锰对人体必需元素干扰的研究
作者：杨文草 高晓玲 王培安 蒋志宏 张兴苹
单位：杨文草(200081，上海市第四人民医院职业病科); 高晓玲(200081，上海市第四人民医院职业病科); 王培安(200081，上海市第四人民医院职业病科); 蒋志宏(200081，上海市第四人民医院职业病科); 张兴苹(200081，上海市第四人民医院职业病科)
关键词：锰中毒；血清镁、钙、锌低下
中国职业医学000106
摘 要：目的 探讨锰对人体必需元素干扰。方法 根据GB 3232-82诊断标准对13例确诊锰中毒病人、23例锰观察对象，采用原子吸收分光光度计，检测了人体必需镁、钙、锌、铁、铜五种元素的水平。结果 病例组镁、钙、锌明显低于正常对照组(P<0.01或P<0.05)，而铁明显高于对照组(P<0.01)。驱锰治疗后，尿锰达正常值两周后，镁、钙、锌自然上升，铁自然下降，与对照组比较仍有统计学差异(P<0.05)。结论 锰引起震颤，腓肠肌痉挛和男性生殖器官功能障碍与锰拮抗镁、钙、锌低下的因素不能排除。
, 百拇医药
分类号：R 135.1 文献标识码：A
The effect of manganese on the metabolism of several necessary elements necessary in human body
YANG Wencao， GAO Xiaoling, WANG Peian, et al
(Department of Occupational Disease, Shanghai Fourth People's Hospital, Shanghai 200081, China)
Abstract：Objective To study the effect of manganese on the metabolism of several necessary elements in human body. Methods In accordance with the diagnostic standards of GB 3232-82, we analyzed the differences of five essential elements (Mg2+， Ca2+，Zn2+,Fe2+,Cu2+) between 13 manganese poisoning cases and 23 control cases by using atomic absorption photometer. Results The results indicated that the serum magnesium, calcium and zinc appeared to be much lower in manganese poisoning group than that in control group (P<0.01 or P<0.05) while serum iron to be much higher (P<0.01). Serum magnesium, calcium and zinc increased accordingly and serum iron decreased when urine manganese reached the normal value for two weeks after the manganese eliminating treatment. However there was still significant difference between two groups (P<0.05).Conclusion These results showed that there might be some correlation between some symptoms and signs caused by manganese poisoning, such as trembles, calf muscle spasm and male malfunction of reproductive organs and the low serum magnesium, calcium and zinc during manganese poisoning.
, 百拇医药
Key words：manganese poisoning, serum magnesium, calcium, zinc low▲
