铜和锌的生物学作用：从必需元素到潜在毒性

铜和锌的生物学作用：从必需元素到潜在毒性

铜和锌的毒性

过量锌带来的健康风险

尽管锌是身体健康的必要条件，但过量的锌可能是有害的。过量吸收锌会抑制铜和铁的吸收。高锌摄入的急性副作用包括恶心、呕吐、食欲不振、腹部绞痛、腹泻和头痛。一份病例报告称摄入4g葡萄糖酸锌后30分钟内出现严重恶心和呕吐。每天摄入150-450毫克锌与低铜状态、铁功能改变、免疫功能降低和高密度脂蛋白水平降低等慢性影响有关。据报道，即使每天摄入约60毫克的适度高锌，持续长达10 周，超氧化物歧化酶水平（铜状态的标志物）也会降低。

锌中毒

1982年，便士主要由铜覆盖的锌制成。有了新的锌便士，就有可能导致锌中毒，这可能是致命的。一个案例报告，摄入425便士（超过1公斤锌）因胃肠道细菌和真菌败血症导致死亡，而另一名摄入12克锌的患者表现出嗜睡和共济失调。

铜毒性

过量摄入铜会导致恶心、呕吐、腹痛和痉挛、头痛、头晕、虚弱、腹泻和口腔金属味（与铜浓度大于6毫克/升的水有关）。由于调节吸收和排泄的运输系统，人类通常不会发生慢性铜毒性。由于过量的铜通过胆汁排泄，因此铜中毒最有可能发生在患有肝病或胆汁排泄受到损害的其他疾病的个体中。铜是否致癌尚未确定。产后抑郁症也与高水平的铜有关。这是因为铜浓度在整个怀孕期间会增加到大约正常值的两倍，并且在分娩后可能需要长达三个月的时间才能使铜浓度恢复正常。有科学文章表明，长期暴露于高浓度铜与青少年智力下降之间存在联系。

铜中毒

近年来，与缺铜相比，营养学家更关注铜的毒性。对此的一种解释是，由于某些地区从镀锌水管转向铜水管，导致饮用水中铜含量的增加。用铜炊具烹饪也可以增加食物的铜含量。工业接触铜烟、灰尘或雾气可能导致金属烟热，鼻粘膜出现萎缩性变化。故意大量摄入铜可能会导致肝肾损伤甚至死亡。克数的各种铜盐已被用于自杀企图，并在人体中产生铜毒性，这可能是由于氧化还原循环和产生破坏DNA的活性氧。相应量的铜盐（30mg/kg）对动物有毒。

Wilson's病

Wilson's病是一种罕见的进行性常染色体隐性遗传疾病，其特征是肝脏、大脑和其他组织中铜的运输受损和过度积累。这种情况是由于 ATP7B 基因的Wilson’s 病蛋白（位于染色体13q14.3）发生突变，铜与铜蓝蛋白的结合和胆汁铜排泄受损。它的特点是肝硬化、神经系统表现（肌张力障碍、构音障碍、肌肉无力、眩晕）、精神表现、肾脏疾病和角膜中的铜沉积-Kayser-Fleischer环。Wilson’s病的治疗包括避免食用富含铜的食物和任何含铜补充剂，以及使用螯合剂（D-青霉胺、醋酸锌）进行药物治疗，以去除体内多余的铜。

图5：Kayser-Fleischer环（后弹力环上的铜沉积膜和晶状体前后囊）

在人体铜毒物研究中，Wilson’s病患者肝线粒体的脂质过氧化和铜含量显著增加。Wilson's病患者的微粒体中存在脂质过氧化的适度增加。线粒体铜浓度与线粒体脂质过氧化的严重程度密切相关。这些数据表明，肝线粒体是肝铜毒性的重要靶点，肝脏的氧化损伤可能参与铜诱导损伤的发病机制。在显示高游离血清的Wilson's病患者中也可检测到维生素E/脂质比率显著下降。数据支持自由基在活动性肝病发病机制中的作用。另一项研究表明，铜中毒时 25(OH)D 向1,25(OH)2D的转化受损，这表明维生素D代谢改变是Wilson’s病中骨骼和矿物质异常发展的潜在因素。