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金属硫蛋白的医学研究和运用
http://www.100md.com 2004年4月6日 中微元素医学网
     金属硫蛋白的医学研究和运用

    金属硫蛋白与微量元素及相关疾病 心血管疾病 呼吸系统 金属硫蛋白与自由基


    金属硫蛋白是一类广泛存在于生物体内的低相对分子质量富含半胱氨酸的金属结合蛋白,它可以被许多因素所诱导而产生。哺乳类动物的金属硫蛋白通常是一条61氨基酸的肽链,其中含有20个半胱氨酸,结合 7个金属离子,所有半胱氨酸以还原型与金属离子配位而形成具有特定光谱学特征的金属硫基配位簇。由于结构上的特殊性决定了金属硫蛋白生物学功能的多样性。MT除了具有对重金属的解毒作用及生物体必需的微量元素的储存,运输作用外,具有增强机体应激能力,拮抗电离辐射,清除自由基等重要生物学功能,并且金属硫蛋白的生物学功能在医学的研究和运用中越来越受到人们的关注。

    自1997年发现金属硫蛋白至今有40年历史。国内外学者对金属硫蛋白的生物学作用和功能研究方面有很多报告,虽然金属硫蛋白在作用和机制方面存在一些争议,但根据国内外学者对金属硫蛋白的解毒和生物体所必需的方面微量元素的储存,运输作用和它在清除自由基等重要的生物学功能上,还是共同认可的,并认为金属硫蛋白医学开发和研究运动的前景将是很好的。
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    一、金属硫蛋白与微量元素及相关疾病

    人体是一个结构和功能极为复杂的生物体。从物理化学的角度上看,人体必定也是一种带有不同电荷的载体。带电荷的载体有不同电荷的微量元素的影响。长期科学实践中的人们,加入带有不同电荷的电解质,根据性质不同,胶体溶液变化的结果也不相同。当然,人类的生理功能不能从简单的离子,电荷来解释,但可从侧面认识微量元素对人体的影响,从化学观点上看,体内金属离子与生物体相互作用体系一旦遭到破坏,生物体自身控制失调而导致中毒并引起疾病的发生和发展。金属离子广泛存在于生物体中,不仅在细胞膜,细胞液和核糖体上,在蛋白质,酶和核酸之中对各种功能产生抑制,协同,激活作用。生物体中的金属离子,是与功能基础结合,元素与生物体的相互作用是错综复杂的,不能用任何一种简单的理论来解释微量元素与生物体之间的关系,所以人体的健康与否,与体内各种微量元素有着紧密的关系。在正常的状态下,体内的各种微量元素维持在相对平衡的统一体中,当内部或外界某些因素打乱这一状态下,使某些微量元素增多或减少,都可导致生理功能失调或引起疾病。有些疾病与微量元素的关系已经明确,但大多数与微量元素的关系不明了,只能发现某些现象,无法弄清楚根本机制,微量元素与许多疾病之间的关系处于探讨阶段。但可为疾病的预防和诊断,治疗提供一定的理论依据。
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    关于金属硫蛋白,因结合人体必需的元素锌,可称为锌金属硫蛋白,参与体内的金属代谢,运输和贮存,并且可以与铅、镉、汞重金属离子等配位结合成无毒或低毒的络合物,直到消除重金属危害作用。当人体通过食物及其他途径摄取必需的微量元素成分时,金属硫蛋白输送金属离子达到机体所处的部位,进入组织细胞中发挥作用。金属硫蛋白与金属离子结合是可逆的,能快速进行交换,当体内某种金属含量过大,金属硫蛋白结合它们,使浓度正常。若金属离子含量过少,金属硫蛋白将它释放出来。所以金属硫蛋白是金属自动调节器。使人体的微量元素处于一个平衡状态中。预防治疗,是我国卫生保健事业的重要方针。金属硫蛋白是微量元素的功能作用和机制方面的研究显示了保健和预防和治疗的独特作用。

    我国在上海市脑血管疾病调查发现,高血压是导致脑血管疾病的主要危险因素,高血压和重金属锌比例有关。无数次研究证明:镉与锌的含量对比关系变化是引起高血压的重要原因,对实验性的动物注射,高血压可迅速治愈。锌金属硫蛋白本身富含锌,金属硫蛋白对金属镉具有解毒作用,另外,锌金属离子有抗辐射作用。所以锌金属硫蛋白对高血压的治疗,预防和保健作用,进一步阐明锌金属硫蛋白在这些系统方面的疾病的预防治疗和保健中,具有重要作用。(返回首页)
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    1、心血管疾病