锰是人体正常代谢必需的微量元素，是体内某些酶类的活性基因、辅助因子或激活剂，参与体内重要的代谢过程。因此，锰缺乏或过量均可损害机体的健康。据报道[1，2]，锰可促进或抑制某些元素的吸收和排泄，影响体内多种必需元素的代谢。但各家学者报道结果不尽相同，而金属中毒引起人体必需元素代谢干扰而形成毒理，国内外报道尚属少见。为探索锰对人体必需元素干扰、探索亚临床理论依据，研究其由于干扰而引起毒理和体征，以达到早期发现、早期预防、早期治疗的目的，我们根据GB 3232-82诊断标准选择了临床诊断为轻度锰中毒12名，重度锰中毒1名，锰观察对象23名，在住院条件下，经驱锰治疗情况下，进行了锰对人体元素干扰的观察研究，并进行驱锰治疗前、后五种人体必需元素代谢变化的研究。
1 对象和方法
, http://www.100md.com
1.1 空气中锰浓度 选择某电池厂调粉、投料和打芯车间，其车间浓度分别为锰粉1.149～3.965 mg/m3，平均2.464 mg/m3。打芯车间二氧化锰0.015～0.613 mg/m3，平均0.126 mg/m3。
1.2 病例组 选择单纯接触锰，尿锰>0.18 μmol/L，具有锰中毒症状和体征，临床诊断为锰中毒和锰观察对象的工人36名。其中男性29名，女性7名；年龄25～59岁，平均45.1岁。接触工龄2～34年，平均20.1年；入院后查无肿瘤、肾脏、肝脏、内分泌、心血管等疾患。测试前两周禁服影响人体必需元素的药物，如维生素D、钙、阿司匹林、肌酐及激素类药物。
1.3 对照组 选择不接触任何工业毒物，环境及生活条件与病例组相匹配的身体健康就业前工人和医务人员计40名，其中男、女各20名；年龄25～58岁，平均33.7岁；平均工龄为3年。余条件与病例组相同。
, 百拇医药
1.4 对人体五种必需元素的测试方法 测试前，3～7天测其血清镁、钙、锌、铜、铁五种元素(对照组经体检后亦测试其上述五种元素)，用美国unicam 939原子吸收分光光度计。镁、钙、锌、铜、铁用火焰法，尿锰测定采用石墨炉法。驱锰首先用CaNa2EDTA 1 g静滴，后用PAS 6 g治疗1～2疗程(540 g为一个疗程)。尿锰达正常值及症状改善两周后，再测上述五种血清元素。以对照其驱锰治疗后五种必需元素代谢变化。
2 结果
2.1 病例组驱锰前与对照组五种元素检测结果 病例组在住院驱锰前，测试血清五种人体必需元素中，发现血清镁、钙、锌均值都低于对照组，有极显著或显著性差异；血清铜均值虽低于对照组，但无统计学差异；血清铁高于对照组(P<0.01)。见表1。
表1 病例组驱锰前与对照组五种元素检测结果(
±s, μmol/L) 组别
, 百拇医药
例数
镁
钙
锌
铜
铁
病例组
36
805.18±91.58△
2.35±0.24△
17.32±2.46*
16.49±4.51
, http://www.100md.com
27.07±4.53△*
对照组
40
871.47±101.43
2.52±0.22
21.00±9.00
18.60±9.10
22.74±4.11
*P<0.05，△P<0.01
2.2 驱锰治疗后血清五种元素的变化
2.2.1 驱锰前后对比：驱锰治疗后当尿锰达正常值两周后，血清镁、钙、锌、铜虽上升，但无统计学意义。血清铁治疗后均值低于治疗前(P<0.05)。见表2。
, http://www.100md.com
表2 驱锰前后五种人体必需元素变化(±s, μmol/L) 组别
例数
镁
钙
锌
铜
铁
驱锰前
36
805.18±91.58
2.35±0.24
, http://www.100md.com
17.32±2.46
16.49±4.51
27.07±4.53
驱锰后
36
818.49±81.45
2.38±0.27
17.86±2.56
17.20±4.14
24.74±4.35*
*P<0.05
, http://www.100md.com
2.2.2 驱锰治疗后与对照组对比的结果：驱锰治疗后尿锰达正常值两周后，血清镁、钙、锌仍低于对照组(P<0.05)，血清铜虽低于对照组，但无统计学差异，血清铁仍高于对照组(P<0.05)。见表3。
表3 病例组驱锰后与正常对照组五种元素比较(±s, μmol/L) 组别
例数
镁
钙
锌
铜
铁
病例组
, 百拇医药
36
818.49±81.45*
2.38±0.27*
17.86±2.56*
17.20±4.14
24.74±4.35*
对照组
40
871.47±101.43
2.52±0.22
21.00±9.00
, 百拇医药
18.60±9.10
22.74±4.11
*P<0.053 讨论
3.1 锰与镁、钙的干扰作用 本研究发现锰对Mg2+、Ca2+、Zn2+干扰较大，尤以Mg2+、Ca2+为甚。镁与钙是细胞内的主要阳离子，主要分布于胞浆内，对于许多酶的反应起催化作用，特别是在磷酸传递反应及与ATP有关的酶反应系统中镁是一种必需的激活剂。因此，对于膜的转运、氨基酶的活化、核酸合成、蛋白质合成、氧化磷酸化、肌肉收缩及维持红细胞及血小板的形态都具有重要作用。镁对于微粒体及线粒体的结构与功能维持亦有重要作用。镁在神经的传递和神经肌肉应激性维持具有重要作用，神经传导作用依靠神经介质乙酰胆碱释放，镁离子可抑制乙酰胆碱释放，因而使肌纤维兴奋性降低。钙参与神经递质释放有关，神经递质的释放有赖于Ca2+的调节[3，4]。锰引起震颤、腓肠肌痉挛机理说法不一，大都是以锥体外系神经系统变性为主，且与多巴胺耗竭、能量代谢、自由基和兴奋性及钙离子紊乱有关。根据锰对干扰镁、钙正常代谢，使机体Mg2+、Ca2+低下。由此推测，锰中毒引起镁离子减少，神经介质乙酰胆碱释放相应增多，肌纤维兴奋性增强，与引起锰性震颤有关。钙离子减少，神经肌肉的激惹性增加，腓肠肌痉挛。Dreosti等[5]认为镁缺乏时会导致肌肉功能紊乱(震颤、无力、运动失调、手足搐搦)。本结果证实了这一论点。
, 百拇医药
3.2 锰与锌干扰作用 接触锰的男工，有性功能障碍，精子异常或减少，生殖内分泌功能紊乱[6]。但是锰对男性生殖毒性作用的机制尚不清楚。本文结果表明，锰对锌有干扰作用。锰中毒及锰观察对象，血锌明显低于对照组(P<0.05)。人体内锰超量可抑制生物机体多种酶的活性，尤其抑制含锌酶，含巯基酶和能量代谢酶。锌是睾丸维持正常生理作用的必要阳离子，锌缺乏会干扰生殖机能，导致性发育不良和性功能低下，这与锰中毒患者出现性功能减退等症状相符合。锌低下影响性器官发育的确切机制尚未完全肯定。据张国禾报道[7]，锌对下丘脑-垂体-性腺轴的作用关键在性腺，锌抑制垂体催乳素释放。Kellokumpu等认为锌是促黄体激素(LH)与睾丸内促黄体激素结合的辅助因子(LH受体)，缺锌时LH与受体结合率降低。由此推测，锰中毒致男性生殖毒性，锌低下是其主要原因。
3.3 锰与铜、铁 顾祖维等认为，锰和铜两者似乎成正相关，锰中毒和锰过量吸收时见血铜升高，铜的增多不仅可明显降低精子的糖酵解水平，同时抑制其氧化代谢反应，铜还具有直接杀死精子的作用[9]。本文病例组的血清铜的均值虽低于对照组，但无统计学差异(P>0.05)。而血清铁均值明显高于对照组，有极显著性差异(P<0.01)。这可能①锰能促进铜的利用而间接促进铁的利用[1]。②过量锰可影响体内铜、铁、锌、钙含量[2]，机体为维持其正常状态，必须重新调整，导致微量元素的平衡紊乱。③体内各种微量元素之间有协同、拮抗作用，只要有元素平衡改变，就会直接或间接地影响其它元素的平衡状态。④锰作业环境中夹杂有其他元素污染。
, 百拇医药
人体的健康与否，与体内必需微量元素有着紧密的联系。在正常的生理状态下，体内的各种微量元素维持在相对平衡的统一体系中，当内部或外界因素打扰这一平衡体系，使某些微量元素增多或减少，均可导致生理功能失调或引起疾病[10～12]。设想，对锰观察对象及锰中毒患者 ，给予补充镁、钙、锌能否有驱锰和辅助治疗的作用，值得进一步探索和研究。■
参考文献：
[1]陈清，卢国. 微量元素与健康. 北京：北京大学出版社，1989：72
[2]林洁. 锰的神经行为毒性. 中国工业医学杂志，1996，9(5)：308
[3]吕京. 钙与工业性神经毒物. 国外医学卫生学分册，1989，10(2)：84
[4]De Mello Wc. Cell-to-cell communication. Fed Proc,1984,43:2671
, 百拇医药
[5]Dreosti IE. 微量元素用于临床实践中的问题. 国外医学卫生学分册，1991，18(1)：37
[6]王培安，刘卓宝，赵金垣. 职业病临床指南. 上海：上海医科大学出版社，1995：304
[7]张国禾. 锌在性成熟中的作用. 国外医学卫生学分册，1988，15(3)：137
[8]顾祖维，王 兰. 劳动卫生学进展. 北京：人民卫生出版社，1987：147
[9]天津科学技术出版社. 实用男性学. 天津：天津科学技术出版社，1988：58
[10]王培安，顾芝芳，蒋志宏. 汞对人体必需元素干扰的研究. 职业医学，1990，17(4)：201
[11]王培安，王兰英，蒋志宏. 铅对人体必需元素干扰的研究. 职业医学，1993，20(2)：70
[12]杨文草，王培安，王兰英. 镉对人体必需元素干扰的研究. 职业医学，1998，25(2)：25
收稿日期：1999-04-12
修回日期：1999-07-05, http://www.100md.com
单位：杨文草(200081，上海市第四人民医院职业病科); 高晓玲(200081，上海市第四人民医院职业病科); 王培安(200081，上海市第四人民医院职业病科); 蒋志宏(200081，上海市第四人民医院职业病科); 张兴苹(200081，上海市第四人民医院职业病科)
关键词：锰中毒；血清镁、钙、锌低下
中国职业医学000106
摘 要：目的 探讨锰对人体必需元素干扰。方法 根据GB 3232-82诊断标准对13例确诊锰中毒病人、23例锰观察对象，采用原子吸收分光光度计，检测了人体必需镁、钙、锌、铁、铜五种元素的水平。结果 病例组镁、钙、锌明显低于正常对照组(P<0.01或P<0.05)，而铁明显高于对照组(P<0.01)。驱锰治疗后，尿锰达正常值两周后，镁、钙、锌自然上升，铁自然下降，与对照组比较仍有统计学差异(P<0.05)。结论 锰引起震颤，腓肠肌痉挛和男性生殖器官功能障碍与锰拮抗镁、钙、锌低下的因素不能排除。
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分类号：R 135.1 文献标识码：A
The effect of manganese on the metabolism of several necessary elements necessary in human body
YANG Wencao， GAO Xiaoling, WANG Peian, et al
(Department of Occupational Disease, Shanghai Fourth People's Hospital, Shanghai 200081, China)
Abstract：Objective To study the effect of manganese on the metabolism of several necessary elements in human body. Methods In accordance with the diagnostic standards of GB 3232-82, we analyzed the differences of five essential elements (Mg2+， Ca2+，Zn2+,Fe2+,Cu2+) between 13 manganese poisoning cases and 23 control cases by using atomic absorption photometer. Results The results indicated that the serum magnesium, calcium and zinc appeared to be much lower in manganese poisoning group than that in control group (P<0.01 or P<0.05) while serum iron to be much higher (P<0.01). Serum magnesium, calcium and zinc increased accordingly and serum iron decreased when urine manganese reached the normal value for two weeks after the manganese eliminating treatment. However there was still significant difference between two groups (P<0.05).Conclusion These results showed that there might be some correlation between some symptoms and signs caused by manganese poisoning, such as trembles, calf muscle spasm and male malfunction of reproductive organs and the low serum magnesium, calcium and zinc during manganese poisoning.
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Key words：manganese poisoning, serum magnesium, calcium, zinc low▲
锰是人体正常代谢必需的微量元素，是体内某些酶类的活性基因、辅助因子或激活剂，参与体内重要的代谢过程。因此，锰缺乏或过量均可损害机体的健康。据报道[1，2]，锰可促进或抑制某些元素的吸收和排泄，影响体内多种必需元素的代谢。但各家学者报道结果不尽相同，而金属中毒引起人体必需元素代谢干扰而形成毒理，国内外报道尚属少见。为探索锰对人体必需元素干扰、探索亚临床理论依据，研究其由于干扰而引起毒理和体征，以达到早期发现、早期预防、早期治疗的目的，我们根据GB 3232-82诊断标准选择了临床诊断为轻度锰中毒12名，重度锰中毒1名，锰观察对象23名，在住院条件下，经驱锰治疗情况下，进行了锰对人体元素干扰的观察研究，并进行驱锰治疗前、后五种人体必需元素代谢变化的研究。
