儿童头发微量元素含量与健康关系的研究进展

骆 雪，刘春玲

(首都医科大学宣武医院，北京 100053)

人体组织中含有自然界各种元素，现已查明于地壳中发现的92种天然元素在人体内几乎都能检测到，其中在头发中至少存在78种。存在于生物体(植物和动物)内的元素大致有四类：第一类为必需元素(essential element)，按其在体内的含量不同，又分为常量元素(major element)和微量元素(trace element)；第二类为可能有益或辅助营养元素；第三类为沾染元素；第四类为有毒元素。微量元素在人体内含量约为人体总重量的0.01%，占人体元素总含量的0.05%。人体内有25种必需元素。必需常量元素11种为：氢、碳、氮、氧、钠、镁、磷、硫、氯、钾、钙。必需微量元素14种为：氟、硅、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、硒、钼、锡和碘。

大量临床观察和实验研究已证实微量元素在人体中的含量可直接或间接地影响着人类的健康，与人类的生长、发育及疾病的发生发展关系重大，人发中微量元素的含量能反应身体环境暴露和内部组织长时期的平均水平[1]。在流行病调查方面，某些元素含量的异常可能是某类疾病的症状之一，可为疾病的研究提供重要的信息。但结果不尽相同，差异极大，甚至相悖。其原因是由于头发中微量元素的影响因素众多，其含量不稳定，且目前世界上缺乏统一广泛认可的医学参考值范围[2]。现就儿童头发中的微量元素对健康的影响及其影响因素展开综述。

1头发中微量元素与儿童健康的关系

微量元素在儿童的生长发育中起着至关重要的作用。儿童与成人相比，由于其生长速度快，处于体格和智力发育的关键阶段，对各种微量元素需求高，但由于消化系统发育不完善，加之偏食和喂养不当等原因，很容易造成微量元素异常，影响儿童免疫系统、消化系统、血液系统、神经系统及生长发育和智力发育等，从而引起各种疾病，见表1。

1.1微量元素与儿童孤独症和智力不全

儿童孤独症又称自闭症，其发病机制尚未明确，可能是由于多种生物学因素造成儿童脑发育不良、神经传导异常及脑组织改变，进而导致脑功能障碍。锌是大脑的必需微量元素，急性缺锌可导致神经心理上的障碍。大量研究证实儿童自闭症患者头发中的微量元素含量异常，其中铜含量有升高，铅和汞等重金属的含量也显著升高，而锌、镁和硒等微量元素的含量显著降低，且存在相关性[3-5]。但智力不全的儿童发中铜、锌的含量显著降低，铅的含量升高，且与血清中的检测结果一致。

表1 儿童头发中元素状况与相关疾病

1.2微量元素与儿童生长迟缓和肥胖

头发中的微量元素含量可反映一段时期内的营养状况。因此，评估某种元素的体内总摄入量时，头发的检测要优于血液、尿液。Marcinek等[6]对1～4岁儿童的膳食摄入与头发中微量元素含量的研究表明，儿童膳食中钙的摄入量与头发中钙的含量高度相关(R>0.9)，钙的摄入量与儿童的生长发育密切相关。在对生长迟缓和肥胖儿童的研究中发现，头发中钙、铁、镁、锌的含量低，而铜在肥胖儿童中含量较高[7-8]。在对营养失调儿童的研究结果表明，锌的含量低而铜、铁的含量高[9]。国内杨宇轩等(2013年)的研究也指出，儿童的营养状况与头发中铜、铁、锌、钙、硒、碘含量呈正相关关系，与铅含量呈负相关关系。因此，膳食不平衡或者矿物质的缺乏可能会引起代谢异常，导致生长迟缓、肥胖等发育性疾病。

1.3微量元素与小儿贫血

缺铁性贫血的高发年龄为6～24个月，6～12个月达到高峰。随着辅食的添加，铁缺乏症的发生率逐渐下降。缺铁性贫血儿童普遍存在锌缺乏的现象，同时铜的缺乏或超量均影响铁的吸收、转运和利用，譬如，铜缺乏，会引起铁吸收减少和血红蛋白合成障碍，因此，婴幼儿较容易引起缺铜性贫血。Shah等[10]在对贫血儿童头发、血液和尿液中微量元素检测发现，铁、铜、锌的含量在三种生物样本中均低于对照组，而钙和铅的含量高于非贫血儿童。在缺铁性贫血儿童头发和血清中，锌、铁和硒浓度降低，但铜含量在血清中升高，而在发中含量降低，这可能是由于贫血导致铜的利用不足，在组织内过量聚集。因此建议缺铁性贫血的患儿在铁剂治疗前后对锌、硒和铜进行检测。但是，头发和血清中微量元素的关系尚未确定，仍需进一步探讨。

1.4微量元素与儿童反复呼吸道感染

儿童反复呼吸道感染(RRT)是儿科的常见病，其严重影响了小儿的健康和生长发育。反复呼吸道感染与免疫功能异常、微量元素失调有关。儿童缺锌，可使胸腺、脾脏和全身淋巴器官等机体的免疫器官重量减轻，甚至发生萎缩，进而导致T细胞功能不全，使细胞免疫和体液免疫功能低下，增加疾病的易感性[11-12]。Mao等[13]在对2 288例患者和3 890名对照的Meta分析中表明，头发中锌、铜和铁的缺乏与中国儿童RRT的易感性存在关联。因此建议对头发中锌、铜和铁进行经常性监测并进行早期干预，但尚未对其他种族进行研究。

1.5微量元素与视觉障碍

锌能促进维生素A利用，对保护视网膜色素上皮正常组织形态、维持正常视力具有重要意义。锌缺乏时可导致血液内视黄醇结合蛋白的浓度降低，影响组织维生素A的利用，引起暗视力能力下降，视力下降，近视、远视、散光等。铜的代谢异常会导致视网膜色素变性而影响视力，并且会引起眼肌损害。夜盲症和视力不良儿童头发中锌、铁的含量显著降低，而铜的含量在不同的研究中存在差异，但不能排除机体铜含量和儿童近视的关系，尤其是铜和锌代谢平衡对视力的影响。

1.6微量元素与其他疾病的关系

除了以上常见病以外，在大骨节病中发硒的含量显著降低[14]，过敏性皮炎(atopic dermatitis)、儿童甲状腺肿、青春发育期关节痛，锌的含量降低[15]。在儿童恶性肿瘤、支气管哮喘中，发锌的含量下降，铜的含量显著上升。在意识丧失、不明原因的癫痫惊厥等神经系统紊乱中，发镁的含量显著降低，铅的含量显著上升。在苯丙酮尿症儿童头发中锌、铜、钙的含量显著下降。

2儿童发中微量元素的影响因素

头发中微量元素的含量受到年龄、性别、种族、饮食与压力、消化吸收、健康状况、头发颜色、环境暴露、检测方法等因素的影响[16]。

2.1年龄的影响

对于某些微量元素而言，婴儿自出生后的几个月内头发中元素的含量会发生很大的变化。在我国，0～3个月的婴幼儿头发锌、铜、铁、钙含量均处于较高水平，但随年龄的增长其含量均呈下降趋势。新生儿与产妇的微量元素含量间存在高度正相关性，其中发锌值于出生后6～12个月至最低点，12～36个月略有上升。出生后1.5～2.5岁幼儿的锌、钙含量仍处于低谷，3岁以后随着自身消化功能的增强和室外活动的增加，对锌、钙的吸收增加，头发中锌、钙的含量有所增高。但国外，婴儿0～3个月头发中铜的含量升高，至3～6个月含量下降。铜、锌的含量从出生逐渐增高直至8岁后逐渐下降，而铁的含量从出生后逐渐降低直至8岁后趋于稳定。但有研究表明，铜、锌的含量自出生6个月至12岁逐渐降低，直至20岁趋于稳定[17]。上述研究差异的原因尚不清楚。

