微 量 元 素 钴 、镍 与 人 体 健 康
李青仁 苏 斌 李胜钏
(吉林师范大学化学学院 , 吉林 四平 136000)
摘 要: 钴和镍是人体中必需的微量元素。对钴和镍与人体健康的关系进行了论述 , 包括 : 钴和
镍在人体内的存在与分布、代谢、生理功能及对人体健康的影响。
关键词: 微量元素; 钴; 镍; 维生素 B12 中图分类号: R 15112 文献标识码 : A
钴是维生素 B12的组成成分 , 是一种独特的营养物质 , 有造血功能 , 能够促进各种物质的代谢 , 被列为人体必需的微量元素 。缺钴会引起相应的疾病 。近几年的研究证明 , 镍也是人体必需的微量元素 , 镍也具有许多独特的生理功能 , 缺少镍也会引起各种疾病 。
1.钴和镍在人体内的存在与分布一般正常人体内含钴总量约为 111～115 mg, 14%分布于骨骼 , 43%分布于肌肉 , 其余分布于其它软组织内 , 在人体内主要通过形成维生素 B12的形式发挥生物学作用及生理功能 。人类不能利用食物中的钴合成维生素 B12, 必须通过胃肠道从食物中摄取维生素 B12, 钴可经消化道和呼吸道进入人体 , 在血浆中无机钴附着在白蛋白上 , 它最初贮存于肝和肾 , 然后贮存于骨 、脾 、 胰 、小肠及其它组织 。人体中的镍通过食物由消化道进入人体 。成人每天从饮食中摄入镍 013～015 mg, 人体中的镍总量约为 10 mg。镍分布于人体各器官 , 主要分布在脑 、肺 、肝 、心脏 、淋巴结 、睾丸 、血液 、肌肉内。[ 1 ]
2. 钴 、镍的代谢
2.1.1 钴的吸收与排泄
钴是人类营养必需的物质 。钴主要由消化道和呼吸道吸收 , 经口摄入的钴在小肠上部被吸收 , 并部分地与铁共用一个运载通道 , 在血浆中是附着在白蛋白上 , 吸收率可达到 63% ～93% , 铁缺乏时可促进钴的吸收。钴主要由肠道排泄 , 有 80%在 5 d 内排出 , 其中绝大部分在 48 h 排出 。肠道为经口食入钴的主要排泄途径 , 而静脉注射的钴 , 主要通过肾脏排出 , 在一周内肾脏排出 74% , 但口服钴时 , 有 17%由尿中排出 , 少部分由汗 、头发等途径排出 , 一般不在体内积蓄 。尿钴含量为 1616 nmol /L, 由于钴在体内的生物半衰期比较短 , 因此测定尿中钴的含量可以了解短期内钴进入体内的状况。[ 2 ]
2.1.2 镍的吸收和排泄
镍主要由呼吸道吸收 , 且吸收较好 , 金属镍不易从消化道吸收 , 也不能从皮肤吸收。 有人曾经将镍盐涂于人体和动物皮肤上 , 一定时间后用光谱分析检查血液和组织中的镍含量 , 未发现有吸收的依据 。镍主要经粪 、尿 、汗排出 。
3. 钴 、镍的生理功能
3.1.1 钴的生理功能
3.1.1 钴与造血功能的关系 钴能刺激促红细胞生成素的生成 , 促进胃肠道内铁的吸收 , 还能加速贮存铁的动员 , 使之进入骨髓利用 。钴通过维生素 B参与核糖核酸及造血有 关物质的 代 谢 , 作用于造血过程 。人体若缺钴及维生素 B12, 红细胞的生长发育将受到干扰 , 出现巨细胞性贫血 。大量研究及临床观察都证明 , 钴能治疗多种贫血 , 维生素 B12对高血色素巨细胞贫血疗效显着 , 钴盐对低色素小细胞性贫血也有较好的疗效。[ 3 ]
3.1.2 钴与代谢的关系 钴参与核酸 、胆硷 、蛋氨酸的合成及脂肪与糖代谢 。胰腺含有大量钴 , 用以合成胰岛素及一些对糖 、脂肪代谢所必需的酶。[ 4 ]钴以维生素 B12的形式发挥其生理作用 , 维生素 B12能参与蛋白质的合成 、叶酸的储存 、硫酸酶的活化以及磷脂的形成 , 钴还有驱脂 作用 , 可防止脂肪在肝内沉积 。
