微 量 元 素 鈷 、鎳 與 人 體 健 康
李青仁 蘇 斌 李勝釧
(吉林師范大學化學學院 , 吉林 四平 136000)
摘 要: 鈷和鎳是人體中必需的微量元素。對鈷和鎳與人體健康的關系進行了論述 , 包括 : 鈷和
鎳在人體內的存在與分布、代謝、生理功能及對人體健康的影響。
關鍵詞: 微量元素; 鈷; 鎳; 維生素 B12 中圖分類號: R 15112 文獻標識碼 : A
鈷是維生素 B12的組成成分 , 是一種獨特的營養物質 , 有造血功能 , 能夠促進各種物質的代謝 , 被列為人體必需的微量元素 。缺鈷會引起相應的疾病 。近幾年的研究證明 , 鎳也是人體必需的微量元素 , 鎳也具有許多獨特的生理功能 , 缺少鎳也會引起各種疾病 。
1.鈷和鎳在人體內的存在與分布一般正常人體內含鈷總量約為 111～115 mg, 14%分布于骨骼 , 43%分布于肌肉 , 其余分布于其它軟組織內 , 在人體內主要通過形成維生素 B12的形式發揮生物學作用及生理功能 。人類不能利用食物中的鈷合成維生素 B12, 必須通過胃腸道從食物中攝取維生素 B12, 鈷可經消化道和呼吸道進入人體 , 在血漿中無機鈷附著在白蛋白上 , 它最初貯存于肝和腎 , 然后貯存于骨 、脾 、 胰 、小腸及其它組織 。人體中的鎳通過食物由消化道進入人體 。成人每天從飲食中攝入鎳 013～015 mg, 人體中的鎳總量約為 10 mg。鎳分布于人體各器官 , 主要分布在腦 、肺 、肝 、心臟 、淋巴結 、睪丸 、血液 、肌肉內。[ 1 ]
2. 鈷 、鎳的代謝
2.1.1 鈷的吸收與排泄
鈷是人類營養必需的物質 。鈷主要由消化道和呼吸道吸收 , 經口攝入的鈷在小腸上部被吸收 , 并部分地與鐵共用一個運載通道 , 在血漿中是附著在白蛋白上 , 吸收率可達到 63% ～93% , 鐵缺乏時可促進鈷的吸收。鈷主要由腸道排泄 , 有 80%在 5 d 內排出 , 其中絕大部分在 48 h 排出 。腸道為經口食入鈷的主要排泄途徑 , 而靜脈注射的鈷 , 主要通過腎臟排出 , 在一周內腎臟排出 74% , 但口服鈷時 , 有 17%由尿中排出 , 少部分由汗 、頭發等途徑排出 , 一般不在體內積蓄 。尿鈷含量為 1616 nmol /L, 由于鈷在體內的生物半衰期比較短 , 因此測定尿中鈷的含量可以了解短期內鈷進入體內的狀況。[ 2 ]
2.1.2 鎳的吸收和排泄
鎳主要由呼吸道吸收 , 且吸收較好 , 金屬鎳不易從消化道吸收 , 也不能從皮膚吸收。 有人曾經將鎳鹽涂于人體和動物皮膚上 , 一定時間后用光譜分析檢查血液和組織中的鎳含量 , 未發現有吸收的依據 。鎳主要經糞 、尿 、汗排出 。
3. 鈷 、鎳的生理功能
3.1.1 鈷的生理功能
3.1.1 鈷與造血功能的關系 鈷能刺激促紅細胞生成素的生成 , 促進胃腸道內鐵的吸收 , 還能加速貯存鐵的動員 , 使之進入骨髓利用 。鈷通過維生素 B參與核糖核酸及造血有 關物質的 代 謝 , 作用于造血過程 。人體若缺鈷及維生素 B12, 紅細胞的生長發育將受到干擾 , 出現巨細胞性貧血 。大量研究及臨床觀察都證明 , 鈷能治療多種貧血 , 維生素 B12對高血色素巨細胞貧血療效顯著 , 鈷鹽對低色素小細胞性貧血也有較好的療效。[ 3 ]
3.1.2 鈷與代謝的關系 鈷參與核酸 、膽鹼 、蛋氨酸的合成及脂肪與糖代謝 。胰腺含有大量鈷 , 用以合成胰島素及一些對糖 、脂肪代謝所必需的酶。[ 4 ]鈷以維生素 B12的形式發揮其生理作用 , 維生素 B12能參與蛋白質的合成 、葉酸的儲存 、硫酸酶的活化以及磷脂的形成 , 鈷還有驅脂 作用 , 可防止脂肪在肝內沉積 。
