研究，2006,23(3)：63-64。 8、吴琦，吴星。动物血液中铁含量的测定。化学教学，2003(7)：12-13。 9、曹建明，肖洪武，姜红鹰，沈财成，方芳，李敏。新的高灵敏分光光度法在血清铁测定中的应用。中华检验医学杂志，2004,27(3)：137-139。 10、姜杰，费强，冯国栋，窦文超，李明，金钦汉。电热蒸发-微波等离子体炬全谱仪检测血清中钙、镁和铁。分析化学 2007,35(1)：91-95。