无机元素缺乏或过量对儿童健康的影响*

2020-03-07张学欢丁维莲

广州化工 2020年10期

郭亚，张学欢，丁维莲

(甘肃有色冶金职业技术学院，甘肃金昌 737100)

人体是由各种化学元素组成的，这些化学元素的相互组合形成了人体所必需的蛋白质、碳水化合物和核酸等，维系着人体的正常运转。随着生活水平的提高，人们也越来越关注化学元素与人体健康的影响。化学元素在人体中的功能不同，但都是维持人体正常生命活动所必需的。儿童正处于人的一生中生长发育最旺盛时期，化学元素在儿童生长发育的各个环节都起着非常重要的作用。体内化学元素过量或过少，就会破坏机体的生理平衡，就会对人体健康造成影响，严重时还会引起各种各样的疾病。本文分别简单介绍一些化学元素在人体中的作用及过量摄入后对儿童健康的影响。

1 无机元素对儿童健康的影响

1.1 铁

铁是人体所必需的无机元素之一。一般情况下，成人每天的需铁量为12毫克，但儿童正处于生长发育最旺盛时期，其生长发育需要大量的营养，他们每天需要15毫克。铁在人体内具有重要的作用，它参与能量代谢与造血功能，比如输送氧气的血红蛋白，可贮存氧气的肌红蛋白以及可转运电子的细胞色素，其结合各种酶并分解解毒抑制细菌和过氧化物、参与三羧循环，然后释放能量，能量的释放与细胞膜中线粒体中聚集的铁的数量有关，聚集的铁越多，释放的能量也就越多。铁还参与血红蛋白、肌红蛋白及酶的合成，铁还与人体免疫密切相关，研究表明如果人体缺铁，就会降低体内中性白细胞的杀菌能力，还会使淋巴细胞功能受损[1]。如果儿童铁的摄入不足，吸收利用不良的话，就会使其体内血红蛋白的合成受到影响，从而形成缺铁性贫血。缺铁性贫血会导致儿童疲乏、没有活力、注意力不集中、记忆力减退、食欲下降、免疫力降低容易生病并伴有头晕、眼花、耳鸣等症状。如果缺铁严重，还会造成贫血性心脏病。但是，如果人体中铁含量过高，也会对心脏、肝及胰脏产生损害，甚至会使心脏病的发作率提高。研究表明[1]，当全血为50 mg/100 mL，血清含量为0.065～0.175 mg/100 mL，即血铁浓度超标时，人体内贮存铁和运用铁之间的动态平衡会被打乱，人由于全身性血管的扩张、充血而休克，并伴有不用程度的铁中毒症状(随着铁超标量程度的不同)，轻者呕吐、腹痛、腹泻等，重者代谢酸中毒，末梢神经衰竭，甚至死亡。另外，铁的含量超标时，还会造成人体DNA畸形，使基因突变，影响蛋白质的合成，甚至会造成细胞死亡或癌变。因此，铁过量摄入后可能会对儿童引起不可逆转的损害。

1.2 碘

早在1850年人们就已发现碘是人体必需的微量元素，它的生理功能是碘是肌体中合成甲状腺素的重要成分。此外，碘还有“智力元素”之称，它可以防止胡萝卜素被破坏，从而促进体内维生素A的合成以及蛋白质的合成和细胞的分化与生长，促进糖和脂肪的代谢，调节水盐代谢，并促进人体骨骼的发育以及维持中枢神经系统的结构等。

成人体内碘的含量大约为25 mg，其中有70%～80%集中在甲状腺内，促进甲状腺的合成，甲状腺素的功能体现在可克制调节人体基础代谢，对儿童的生长发育十分重要。如果在饮食及饮用水中缺乏碘元素，就会导致甲状腺增生。缺碘地区的儿童常出现因发育不全而成为低智儿童，表现为生长发育不良，反应迟钝，体力不佳，从而影响了正常的生活和劳动[2]。但碘过量摄入，因可抑制甲状腺素的合成和分泌，使促甲状腺素增多，甲状腺在促甲状腺素的作用下，发生代偿性增大，也会产生甲状腺肿。甲状腺肿经诊断一部分是甲状腺癌，一部分是甲状腺瘤，还有一部分是甲状腺炎。此外，体内碘过多，会引起甲状腺功能亢进，使人心跳加快，并伴有情绪急躁和手指颤抖等症状[3]。一般情况下，每人每日摄入200 μg即可维持正常的需碘量，摄入量低于50 μg则为不足，而大于1000 μg则会出现碘中毒[4]。

1.3 铜

铜主要存在于肌肉中，组成铜蛋白，具有多种生理功能，可以促进细胞的成熟及血红蛋白的合成，它还参与细胞色素氧化酶及体内含铜金属氧化酶的合成。其中含铜金属氧化酶是构成心脏血管的基质胶原和弹性蛋白在合成中不可或缺的物质，如果铜缺乏，这种酶的合成就会减少，会导致心血管疾病的发生。含铜酶还与儿茶酚胺类激素的代谢有关，并参与黑色素的生成和神经递质的代谢。因此，对中枢神经系统的功能及内分泌功能等都有重要影响[4]。此外，铜还是铁的助手，它可以促进肠道对铁元素的吸收，缺铜会导致缺铁性贫血。并且铜还是细胞核的一部分，对骨骼、大脑和神经组织的发育具有重要的作用[5]。

人体缺铜会严重影响儿童大脑发育，从而导致门凯氏病(Menkesdisease)，又叫做卷发综合征。主要原因是肠道和肾上皮细胞对铜的吸收受到损害从而导致铜代谢紊乱而缺铜。人体每天只需摄入15～30 mg的铜，摄入过量的铜，会使体内铜离子过多，并在人体血液及肝脏、肾脏和脑中积累，引起急慢性中毒，又叫威尔逊病(Wil sondisease)损伤细胞膜，使血红蛋白变性，并可导致肝硬化、肾受损、组织坏死和低血压等。在胆头性肝硬化患者的肝脏中，铜的含量要比正常人高60～80倍。疯牛病(Priondisease)就是由于铜离子摄入过量而导致的神经毒性引起的。另外，在饮水中如果铜含量过高的话还容易引起心血管疾病[6]。

1.4 锌

锌是人体必需的微量元素，被誉为“生命之花”。锌是人体八十多种酶的必需元素，并参与碳水化合物、蛋白质和核酸等生物体成分的合成与分解[7]。锌对人体的新陈代谢、生长发育和组织修复等具有重要的作用。比如，锌能促进人体的生长发育，是儿童大脑发育必不可少的物质；锌还与性器官的发育、男子第二特征的出现及生育等有密切关系；同时，锌还有使味觉增强、食欲增加的作用；锌还参与免疫、防御功能，有助于创伤、溃疡的愈合，可能对多种疾病的发生、发展有一定抑制作用；此外，锌还可以保护人体的皮肤和毛发，促进骨骼和牙齿的发育，还参与胰岛素的合成，增强胰岛素的活性。如果锌缺乏会导致多种代谢障碍，儿童缺锌可引起发育迟缓、智力发育缓慢、皮肤粗糙、上皮角化、指甲有白斑、味觉减退和创伤愈合慢等症状；缺锌还会使儿童的生殖系统失调，这种失调还可能造成儿童或少年性发育不成熟，性功能低下[8]。成人每天需锌10～15 mg，儿童每天仅需6～8 mg，可从饮食和饮水中获取。但锌的摄入过量可引起中毒，产生恶心、呕吐、腹痛、腹泻、消化道出血、口腔溃疡、厌食、昏睡和神经损伤等症状。慢性锌中毒还会造成动脉粥样硬化、高血压和冠心病等[3]。另外，锌吸收过量还会影响铁、铜的吸收，造成体内铁质缺乏，容易引起或加重缺铁性贫血。

1.5 硒

硒与人类健康密切相关，是人体必需的无机元素之一。硒的主要生物学功能是血液和组织中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的必须组成成分，该酶可以分解过氧化氢及清除体内的自由基，阻止其异性反应。人体内大量的自由基在有氧的情况下，能够氧化细胞内外的多种生物化学成分，从而造成细胞及细胞膜的结构和功能的损伤，而硒能加强维生素E的抗氧化作用，可以保护细胞膜不受过氧化物的损伤，维持细胞膜正常结构和功能[6]。体内的硒还能降低汞、铜、铊、砷等元素的毒性；硒还能刺激体内产生抗体，增强中性白细胞的杀菌能力，使体内免疫功能增强；此外，硒还在神经传导和视觉中起重要作用。早在1973年人们就发现克山病与硒缺乏有关，如果儿童硒缺乏，其头发中硒的含量较低，预防克山病的每日最低硒摄入量为17 μg。如果人体内缺硒，还容易患上大骨节病、克山病、心肌病和多种癌症以及肌无力、肌萎缩和白内障等疾病。但硒摄入过多也会中毒致病，急性硒中毒表现为恶心、无力、头晕、头疼、呕吐、腹泻等，重者还伴有支气管炎、手指颤抖、高热出汗及肝肿大等。慢性中毒会产生头晕、头痛、恶心、倦怠无力、食欲不振、腹泻等。硒含量过高还可能引起神经中毒以致精神错乱；硒过多还会对儿童产生毒性作用，如脱发、指甲脱落、周围性神经炎、生长迟缓及生育力降低等[9]。

1.6 锰

锰是儿童生长发育所必需的无机元素，可以维持正常的骨结构、正常的生殖系统和神经系统，此外，锰参与体内多种酶的合成与激活，还能通过加速细胞内脂肪氧化来改善脂质代谢，减少脂肪在肝脏内积聚，从而保护了心脑血管。锰分布于全身各组织，脑中含量最高，其次是肝脏、肾脏、胰腺和骨骼等组织。锰在人体内约占0.6×10-6，每天只需3～5 mg。(微量元素与人体健康，黄作明)儿童缺锰表现为生长发育迟缓，可引起侏儒症、智力障碍等。加利福利亚生物学家苏尔特曼检测发现血液中锰的含量为零的运动员容易骨折和关节脆弱，并且这些运动员体内锌和铜的含量也只有普通人的一半。但体内锰过多时，可引起慢性神经系统中毒，比如会产生头晕、头疼、恶心、高热、咳嗽及咽痛等症状，慢性中毒早期还会出现神经衰弱症候群和自主神经功能障碍，晚期则会出现锥体外束受损害病理症状等[3]。

1.7 铬

铬是人体必需的无机元素之一，在人体内约占0.2×10-6，每天摄入量0.005～0.2 mg。六价铬对人体有毒性作用，可致癌，而三价铬是人体中葡萄糖耐量因子的组成核心成分，可以促进糖类和脂肪的代谢。已证实，铬可以通过形成GTF增强胰岛素发挥作用，可以促进葡萄糖由细胞膜进入细胞内，促进葡萄糖磷酸化及氧化，并促进糖原合成和抑制糖异生。此外，铬对胆固醇的代谢也有一定的作用[10]。儿童缺铬会导致发育停滞、智力低下，还可能导致原发性白血病，此外，儿童肥胖也与铬有关[11]。但如果体内铬摄入过多，则会铬中毒，主要表现为对口腔、肠胃的刺激作用，出现呕吐、腹泻、血水样便等。

1.8 钴

钴是维生素B12的组成成分，其生理功能也是通过维生素B12的作用来实现。如果儿童在成长的过程中缺乏钴元素，则可造成巨幼红细胞贫血，钴还可以促进红细胞生成素的合成和分泌，然后促进血红蛋白的合成，增加红细胞的数量。

1.9 铅、铝、镉、砷

铅、铝、镉、砷四种元素对人体有明显的毒害作用，是最常见的有害重金属，在食品污染和人们的生活环境中广泛存在，也最易引起人们的关注。这些有害重金属及其化合物不容易被分解，可在人体内蓄积并产生慢性毒性，对于人体的免疫系统和神经系统都有毒害作用，并能引发多种疾病；铅的毒性作用主要表现在对神经系统、心血管系统、造血系统和生殖系统等产生毒性；对儿童影响常见的有学习困难、注意力不集中、多动、运动失调和智商下降等[12]。铝超标对儿童的影响主要表现在会影响孩子骨骼的生长，智力上也会受到一定的影响。镉在体内的半衰期为16～31年，在脾，胰腺、甲状腺和毛发等都有一定的蓄积，镉对儿童的成长具有明显的毒害作用，被吸收后与金属硫蛋白结合贮存在肝脏、肾脏和骨骼中。砷也在人体内发生蓄积，入侵人体的各个器官，造成长期危害。慢性砷中毒临床表现为皮肤先是出现白斑然后变黑并呈橡皮状，急性中毒表现为恶心、呕吐、气急、腰酸背痛和心力衰竭等[13]。