兒童頭發(fā)微量元素含量與健康關(guān)系的研究進(jìn)展

駱 雪，劉春玲

(首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院，北京 100053)

人體組織中含有自然界各種元素，現(xiàn)已查明于地殼中發(fā)現(xiàn)的92種天然元素在人體內(nèi)幾乎都能檢測(cè)到，其中在頭發(fā)中至少存在78種。存在于生物體(植物和動(dòng)物)內(nèi)的元素大致有四類：第一類為必需元素(essential element)，按其在體內(nèi)的含量不同，又分為常量元素(major element)和微量元素(trace element)；第二類為可能有益或輔助營養(yǎng)元素；第三類為沾染元素；第四類為有毒元素。微量元素在人體內(nèi)含量約為人體總重量的0.01%，占人體元素總含量的0.05%。人體內(nèi)有25種必需元素。必需常量元素11種為：氫、碳、氮、氧、鈉、鎂、磷、硫、氯、鉀、鈣。必需微量元素14種為：氟、硅、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、硒、鉬、錫和碘。

大量臨床觀察和實(shí)驗(yàn)研究已證實(shí)微量元素在人體中的含量可直接或間接地影響著人類的健康，與人類的生長、發(fā)育及疾病的發(fā)生發(fā)展關(guān)系重大，人發(fā)中微量元素的含量能反應(yīng)身體環(huán)境暴露和內(nèi)部組織長時(shí)期的平均水平[1]。在流行病調(diào)查方面，某些元素含量的異?？赡苁悄愁惣膊〉陌Y狀之一，可為疾病的研究提供重要的信息。但結(jié)果不盡相同，差異極大，甚至相悖。其原因是由于頭發(fā)中微量元素的影響因素眾多，其含量不穩(wěn)定，且目前世界上缺乏統(tǒng)一廣泛認(rèn)可的醫(yī)學(xué)參考值范圍[2]。現(xiàn)就兒童頭發(fā)中的微量元素對(duì)健康的影響及其影響因素展開綜述。

1頭發(fā)中微量元素與兒童健康的關(guān)系

微量元素在兒童的生長發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用。兒童與成人相比，由于其生長速度快，處于體格和智力發(fā)育的關(guān)鍵階段，對(duì)各種微量元素需求高，但由于消化系統(tǒng)發(fā)育不完善，加之偏食和喂養(yǎng)不當(dāng)?shù)仍?，很容易造成微量元素異常，影響兒童免疫系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及生長發(fā)育和智力發(fā)育等，從而引起各種疾病，見表1。

1.1微量元素與兒童孤獨(dú)癥和智力不全

兒童孤獨(dú)癥又稱自閉癥，其發(fā)病機(jī)制尚未明確，可能是由于多種生物學(xué)因素造成兒童腦發(fā)育不良、神經(jīng)傳導(dǎo)異常及腦組織改變，進(jìn)而導(dǎo)致腦功能障礙。鋅是大腦的必需微量元素，急性缺鋅可導(dǎo)致神經(jīng)心理上的障礙。大量研究證實(shí)兒童自閉癥患者頭發(fā)中的微量元素含量異常，其中銅含量有升高，鉛和汞等重金屬的含量也顯著升高，而鋅、鎂和硒等微量元素的含量顯著降低，且存在相關(guān)性[3-5]。但智力不全的兒童發(fā)中銅、鋅的含量顯著降低，鉛的含量升高，且與血清中的檢測(cè)結(jié)果一致。

