1、微量元素锰与相关疾病一、动植物都离不开锰锰对所有的有机体，无论是植物或是动物，都是必要的。锰在地壳中的含量因地而异，差别很大。在一些酸性很强的土壤里，锰以正二价的形式存在，它是一种主要的可交换的阳离子，易于被植物吸收。但是在碱性土壤中，生物就不那么容易得到锰了，因为在这个条件下，二价锰变成氢氧化锰沉淀，有些细菌再把氢氧化锰氧化成二氧化锰，这种状态的锰是无法进入植物体内的。不过有趣的是，土壤里另外有一些细菌能促进上面那个反应往相反的方向进行，也就是说能把二氧化锰再变回为二价锰，因为这种细菌要从二氧化锰那里获得它们所需的氧。在农业生产上，缺锰会引起缺绿症等许多病。植物缺锰为什么叶子就不绿了呢?这是
2、因为光合过程需要锰。植物光合作用的器官好似串联在一起的成千上万个电池，是由许多能进行光合作用的单元组成的，每个单元都能接受光量子，把二氧化碳和水合成糖。在每个这样的单元中，至少含有两个锰离子，锰在这里可能进行着三价锰和二价锰间的互变，并在反复循环过程中发挥着作用，在光合作用的最后一步把水中的氧氧化成氧分子。在土壤含锰量低或者含有效锰低的地区，动物也很容易患缺锰病。患这种病的动物一般会出现骨骼畸形，不能生育和运动失调。为什么会出现这些症状呢?可以这样来比喻，骨骼是从肉里长出来的，正好象树木、庄稼要从土壤长出一样。我们把能长出骨骼、牙齿、鸡蛋壳的有机物组织叫做基质。有了良好的基质，骨骼才能长好。缺
3、少锰时，有机基质就发育不好，结果骨骼也长不好。用锰盐治疗运动失调和不育症，会取得一定效果。人类也需要锰，成人体内库存的锰为 1220 毫克。用放射性 54锰研究的结果发现，不管人们吃进的锰有多少，只有 59可以被吸收。这样，岂不是吃进去的锰愈多，吸收的也愈多，人体组织里的锰也愈多吗?但实际上并非如此，人体组织内的锰量是维持在一定水平上的，似乎体内有一套有效的“机构”负责控制，它可以把不需要的锰离子排出体外。人们发现体内有一种专门运送锰的蛋白质把锰送到各处，我们把这种蛋白叫运锰蛋白。有趣的是这种蛋白质专门和正三价态的锰形成络合物，然后带着锰运行到各处。三价锰本来是很不稳定的，为什么蛋白质偏选择这
4、种价态的锰，锰又是怎样变成正三价的，这些目前还都是未解之谜。二、酶王国的重要成员酶是一种活细胞所产生的一类特殊蛋白质，它具有独特的催化作用，、通常称为生物催化剂。体内各种物质代谢所起的化学变化，如营养物质的消化和吸收，各种组织成分的合成和分解以及能量的释放和利用等，几乎都是酶催化的。它能使体内的这些生化反应显著加速，甚至会加速几万到几十万倍，使那些本来在自然条件下需要极高温度才能进行的生化反应，能在体温的条件下顺利地进行。酶是一个庞大的家族，它的成员众多，结构不同，功能也各异。酶大都由两个基本的部分所组成，其中的一个部分称为酶蛋白，而另一部分叫做辅酶。两者单独存在时因为没有活性则一事无成，只有
5、当两者结合在一起组成全酶，才具有催化活性。辅酶是一类低分子的有机化合物，许多辅酶是有机基团与微量金属组成的复合物，例如含铁、铜、锌、锰、硒的酶就多达数百种，在体内发挥着各种各样的独特功能。人们通过实验，发现许多需要金属离子的酶可以被锰所激活，而且在与这些酶结合时，锰常和镁竞争，促进肽水解的肽酶就属于这种类型。锰是精氨酸酶、脯氨酸肽酶、核糖核酸多聚酶、超氧化物歧化酶(SOD)等的组成成分。1980 年有人研究发现，人类及其他哺乳类动物的衰老，可能与锰超氧化物歧化酶的减少有关。因为这种酶的减少会引起机体抗氧化作用能力的降低，从而促进了机体的衰老。近代的研究认为锰在蛋白质的合成代谢中也起着微妙的作用
6、，而且还参与了遗传信息的传递。因为在七十年代末期，人们从脱氧核糖核酸 DNA 和核糖核酸 RNA 内检测出锰，而细胞内的脱氧核糖核酸则是生物遗传的物质基础。脱氧核糖核酸 DNA 在体内的合成要靠脱氧核糖核苷酸在DNA 聚合酶的作用下才能完成，锰的巨大功勋在于能激活这种酶，使这些酶顺利地进行生物催化的作用，完成DNA 的合成。细胞分裂阶段是 DNA 合成最旺盛的时期。DNA 的含量成倍增加，随着细胞的分裂，DNA 平均分配给两个子代细胞，故子代细胞中 DNA 的含量与亲代一样，性质也与亲代相同。现在已经知道，后代的 DNA 实际是亲代的“复制品”，这样就能与亲代保持相同的遗传信息。遗传特征是通过
7、代谢类型表现出来的，由于 DNA 存在于细胞核内，而蛋白质的合成主要在细胞质中，所以 DNA 不能直接控制蛋白质的合成，它必须先把遗传信息转录给信息核糖核酸转入到细胞质后，与核微粒结合在一起，这时依据信息核糖核酸转录来的信息“翻译”成氨基酸连接顺序，以合成某种特异的蛋白质(酶)。DNA 的复制、信息核糖核酸的转录和蛋白质的合成，都是一些复杂的耗能性酶的促进过程，而锰则是这些酶中某些酶的活性基因或辅助因子，也是某些酶的激活剂，因此可以说锰参与了遗传信息的传递。三、改善脂质代谢有些研究表明，动脉硬化发病率高的美国人群中，主动脉内铬、锰、铜的含量明显减少，而冠心病发病率低的亚洲及非洲人则无此现象，因
8、此认为缺锰与动脉硬化有关，锰能改善动脉粥样硬化病人的脂质代谢，防止实验性动脉粥样硬化的发生。实验证明，当饲养的猪缺锰时，它背部的脂肪明显增厚，当饲给适当的锰盐时，猪背的脂肪就减少了。有人对大鼠所作的实验也表明，当缺锰时肝脏等部位的脂肪增多，食物中添加锰时脂肪则减少。实验研究还发现动脉粥样硬化病人的心脏及主动脉内含锰量减少，不过血浆内含锰量增高。锰有趋脂作用，能影响动脉硬化病人的脂质代谢。人们认为，这可能是锰能防止实验性动物动脉粥样硬化和改善病人病情的原因之一。近来有人指出，心肌梗塞后血清锰和镍的含量迅速地增高，因此，测量血清锰含量的高低，可以较为可靠地诊断早期心肌梗塞病症。四、茶叶是锰的重要采
9、源健康的人，体内含有 1220 毫克的锰。锰在全身分布得十分广泛，但各脏器和组织中的浓度有所不同。在正常人和动物体内以骨骼、肝脏、脑垂体、胰脏、肾等处含锰量较高，肌内中含量约有 30。脑垂体是一切生命活动的中心，可见锰对人体的重要。1980 年日本学者田中进一步测定了人体各组织的含锰量，证明了肌肉中含锰量最高。锰是各种生物必不可缺少的一种微量元素。哺乳动物缺锰可导致生长停滞，发育缓慢，智力低下。许多学者对各种动物进行了实验，都证实了这个问题。特别是母体缺锰，对下一代影响更大。锰对骨骼发育也有明显影响。当缺锰时，会导致骨骼异常，其影响程度与动物年龄有关。在胎儿期缺锰则影响严重，由于骨骼发育不全，
10、使四肢骨骼与关节异常，缺锰还可影响动物的生殖机能，表现为卵巢功能障碍、睾丸变性、乳汁分泌不足、习惯性流产等等，由于很多食物中都含有一定的锰，因此人们每天都会从食物中获得一定数量的锰。但如果人们较长时期地单纯食用某些含锰较少的食物，就有可能出现机体缺锰的状况，尤其是正在发育的儿童、孕妇等更容易出现这种情况。如果儿童出现体重下降、皮炎和头发变白时，首先应考虑到锰的吸收不足。食物中的含锰量多少不一，粗粮、豆类、干果和绿叶菜含锰量较多，动物性食品如肉和奶中含锰量较低，糖和水果中含锰量也不高，越是精制的食品含锰量就越低。咖啡和茶叶中锰的含量最丰富，干茶叶含锰可达276ppm，一杯茶水可供给 1.3 毫克
11、锰，因此茶叶是锰的重要来源。1980 年美国国立科学院食品营养局建议每日锰的供给量为 2.55 毫克。五、锰中毒一一锰毒性脑病锰虽然是人体不可缺少的微量元素之一，但是接触和吸收过多的锰也要引起中毒的，环境受到锰的污染是引起人们锰中毒的主要原因。在锰矿开采、锰矿石冶炼的过程中，产生大量的含锰粉尘和锰烟，如果没有适当的防护措施就有可能发生职业性锰中毒。我们知道，电焊时要用焊条，而焊条中含有锰，当电焊工在焊接时，焊条冒出的缕缕白烟中含有相当数量的锰烟，因此导致电焊工的中毒，一般认为从事锰作业 116 年的人容易得病。锰中毒主要表现为神经系统方面的症状，这是因为锰能破坏中枢周围神经系统的交感肾上腺素结
12、构，从而造成神经病变。此外，锰中毒还易造成内分泌紊乱、遗传素质变化等。锰中毒的初期表现大多为身体疲乏无力，肌肉痛，头痛头晕，人的情绪和性格也逐渐发生改变，有的变得冷漠，有的变得多语，性欲减退，动作笨拙、不协调等等，中度中毒时会表现得发音困难，行路障碍，语言单调，说话迟缓，口吃，表现呆痴，有的人甚至好哭好笑，动作迟缓，后退困难。到了中毒晚期，病人表现为肌肉僵直，写字困难，出现震颤，身体向前倾，完全不能后退，这就是锰毒性脑病。生产和应用锰的工厂或车间如不认真治理和防护，也会造成周围大气和水体的锰污染，直接危害广大居民的健康。挪威的沙乌德镇自 1923 年开办锰钢冶炼厂以来，周围居民不断发生锰性肺炎
13、。沙乌德镇总的病死率与挪威其他各地相近，但肺炎病死率比其它地区高出 8 倍之多。沙乌德镇肺炎病死率为 3.27，而其他地区肺炎的病死率只有 0.4，对沙乌德镇来说，在没有开办这个工厂以前，肺炎是很少发生的。建厂后，从该厂排出的烟尘中含有高浓度的锰，这是当地居民患肺炎的直接原因。还有人报道了一家 6 口人锰中毒的事件。这个家庭是从事修理自行车工作的，自行车上装的照明灯的电源是干电池，他们把大量的废电池埋入饮水井的周围。由于电池中含有大量的锰，污染了井水，这家人饮用这口井的水，导致了锰中毒。患者的血锰和尿锰都有明显增高。1969 年我国有一村庄也因饮用受到锰污染的水而引起居民亚急性锰中毒事件。这个地区锰中毒的发生是由于供饮用的塘水中蓝藻生长茂盛，旱季塘水枯竭，藻类死亡分解产生有机酸，由于水质变酸，酸性水溶出了塘床砂页岩中的锰。当地居民饮用后，发生了以头痛、头昏、视觉模糊、肌肉酸痛、震颤、步态不稳、心率缓慢为特征的亚急性锰中毒。对塘水中锰元素的检验表明，塘水中锰的含量达到 1.5 毫克升，中毒者尿中的锰浓度达到 0.010.02 毫克升之多。我国生活饮用水标准规定锰不得超过 0.1 毫克升，美国的标准规定不得超过 0.05 毫克升。正常人尿锰应低于 0.01 毫克升。