3.1.3 鈷與甲狀腺的關系 鈷對甲狀腺的影響各自研究報道不一致 。有人認為鈷能增強甲狀腺的功能 , 激活甲狀腺的活性 , 引起甲狀腺亢進 。還有人報道說鈷 、錳都是合成甲狀腺素所必需的成分 , 對防治甲狀腺腫大有一定的療效 , 鈷能防治甲狀腺腫瘤 。 31114 鈷與其它元素的關系 鈷與鋅 、銅 、錳有協同作用。有人報道鈷元素與壽命有關 。鋅是氨基酸 、蛋白質代謝中不可缺少的元素 , 而鈷能促進鋅的吸收并改善鋅的生物活性。鈷和鋅有相互促進作用 , 具有抗衰老 , 增加壽命的作用 。
3.2 鎳的生理功能[ 3 ]
3.2.1 鎳與某些酶的活性有關 鎳是一些酶的組成部分 , 可以激活肽酶 。鎳還是胰島素分子中一種成分 , 相當于胰島素的輔酶 , 實驗證明添加少量鎳的胰島素 , 有增強胰島素降低血糖的 作用 。鎳在機體內能激活許多酶 , 包括精氨酸酶 , 脫氧核糖核酸酶等 。鎳是多種酶的激活源 , 參與多種酶蛋白的組成 。
3.2.2 鎳對血液系統的影響 鎳有刺激生血機能的作用 , 能促進紅細胞再生 。在人體內缺銅時 , 鎳的生理活性會充分發揮 , 又不影響銅的生理活性 。補充適量的鎳可使紅細胞 、白細胞及血紅蛋白的生成增多 。患有各種貧血及肝硬化病人血中鎳均降低 。鎳有刺激生血功能的作用 , 硫酸鎳和溴化鎳等鎳鹽曾用于治療貧血。
3.2.3 鎳對機體超微結構的影響 醫學實驗證明 , 缺鎳可使肝細胞中的固縮核和線粒體發生腫 脹 , 超微結構發生異常 , 還有一些研究也同樣提示 , 鎳在維持大分子結構穩定性 、膜穩定性和細胞超微結構方面有重要作用 。
4. 鈷 、鎳對人體健康的影響
4.1.缺鈷引起的疾病[ 3 ]
人體缺鈷時會引起維生素 B12形成、紅細胞的生長發育受干擾 , 可發生巨細胞性貧血 , 急性白血病 , 骨髓疾病等 。
4.1.1 巨細胞性貧血 鈷在體內主要通過形成維生素 B12發揮生物化學作用及生理功能 , 無機鈷鹽也可直接發生刺激作用 , 但其生物活性為在維生素 B 中鈷的千分之一 。鈷主要存在于肝 、腎中 , 是人體必需的微量元素之一 。鈷有刺激造血的功能 , 鈷能通過維生素 B12參與核糖核酸及造血系統有關物質的代謝 , 若維生素 B12缺乏 , 可使骨髓細胞的 DNA 合成期和合成后期的時間延長 , 從而引起巨幼紅細胞貧血。
4.1.2 白血病 白血病是造血系統的一種惡性腫瘤 , 特征是白細胞及其幼稚細胞在這造血系統中異常增生 , 浸潤各種組織 , 周圍血液白細胞發生量和質的變化 。近年來國際上對白血病的發病機制進行了大量的生物科學研究 , 認為可能與體內多種微量元素有關 。鈷對人體內多種生物合成過程起重要作用 , 尤其是對核酸的生物合成作用 , 這可能是白血病的病因所在 。
4.1.3 白內障 有人認為鈷可能引起白內障 , 原因在于鈷能干擾鈣離子 , 導致鈉和鉀通透性改 變 。有人發現鈷在老年性白內障晶體中含量增高 , 也有人認為鈷是蛋白酶的抑制劑。
4.1.4 其它疾病 鈷是維生素 B12的重要組成成分 , 維生素 B12缺乏可引起口腔及舌的潰瘍 、炎癥及骨髓退行性病變 , 給予維生素 B1 2治療可收到療效 。
4.1.5 治療和防治方法
(1) 口服氯化鈷 : 用以治療貧血 , 成人 120 mg/ d, 兒童每天 2～4 mg/ kg, 分 3次口服 , 療程 3個月為宜 。副作用有消化道反應 、心動過速和心律不齊、甲狀腺腫大 、多毛 、痤瘡和皮膚色素沉著 , 停藥后會自動消失 。 (2) 食用含鈷食物 : 食物鈷含量以海產品及蜂蜜最多。肉類食物是鈷的良好來源 , 動物肝臟含豐富維生素 B12 。含鈷豐富的食品有 : 牛肝 、蛤肉類、小羊腎 、火雞肝 、小牛腎 、雞肝 、牛胰 、豬腎及其它臟器 , 含鈷較多的食品有 : 瘦肉 , 蟹肉 、沙丁魚 、蛋和干酪 。含鈷一般的食 物