2.2性别的影响

国外的一项早期研究在对头发微量元素的检测中发现，在12～35月龄儿童中铜的含量女性高于男性，但在1～4岁儿童头发中，铁、钙、锌的含量未见性别差异。另一项针对青少年群体的研究发现，女孩的头发中钙、镁、锌的含量高于同龄男孩，但某些重金属(如铅、镉等)的含量比男童稍低[16]。Takashi Sakai早在2002年就对发育中儿童头发中微量元素进行了分析，结果显示女童铁的含量在12岁以前高于男童，12岁以后呈逐年下降趋势，这可能与女性月经初潮有关。Skalnaya等[17]的最新研究也得出与上述一致的结论，此外还指出头发中镉、碘、硒、铅等元素的含量在男女性中随年龄变化的趋势不同，且男性和女性头发微量元素含量的差异随着年龄的增长而减少。

2.3种族的影响

白种人铅、钙、铁、铜的含量高于黄种人。东方人硒的含量最高。白种人硫的含量最高。铅的含量黑种人是白人和东方人的5～18倍。荷兰一项对白种人、印度人和苏里南人8岁儿童的早期研究中发现，头发中只有铁的含量白种人略高于其他人种，但并无统计学差异。

2.4发色的影响

头发的颜色是由基因决定的，一般而言，常见的有黑色、金黄色、棕色及红色等，关于发色对微量元素含量影响的研究均较早。早在20世纪末对10个月至102岁人群发中7个元素的检测显示，金发中锌的含量高于棕发和黑发，黑发中镁和镉的含量高于棕发，铅的含量低于棕发。铜在发色中无差异。但在对1～85岁男性和1～92岁女性头发中铜和锌的早期研究中发现，男性中黑发铜的含量高于白发，在女性中白色头发中的铜含量显著低于金色、红色、浅棕色和棕色。锌在发色、年龄和性别中均无差异。

2.5微量元素研究方法的影响

目前头发中微量元素的检测方法有原子吸收光谱法(atomic absorption spectroscopy，AAS)、电感耦合等离子体光发射光谱(inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy，ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)、中子活化分析法(neutron activation analysis，NAA)、粒子诱发X射线荧光分析(particle induced X-ray emission，PIXE)、X射线荧光光谱法(X-ray fluorescence，XRF)、微机极谱法、5-Br-PADAP直接光度法等元素检测技术；其中AAS、ICP-OES和ICP-MS应用最为广泛。AAS具有灵敏度高(ng/mL～pg/mL)、准确度高、选择性高、分析速度快等优点，但其不能同时分析多种元素，而且易受到基体干扰的影响。ICP-OES和ICP-MS能同时测定多种元素，可大大节约分析测试的时间。但ICP-OES对于某些恒量元素而言灵敏度不够，若不进行富集，无法满足头发中某些微量元素含量的检测要求。由于ICP-MS测定灵敏度比ICP-OES更高，一般为10-9g，用选择性离子检测法可达10-12g，同时可克服谱线干扰。所以，ICP-MS对于大多数元素测定检出限比ICP-OES低1～2个数量级为PPt～PPb，具有高灵敏度、高选择性、线性范围宽，可直接测试头发中的重金属元素。

3小结

微量元素与儿童的生长发育息息相关，头发和其他组织不同，其含量可反映相当长时间微量元素的积累状况。了解头发中微量元素异常的特点和规律，对儿童微量元素的异常进行早期干预，保证儿童健康成长，及时预防相关疾病进展意义重大。我国幅员辽阔，各地儿童发中微量元素的正常参考值跨度很大。由于微量元素在体内不能自行合成，只能来自饮食、空气和各种外源性物质，且微量元素的影响因素众多，当检测发现微量元素缺乏或中毒时，同时应考虑影响头发中微量元素含量的一些影响因素，以便综合判断。