1 对象和方法
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1.1 空气中锰浓度 选择某电池厂调粉、投料和打芯车间，其车间浓度分别为锰粉1.149～3.965 mg/m3，平均2.464 mg/m3。打芯车间二氧化锰0.015～0.613 mg/m3，平均0.126 mg/m3。
1.2 病例组 选择单纯接触锰，尿锰>0.18 μmol/L，具有锰中毒症状和体征，临床诊断为锰中毒和锰观察对象的工人36名。其中男性29名，女性7名；年龄25～59岁，平均45.1岁。接触工龄2～34年，平均20.1年；入院后查无肿瘤、肾脏、肝脏、内分泌、心血管等疾患。测试前两周禁服影响人体必需元素的药物，如维生素D、钙、阿司匹林、肌酐及激素类药物。
1.3 对照组 选择不接触任何工业毒物，环境及生活条件与病例组相匹配的身体健康就业前工人和医务人员计40名，其中男、女各20名；年龄25～58岁，平均33.7岁；平均工龄为3年。余条件与病例组相同。
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1.4 对人体五种必需元素的测试方法 测试前，3～7天测其血清镁、钙、锌、铜、铁五种元素(对照组经体检后亦测试其上述五种元素)，用美国unicam 939原子吸收分光光度计。镁、钙、锌、铜、铁用火焰法，尿锰测定采用石墨炉法。驱锰首先用CaNa2EDTA 1 g静滴，后用PAS 6 g治疗1～2疗程(540 g为一个疗程)。尿锰达正常值及症状改善两周后，再测上述五种血清元素。以对照其驱锰治疗后五种必需元素代谢变化。
2 结果
2.1 病例组驱锰前与对照组五种元素检测结果 病例组在住院驱锰前，测试血清五种人体必需元素中，发现血清镁、钙、锌均值都低于对照组，有极显著或显著性差异；血清铜均值虽低于对照组，但无统计学差异；血清铁高于对照组(P<0.01)。见表1。
表1 病例组驱锰前与对照组五种元素检测结果(
±s, μmol/L) 组别, 百拇医药
例数
镁
钙
锌
铜
铁
病例组
36
805.18±91.58△
2.35±0.24△
17.32±2.46*
16.49±4.51
, http://www.100md.com
27.07±4.53△*
对照组
40
871.47±101.43
2.52±0.22
21.00±9.00
18.60±9.10
22.74±4.11
*P<0.05，△P<0.01
2.2 驱锰治疗后血清五种元素的变化
2.2.1 驱锰前后对比：驱锰治疗后当尿锰达正常值两周后，血清镁、钙、锌、铜虽上升，但无统计学意义。血清铁治疗后均值低于治疗前(P<0.05)。见表2。
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表2 驱锰前后五种人体必需元素变化(
±s, μmol/L) 组别例数
镁
钙
锌
铜
铁
驱锰前
36
805.18±91.58
2.35±0.24
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17.32±2.46
16.49±4.51
27.07±4.53
驱锰后
36
818.49±81.45
2.38±0.27
17.86±2.56
17.20±4.14
24.74±4.35*
*P<0.05
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2.2.2 驱锰治疗后与对照组对比的结果：驱锰治疗后尿锰达正常值两周后，血清镁、钙、锌仍低于对照组(P<0.05)，血清铜虽低于对照组，但无统计学差异，血清铁仍高于对照组(P<0.05)。见表3。
表3 病例组驱锰后与正常对照组五种元素比较(
±s, μmol/L) 组别例数
镁
钙
锌
铜
铁
病例组
, 百拇医药
36
818.49±81.45*
2.38±0.27*
17.86±2.56*
17.20±4.14
24.74±4.35*
对照组
40
871.47±101.43
2.52±0.22
21.00±9.00
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18.60±9.10
22.74±4.11
*P<0.053 讨论
3.1 锰与镁、钙的干扰作用 本研究发现锰对Mg2+、Ca2+、Zn2+干扰较大，尤以Mg2+、Ca2+为甚。镁与钙是细胞内的主要阳离子，主要分布于胞浆内，对于许多酶的反应起催化作用，特别是在磷酸传递反应及与ATP有关的酶反应系统中镁是一种必需的激活剂。因此，对于膜的转运、氨基酶的活化、核酸合成、蛋白质合成、氧化磷酸化、肌肉收缩及维持红细胞及血小板的形态都具有重要作用。镁对于微粒体及线粒体的结构与功能维持亦有重要作用。镁在神经的传递和神经肌肉应激性维持具有重要作用，神经传导作用依靠神经介质乙酰胆碱释放，镁离子可抑制乙酰胆碱释放，因而使肌纤维兴奋性降低。钙参与神经递质释放有关，神经递质的释放有赖于Ca2+的调节[3，4]。锰引起震颤、腓肠肌痉挛机理说法不一，大都是以锥体外系神经系统变性为主，且与多巴胺耗竭、能量代谢、自由基和兴奋性及钙离子紊乱有关。根据锰对干扰镁、钙正常代谢，使机体Mg2+、Ca2+低下。由此推测，锰中毒引起镁离子减少，神经介质乙酰胆碱释放相应增多，肌纤维兴奋性增强，与引起锰性震颤有关。钙离子减少，神经肌肉的激惹性增加，腓肠肌痉挛。Dreosti等[5]认为镁缺乏时会导致肌肉功能紊乱(震颤、无力、运动失调、手足搐搦)。本结果证实了这一论点。
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3.2 锰与锌干扰作用 接触锰的男工，有性功能障碍，精子异常或减少，生殖内分泌功能紊乱[6]。但是锰对男性生殖毒性作用的机制尚不清楚。本文结果表明，锰对锌有干扰作用。锰中毒及锰观察对象，血锌明显低于对照组(P<0.05)。人体内锰超量可抑制生物机体多种酶的活性，尤其抑制含锌酶，含巯基酶和能量代谢酶。锌是睾丸维持正常生理作用的必要阳离子，锌缺乏会干扰生殖机能，导致性发育不良和性功能低下，这与锰中毒患者出现性功能减退等症状相符合。锌低下影响性器官发育的确切机制尚未完全肯定。据张国禾报道[7]，锌对下丘脑-垂体-性腺轴的作用关键在性腺，锌抑制垂体催乳素释放。Kellokumpu等认为锌是促黄体激素(LH)与睾丸内促黄体激素结合的辅助因子(LH受体)，缺锌时LH与受体结合率降低。由此推测，锰中毒致男性生殖毒性，锌低下是其主要原因。
3.3 锰与铜、铁 顾祖维等认为，锰和铜两者似乎成正相关，锰中毒和锰过量吸收时见血铜升高，铜的增多不仅可明显降低精子的糖酵解水平，同时抑制其氧化代谢反应，铜还具有直接杀死精子的作用[9]。本文病例组的血清铜的均值虽低于对照组，但无统计学差异(P>0.05)。而血清铁均值明显高于对照组，有极显著性差异(P<0.01)。这可能①锰能促进铜的利用而间接促进铁的利用[1]。②过量锰可影响体内铜、铁、锌、钙含量[2]，机体为维持其正常状态，必须重新调整，导致微量元素的平衡紊乱。③体内各种微量元素之间有协同、拮抗作用，只要有元素平衡改变，就会直接或间接地影响其它元素的平衡状态。④锰作业环境中夹杂有其他元素污染。
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人体的健康与否，与体内必需微量元素有着紧密的联系。在正常的生理状态下，体内的各种微量元素维持在相对平衡的统一体系中，当内部或外界因素打扰这一平衡体系，使某些微量元素增多或减少，均可导致生理功能失调或引起疾病[10～12]。设想，对锰观察对象及锰中毒患者 ，给予补充镁、钙、锌能否有驱锰和辅助治疗的作用，值得进一步探索和研究。■
参考文献：
[1]陈清，卢国. 微量元素与健康. 北京：北京大学出版社，1989：72
[2]林洁. 锰的神经行为毒性. 中国工业医学杂志，1996，9(5)：308
[3]吕京. 钙与工业性神经毒物. 国外医学卫生学分册，1989，10(2)：84
[4]De Mello Wc. Cell-to-cell communication. Fed Proc,1984,43:2671
, 百拇医药
[5]Dreosti IE. 微量元素用于临床实践中的问题. 国外医学卫生学分册，1991，18(1)：37
[6]王培安，刘卓宝，赵金垣. 职业病临床指南. 上海：上海医科大学出版社，1995：304
[7]张国禾. 锌在性成熟中的作用. 国外医学卫生学分册，1988，15(3)：137
[8]顾祖维，王 兰. 劳动卫生学进展. 北京：人民卫生出版社，1987：147
[9]天津科学技术出版社. 实用男性学. 天津：天津科学技术出版社，1988：58
[10]王培安，顾芝芳，蒋志宏. 汞对人体必需元素干扰的研究. 职业医学，1990，17(4)：201
[11]王培安，王兰英，蒋志宏. 铅对人体必需元素干扰的研究. 职业医学，1993，20(2)：70
[12]杨文草，王培安，王兰英. 镉对人体必需元素干扰的研究. 职业医学，1998，25(2)：25
收稿日期：1999-04-12
修回日期：1999-07-05, http://www.100md.com