微量元素的检测及其临床意义1

微量元素检测的方法及 临床意义 八冶医院检验科 李 臣 1 元素与人体的关系 元素是构成人类生存环境的基本物质，人 类在生活中需要适应环境，并从环境中吸 取维持生命过程的必须物质，但与此同时 也受到环境中某些元素的损害，人体与生 存环境的平衡是健康状态的必须条件。另 一方面，元素又是构成人体的基本成分， 即元素构成人体的内环境，内环境的稳定 与平衡也是维持人体健康的必须条件，由 此可见，元素与健康及疾病的关系密不可 分。 2.微量元素的研究 微量元素学是现代生命科学和现代医学的前沿学科。据报 道，美国密苏里大学 “微量元素与人体健康 ”学术会议已达 几十届，日本每年有关人体微量元素的研究报告有 8000余 篇，发表的科学论文占全部医学科学论文的 40%左右，国 际上每年召开的相关会议在 10次左右。在我国从 20世纪 70年代起就开始了微量元素与人体健康关系的研究，临床 医学和预防医学工作者通过大量人群流行病学调查，临床 研究和实践，广泛深入地研究了微量元素与疾病的发生、 发展、预后、转归的关系，微量元素的疗效，微量元素在 诊断方面的应用以及微量元素在维持健康，预防疾病方面 的应用，取得了丰硕的成果。微量元素学已经成为既有坚 实理论基础，又有高度利用价值的新兴学科。 3. 人体元素的检测 无论是理论研究还是临床应用，如何准确的检测元素在人 体中的含量就显得尤为重要，换句话说，准确检测是理论 研究和临床应用的基础，如果没有准确的检测，根本谈不 上研究与应用。虽然我国从 20世纪 70年代起就开始了微量 元素的研究，但由于方法的陈旧和落后，操作的复杂和耗 时，导致很多医院都没有普及。随着人们文化物质和生活 水平的不断提高，人们对元素与人体健康关系的认识越来 越深入，加之补充人体有益元素的广告铺天盖地，也导致 人们更加关心如何填补元素，但人体元素的补充是讲科学 的。元素在人体内是一个平衡过程，元素的缺乏和过量都 会对人体产生不良影响，因此如何快速、准确、方便地检 测人体元素含量就成为亟须解决的课题。 4. 传统检测方法存在的问题 ： 4.1 有个别地方测试还取样于头发，头发 是人体末端，代谢活动底，只能反映某一 时间段的变化情况，而不能反映近期变化 。再则，现代社会污染随处存在，头发裸 露在外，容易污染，检测结果离散性大， 很难反映真实情况。 4. 传统检测方法存在的问题 4 2采用静脉血利用传统的消化法对血浆 或血清中的元素进行测试，由于取血量大 ，儿童不宜接受。 上述两种方法其致命的弱点有二 ，其一 ，测试复杂，对人体和环境都有污染；其 二，由于微量元素含量少，操作环节多， 污染多，结果的准确性也就低了。 5.现代全新的检测方法 5.1铜、铁、钙、镁、锌的检测 ：多通道原子吸收分光光 度计的诞生，使得用微量血检测人体微量元素的方法能够 在医院普及，其原理是利用一支特制的铜、铁、钙、镁、 锌五种元素的复合空心阴极灯光源发出被测元素的特征谱 线辐射光，五元素灯发出五种特征谱线分别照射在与之对 应的五只光电倍增管上，经能量平衡后，经雾化系统产生 了特征谱线的特征吸收，分光系统内的五只光电倍增管将 变化的光信号转化为电信号，经电路处理系统处理、运算 ，显示测量结果。由于该光谱仪是众多学科和专业的高度 集成，采用先进的光学系统、智能控制及检测系统，并配 合专用稀释液，因此具有准确性好、采样量少、灵敏度高 、无污染、简便快速、一次进样可同时测量铜、铁、钙、 镁、锌五种元素的特点。 我们八冶医院 06年引进一套上述 设备，经一年多的临床测试，反映良好。 5.现代全新的检测方法 5 2铅、镉的检测 ：随着工农业的快速发展，人类赖以生 存的大气和食品中的铅、镉含量也在不断增加，而铅、镉 是有害元素，对人体尤其对儿童的危害非常大。因此，国 际相关组织和我国相关部门将铅、镉等有害元素对儿童的 危害列为重点防治项目。并根据全国血铅临床检验技术规 范，将石墨炉原子吸收光谱测定方法和微分电位溶出测定 方法列为标准方法。 我们八冶医院 06年引进一套 MG2石 墨炉原子吸收光谱分析系统， 填补了金昌市的空白。 其原 理主要是：石墨炉在大电流的作用下产生热量（最高温度 达 3000度）使石墨管内的样品产生原子蒸气和特制双阴极 元素灯产生的铅、镉特征谱线同时被吸收，经单色器分光 ，光电倍增管将光信号转化为电信号后，经电路处理系统 处理、运算，显示测量结果。 6 人体所需微量元素的临床应用 6 1铜： 缺铜可以引起很多疾病的发生： （ 1）贫血： 因 为铜影响铁的吸收、传递、利用及血红蛋白与细胞色素系 统的合成而引起缺铁性贫血。 （ 2）骨骼的改变： 缺铜后 ，交原蛋白及弹力蛋白形成不良，骨质中胶原纤维合成受 损，骨骼发育受限。 （ 3）冠心病： 缺铜会引起心肌细胞 氧化代谢紊乱，线粒体异常，肌胶原及弹性蛋白的形成不 良，易发生心肌损伤，导致冠心病、心肌梗塞、慢性心力 衰竭等。另外，缺铜还可以引起白癜风、女性不育症等疾 病； 富含铜的食物： 动物肝脏、龙虾、种子、黄豆粉、柿 子、芝麻、小米、玉米、柑橘、杏子、蘑菇、绿色蔬菜等 。 人体全血中铜含量的参考值为 11.839.3umol/L 。 6 人体所需微量元素的临床应用 6 2铁 ：缺铁引起的疾病主要是缺铁性贫血；铁 缺乏影响正常铁血红素合成而引起贫血，由于体 内总铁量的 65%存在于细胞内，因此反复多量失 血引起体内总铁量的显著下降，另外多年肛痔出 血或妇女月经过多等长期损失铁最终可使体内储 铁量枯竭，一致发生缺铁性贫血。另外还可以引 起溶血性贫血、再生障碍性贫血。 富含铁元素的 食物有 ：黑木耳、海带、芝麻、茶叶、紫菜、干 黄豆、牛羊猪肝、肉类、蛋类、韭菜、葱头、冬 瓜、南瓜、苦瓜、香蕉等。 人体全血中正常铁含 量的参考值为 7.5211.82mmol/L 。 6 人体所需微量元素的临床应用 6 3钙 ：缺钙引起的疾病： （ 1） 佝偻病 ：常见 于婴幼儿的一种慢性营养缺乏症，其原因就是缺 乏钙及维生素 D； （ 2） 骨质疏松症 ：在正常情况 下，骨的吸收和重建两个过程是平衡的，如果旧 骨的吸收快于新骨的形成，即发生骨质减少； （ 3 ） 其它疾病 ：钙作为人体最重要的元素之一，在 肌肉应激，神经冲动传递，心动节律维持，血液 凝固等生理过程中有着举足轻重的作用。 富含钙 的食物 ： 牛奶几奶制品、豆类及豆制品、蔬菜、 各种瓜子、虾皮、花菜、海带、花生、大骨头汤 、蛋类、枣等。 人体全血中钙的正常含量为 1.15 2.1mmol/L 。 6 人体所需微量元素的临床应用 6 4镁 ：由于心脏缺血性损伤时，镁有维 持心脏节律的作用，镁对缺血性心脏病有 治疗效果； 富含镁的食物 ：胡萝卜、香蕉 、菠菜、新玉米、黄花菜、紫菜、花生等 ； 人体全血中镁的正常含量为 1.115 2.06mmol/L。 6 人体所需微量元素的临床应用 6 5锌 ：缺锌引起的疾病；锌是人体必需的微量元素，是 构成人体多种蛋白质所必需的元素，蛋白质是构成人体细 胞的大部分固体物质，锌与蛋白质和核酸的合成有密切的 关系，锌能维持细胞膜的稳定性并参与许多酶的代谢，缺 锌后导致一系列代谢紊乱及病理变化如：侏儒症、肠原性 肢体皮炎、原发性男性不育、白血病、急性心梗；孕妇缺 锌影响胎儿发育导致畸形、先心病等。 富含锌的食物 ：瘦 肉、猪肝、蛋类、鱼虾类、花生、芝麻、核桃、奶、瓜子 、芹菜、柿子等。 人体全血中锌的正常含量 为 0-1岁 58 100 umol/L； 1-2岁 62110 umol/L； 2-3岁 66-120 umol/L； 3-5岁 72-130 umol/L； 5岁以上 76.5-150 umol/L 。 7对人体有害元素的相关知识 7 1铅 （ 1） 人体是如何摄入铅的 ：人体内 铅的来源通常有三个：饮食（使用含铅量 高的器皿或吃用砷酸铅喷过的水果等）、 大气（工业区或车辆多交通拥挤的区域） 、其它（玩具和化装品）。铅进入人体的 途径有：呼吸道、消化道、皮肤。 7对人体有害元素的相关知识 （ 2） 铅中毒及中毒表现 ：在人体内，铅的吸收、 蓄积、排出之间维持着动态平衡。若吸收过多， 软组织中铅浓度增高到一定程度，就可产生毒性 作用，称为铅中毒。急性铅中毒大都是口服大量 铅化合物引起。临床表现为恶心、呕吐、口中金 属味、腹绞痛、大便带血、剧烈头痛、极度疲乏 。慢性铅中毒通常是在工业生产中或日常生活环 境中长期吸入含铅的烟尘引起的。临床表现以神 经系统症状为突出：神经衰弱症、多发性神经炎 、中毒性脑病；其次是消化系统症状：消化不良 、腹绞痛等。此外还有贫血、高血压、肾小管病 变、女性月经不调等。 7对人体有害元素的相关知识 3） 铅中毒的预防 ：目前，没有特效的驱铅药，因 此，铅中毒的预防就显得非常重要。从政府角度 而言，应严格执行相关环境政策。比如限制使用 含铅汽油，加强对铅矿及冶炼厂的监管，加强对 职业性接触铅人员的劳动保护等。还要加强宣传 教育，提高人们的自我保护意识。对个人而言， 要不吸或少吸香烟，因为每支香烟含铅 3-12ug。 少吃罐头食品及饮料，不用锡壶烫酒，用微波炉 加热食物要用专用器皿。尽量限制儿童到车辆多 ，拥挤的区域长时间玩耍。另外，提高膳食中钙 、铁和锌的含量可有效降低铅在肠道的吸收。 7对人体有害元素的相关知识 （ 4） 儿童铅中毒的国际诊断标准 ：目前，儿童铅中毒的 诊断和分级主要依据血铅水平。 血铅 100 ug/L，相对 安全； 血铅 100199 ug/L，血红素代谢受影响，神经 传递速度下降； 血铅 200499 ug/L，铁锌钙代谢受影 响，出现缺钙、缺锌、血红蛋白合成障碍、可有免疫力低 下、学习困难、注意力不集中、智商水平下降或体格生长 迟缓等症；。 血铅 500699 ug/L，可出现性格多变、 易激怒、多动症、运动失调、视力和听力下降、不明原因 腹痛、贫血、心律失常等中毒症状； 血铅 700 ug/L， 可导致肾功能损害、铅性脑病甚至死亡。 （ 5）铅含量较 高的食品：蟹肉、鸭掌、虾肉、鱿鱼、芹菜、韭菜等。 7对人体有害元素的相关知识 7 2镉 （ 1） 人体是如何摄入镉的 ：镉是一种较 稀少的金属，由于它引发了日本富山县神通川流 域的 “痛痛病 ”和英国威尔士北部达姆威士的 “女儿 村 ”，而引起世人的重视。 镉不是人体必须的元素， 它在人体的理想含量为 零。人体内的镉都是通过工业接触、饮食、吸烟 等途径经消化道和肺吸收的。镉的污染几乎都是 人为的因素造成的。由于镉的理化性质的特殊， 它在电镀、电池、反应堆等领域应用广泛，因此 ，给人们带来不少的环境污染问题。 7对人体有害元素的相关知识 （ 2） 镉中毒及中毒表现 ：所有镉化合物都 有毒性，空气中镉的浓度达到每立方米数 毫克，吸入 116 小时就可能引起急性中毒 ，症状有咳嗽、胸闷、呼吸不畅、头痛、 头晕等；慢性镉中毒的情况比较严重，主 要造成肾损害、骨损害、肺损害、嗅觉障 碍、男性生殖系统的损害、致癌等。 7对人体有害元素的相关知识 （ 3） 镉中毒的预防 ；镉污染原因主要是工 业生产造成的，预防责任也主要有政府来 履行，比如严格控制含镉废水、废气的排 放，禁止使用污染水灌溉