3.1.3 钴与甲状腺的关系 钴对甲状腺的影响各自研究报道不一致 。有人认为钴能增强甲状腺的功能 , 激活甲状腺的活性 , 引起甲状腺亢进 。还有人报道说钴 、锰都是合成甲状腺素所必需的成分 , 对防治甲状腺肿大有一定的疗效 , 钴能防治甲状腺肿瘤 。 31114 钴与其它元素的关系 钴与锌 、铜 、锰有协同作用。有人报道钴元素与寿命有关 。锌是氨基酸 、蛋白质代谢中不可缺少的元素 , 而钴能促进锌的吸收并改善锌的生物活性。钴和锌有相互促进作用 , 具有抗衰老 , 增加寿命的作用 。
3.2 镍的生理功能[ 3 ]
3.2.1 镍与某些酶的活性有关 镍是一些酶的组成部分 , 可以激活肽酶 。镍还是胰岛素分子中一种成分 , 相当于胰岛素的辅酶 , 实验证明添加少量镍的胰岛素 , 有增强胰岛素降低血糖的 作用 。镍在机体内能激活许多酶 , 包括精氨酸酶 , 脱氧核糖核酸酶等 。镍是多种酶的激活源 , 参与多种酶蛋白的组成 。
3.2.2 镍对血液系统的影响 镍有刺激生血机能的作用 , 能促进红细胞再生 。在人体内缺铜时 , 镍的生理活性会充分发挥 , 又不影响铜的生理活性 。补充适量的镍可使红细胞 、白细胞及血红蛋白的生成增多 。患有各种贫血及肝硬化病人血中镍均降低 。镍有刺激生血功能的作用 , 硫酸镍和溴化镍等镍盐曾用于治疗贫血。
3.2.3 镍对机体超微结构的影响 医学实验证明 , 缺镍可使肝细胞中的固缩核和线粒体发生肿 胀 , 超微结构发生异常 , 还有一些研究也同样提示 , 镍在维持大分子结构稳定性 、膜稳定性和细胞超微结构方面有重要作用 。
4. 钴 、镍对人体健康的影响
4.1.缺钴引起的疾病[ 3 ]
人体缺钴时会引起维生素 B12形成、红细胞的生长发育受干扰 , 可发生巨细胞性贫血 , 急性白血病 , 骨髓疾病等 。
4.1.1 巨细胞性贫血 钴在体内主要通过形成维生素 B12发挥生物化学作用及生理功能 , 无机钴盐也可直接发生刺激作用 , 但其生物活性为在维生素 B 中钴的千分之一 。钴主要存在于肝 、肾中 , 是人体必需的微量元素之一 。钴有刺激造血的功能 , 钴能通过维生素 B12参与核糖核酸及造血系统有关物质的代谢 , 若维生素 B12缺乏 , 可使骨髓细胞的 DNA 合成期和合成后期的时间延长 , 从而引起巨幼红细胞贫血。
4.1.2 白血病 白血病是造血系统的一种恶性肿瘤 , 特征是白细胞及其幼稚细胞在这造血系统中异常增生 , 浸润各种组织 , 周围血液白细胞发生量和质的变化 。近年来国际上对白血病的发病机制进行了大量的生物科学研究 , 认为可能与体内多种微量元素有关 。钴对人体内多种生物合成过程起重要作用 , 尤其是对核酸的生物合成作用 , 这可能是白血病的病因所在 。
4.1.3 白内障 有人认为钴可能引起白内障 , 原因在于钴能干扰钙离子 , 导致钠和钾通透性改 变 。有人发现钴在老年性白内障晶体中含量增高 , 也有人认为钴是蛋白酶的抑制剂。
4.1.4 其它疾病 钴是维生素 B12的重要组成成分 , 维生素 B12缺乏可引起口腔及舌的溃疡 、炎症及骨髓退行性病变 , 给予维生素 B1 2治疗可收到疗效 。
4.1.5 治疗和防治方法