    心血管疾病是死亡率很高的一类疾病,心脏和血管是全身营养成分,氧气和废物的运输器官,该系统若有病变,特别是器质性病变,严重影响系统的运输功能,引起身体其他各种器官的功能不足和有害物质运输障爱,引起系统的疾病。心血管疾病本身发生硬化,阻塞,破裂和坏死等,发生在脑部和心脏本身的血管坏死,产生致命性影响。

    (1)冠心病 从有关资料和报道证明,铜浓度与冠心病有很大关系,胆固醇和甘油三酯过高,人群中锌和铜的相应高。有学者认为铜是构成多种酶的重要成分,对心脏和组织都有重要的影响。铜缺乏时,铜酶活性减弱或消失,导致心肌脆性增加,产生血管破裂。从缺铜的实验动物观察中发现心脏扩大及肥厚和心肌坏死形成等损伤,是缺铜导致。

    锌在机体参与各种酶的合成,并组织修复有关。冠心病由于病程长,血肿大,压迫毛细血管使铜排泄受阻引起血铜升高,从而降低锌的吸收和利用。由于锌的减少,它所发挥对细胞修复的功能也降低,加速了心肌梗死的过程。
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    (2)高血压 重金属镉和铅在体内蓄积和机体所需要元素,铜锌代谢紊乱与高血压有密切关系。有资料表明,高血压和冠心病随空气增加含量而上升。

    重金属铅引起高血压的主要机制如下:1蓄积在骨骼肌肉,肾脏也不少,导致肾衰竭。直接引起血管收缩,血压增高。2交感神经反应性改变,通过阴离子引起小动脉收缩,阻碍系统作用,肾上腺素受体调节血管扩张作用减弱。3铅对肾上腺素分泌增加,使肝脏消除毒素,与此同时,转变为活性的肾素,铅对该系统有直接关系。

    重金属镉污染主要来自工业,大气,香烟中,长期抽烟体内镉积存含量增加46%。临床动物试验表明,镉与血压改变密切相关。高血压病人体内镉水平明显提高,治疗前最为明显。

    (3)动脉血管粥样硬化 流行病学调查和动物临床实验资料证明,铜,锌,铅,镉对动脉粥样硬化形成和发展有重要影响。这些因素对动脉血管粥样硬化的形成有促进作用和加重作用。动物实验证明,缺铜饮食使动物体重减轻,血浆总蛋白和血红蛋白数量降低。同时出现细胞色素循环活性下降,胆固醇转化为胆酸含量减少,局部引起硫酸化和非硫酸化的比值不正常,所以临床上多采用锌,铜可预防中风发生。(返回首页)
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    2、呼吸系统

    (1)肺心病 是老年人常见的一种疾病,铜升高,锌下降,铜可抑制很多酶系统,特别是活性中必需的系统,肺心病患者血清铜升高,使细胞代谢紊乱,主要因为铜吸收利用障碍及排泄不平衡所导致。

    (2)肺炎和哮喘 锌和铜是机体所必需的微量元素,二者代谢有密切关系,在感染时,体内血清锌明显下降,是一项重要的发现。

    3、泌尿系统

    研究表明肾炎按者血清铜锌明显降低,因此可以作为判断肾衰竭的严重程度和疗效的客观指标之一,由于肾炎和肾衰长期受饮食限制,所以一旦摄取不足,会引发肾结石。

    4、消化系统
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    (1)胃及十二指肠溃疡,口腔溃疡与缺锌 在急性期,血浆中锌下降,为胃液分泌有抑制作用,阻止细胞释放致炎物质,因而具有抗溃疡作用。如果缺乏,创伤组织再生能力下降,因此,使胃黏膜功能因素减弱,形成消化性溃疡。另一方面,缺锌,产生刺激,使溃疡病情加重。

    (2)胃癌,食管癌 有统计表明,高血铁,低血锌,是食管癌,胃癌危险因素,

    (3)痔疮及结肠癌 实验表明,痔疮血清中组织元素锌的含量及血清中碱性磷酸活性明显增加,因此血清锌的数值降低是血清锌向肝转移的缘故。补锌后,碱性磷酸酶活性增高,加快细胞生长繁殖,促进组织呼吸和能量代谢,加快病变组织恢复。

    (4)肝炎,肝硬化和肝癌 HBV发病率高,由此引起肝硬化,肝癌发病率也增加。

    (5)威尔逊病 为铜代谢异常,引起染色体隐性遗传疾病,患者表现肌肉强直,肢体震颤,肝硬化等神经和肝脏症状,且有家庭倾向,因而出现神经系统症状,铜沉积于肾脏,引起肾功能障碍,积于角膜,引起典型的角膜色素环,构成此病典型的三大临床症状。
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    5、代谢与内分泌疾病

    (1)甲亢患者 体内铜含量升高,与锌水平下降有关。血铜的升高和继发锌的降低对甲亢病相对危险性大,参与核酸和蛋白质合成,患者各种代谢亢进,体重下降。补锌可改善患者营养状况。

    (2)糖尿病 锌随着肾脏渗透性利尿及尿蛋白丢失而下降,锌是胰岛的成分,每个胰岛的分子中含有两个锌原子,可能与胰岛的活性有关。锌能协助葡萄糖在细胞膜上运转,对糖的转化起到重要的作用。锌缺乏,能使胰岛内α、β细胞数量下降,胰高糖素与胰岛素分泌减少,糖代谢异常,有利于糖尿病的治疗。

    糖尿病患者体内铜含量增高,可能是因为锌尿排出量增加,降低血锌含量,补锌可纠正高铜现象。

    6、中枢神经
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    (1)儿童多动症 由于中枢神经元之间突触间隙神经递质不足引起,活动过多,兴奋亢进,思想分散,注意力不集中等症状,学习成绩差,学习困难,是最终的结果。

    (2)癫痫 病因学研究的发展,证明微量元素异常与癫痫有密切的关系。锌低而产生锌铜代谢失调,影响γ的贮存和结合,使牛黄酸减少,抑制神经传递,导致癫痫病发作。

    (3)帕金森病 有报道指出,缺铜可产生血管弹性降低,内膜损伤,可导致脑组织萎缩,有蛋白质退行性变,神经元减少。

    (4)耳聋 多方面因素引起,有学者认为1/3的老年耳聋患者均不同程度缺锌。

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    二、金属硫蛋白与自由基

    随着科学技术的发展,许多基础的生命现象和疾病机制的探讨,都在分子水平和细胞水平进行研究的。
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    自由基是含有未配对电子的分子,原子或原子团,共同特征是外层轨道上带有一个或多个未配对电子,自由基十分活泼,反应连锁,具有顺磁性的物理特征。另一方面,生物体内尚有许多非酶类和酶类反应,如吞噬细胞系统,线粒体和微粒电子传导系统,黄嘌呤氧化酶系统及脂质化合物都会产生自由基。

    机体内抗自由基的系统包括酶类和非酶类。酶类主要包括超氧化物,过氧化物,通过多种机制清除自由基。在近些年来的抗氧化研究中发现锌金属硫蛋白具有直接或间接地清除自由基的作用和机制,特别是它在清除对机体危害力量大的自由基方面更好,具有开发应用前景的抗氧化剂。

    自由基在机体多种生理活动中是不可缺少的。吞噬细胞的杀菌作用及代谢相关,在正常情况下,机体内自由基的产生与消除始终保持动态平衡。一旦由于某种原因造成体内自由基的堆积,会损伤细胞,导致各种病理变化,进攻体内多种生物分子,细胞的生理及代谢活动发生改变,导致疾病的发生和发展。

    现已知道,炎症,类风湿性关节炎,红斑狼疮,硬皮病等自身免疫疾病,酒精中毒,动脉粥样硬化和冠心病,脑血管病,急性心肌炎,肺水肿和肺气肿,各种精神病,帕金森病,尿毒症,发生和发展,均与自由基密切相关。同时也提示某些抗氧化剂可用于治疗这些疾病。

    中微元素医学研究院在国内首先人工体外合成金属锌硫蛋白获得成功,并采用生物化学与分子生物学进行研究,其金属锌硫蛋白制剂——力生康保冲剂,经国家卫生部审批,具有免疫调节和补锌双重作用。这些研究结果是MT应用的基础,也为MT在医药保健及临床医学奠定了坚实的基础。(返回首页), 百拇医药