西方营养学---营养师培训教材

第三节   锌

锌（zinc)作为人体必需微量元素广泛分布在人体所有组织和器官，成人体内锌含量约2.0～2.5g，以肝、肾、肌肉、视网膜、前列腺为高。血液中75％～85％的锌分布在红细胞，3％。5％分布于白细胞，其余在血浆中。锌对生长发育、免疫功能、物质代谢和生殖功能等均有重要作用。

一、生理功能与缺乏

锌的生理功能一般分为三个部分：催化、结构、调节功能。对此，近年来的研究，也给予了足够的支持。

(一)催化功能

有近百种酶依赖锌的催化，如ECⅢ醇脱氢酶，失去锌此酶活性也将随时丢失，补充锌可以恢复活性。

在金属酶中锌结合在催化部位的酶蛋白上，造成围绕金属离子的一个扭曲和部分配位的球体。由这种扭曲键所造成张力或键能，正是锌发挥其催化功能的基础。锌也可能是通过结合在金属分子上的水分子形成氢氧化锌共同起作用。

(二)结构功能

锌在酶中也有结构方面的作用。在1938 年分离和提纯的碳酸酐酶是人类认识的第一个含锌的金属酶。1954 年另一个锌金属酶一牛胰羧肽酶A 出现，随后，一些其他含锌酶和蛋白质的鉴定迅速进展，现已有的包含所有鉴定出的含锌酶或其他蛋白已超过两百种。

在细胞质膜中，锌主要结合在细胞膜含硫、氮的配基上，少数结合在含氧的配基上，形成牢固的复合物，从而维持细胞膜稳定，减少毒素吸收和组织损伤。当食物锌警入减少，一个重要的表现是细胞质膜丢失锌离子。锌从特异的亚细胞成分选择性的丢失，可能是引起原发病理学的关键。

(三)调节功能

锌作为一个调节基因表达的因子，在体内有广泛作用。金属硫蛋白(MT)或MT 样蛋白质的表达，通过锌结合到金属转运因子(metal transcription factor，MTF)，锌是MTF 及金属反应元素(metal response element，MRE)的调节系统，并可能以此机制来控制细胞内锌水平。

锌对蛋白质的合成和代谢的调节作用还表现在对机体免疫功能的调节。周围血单核细胞合成干扰素-γ、白细胞介素-1 和-6、肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-2 受体，以及刀豆球蛋白A 刺激的细胞增殖，生理水平的锌均可控制这些免疫调节因子的分泌和产牛。

锌对激素的调节和影响有重要生物意义。现已证实结晶胰岛素中含有相当数量的锌，并证实锌在胰岛素释放吊起调节作用。锌参与前列腺素的主动分泌过程，同时在生理条件下前列腺素合成的抑制剂也依赖锌的调节功能。锌除对激素受体的效能和靶器官的反应产生影响外，还在激素的产生、储存和分泌中起作用。缺锌对激素的最显著的影的对睾酮和。肾上腺皮质类固醇生成和分泌的调节。

人类锌缺乏体征是一种或多种锌的生物学功能降低的结果，严重的先天性锌吸收不良在人类证明为肠病性肢端性皮炎(acrodermatitis)。这种严重缺锌引起的皮肤损害和免疫功能损伤，目前并不常见。人类锌缺乏的常见体征是生长缓慢、皮肤伤口愈合不良、味觉障碍、胃肠道疾患、免疫功能减退等。

二、吸收与代谢

（一） 吸收和转运

锌的吸收主要在十二指肠和近侧小肠处吸收率为20％～30％，仅小部分吸收在胃和大肠。锌先与小分子的肽构成复合物，主要经主动转运机制被吸收。Cousins 曾提出肠道锌吸收分为四个阶段：即肠细胞摄取锌，通过粘膜细胞转运，转运至门静脉循环和内源性锌分泌返回肠细胞。

（二）影响锌吸收利用的因素

植物性食物中含有的植酸、鞣酸和纤维素等均不利于锌的吸收，而动物性食物中的锌生物利用率较高，维生素D 可促进锌的吸收。我国居民的膳食以植物性食物为主，含植酸和纤维较多，锌的生物利用率一般为15％～20％。

（三）排泄与丢失

锌在正常膳食锌水平时，粪是锌排泄的主要途径。因此当体内锌处于平衡状态时，约90%摄入的锌由粪中排出，其余部分由尿、汗、头发中排出或丢失。

三、过量危害与毒性

锌在正常摄人量和产生有害作用剂量之间，存在一个较宽的范围，加之人体有效的体内平衡机制，所以一般说来人体不易发生锌中毒。虽然如此，职业中毒仍有发生，医疗中口服或静脉注射大剂量的锌，或误服导致的锌急性中毒，虽不多见也曾有发生。

成人一次性摄人2g 以上的锌会发生锌中毒，其主要特征之一是，锌对胃肠道的直接作用，导致上腹疼痛、腹泻、恶心、呕吐。在长期补充非常大量锌(100mg／d)时可发生其他的慢性影响，包括贫血、免疫功能下降(淋巴细胞对植物血凝素刺激的反应降低)和高密度脂蛋白(HDL)胆固醇降低，乳酸脱氢酶失活，膜上Na+-K+-ATP 酶受到抑制，低密度脂蛋白和铜蓝蛋白亚铁氧化酶活性降低。长期服用25mg／d 锌，可引起铜缺乏。

锌的毒性与其盐的形式有关，如ZnSO4 和ZnO 相对无毒，但ZnCl2 却对细胞有较的刺激作用。

四、营养状况评价

边缘性的或者轻度锌缺乏常常被忽视，主要因为没有任何临床症状。锌缺乏产生的原因，常常是因为摄入量降低、吸收利用减少、排泄增加或需要量的增加如生长发育、妊娠哺乳等。

(一)锌含量

血清／血浆锌浓度已经被广泛认为不能较好的评价锌营养状况，因为它是较稳定的不能随锌摄人量的变化而变化，除非是在膳食锌水平非常低的情况下，这种动态平衡才可能被打破。通过24 小时锌同位素示踪与机体锌交换实验中，已知道仅有2％的锌在血浆中存在，但血浆锌是所有组织锌的来源，影响其浓度水平的因素也较多，因此，常有缺锌患者血浆锌并不低；有时血浆锌低时，机体并不缺锌。在流行病学调查和临床诊断中，敏感的、特异的锌营养状况的评价指标仍然缺乏和不充分。用血清锌、白细胞锌、红细胞锌、发锌和唾液锌等直检法，曾长期作为评价的指标，但最终未形成一致意见。曾提出以锌耐量试验作为检查低锌营养状况的指标，此测定方法的依据是口服锌(2～50mg)数小时后血浆锌浓度升高，但并不认为可以此方法作为优先选择的锌营养状况的评价方法。

(二)功能指标

另一评价方法是评价锌的功能性效果，如酶活性(金属硫蛋白活性或锌依赖酶)、味觉等的变化等。

五、需要量与膳食参考摄人量

膳食锌需要量的估计，要考虑生理过程中组织对锌的需要、补偿丢失和食物固有的性质，如吸收和利用率等因素。估计成人锌的需要量常用因子法(factorial technique)，即将生长、维持、代谢和内源性丢失加在一起所需要的量。中国营养学会参考近年来国际上锌需要量的研究成果，结合中国居民膳食结构特点，在2000 年制订的《中国居民膳食营养素参考摄人量》中对成年男子的锌推荐摄人量(RNI)订为15.5mg／d，成年男子锌的可耐受最高摄人量(UL)为45 mg／d。

六、食物来源

不论动物性还是植物性的食物都含有锌，但食物中的锌含量差别很大，吸收利用率也不相同。一般来说贝壳类海产品、红色肉类、动物内脏类都是锌的极好来源；干果类、谷类胚芽和麦麸也富含锌。一般植物性食物含锌较低。干酪、虾、燕麦、花生酱、花生、玉米等为良好来源。含量较少者包括：动物脂肪、植物油、水果、蔬菜、奶糖、白面包和普通饮料等。

精细的粮食加工过程可导致大量的锌丢失。如小麦加工成精面粉大约80％锌被去掉；豆类制成罐头比新鲜大豆锌含量损失60％左右。

第四节   硒

硒是人体必需微量元素的这一认识是20 世纪后半叶营养学上最重要的发现之一。

20 世纪70 年代发现硒是谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase，GPX)的必需组分，揭示了硒的第一个生物活性形式。继而纯化鉴定出人的红细胞GPX。1979 年我国发表克山病防治研究成果，即发现克山病地区人群均处于低硒状态，补硒能有效地预防克山病，揭示了硒缺乏是克山病发病的基本因素，也证明了硒是人体必需微量元素。

我国科学家在20 世纪80～90 年代对硒的安全摄人量范围进行了深入细致的调查研究，提出了迄今最适宜的人体硒推荐摄人量数据，已为国际营养学界广泛采用。

硒遍布于人体各组织器官和体液中，肾中硒浓度最高，肝脏次之，血液中相对低些。肌肉中的硒占人体总硒量的一半。肌肉、肾脏、肝脏和血液是硒的组织贮存库。硒在人体内总量的测定数据不多，据美国、新西兰、德国与我国的测定，成人体硒总量在3～20mg。

人体硒量的不同与地区膳食硒摄人量的差异有关。

一、生理功能与缺乏

(一)构成含硒蛋白与含硒酶的成分

进入体内的硒绝大部分与蛋白质结合， 称之为“ 含硒蛋白”(selenium—containingprotein 或selenium—binding protein)。其中，由mRNA 上的三联密码子UGA 编码硒半胱氨酸f See)参人的蛋白质另称为“硒蛋白”fselenoprotein)。

目前认为，只有硒蛋白有生物学功能，且为机体硒营养状态所调节。它们起着抗氧化、调节甲状腺激素代谢和维持维生素C 及其他分子还原态作用等。根据基因频度分析，体内可能会有50～100 种硒蛋白存在。主要的含硒蛋白与含硒酶有：

1.四种谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH—Px，GPX) GPX 遍布各组织细胞、体液(包括免疫系统)和细胞膜上。它们均用特异底物一还原型谷胱甘肽(GSH)作氢供体，将氢过氧化物(ROOH)或H2O2 还原成无害的醇类(ROH)或H202 从而起到保护细胞和细胞膜免遭氧化损伤的作用。由于其中有一种GPX，其抗氧化作用主要在膜的脂质相上，因此能较好地解释硒与VE 的互补节约作用。

2.三种硫氧还蛋白还原酶(thioredoxin reductase，TR) 生物体内普遍存在的硫氧还蛋白系统(thioredoxin system)o它们都是含2 个硒原子的二聚体酶，TRl(或TrxRl)普遍存在于各种细胞胞浆中；TR2(或TGR)仅在睾丸中检出；TR3(或TrxR2)在线粒体中。

人类的TR 可直接催化还原亚硒酸盐(SeO3-2)或谷胱甘肽硒醚(selenodiglutathio-ne，GS-Se-SG)生成负二价硒化物(sel-2)，se-2 是硒蛋白合成的关键中间物；也可以还原硒胱氨酸成二分子Sec；在游离Sec 参与下还原ROOH；以及使已氧化的维生素C 还原再生等。它对活性氧敏感而起氧化还原调节的细胞信号作用。

3.碘甲腺原氨酸脱碘酶(iodothyronine deiodinase，ID，D) 碘甲腺原氨酸脱碘酶是催化各甲状腺激素分子脱碘的一类酶。人的ID 存在于肝、肾、甲状腺和垂体中，它的mRNA在血液单核细胞中也被检出。其主要生理作用是将甲状腺分泌的Td 转化成活性形式L 而提供给周围组织。近年发现硒的营养状况与此酶活性有密切关系。

(二)抗氧化作用

医学研究发现许多疾病的发病过程都与活性氧自由基有关。如化学、辐射和吸烟等致癌过程，克山病心肌氧化损伤，动脉粥样硬化的脂质过氧化损伤，白内障形成，衰老过程，炎症发生等无不与活性氧自由基有关。由于硒是若干抗氧化酶(GPX、TR 等)的必需组分，它通过消除脂质过氧化物，阻断活性氧和自由基的致病作用，而起到延缓衰老乃至预防某些慢性病的发生。

(三)对甲状腺激素的调节作用

主要通过三个脱碘酶(D1、D2、D3)发挥作用，对全身代谢及相关疾病产生影响如碘缺乏病、克山病、衰老等。

（四)维持正常免疫功能

适宜硒水平对于保持细胞免疫和体液免疫是必需的。硒在白细胞中的检出和硒作：GPX组分的发现，为硒在免疫系统中的作用提供了初步解释。硒在脾、肝、淋巴结：所有免疫器官中都有检出，并观察到补硒可提高宿主抗体和补体的应答能力等。

(五)预防与硒缺乏相关的地方病

目前还没有人或动物“单纯硒缺乏”疾病报道，但有许多与硒缺乏相关的克山和大骨节病的报告。在硒水平正常地区，从未见克山病和大骨节病病例发生，它们只现在我国从东北到西南的一条很宽的低硒地带内。1976 年起在全国各重病区逐步推硒预防克山病措施，然后未再见有克山病暴发流行。克山病的病因虽然未能完全解释楚，但人体硒缺乏状态是克山病发病的主要和基本因素已得到学术界共识。

大骨节病是一种地方性、多发性、变形性骨关节病。它主要发生于青少年，严重影响骨发育和日后劳动生活能力。补硒可以缓解一些症状，对病人骨骺端改变有促进复、防止恶化的较好效果，但不能有效控制大骨节病发病率。因此，目前认为低硒是骨节病发生的环境因素之一，它与硒有密不可分的联系，只是有待科学的揭示。

(六)抗肿瘤作用

在硒具有抗癌作用的人体流行病学干预研究中，目前报道的较有说服力的有三项。

一是，在我国江苏省启东县肝癌高发区的6 年补硒(含亚硒酸钠15mg／kg 食盐)干预试验，结果肝癌发病率显著下降。

二是，河南省林县的干预试验，结果发现，同时补充β-胡萝卜素(15mg)、硒酵母(50μg 硒)和维生素E(30mg)组总死亡率下降9%；总癌死亡率下降13％；胃癌死亡率下降20％，但对食管癌无效。

三是，美国为期13 年的补硒双盲干预试验，受试者为有皮肤癌史的患者，结果未能得到原先预期阻止皮肤癌复发效果，但发现服硒组总癌发生率和死亡率；肺癌、前列腺癌和结直肠癌的发生率有明显降低。分析发现，个体原先硒水平越低，补硒效果越好。干预试验还发现，每天硒剂量为200μg，平均服用4.5 年，没有出现任何不良反应。

(七)抗艾滋病作用

艾滋病是获得性免疫缺陷综合征(acquired immunodeficiency syndrome，AIDS)，HIV一1 病毒感染引起。营养不良(缺乏ViL A、ViL B 小Zn、Se 等)会影响氧化应激程度病毒表达，而加快病程的发展和死亡。

调查发现HIV 感染病人血浆硒水平与CD4 细胞彭CIM／CD8比值呈正相关，而与B2-微球蛋白(B2-microglobulin)和胸苷激酶(thymidine.nase)活性呈负相关。给艾滋病儿童补充硒(4pg／kg)可改善其出现的心脏合并症状。

补硒可减缓艾滋病进程和死亡的机制大致有三方面。

①抗氧化作用，特别是抗争系统中的GPX、TR 等抗氧化酶类的作用；

②控制HIV 病毒出现和演变；

③调节细胞体液免疫以增加抵抗感染能力。

(八)维持正常生育功能

许多动物实验表明硒缺乏可导致动物不育，不孕和母鸡产卵减少。大鼠精子游动和授精能力减弱，精子生成停滞等。在对有生育问题的受试者的临床研究中，已初步观察到精子GPX 含量与生育的关系。

二、吸收与代谢

(一)吸收、转运和排出

硒在体内的吸收、转运、排出、贮存和分布会受许多外界因素的影响。主要是膳食中硒的化学形式和量。另外性别、年龄、健康状况，以及食物中是否存在如硫、重金属、维生素等化合物也有影响。

人体摄人的硒有各种形式，动物性食物以硒半胱氨酸(Sec)和硒蛋氨酸(SeMet)形式为主；植物性食物以SeMet 为主；而硒酸盐(selenate，SeO4-2)和亚硒酸盐(selenate，SeO3-2)是常用的补硒形式。

动物实验表明，硒主要在十二指肠被吸收，空肠和回肠也稍有吸收，胃不吸收。不同形式硒的吸收方式不同，SeMet 是主动吸收，SeO3-2 是被动吸收，而SeO4-2 的吸收方式不太明确，主动和被动吸收的报道均有。可溶性硒化合物极易被吸收，如SeO3-2 吸收率大于80％，SeMet和SeO4-2 吸收率大于90％。一般来说，其他形式硒吸收也很好，大致在50％～100％范围。

硒的吸收似乎不受体机体硒营养状态影响。

在测定不同形式硒生物利用率时，主要影响因素不是吸收率，而是参入转化为组织中硒的生物活性形式的效力。

经尿排出的硒占总硒排出量的50％～60％，在摄人高膳食硒时，尿硒排出量会增加，反之减少，肾脏起着调节作用。人体平衡实验表明，在很大幅度膳食硒摄入范围内(8.8～226μg／d)，粪硒排出量总是恒定在40％～50％范围，呼气和汗液中排出的硒极少。三甲基硒离子((CH)3Se+，trimethylselenonium ion，TMSe+)由尿中排出，但其总量一般不超过人尿总硒的7％。

(二)代谢和贮存

从膳食摄入的各种形式硒(包括直接从膳食中摄人的Sec)通过不同代谢途径均转化为负二价硒化物(Se-2)。经硒代磷酸盐合成酶(SPS)催化，形成硒代磷酸盐(SePO3-3)置换为Sec 的tRNA，最后形成硒蛋白。

硒在体内大致分为两个代谢库。一个是硒调节代谢库，包括体内除了SeMet 以外的所有形式硒。硒蛋白在此库内合成，由杌体硒状态严格调节，即低硒时硒蛋白合成减少，补充硒时合成增加直至硒蛋白合成饱和。一个是SeMet 代谢库(硒非调节贮存库)，只包括SeMet。SeMet和Met 一样不能在体内合成，全部来自于膳食。SeMet 常替代Met 参与到蛋白质中，因此可将其看作硒的贮存库。当膳食硒供应不足时，SeMet 库中的SeMet 可通过转硫途径降解为sec(进入硒调节库)，供机体合成硒蛋白用。而当硒蛋白合成饱和后，膳食中的SeMet 就贮存在SeMet 库，使机体的硒水平不断增加。

三、过量危害与毒性

由于硒在地壳中的分布的不均匀性，出现地域性的高硒或低硒，从而得到含硒量较高或较低的粮食和畜禽产品；又由于硒的吸收率相对高，导致硒的摄入量过高或过低，形成与硒相关的“地方病”。如湖北恩施市和陕西紫阳县等地的地方性硒中毒和从东北到西南的一条很宽的低硒地带内的克山病和大骨节病。在我国同时存在硒含量最高和最低的两个极端地区。

20 世纪60 年代，我国湖北恩施地区和陕西紫阳县发生过吃高硒玉米而引起急性中毒病例。病人3～4 天内头发全部脱落。中毒体征主要是头发脱落和指甲变形。

四、营养状况评价

(一)硒含量

一是测定外环境硒含量(水、土、食物等)，以估计人体硒营养状态；二是测定内环境硒含量(血、发、尿等)，以评价人体硒营养状态。

一般认为，红细胞硒反映的是远期膳食硒摄人情况，因人红细胞寿命为120 天；血浆(血清)硒反映的是近期膳食硒摄人情况；血小板硒反映的是最近期膳食硒摄入情况，因人血小板寿命为7～14 天。

发硒和指(趾)甲硒与血硒有很好的相关性，采集样品也方便，它能反映较远期硒状态。

中国和新西兰等测过24 小时尿硒，但由于影响因素太多，收集运输麻烦等原因，已很少用。

(二)GPX 活性

因为GPX 代表了硒在体内的活性形式。常测定全血GPX 活性(通常红细胞中的GPX 活性占全血GPX 活性的90％以上)。与血硒相似，红细胞、血浆、血小板GPX 活性分别代表远期、近期、最近期的硒状态变化。

对于评价硒营养状态来说，组织中的硒含量与GPX 活性有较好的线性相关时，才能用GPX 活性作为评价指标。现有的数据均表明，随着硒含量增加，GPX 活性也随之增高，但当血硒达到约1.27μmol／L(0.1mg／L)时，GPX 活性达饱和而不再升高，就不能再用来评价硒营养状态了。因此，以GPX 活性作为评价指标时，仅适用于低于正常硒水平人群。

目前还没有适用于高硒营养状态的灵敏评价指标，头发脱落和指甲变形被用来作为硒中毒的临床指标。

五、需要量与膳食参考摄人量

硒的需要量和安全量膳食硒需要量是以防止克山病发生为指标的最低硒摄人量。用两种方法，一种是直接测定相邻于克山病区的非病区“健康岛”(从未发生过克山病)居民膳食硒摄入量，结果为男女平均16μg／d；另一种是计算方法，根据克山病区主粮硒含量最高不超过20ng／g，估计碾磨损失20％，主粮摄人800g，并提供70％的硒摄人量，计算得18μg／d。两种方法平均为17μg／d，以1.3 为安全因子，得到大约20μg／d 作为膳食硒最低需要量。

中国营养学会2000 年提出的每日膳食硒参考摄入量，18 岁以上者RNI 为50μg／d 为400μg／d。

六、食物来源

食物中硒含量测定值变化很大，例如(以鲜重计)：内脏和海产品0.4～1.5mg／kg 瘦肉0.1～0.4mg／kg；谷物<0.1～>0.8mg／kg；奶制品<0.1～0.3mg／kg；水果蔬菜<0.1mg／kg。影响植物性食物中硒含量的主要因素是其栽种土壤中的硒含量和可被吸收利用的量。因此，即使是同一品种的谷物或蔬菜，由于产地不同而硒含量不同。例如低硒地区大米硒含量可少于0.02mg／kg，而高硒地区大米硒含量可高达20mg／kg，有万倍差距。

扩展阅读：

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