目前人體內可檢出的元素已達70種以上,它們在體內的共同特點是濃度很低, 這些元素的含量小於人體體重 0.01%。1996年,FAO/IAEA/WHO的專傢委員會提出在人體組織中的濃度小於 250μg/g 含量的元素為微量元素。並根據 1973 年以來的研究結果和認識, 提出瞭人體必需微量元素(essential trace element)的概念:
1) 是人體內的生理活性物質,是有機結構中的必需成分;
2) 這種元素必須通過食物攝入,當從飲食中攝入的量減少到某一低限值時,將導致某一種或某些重要生理功能的損傷。
該專傢委員會將以往已確定的“必需微量元素”重新進行分析歸類,共分為三類:
第一類為人體必需的微量元素,有碘(I)、鋅(Zn)、硒(Se)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鐵( Fe ) 等八種;
第二類為人體可能必需微量元素,有錳(Mn)、矽(Si)、鎳(Ni)、硼( B ) 、釩( V ) 等五種;
第三類為具有潛在毒性微量元素,但在低劑量時,對人體可能具有功能的微量元素,包括氟(F)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、鋁(Al)、鋰(Li)和錫(Sn)等八種。
人體必需微量元素在體內的含量極少,甚至僅有痕量,但卻有十分重要的生理功能:
1) 構成酶和維生素的組成成分或輔助因子;
2) 構成某些激素或參與激素的作用;
3) 參與基因的調控和核酸代謝;
4) 其他特殊的生理功能:如鐵為血紅蛋白的成分,參與氧的運送,鋅指蛋白的發現證實瞭鋅的結構功能等。
銅(copper,Cu)是在1878年由Fredrig從章魚血的蛋白質中分離出,並將這種含銅蛋白質稱為銅藍蛋白。 早在1928年,Hart報道大鼠貧血隻有在補鐵同時補充銅才能得到糾正,故認為銅是哺乳動物的必需元素。
人體內的銅主要以含銅蛋白的形式存在,大多數屬於含銅氧化酶。
吸收
銅主要在十二指腸被吸收,少量由胃和小腸末端吸收。銅吸收率與攝入量成負相關關系,且受飲食中其他因素的影響,在12%~75%范圍內波動。每天攝入銅0.4mg時其吸收率為70%;當每天攝入量增加到7.5mg時,吸收率則下降為12%,即吸收量從0.3mg增加到0.9mg。年齡和性別對銅吸收未見明顯影響。
銅在體內的平衡部分受吸收的調節,而銅的吸收又受機體對銅的需要所調節。當攝入量增加時體內銅貯存量隨之增加,攝入量為7~8mg/d時貯存量約1mg/d。植物性食物中銅的吸收率約為33.8%,而動物性食品中銅吸收率約41.2%。膳食中其他營養素對銅的吸收利用可產生影響。如鋅攝入過高可幹擾銅的吸收,因為過量的鋅可以誘導腸道內金屬硫蛋白的合成,繼而與銅結合將其隔離在腸細胞中,阻礙銅的吸收。但當鋅∶銅比值在15∶1或更低時則影響很小。
生理功能
銅參與銅蛋白和多種酶的構成,在人體內發揮重要生理功能。含銅酶有胺氧化酶、亞鐵氧化酶I(銅藍蛋白)、亞鐵氧化酶П、細胞色素C氧化酶、多巴胺β-羥化酶、超氧化物歧化酶、單酚單氧酶等。
1. 維持正常造血功能
銅參與鐵的代謝和紅細胞生成。亞鐵氧化酶Ⅰ和Ⅱ可使Fe2+氧化為Fe3+,使鐵離子結合到運鐵蛋白,對生成運鐵蛋白起主要作用,並可將鐵從小腸腔和貯存點運送到紅細胞生成點,促進血紅蛋白的形成。故銅缺乏時紅細胞生成障礙,可產生壽命短的異常紅細胞,表現為缺銅性貧血。正常骨髓細胞的形成也需要銅。缺銅可引起線粒體中細胞色素C氧化酶活性下降,使Fe3+不能與原卟啉合成血紅素,可引起貧血。
2. 促進結締組織形成
銅可通過賴酰氧化酶促進結締組織中膠原蛋白和彈性蛋白的交聯,為形成結締組織所必需。因此,銅在皮膚和骨骼的形成、骨礦化、心臟和血管系統的結締組織完善中起著重要作用。
3. 維護中樞神經系統的健康
神經髓鞘主要由磷脂形成。磷脂合成依賴於細胞色素氧化酶,故細胞色素氧化酶能促進髓鞘的形成。在腦組織中多巴胺β-羥化酶催化多巴胺轉變成神經遞質腎上腺素,該酶也與兒茶酚胺的生物合成有關。已報道缺銅可致腦組織萎縮、灰質和白質變性、神經元減少、精
神發育停滯、運動障礙等。
4. 促進正常黑色素形成及維護毛發正常結構
酪氨酸酶能催化酪氨酸羥基化轉變為多巴並進而轉變為黑色素,為皮膚、毛發和眼睛所必需。先天性缺酪氨酸酶,引起毛發脫色,稱為白化病。巰基氧化酶具有維護毛發的正常結構及防止其角化,銅缺乏時毛發角化並出現具有銅絲樣頭發的卷發癥,稱為Menke’s病。
5. 保護機體細胞免受超氧陰離子的損傷
有三種以上含銅酶具有抗氧化作用,包括廣泛分佈的超氧化物歧化酶(SOD)、細胞外的銅藍蛋白和主要在細胞內的銅硫蛋白等。SOD能催化超氧陰離子轉變為過氧化物,過氧化物又通過過氧化氫酶或谷胱甘肽過氧化物酶作用進一步轉變為水。銅藍蛋白是幾種自由基的清除劑,並可保護特別容易被羥基氧化和破壞的不飽和脂肪酸,在體液中起抗氧化劑的作用。含銅酶在保護機體免受過氧化損傷作用方面是很重要的。
缺乏
臨床上銅缺乏較少見,銅缺乏常常與其他營養素缺乏同時存在,且癥狀較輕。
過量
銅對於大多數哺乳動物是相對無毒的。由於人體自身調節機制,銅中毒在人體中較為少見。
參考攝入量
成年人
18歲以上人群的 RNI 為 0.8mg/d
嬰兒
0~6月 齡嬰兒 AI值(適宜攝入量) 為 0.3mg/d
7~12月 齡嬰兒以小嬰兒 AI值為 0.3mg/d
兒童與青少年
1~3歲 RNI: 0.3mg/d
4~6歲 RNI: 0.4mg/d
7~10歲 RNI: 0.5mg/d
11~13歲 RNI: 0.7mg/d
14~17歲 RNI: 0.8mg/d
孕婦和乳母
孕婦,RNI 為 0.9mg/d
乳母,RNI 為 1.4mg/d
主要食物來源
銅廣泛存在於各種食物中,牡蠣、貝類海產品食物以及堅果銅的良好來源。動物的肝、腎,谷類胚芽部分、豆類等次之,植物性食物銅含量受土壤中銅含量及加工方法的影響。奶類和蔬菜含量最低。在普通膳食中,天然食品如谷類、肉類和魚類等可以提供50%的銅攝入量。通常成年人每天可以從膳食中得到約2.0mg銅,基本上能滿足人體需要。
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