表1 兒童頭發(fā)中元素狀況與相關(guān)疾病

1.2微量元素與兒童生長遲緩和肥胖

頭發(fā)中的微量元素含量可反映一段時(shí)期內(nèi)的營養(yǎng)狀況。因此，評(píng)估某種元素的體內(nèi)總攝入量時(shí)，頭發(fā)的檢測(cè)要優(yōu)于血液、尿液。Marcinek等[6]對(duì)1～4歲兒童的膳食攝入與頭發(fā)中微量元素含量的研究表明，兒童膳食中鈣的攝入量與頭發(fā)中鈣的含量高度相關(guān)(R>0.9)，鈣的攝入量與兒童的生長發(fā)育密切相關(guān)。在對(duì)生長遲緩和肥胖兒童的研究中發(fā)現(xiàn)，頭發(fā)中鈣、鐵、鎂、鋅的含量低，而銅在肥胖兒童中含量較高[7-8]。在對(duì)營養(yǎng)失調(diào)兒童的研究結(jié)果表明，鋅的含量低而銅、鐵的含量高[9]。國內(nèi)楊宇軒等(2013年)的研究也指出，兒童的營養(yǎng)狀況與頭發(fā)中銅、鐵、鋅、鈣、硒、碘含量呈正相關(guān)關(guān)系，與鉛含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此，膳食不平衡或者礦物質(zhì)的缺乏可能會(huì)引起代謝異常，導(dǎo)致生長遲緩、肥胖等發(fā)育性疾病。

1.3微量元素與小兒貧血

缺鐵性貧血的高發(fā)年齡為6～24個(gè)月，6～12個(gè)月達(dá)到高峰。隨著輔食的添加，鐵缺乏癥的發(fā)生率逐漸下降。缺鐵性貧血兒童普遍存在鋅缺乏的現(xiàn)象，同時(shí)銅的缺乏或超量均影響鐵的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和利用，譬如，銅缺乏，會(huì)引起鐵吸收減少和血紅蛋白合成障礙，因此，嬰幼兒較容易引起缺銅性貧血。Shah等[10]在對(duì)貧血兒童頭發(fā)、血液和尿液中微量元素檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，鐵、銅、鋅的含量在三種生物樣本中均低于對(duì)照組，而鈣和鉛的含量高于非貧血兒童。在缺鐵性貧血兒童頭發(fā)和血清中，鋅、鐵和硒濃度降低，但銅含量在血清中升高，而在發(fā)中含量降低，這可能是由于貧血導(dǎo)致銅的利用不足，在組織內(nèi)過量聚集。因此建議缺鐵性貧血的患兒在鐵劑治療前后對(duì)鋅、硒和銅進(jìn)行檢測(cè)。但是，頭發(fā)和血清中微量元素的關(guān)系尚未確定，仍需進(jìn)一步探討。

1.4微量元素與兒童反復(fù)呼吸道感染

兒童反復(fù)呼吸道感染(RRT)是兒科的常見病，其嚴(yán)重影響了小兒的健康和生長發(fā)育。反復(fù)呼吸道感染與免疫功能異常、微量元素失調(diào)有關(guān)。兒童缺鋅，可使胸腺、脾臟和全身淋巴器官等機(jī)體的免疫器官重量減輕，甚至發(fā)生萎縮，進(jìn)而導(dǎo)致T細(xì)胞功能不全，使細(xì)胞免疫和體液免疫功能低下，增加疾病的易感性[11-12]。Mao等[13]在對(duì)2 288例患者和3 890名對(duì)照的Meta分析中表明，頭發(fā)中鋅、銅和鐵的缺乏與中國兒童RRT的易感性存在關(guān)聯(lián)。因此建議對(duì)頭發(fā)中鋅、銅和鐵進(jìn)行經(jīng)常性監(jiān)測(cè)并進(jìn)行早期干預(yù)，但尚未對(duì)其他種族進(jìn)行研究。

1.5微量元素與視覺障礙

鋅能促進(jìn)維生素A利用，對(duì)保護(hù)視網(wǎng)膜色素上皮正常組織形態(tài)、維持正常視力具有重要意義。鋅缺乏時(shí)可導(dǎo)致血液內(nèi)視黃醇結(jié)合蛋白的濃度降低，影響組織維生素A的利用，引起暗視力能力下降，視力下降，近視、遠(yuǎn)視、散光等。銅的代謝異常會(huì)導(dǎo)致視網(wǎng)膜色素變性而影響視力，并且會(huì)引起眼肌損害。夜盲癥和視力不良兒童頭發(fā)中鋅、鐵的含量顯著降低，而銅的含量在不同的研究中存在差異，但不能排除機(jī)體銅含量和兒童近視的關(guān)系，尤其是銅和鋅代謝平衡對(duì)視力的影響。

