微量元素锌具有一些很特殊的、似是而非的化学性质。它既可以溶于酸,形成锌盐。又可以溶于碱,形成锌酸盐。在元素周期表中,它被列入过渡金属之列。但实际上,它的3d电子层是饱和的,并不具备“过渡”的特性;虽然其外层电子饱和,但它却可以形成多种形式的络合物,参与机体内极为重要的pH缓冲系统。可能正是由于锌在原子结构和化学性质方面的特殊性,决定了它在机体内具有广泛而复杂的生物学功能。300余种锌依赖酶、基因表达、免疫、抗氧化、脑功能、生长发育、生殖……,几乎在生命过程的每一个重要阶段都可以发现锌的作用。 近年有关锌营养的研究涉及到越来越宽的领域。本期选编了有关DRI、行为、免疫、营养状况评价、基因表达、细胞膜转运等方面的论文和述评,希望能给读者提供一些有用的学术信息。此外,2000年5月美国“营养学杂志”刊登了35位锌营养专家对未来研究领域的建议。他们来自美国、欧洲和澳大利亚等不同国家,其建议在一定程度上反映了目前锌营养研究的发展趋势。现转录于此,以供同道参考。 推荐的优先研究领域: (一)加速研究锌的化学、生物学和病理学,特别要重视胃肠系统、免疫和中枢神经系统 1.锌的生物学作用: ● 如何测定锌转运体的化学和动力学特征。 ● 细胞内锌如何影响锌指蛋白的活性? ● 在真核生物进化中锌指蛋白和锌内稳态机制具有什么作用? ● 锌指蛋白是否形成了锌调节基因的控制网络? ● 鉴别新的锌结合体;加强探索新的锌金属酶基因组。 ● 发现锌金属酶的特异抑制剂,如金属蛋白酶(骨骼发育、肿瘤发生等)金属硫蛋白的确切功能; ● 检测锌介导的蛋白氧化抑止的有利和不利作用; ● 鉴别锌依赖性转录因子及其调节的基因,锌在激素—受体反应中的作用,基因依赖性信号传导通路,并鉴别影响细胞周期调节的基因关连信号; ● 锌在什么情况下参与细胞凋亡; ●锌与其他细胞凋亡因子的关系,如Bc-1和Bc-2; ● 缺锌的哪些表现是由细胞凋亡引起的? 2.锌在胃肠道的作用: ● 锌是否能维护肠道防御系统? ● 锌与肠道液体平衡的关系; ●如何确定肠道锌转运体与体锌状况的联系? ● 肠细胞是否存在一种刷状缘膜锌转运体。 3.锌在免疫功能中起的作用: ● 锌如何增加IFN-2的产生,锌对其他免疫刺激因素有无影响? ● 检验锌作为位点专一反应的抑制剂所起的作用,探讨这些抑制作用如何用于治疗? ● 在T细胞活化过程中锌发挥什么作用? 4.锌在中枢神经系统(CNS)的功能: ● 在正常的神经行为调控中锌如何调节突触小结功能? ● 描述锌诱导神经元死亡的病理生理学变化; ● 支持有关动物模型研究,强调与锌有关的厌食中枢(下丘脑)对摄食和体重的调控作用; ● 锌是否可以作为脑损害或淀粉样沉积的特异指征? ● 锌在CNS突触前束泡中的生命周期。 ● 在CNS的锌调节突触中,锌的作用特点? ● 在脑皮质突触锌与谷氨酸协同释放的正常生理功能是什么? ● MT-3在CNS的作用是什么? ● 观测缺锌对厌食和体重调节有关信号传导通路的影响。 ● 确定锌与通道结构和生化特性的关系。 ● 某些神经元回路用突触释放锌作为突触间传递信号,这些神经回路的神经行为学作用是什么? ● 确定中风、创伤和疾病时锌诱导神经元损伤的动态过程。 ● 在健康人和AlZheimer’s病人中锌与α-2巨球蛋白发生的反应有何意义? (二)在分子、亚细胞、细胞、器官、系统或整体水平上研究锌的代谢及其内稳态机制。 ● 观测锌吸收及其调节机制; ● 非必需元素与膳食因素对锌吸收的影响? ●机体随着锌摄入量的变化而调节内源性粪尿锌排泄量,其调节信号是什么? ● 哪些组织或细胞在缺锌时优先保留锌,在锌中毒时需要获得锌?其作用机制是什么?这种保留的优先性如何受膳食因素、生长、生育和疾病的影响? ● 影响锌吸收的主要锌状况有哪些? ● 观测影响内稳态的膳食、生理和病理因素; ● 在膳食锌含量不同及生物利用率不同的情况下观查胃肠道对锌的吸收和排泻过程。 ● 研究适应过程的调节信号。 ● 了解锌的亚细胞转运与整体内稳态的联系。 ● 锌如何进入细胞,它在细胞内的储存部位及其浓度调控机制,锌在细胞内分布的梯度及分配方式? ● 认识锌转运体的生理调节问题。 ● 探讨与锌有共性的阳离子的转运体如何在元素之间的反应中发挥作用。 (三)对人类缺锌进行流行病学研究,在缺锌人群的检测、预防和治疗方面改进方法和策略,并将之用于健康人群和不同类型的病人。 ● 在不同发育阶段发生的短暂缺锌对机体会引起哪些短期或长期的影响?出生前的缺锌是否造成渐进性结果? ● 锌在不同疾病中起什么作用?疾病如何影响锌的需要量,如糖尿病? ● 尽快建立简单、实用、以血清为样品的评价方法,反映体锌储存状况(类似血清铁蛋白反映状况),或检测组织锌缺乏(类似血清运铁蛋白受体检测铁缺乏)。 (四)研究补锌的益处/危险,特别重视对锌反应敏感的生物系统,如氧化应激和感染防御系统。 ● 在慢性疾病或膳食锌不足的情况下,主动补锌是否能够减轻免疫系统发生的损害?能否减少感染率、炎症反应和死亡率? ● 在临床治疗中,补锌是否可以与细胞因子或药物治疗联合进行,以便更好保护免疫系统? ● 对于胎儿至新生儿发育期、妊娠和老年期缺锌引起的免疫损害,补锌能否使之修复? ● 补锌是否有助于改善受孕、早期流产和胎儿畸形? ● 妊娠前和妊娠期间补锌有何危险? ● 厌食时补充营养素的有关临床研究。 ● 缺锌时机体的抗氧化状态是否影响畸胎发生,是否影响母体-胚胎之间的锌转运? ● 了解锌对于细胞凋亡的影响,特别要研究组织发生缺血损伤时锌与细胞凋亡的联系。 |
程义勇 研究员 中国营养学会 副理事长 达能营养中心科学委员会 委员 |