(1) 口服氯化钴 : 用以治疗贫血 , 成人 120 mg/ d, 儿童每天 2～4 mg/ kg, 分 3次口服 , 疗程 3个月为宜 。副作用有消化道反应 、心动过速和心律不齐、甲状腺肿大 、多毛 、痤疮和皮肤色素沉着 , 停药后会自动消失 。 (2) 食用含钴食物 : 食物钴含量以海产品及蜂蜜最多。肉类食物是钴的良好来源 , 动物肝脏含丰富维生素 B12 。含钴丰富的食品有 : 牛肝 、蛤肉类、小羊肾 、火鸡肝 、小牛肾 、鸡肝 、牛胰 、猪肾及其它脏器 , 含钴较多的食品有 : 瘦肉 , 蟹肉 、沙丁鱼 、蛋和干酪 。含钴一般的食 物
有 : 牛奶 、家禽肉 、酸奶 , 含钴微量的食品有 : 面包 、谷物 、水果 、豆类、蔬菜。[ 5 ]
4.2 缺镍引起的疾病
4.2.1 生长发育缓慢 实验证明 , 由于缺镍 , 特别是在授乳期生长速度减慢 , 死亡率升高 , 说明镍与催乳激素的调节有关 , 也许在授乳过程中有重要作用 。缺镍时 , 肝变小 , 呈暗褐色 , 糖原含量降低 , 可使淀粉酶和肝中脱氢酶的活性降低 , 使碳水化合物代谢发生紊乱 , 造成体内能量供血不足 。
4.2.2 引起严重贫血 人体缺镍时 , 对铁的吸收较差 , 引起红血球减少 , 白细胞容量计值减少 , 血红蛋白的含量减少 , 供给人体适量的镍盐 , 可使血红蛋白的成分及红细胞的再生明显加快 , 造血功能提高。
4.2.3 治疗和防治方法
(1) 注射氯化镍 : 可使红细胞和白细胞增生旺盛 , 体质量增加 。
(2) 口服镍盐 : 可使血红蛋白的生成及红细胞的再生明显加快 , 可治疗贫血 。例如硫酸镍和溴化镍 。
(3) 食用含有镍的食物 : 含镍丰富的物质有 : 茶叶 、坚果类和海产品类 , 含镍较多的食物有 : 可可 、奶油、谷物 、蔬菜及肉类 , 含镍一般及微量的物质有 : 水果类及乳制品类 。总之 , 缺钴和镍对人体都有很大的危害 , 上述治疗和预防的方法有药补也有食补 , 从而也证明了它们是人体所必需的微量元素
, 4 对人体的健康有着一定的影响和作用。 13 高钴引起的疾病
4.3.1 红细胞增生症 红细胞增生症 , 过去常将钴作为抗贫血治疗药物 , 但近年来不少学者认为钴刺激红细胞的生成 , 不是正常的生理刺激 , 可能是它的毒性反应 。钴中毒的临床表现多为治疗贫血时引起钴中毒 , 一次口服氯化钴 5 以后 , 可以发生中增多症 。贫血患者对钴的反应不太规律 , 出血性贫血 、轻度感染引起的贫血反应迅速 , 重症慢性感染引起的贫血、巨细胞贫血 , 可以发生食欲不振 、恶心 、呕吐 、腹泻 、热感等中毒现象 。
4.3.2 对呼吸系统的影响 工人在接触钴后 , 较常见的是以呼吸系统症状 为主 的 “硬质合 金病 ”, 最常见的是上呼吸道刺激症状 , 呼吸困难 , 咳嗽 , 体质量下降 , 外源性哮喘 , 弥漫性间质性肺炎和肺纤维化 、尘肺等 。5%的患者有自然过敏的主诉 , 有严重的过敏现象[ 6 ]
4.3.3 对心脏的影响 职业性接触钴的工人也可以发生心肌炎 , 主要表现为心脏扩大和心电图异常 , 但并非多见 。
4.3.4 对其它系统的影响 钴过高对皮肤系统也有影响 , 有过敏反应 , 钴对皮肤产生过敏性或刺激性皮炎 。常见于手 、腕 、前臂等部位和皮肤皱褶出处 , 出现轻微搔痒性红斑疹 , 主要在夏季 发病 , 患者多为接触钴的新工人 。除此轻型外 , 另一型病变处常伴有轻微的角化过度和裂口 , 常
见于钴工龄较长的工人 。此外在接触允许限值为 012 mg /m3的条件下工作时 , 有甲状腺功能轻度改变及低下的症状 , 肾脏可出现蛋白尿、 肾功能障碍和高血糖症 , 对胰脏和肝脏都有影响 。特别应当警惕 “三致 ”的作用 : 致突变 、致癌变 、致畸及对生殖系统的影响
4.3.5 治疗和防治方法
(1) 控制钴用量 : 在钴治疗疾病时用量不要太大 , 经常注意心电图和与心电有关酶活性的变化 , 胃肠道反应及其中毒表现 ; 必要时减少钴的剂量或停止用药 , 用钴治疗的时间不宜过长 。用钴治疗期间应补充蛋白质 、氨基酸及维生素 C。
(2) 注意钴作业工人防护 : 防止水源、食物及空气的污染 , 严格执行钴接触 、使用 、管理等操作规程及制度 , 谨防意外伤害事故的发生 , 急性钴中毒可用高渗葡萄糖解毒 、保肝、利尿 。
4.4 高镍引起的疾病
4.4.1 非职业性疾病
(1) 硫酸镍或溴化镍在治疗缺镍引起的疾病时 , 大量使用可以出现眩晕 、恶心 、呕吐症状 。经人类流行病调查证明 , 吸收过量的镍能使细胞恶变 , 有致癌的作用 。某些地区的肝癌、 鼻咽癌发病率高 , 与该地区饮水、土壤中含镍量高有关 。
(2) 高镍可以使缺血心肌细胞超微结构的变化线粒体、肌浆膜受损 。可使冠状动脉进一步痉挛 ,( 使冠状动脉供血不足 , 加重心肌损伤 , 镍直接作用于心肌 , 引起冠心病 。 3) 镍过多将引起过敏性哮喘 。其免疫毒性表现在使机体对感染因子抵抗力降低 、血清抗体效价降低 , 导致过敏反应 。因此 , 血镍含量增高 , 同样与哮喘的发病 、反复发作有关。 哮喘发作期显着升高 , 恢复期仍不能降至正常。[ 7 ]
4.4.2 职业性疾病
(1) 镍矿经过浮选进行冶炼 , 其金属镍粉和烟雾对人体有毒害作用 。接触后对呼吸道 、鼻 、咽结膜可有刺激作用 , 出现咳嗽 、咳痰。国外资料报道镍可以引起肝癌和胃癌 , 有人报道镍烟雾可致急性肺炎病变 , 尘肺尚无报道 。
(2 ) 工业上使用镍盐主要引起镍痒疹 , 多发在接触耳环 、皮鞋扣眼 、汽车门把 、表带等部位 。镍痒疹的特点是以发痒起病 , 有时在 1周后才出现皮疹 , 在接触部位呈红斑 、丘疹或毛囊性皮斑疹, 也
, 会可引出起现过浅敏表性性皮溃损疡、。结流痂行、病湿学疹调或查湿,疹镍病作损业工。人在,慢在性初期次,发皮生肤皮可炎出后现,色2素～斑17或年色后素进脱行皮屑肤过敏试验 , 仍有90%的人对镍过敏。
4.4.3 治疗和防治方法
(1) 镍冶炼应自动化 、封闭化 、通风排毒 。镍作业工人应加强个人防护 , 有慢性呼吸系统疾病和皮肤过敏者不宜从事镍作业 。
(2) 依地酸 、半胱氨酸 、谷胱甘肽 、抗坏血酸等抑制镍的过敏反应 , 二乙二硫化氨基甲酸钠对镍皮炎有治疗和预防价值 , 可用 100 g/ kg软膏涂皮肤 , 效果较好 。镍粉尘或烟雾引起呼吸症状 , 可对症处理 , 给予止咳、解痉 、抗炎药物 。总之 , 钴 、镍作为人体必需的微量营养元素 , 对人类防治疾病 , 健康长寿都有非常重要的意义 。但目前 , 对它们的研究还不够深入 , 所以 , 应积极地探讨这方面的问题 。
参考文献 :
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[ 4 ] 税永红 1钴与社会生活 [J ]. 成都纺织高等专科学校学报 , 2000, 17 ( 4) : 62.
[ 5 ] 李玉珍 1微量元素与健康 [J ]. 北京科普之窗 , 2006 ( 7) : 21.
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[ 7 ] 于占洋 , 侯哲. 微量元素与疾病诊断及治疗 [M ]. 北京 : 人民卫生出版社 , 2001:
