元素對人體的作用與重要性

醫學專家對人體的研究表明,人體是由多種元素組成的,其中碳、氫、氧、氮、鉀、鈉、鈣、鎂、硫、磷、氯11種元素占人體總重量的99.95%,稱人體中的 宏量(常量)元素。僅占0.05%的其他元素,稱爲人體中的微量元素。各種元素在人體內的豐度曲線與在地殼中的豐度曲線基本一致。

1979年世界衛生組織公布了14種人體必需的微量元素爲:鐵(Fe)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鉻(Cr)、錳(Mn)、沽(Co)、氟(F)、碘(I)、硒(Se)、釩(V)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鍶(Sr)和錫(Sn)。近年來人們又發現和證實了鋰(Li)、矽(Si)、臭(Br)、硼(B)、等對人體健康有益。而對人體健康明顯有害的,主要是一些毒性很強的元素,如鈹(Be)、鎘(Cd)、汞(Hg)、鉛(Pb)、砷(As)、鉈 (Te)、銻(Sb)和碲(Te)等。

微量元素雖然只占人體總重量的0.05%左右,但它的營養作用與對人類的新陳代謝均有重大意義, 這些元素是我們人體賴以生存所必須攝取的。美國著名的醫學科學家H.A.施羅德博士(1965)曾作過這樣精辟的論述:“對於生命,微量元素比維生素更爲重要,因爲它們不能像維生素那樣可以合成,但是,它們必然以一狹窄的濃度範圍存在於環境之中……” 越來越多的研究證據顯示, 人體健康的關鍵是保持每一處組織、體液、細胞和器官內礦物元素含量的平衡。

礦物元素的生理功用

微量礦物元素的生理功能用要包括以下幾個方面:

(1)微量礦物元素是在酶系統中起著特異的活化作用中心:有些微量元素是機體內多種酶的重要成分。酶是大的極爲複雜的蛋白質結構,它能加速生物化學的反應。在已知的酶中,大多數都含有一個或幾個金屬原子。當酶分子中失去了微量金屬時,酶的活力就喪失或下降。
(2)微量礦物元素幫助機體的激素發揮效用。激素是人體的內分泌腺分泌物進入血流中的化學物質。激素能調節人體重要的生理功能。因爲激素只需要與細胞表面或細胞內部的幾個關鍵位置相互作用,而微量元 素正是能夠促使激素發揮這樣的效力。例如碘在甲狀腺素中就起這樣的作用。
(3)把普通元素運送到全身:微量元素鐵是紅細胞血紅蛋白的重要成分,血紅蛋白把氧帶到組織細胞中,如缺鐵就不能合成血紅蛋白,氧就無法輸送,組織細胞就不能進行正常代謝。
(4)平衡人體生理功能:微量礦物元素在體液內能調節滲透壓、離子平衡和酸鹼並以維持人體正常的生理功能。
(5)遺傳作用:微量礦物元素與核酸的功能有關。核酸是遺傳信息的攜帶者,而核酸中帶有相當多的微量元素(鉻、鐵、鋅、銅、錳、鎳等. 動物實驗表明,這些元素能影響核酸的代謝,所以微量元素可能在遺傳中起著某種作用。
(6)參與維生素的結構:某些微量礦物元素是維生素的活性組成部分,例如維生素B12中的沽,沒有沽就不能合成維生素B12。

大量證據顯示礦物元素的存在與否以及這些元素之間的平衡起著重要的生化和營養功用。人體對礦物元素的吸收依賴於很多因素,包括年齡、胃酸分泌量、腸道菌群、腸道疾病和寄生蟲以及膳食纖維的攝入量等。

一種食物不管營養有多麽豐富,如果不能被吸收就等於零。營養元素若不能順利通過腸粘膜細胞從而進入血液循環,就等於沒有被吃下。營養元素必須進入細胞周圍的水溶性微環境,才能參與到細胞的新陳代謝活動, 而這是全部組織所賴以生存的關鍵。
年齡的增長導致胃功能退化以及胃酸分泌量的減少,從而使得從食物中攝取礦物元素的功能衰減,這也是加速人體老化的一個重要原因。