1.6微量元素與其他疾病的關(guān)系

除了以上常見病以外，在大骨節(jié)病中發(fā)硒的含量顯著降低[14]，過敏性皮炎(atopic dermatitis)、兒童甲狀腺腫、青春發(fā)育期關(guān)節(jié)痛，鋅的含量降低[15]。在兒童惡性腫瘤、支氣管哮喘中，發(fā)鋅的含量下降，銅的含量顯著上升。在意識(shí)喪失、不明原因的癲癇驚厥等神經(jīng)系統(tǒng)紊亂中，發(fā)鎂的含量顯著降低，鉛的含量顯著上升。在苯丙酮尿癥兒童頭發(fā)中鋅、銅、鈣的含量顯著下降。

2兒童發(fā)中微量元素的影響因素

頭發(fā)中微量元素的含量受到年齡、性別、種族、飲食與壓力、消化吸收、健康狀況、頭發(fā)顏色、環(huán)境暴露、檢測(cè)方法等因素的影響[16]。

2.1年齡的影響

對(duì)于某些微量元素而言，嬰兒自出生后的幾個(gè)月內(nèi)頭發(fā)中元素的含量會(huì)發(fā)生很大的變化。在我國，0～3個(gè)月的嬰幼兒頭發(fā)鋅、銅、鐵、鈣含量均處于較高水平，但隨年齡的增長其含量均呈下降趨勢(shì)。新生兒與產(chǎn)婦的微量元素含量間存在高度正相關(guān)性，其中發(fā)鋅值于出生后6～12個(gè)月至最低點(diǎn)，12～36個(gè)月略有上升。出生后1.5～2.5歲幼兒的鋅、鈣含量仍處于低谷，3歲以后隨著自身消化功能的增強(qiáng)和室外活動(dòng)的增加，對(duì)鋅、鈣的吸收增加，頭發(fā)中鋅、鈣的含量有所增高。但國外，嬰兒0～3個(gè)月頭發(fā)中銅的含量升高，至3～6個(gè)月含量下降。銅、鋅的含量從出生逐漸增高直至8歲后逐漸下降，而鐵的含量從出生后逐漸降低直至8歲后趨于穩(wěn)定。但有研究表明，銅、鋅的含量自出生6個(gè)月至12歲逐漸降低，直至20歲趨于穩(wěn)定[17]。上述研究差異的原因尚不清楚。

2.2性別的影響

國外的一項(xiàng)早期研究在對(duì)頭發(fā)微量元素的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，在12～35月齡兒童中銅的含量女性高于男性，但在1～4歲兒童頭發(fā)中，鐵、鈣、鋅的含量未見性別差異。另一項(xiàng)針對(duì)青少年群體的研究發(fā)現(xiàn)，女孩的頭發(fā)中鈣、鎂、鋅的含量高于同齡男孩，但某些重金屬(如鉛、鎘等)的含量比男童稍低[16]。Takashi Sakai早在2002年就對(duì)發(fā)育中兒童頭發(fā)中微量元素進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示女童鐵的含量在12歲以前高于男童，12歲以后呈逐年下降趨勢(shì)，這可能與女性月經(jīng)初潮有關(guān)。Skalnaya等[17]的最新研究也得出與上述一致的結(jié)論，此外還指出頭發(fā)中鎘、碘、硒、鉛等元素的含量在男女性中隨年齡變化的趨勢(shì)不同，且男性和女性頭發(fā)微量元素含量的差異隨著年齡的增長而減少。

2.3種族的影響

白種人鉛、鈣、鐵、銅的含量高于黃種人。東方人硒的含量最高。白種人硫的含量最高。鉛的含量黑種人是白人和東方人的5～18倍。荷蘭一項(xiàng)對(duì)白種人、印度人和蘇里南人8歲兒童的早期研究中發(fā)現(xiàn)，頭發(fā)中只有鐵的含量白種人略高于其他人種，但并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.4發(fā)色的影響

頭發(fā)的顏色是由基因決定的，一般而言，常見的有黑色、金黃色、棕色及紅色等，關(guān)于發(fā)色對(duì)微量元素含量影響的研究均較早。早在20世紀(jì)末對(duì)10個(gè)月至102歲人群發(fā)中7個(gè)元素的檢測(cè)顯示，金發(fā)中鋅的含量高于棕發(fā)和黑發(fā)，黑發(fā)中鎂和鎘的含量高于棕發(fā)，鉛的含量低于棕發(fā)。銅在發(fā)色中無差異。但在對(duì)1～85歲男性和1～92歲女性頭發(fā)中銅和鋅的早期研究中發(fā)現(xiàn)，男性中黑發(fā)銅的含量高于白發(fā)，在女性中白色頭發(fā)中的銅含量顯著低于金色、紅色、淺棕色和棕色。鋅在發(fā)色、年齡和性別中均無差異。

2.5微量元素研究方法的影響

目前頭發(fā)中微量元素的檢測(cè)方法有原子吸收光譜法(atomic absorption spectroscopy，AAS)、電感耦合等離子體光發(fā)射光譜(inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy，ICP-OES)、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS)、中子活化分析法(neutron activation analysis，NAA)、粒子誘發(fā)X射線熒光分析(particle induced X-ray emission，PIXE)、X射線熒光光譜法(X-ray fluorescence，XRF)、微機(jī)極譜法、5-Br-PADAP直接光度法等元素檢測(cè)技術(shù)；其中AAS、ICP-OES和ICP-MS應(yīng)用最為廣泛。AAS具有靈敏度高(ng/mL～pg/mL)、準(zhǔn)確度高、選擇性高、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，但其不能同時(shí)分析多種元素，而且易受到基體干擾的影響。ICP-OES和ICP-MS能同時(shí)測(cè)定多種元素，可大大節(jié)約分析測(cè)試的時(shí)間。但I(xiàn)CP-OES對(duì)于某些恒量元素而言靈敏度不夠，若不進(jìn)行富集，無法滿足頭發(fā)中某些微量元素含量的檢測(cè)要求。由于ICP-MS測(cè)定靈敏度比ICP-OES更高，一般為10-9g，用選擇性離子檢測(cè)法可達(dá)10-12g，同時(shí)可克服譜線干擾。所以，ICP-MS對(duì)于大多數(shù)元素測(cè)定檢出限比ICP-OES低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)為PPt～PPb，具有高靈敏度、高選擇性、線性范圍寬，可直接測(cè)試頭發(fā)中的重金屬元素。

3小結(jié)

微量元素與兒童的生長發(fā)育息息相關(guān)，頭發(fā)和其他組織不同，其含量可反映相當(dāng)長時(shí)間微量元素的積累狀況。了解頭發(fā)中微量元素異常的特點(diǎn)和規(guī)律，對(duì)兒童微量元素的異常進(jìn)行早期干預(yù)，保證兒童健康成長，及時(shí)預(yù)防相關(guān)疾病進(jìn)展意義重大。我國幅員遼闊，各地兒童發(fā)中微量元素的正常參考值跨度很大。由于微量元素在體內(nèi)不能自行合成，只能來自飲食、空氣和各種外源性物質(zhì)，且微量元素的影響因素眾多，當(dāng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)微量元素缺乏或中毒時(shí)，同時(shí)應(yīng)考慮影響頭發(fā)中微量元素含量的一些影響因素，以便綜合判斷。