有 : 牛奶 、家禽肉 、酸奶 , 含鈷微量的食品有 : 面包 、谷物 、水果 、豆類、蔬菜。[ 5 ]
4.2 缺鎳引起的疾病
4.2.1 生長發育緩慢 實驗證明 , 由于缺鎳 , 特別是在授乳期生長速度減慢 , 死亡率升高 , 說明鎳與催乳激素的調節有關 , 也許在授乳過程中有重要作用 。缺鎳時 , 肝變小 , 呈暗褐色 , 糖原含量降低 , 可使淀粉酶和肝中脫氫酶的活性降低 , 使碳水化合物代謝發生紊亂 , 造成體內能量供血不足 。
4.2.2 引起嚴重貧血 人體缺鎳時 , 對鐵的吸收較差 , 引起紅血球減少 , 白細胞容量計值減少 , 血紅蛋白的含量減少 , 供給人體適量的鎳鹽 , 可使血紅蛋白的成分及紅細胞的再生明顯加快 , 造血功能提高。
4.2.3 治療和防治方法
(1) 注射氯化鎳 : 可使紅細胞和白細胞增生旺盛 , 體質量增加 。
(2) 口服鎳鹽 : 可使血紅蛋白的生成及紅細胞的再生明顯加快 , 可治療貧血 。例如硫酸鎳和溴化鎳 。
(3) 食用含有鎳的食物 : 含鎳豐富的物質有 : 茶葉 、堅果類和海產品類 , 含鎳較多的食物有 : 可可 、奶油、谷物 、蔬菜及肉類 , 含鎳一般及微量的物質有 : 水果類及乳制品類 。總之 , 缺鈷和鎳對人體都有很大的危害 , 上述治療和預防的方法有藥補也有食補 , 從而也證明了它們是人體所必需的微量元素
, 4 對人體的健康有著一定的影響和作用。 13 高鈷引起的疾病
4.3.1 紅細胞增生癥 紅細胞增生癥 , 過去常將鈷作為抗貧血治療藥物 , 但近年來不少學者認為鈷刺激紅細胞的生成 , 不是正常的生理刺激 , 可能是它的毒性反應 。鈷中毒的臨床表現多為治療貧血時引起鈷中毒 , 一次口服氯化鈷 5 以后 , 可以發生中增多癥 。貧血患者對鈷的反應不太規律 , 出血性貧血 、輕度感染引起的貧血反應迅速 , 重癥慢性感染引起的貧血、巨細胞貧血 , 可以發生食欲不振 、惡心 、嘔吐 、腹瀉 、熱感等中毒現象 。
4.3.2 對呼吸系統的影響 工人在接觸鈷后 , 較常見的是以呼吸系統癥狀 為主 的 “硬質合 金病 ”, 最常見的是上呼吸道刺激癥狀 , 呼吸困難 , 咳嗽 , 體質量下降 , 外源性哮喘 , 彌漫性間質性肺炎和肺纖維化 、塵肺等 。5%的患者有自然過敏的主訴 , 有嚴重的過敏現象[ 6 ]
4.3.3 對心臟的影響 職業性接觸鈷的工人也可以發生心肌炎 , 主要表現為心臟擴大和心電圖異常 , 但并非多見 。
4.3.4 對其它系統的影響 鈷過高對皮膚系統也有影響 , 有過敏反應 , 鈷對皮膚產生過敏性或刺激性皮炎 。常見于手 、腕 、前臂等部位和皮膚皺褶出處 , 出現輕微搔癢性紅斑疹 , 主要在夏季 發病 , 患者多為接觸鈷的新工人 。除此輕型外 , 另一型病變處常伴有輕微的角化過度和裂口 , 常
見于鈷工齡較長的工人 。此外在接觸允許限值為 012 mg /m3的條件下工作時 , 有甲狀腺功能輕度改變及低下的癥狀 , 腎臟可出現蛋白尿、 腎功能障礙和高血糖癥 , 對胰臟和肝臟都有影響 。特別應當警惕 “三致 ”的作用 : 致突變 、致癌變 、致畸及對生殖系統的影響
4.3.5 治療和防治方法
(1) 控制鈷用量 : 在鈷治療疾病時用量不要太大 , 經常注意心電圖和與心電有關酶活性的變化 , 胃腸道反應及其中毒表現 ; 必要時減少鈷的劑量或停止用藥 , 用鈷治療的時間不宜過長 。用鈷治療期間應補充蛋白質 、氨基酸及維生素 C。