表1列出了八種依賴於胃酸才能被人體吸收的礦物元素:鉻、銅、鐵、鎂、錳、鉬、鋅和硒。這些元素不論在食物中以何種形式存在,都得經由胃酸中的鹽酸轉化成離子態才能被人體吸收利用。

表 1

鋅存在於人體內各個體液、組織、細胞和器官中。鋅元素的攝入不足會影響體內超過200種生化酶的正常工作,例如鹼性磷酸酶。在厭食症的病人中,鋅的缺乏直接影響到大腦對食物需求與否的神經認知和感受。近來的研究也表明,暴飲暴食症同樣是由鋅缺乏引起的。元素鎂參與人體內超過300種生化酶的反應,這其中有 很多與心血管病有著直接的聯系。

還有兩個因素不可忽視:疾病和藥物-營養元素的相互作用。疾病會增加身體對多種微量元素的需求量。比如,情緒的緊張都會增加鋅元素的需求。藥物-營養元素的相互作用會導致細胞內礦物元素的缺乏和失衡。例如,腸道對鐵元素的吸收會受到抗酸劑和四環素的影響。鎂和鋅元素會由於口服利尿劑、腎髒藥物、青黴胺和抗酸劑的使用而過量代謝。

表2總結了一些典型的礦物元素的健康益處。

表 2

近來的研究表明,礦物元素在對抗退行性疾病中起著重要作用。最新的研究顯示,各種礦物元素達到平衡時起著非經典的生化功能,這些都和衰老等健康問題緊密相關。

 

毒性礦物元素和保護性礦物元素

毒性礦物元素例如鉛、镉、汞和鋁等的存在會使得有益的礦物元素在人體細胞中失衡。表3列出了這些毒性元素會影響到的組織和器官。

表 3

镉主要來源於香煙煙霧和工業汙染,它導致神經緊張、癌症以及免疫系統失常,同時還會大大增加其他元素的毒性。例如,镉會和氯結合釋放出立氯化苯,改變肝髒正常的新陳代謝。镉也會積聚在腫瘤細胞中,研究發現前列腺癌中,镉的含量與癌變程度呈線性關系。幸運的是,幾乎很少有镉從口腔中攝入,這得益於保護性的營養元素和礦物質。表4列出了這些具有保護性功能的營養元素和礦物質。

表 4

 

無機與有機礦物

時不時地有營養品公司宣稱她們的礦物補充産品更優越,因爲是有機質結合態的,而不是無機態的。這些宣傳産生了誤導,值得在此討論。

從植物生理學角度來說,礦物質以離子形式進入植物的根部是衆所周知的。當有機結合態的礦物元素要進入植物根部時,必須首先被分解成離子形式才能順利通過木質素層。然後向上通過各種膜進入樹葉和其他部分。

 

礦物元素與皮膚健康

礦物元素在皮膚生長和生理功能的發揮中起到關鍵作用。礦物元素以多種酶的關鍵組分及一種特別的金屬複合蛋白質--金屬硫因的形式存在於皮膚組織中。

金屬硫因是一種鋅和銅複合分子,他能保護皮膚免受多余的鋅的傷害。金屬硫因存在於表皮的基礎角蛋白細胞和毛囊細胞中,而且在受到化學激勵或傷口愈合時能激發繁殖基礎角蛋白細胞。在活性分裂角蛋白細胞中觀察到的高濃度的金屬硫因表明了鋅在表皮繁殖過程中的重要作用。

人體內6%的鋅元素存在於皮膚中,表皮和真皮中,其中表皮中的含量要高5倍。從皮膚生理學的角度來說,鋅元素能穩定細胞膜,在幾種金屬酶中起著必要輔助因子的作用,並參與基底細胞的分裂和異化過程。鋅元素也存在於皮膚中許多鋅基酶中,包括基質金屬蛋白酶、超氧化物歧化酶、鹼性磷酸酶和RNA/DNA聚合酶。

缺鋅會使得皮膚著色變化,毛發和指甲生長停滯以及皮膚損傷。

硒元素在皮膚細胞中以各種硒酶的形式存在, 包括PHGPx和TDR, 他們是抗氧化酶,能夠消除過氧化物以保護皮膚免受自由基的傷害。TDR也和角蛋白細胞膜緊密相連,並降低UVB射線的傷害。

缺硒會增加幾種患癌的風險,包括皮膚癌。缺硒或者硒含量過高都會導致皮膚生變。

硫是對消化和肝髒排毒起到關鍵作用的一種元素。所有的關節和連接組織包括毛發、皮膚和指甲都需要它。

銅對於女性生殖系統和性功能至關重要,它隨著雌激素水平上下波動。銅對於健康的動脈血管,毛發和皮膚的著色,血液的生成,能量制造以及神經傳導素比如多巴胺,至關重要。

沽是維他命B12的關鍵組分。神經系統和血液的生成都需要沽。缺沽導致貧血和癡呆。沽也是健康的皮膚、毛發、指甲的必要成分。VB12幫助細胞繁殖和皮膚的更新, 缺VB12會導致皮膚幹燥、痤瘡和皺紋産生以及毛發和指甲變脆。

死海礦物鹽含有多達35種礦物元素,人們發現它對皮膚病(牛皮癬、皮炎、濕疹、頭皮屑、疥瘡和皮脂溢),皮膚過敏 (疹、瘍、荨麻疹、瘙癢、接觸性皮炎和某些過敏反應) 和一般的皮膚問題 (皺紋和皮膚松弛) 都非常有幫助。研究顯示死海鹽能夠使皺紋深度減少多達40%,同時還能幫助保濕、排毒、軟化皮膚等。


礦物元素和DNA以及免疫系統

大量研究證據表明,微量礦物元素的缺乏會使得免疫系統受損,從而增加疾病和感染的幾率。只有足夠的攝入量才能保證免疫系統的正常運作和健康。

元素鐵存在於和新陳代謝相關的每一個活性組織中。人體中有幾百種含鐵的蛋白質和酶。核甘酸還原酶是一種非常依賴於鐵的生物酶,它是DNA合成過程不可或缺的。因此多種生理功能包括生長、繁殖、愈合和免疫都需要鐵。

鎂在人體結構和功能中扮演重要角色。成年人體有大約25克鎂,60%的鎂存在於骨骼中,27%於肌肉中,6-7%於其他細胞中,<1%於細胞外。DNA和RNA以及蛋白質合成過程中的許多步驟需要鎂的參與。參與碳氫化合物和脂質體的合成的幾種酶也需要鎂。谷胱甘肽,一種重要的抗氧化劑,它的合成也需要鎂。

元素钼存在於幾乎所有含钼的酶中, 在人體中,钼是四種酶的輔助因子:亞硫酸氧化酶 , 黃票呤氧化酶(催化DNA/RNA的前體核酸的分解, 形成尿酸), 醛氧化酶和線粒體偕胺肟還原組分(mARC)。

礦物元素是存在於所有身體組織和體液中的無機物質,它們的存在對於生命所依賴的許多生理化學過程至關重要。這些礦物元素可以廣義的分爲宏量 (基本) 元素例如鈣、磷、鈉、氯和微量元素 例如鐵、銅、沽、鉀、鎂、碘、鋅、錳、鉬、氟、鉻、硒和硫。這些礦物元素是不同於蛋白質、脂肪、碳水化合物和維他命等的營養實體。盡管量不多,但這些它們是各種酶、激素和細胞的組成部分,它們之間的新陳代謝相互關聯也影響到其它組織。

礦物元素對人體健康和人類福祉的重要性已經被意識到。這些營養元素的缺乏或紊亂會對新陳代謝和組織結構産生重要影響,從而導致多種疾病的産生。不幸的是,大多數人並沒有從膳食中攝取到足夠的這些必要元素。而且,隨著年齡的增長,人體對這些基本和微量元素的需求都會增加,同時某些藥物的服用也會助長這些元素的缺乏。因此獲得攝取的膳食和水中礦物元素含量的信息,以及加工方法對其中的礦物元素含量的影響非常重要。