(2) 注意鈷作業工人防護 : 防止水源、食物及空氣的污染 , 嚴格執行鈷接觸 、使用 、管理等操作規程及制度 , 謹防意外傷害事故的發生 , 急性鈷中毒可用高滲葡萄糖解毒 、保肝、利尿 。
4.4 高鎳引起的疾病
4.4.1 非職業性疾病
(1) 硫酸鎳或溴化鎳在治療缺鎳引起的疾病時 , 大量使用可以出現眩暈 、惡心 、嘔吐癥狀 。經人類流行病調查證明 , 吸收過量的鎳能使細胞惡變 , 有致癌的作用 。某些地區的肝癌、 鼻咽癌發病率高 , 與該地區飲水、土壤中含鎳量高有關 。
(2) 高鎳可以使缺血心肌細胞超微結構的變化線粒體、肌漿膜受損 。可使冠狀動脈進一步痙攣 ,( 使冠狀動脈供血不足 , 加重心肌損傷 , 鎳直接作用于心肌 , 引起冠心病 。 3) 鎳過多將引起過敏性哮喘 。其免疫毒性表現在使機體對感染因子抵抗力降低 、血清抗體效價降低 , 導致過敏反應 。因此 , 血鎳含量增高 , 同樣與哮喘的發病 、反復發作有關。 哮喘發作期顯著升高 , 恢復期仍不能降至正常。[ 7 ]
4.4.2 職業性疾病
(1) 鎳礦經過浮選進行冶煉 , 其金屬鎳粉和煙霧對人體有毒害作用 。接觸后對呼吸道 、鼻 、咽結膜可有刺激作用 , 出現咳嗽 、咳痰。國外資料報道鎳可以引起肝癌和胃癌 , 有人報道鎳煙霧可致急性肺炎病變 , 塵肺尚無報道 。
(2 ) 工業上使用鎳鹽主要引起鎳癢疹 , 多發在接觸耳環 、皮鞋扣眼 、汽車門把 、表帶等部位 。鎳癢疹的特點是以發癢起病 , 有時在 1周后才出現皮疹 , 在接觸部位呈紅斑 、丘疹或毛囊性皮斑疹, 也
, 會可引出起現過淺敏表性性皮潰損瘍、。結流痂行、病濕學疹調或查濕,疹鎳病作損業工。人在,慢在性初期次,發皮生膚皮可炎出后現,色2素～斑17或年色后素進脫行皮屑膚過敏試驗 , 仍有90%的人對鎳過敏。
4.4.3 治療和防治方法
(1) 鎳冶煉應自動化 、封閉化 、通風排毒 。鎳作業工人應加強個人防護 , 有慢性呼吸系統疾病和皮膚過敏者不宜從事鎳作業 。
(2) 依地酸 、半胱氨酸 、谷胱甘肽 、抗壞血酸等抑制鎳的過敏反應 , 二乙二硫化氨基甲酸鈉對鎳皮炎有治療和預防價值 , 可用 100 g/ kg軟膏涂皮膚 , 效果較好 。鎳粉塵或煙霧引起呼吸癥狀 , 可對癥處理 , 給予止咳、解痙 、抗炎藥物 。總之 , 鈷 、鎳作為人體必需的微量營養元素 , 對人類防治疾病 , 健康長壽都有非常重要的意義 。但目前 , 對它們的研究還不夠深入 , 所以 , 應積極地探討這方面的問題 。
參考文獻 :
[ 1 ] 莫畏 , 尹克廷 , 任正洪 1環境生活與健康 [M ]. 北京: 中國計量出版社 , 2001: 27.
[ 2 ] 葛可佑. 中國營養培訓教材 [M ]. 北京: 人民衛生出版社12006: 94.
[ 3 ] 苗健. 微量元素與相關疾病 [M ]. 鄭州: 河南醫科大學出版社 , 1998: 123 - 126, 144 - 146.
[ 4 ] 稅永紅 1鈷與社會生活 [J ]. 成都紡織高等專科學校學報 , 2000, 17 ( 4) : 62.
[ 5 ] 李玉珍 1微量元素與健康 [J ]. 北京科普之窗 , 2006 ( 7) : 21.
[ 6 ] 賈如寶 1鉬伴生元素鈷 ——人體健康的強壯劑 [J ]. 中國鉬業 , 1994, 18 ( 3 ) : 45.
[ 7 ] 于占洋 , 侯哲. 微量元素與疾病診斷及治療 [M ]. 北京 : 人民衛生出版社 , 2001:
