营养与化学物质—现代营养学成就

有害化学物质进入体内后，其生物转化所需酶的活性受多种营养素的影响。某些营养素能捕捉和清除自由基，防止脂质过氧化或破坏已形成的过氧化物，从而发挥其解毒、防癌作用。反之，某些有害化学物质亦影响营养的吸收，甚至促进某些营养素的分解破坏，从而降低机体的营养水平。

11.5.1.1　蛋白质

膳食蛋白质的质和量影响机体的解毒能力。膳食中缺乏蛋白质时，苯巴比妥、士的宁等药物和3，4-苯并芘、苯胺等有害化学物质在肝微粒体中的氧化都下降，使药效延长或毒性增加。人体调查和动物实验已证明，食物蛋白质的量低、质差时，大多数农药、黄曲霉毒素、氯仿、铅、苯、镉、硒、砷、钒、氟、甲苯、酚、氯甲烷、二氯甲烷、硝基苯、三硝基甲苯等的毒性增加，但也有少数毒如四氯化碳、二甲基亚硝胺、农药中的七氯和八甲磷等的毒性反而降低。二甲基亚硝胺在膳食蛋白质由20%降为3.5%时，其急性毒性亦下降数倍。以60 mg/kg体重的二甲基一硝胺给缺乏蛋白质的大鼠注射时，多数动物能生存，而不缺乏蛋白质的动物却大多数日内死于肝坏死。但是缺蛋白质组中存活的动物亦于12个月后死于肾肿瘤。

蛋白质影响有害化学物质毒性的主要机制，是因为有害化学物质在体内的代谢转化需要各种不同的酶，酶的主体是蛋白质，膳食蛋白质缺乏时，酶蛋白合成量下降，活性降低。1958年Murphy给大鼠无蛋白质饲料4周，动物的肝微粒体酶仅为正常饲料组的25%，且不能被外源性化学物质诱导。Kato的大鼠实验证明：肝微粒体酶蛋白的含量、NADPH氧化酶、NADPH-细胞色素C还原酶、细胞色素-P450和b5的活性均随着膳食蛋白质含量的降低而降低。因此，膳食蛋白质的量低、质差时，必然减慢有害化学物质转化的速度，使大多数有害化学物质的毒性增加。但也有少数毒物如四氯化碳等，由于经过生物转化后毒性能增大，因此其毒性反而随着膳食蛋白质含量的降低而降低。

蛋白质中的含硫氨基酸如甲硫氨酸、胱氨酸和半胱氨酸等，能给机体提供巯基（—SH）。—SH能结合某些金属有害化学物质，影响其吸收排出，或拮抗其对含—SH基酶的毒作用，并为体内合成重要解毒剂如谷胱甘肽、金属硫蛋白等提供原料，这些均有利于机体的解毒和防癌作用。例如黄曲霉毒素B1、苯乙烯和醋氨酚等有害化学物质引起靶器官细胞严重损害时，组织内的谷胱甘肽含量降低、谷胱甘肽-S-转移酶的活性亦明显降低，若事先给予半胱氨酸，细胞内谷胱甘肽含量升高，上述有害化学物质的毒性作用明显下降。

11.5.1.2　脂肪

一般言之，膳食中脂肪能增加脂溶性有害化学物质在肠道吸收和体内蓄积，对机体不利。例如，脂肪能增加体内脂溶性有机氯农药的蓄积、增加苯及氟的毒性。但是，磷脂是细胞内质网的主要成分，又是维持MFO作用的重要组成部分，食物中缺少亚油酸或胆碱等促脂解（lipotropic）物质，都可能影响微粒体中磷脂的产生。这不仅影响MFO功能，也影响诱导作用，使与有害化学物质代谢有关的酶系统不能根据有害化学物质代谢的需要而适应地增加活性，影响有害化学物质的代谢。例如，当膳食中边缘性缺乏促脂解物质时，可使黄曲霉毒素B1在动物体内的致癌作用加强。

11.5.1.3　碳水化合物

有害化学物质体内转化的第二相结合反应为解毒反应，但需要耗能，糖类的生物氧化能快速地提供能量，并供给结合反应所需的葡萄糖醛酸。增加膳食中碳水化合物的供给量，可以提高机体对苯、卤代烃类和磷等有害化学物质的抵抗力。高碳水化合物低蛋白质膳食对三氯甲烷和四氯化碳中毒有保护作用。饥饿则能加剧四氯化碳、三氯甲烷的毒性，并引起肝糖原减少。这些发现，提示糖原的减少对肝脏解毒功能有不良影响。亦有研究发现降低葡萄糖、果糖、蔗糖时，能降低混合功能氧化酶的活性及细胞色素P450的水平。

11.5.1.4　维生素

1.维生素A　维生素A缺乏可改变内质网的结构，影响混合功能氧化酶的作用。动物实验证明，维生素A能降低某些有害化学物质的致癌性。例如：二甲基肼、黄曲霉毒素B1、3，4-苯并芘、二甲基蒽、7，12-二甲基-1，2苯并蒽等。对于维生素A的防癌机制尚不十分清楚。但有实验表明，有14种维生素A的衍生物，能抑制肝微粒体酶对3，4-苯并芘和其他多环芳烃的代谢活化，从而阻止它们转变为终致癌物。维生素A的前体β-胡萝卜素，是已知的能消除自由基的物质之一。

有害化学物质对维生素A的影响：目前已发现有多种有害化学物质能影响维生素A的代谢，降低其在动物和人体中的含量，甚至造成维生素A缺乏症。例如，有机氯农药DDT和狄氏剂、有机磷农药、多氯联苯、苯巴比妥、乙醇、二苯蒽等均能使动物或人肝中维生素A含量降低。印南等给大鼠含多氯联苯的饲料，3周左右即可见到动物毛乱、眼闭合等症状，补充维生素A后即可恢复。有实验表明，多氯联苯可促进14C-维生素A分解成14CO2，因此，有人认为有害化学物质可能是通过对混合功能氧化酶系统的诱导，促进维生素A的分解。而DDT等农药还可抑制维生素A的肠道吸收。因此，有害化学物质接触者应摄入较多的维生素A，但长期过量摄入时，亦会引起维生素A中毒。

2.B族维生素　维生素B1是体内糖代谢所必需，它以焦磷酸硫胺素的形式作为丙酮酸脱羧酶的辅酶，催化丙酮酸的氧化，快速地提供组织所必需的能量。缺乏维生素B1时，能降低胃肠道蠕动和消化液的分泌，从而引起食欲下降和消化不良。有人曾发现，汞、甲醇、四乙基铅和砷等引起神经炎症状时，血中丙酮酸含量增高，补充维生素B1可有效防止丙酮酸在体内的堆积。

维生素B1、维生素B12和维生素E联合用于治疗中枢神经系统损害和神经炎，可促进脑细胞和神经组织代谢及其功能的恢复。维生素B12与叶酸为红细胞成熟所必需，维生素B12缺乏时，肝脏及肠道细菌中偶氮还原酶活性下降，补充维生素B12即可恢复。对影响血液系统的有害化学物质接触者，应注意供给。致癌物质奶油黄借偶氮还原酶而代谢，故维生素B12可促进奶油黄的解毒，防止其致癌作用。

烟酸以烟酰胺的形式在体内构成辅酶Ⅰ（Co I或NDA）及辅酶Ⅱ（CoⅡ或NADP）成分，是有害化学物质生物转化中极为重要的递氢体。(www.xing528.com)

3.维生素C　维生素C对大部分有害化学物质、药物均有解毒作用。维生素C可以提高肝微粒体混合功能氧化酶（MFO）的活性，促进氧化或羟化反应，这是许多有机有害化学物质解毒的重要途径。缺乏维生素C抑制豚鼠肝微粒体MFO系统，使细胞色素P450、b5、NADPH-细胞色素P450还原酶、NADPH-细胞色素C还原酶、苯胺羟化酶等的活性明显下降。有研究者对9名健康志愿者，每日接受维生素C 500 mg，另9名志愿者服安慰剂。一年后，所有人均给1 g安替比林口服，并测定其药物半衰期。结果表明，维生素C组的药物清除率明显地高于安慰剂组，药物半衰期明显低于安慰剂组。

11.5.1.5　微量元素

1.铁　铁与机体能量代谢和防毒能力有直接或间接关系。铁在生物体内主要与蛋白质结合成含铁蛋白。人体含铁蛋白分为两类：①铁卟啉类蛋白：铁离子与卟啉结合形成血红素，成为各种具有重要功能蛋白质的辅基，这类蛋白质总称为血红素蛋白。人体的血红素蛋白主要有：血红蛋白（运输O2与CO2）、肌红蛋白（肌肉组织中贮存氧）、细胞色素b、c1、a、a3（分布在线粒体中，在生物氧化中起电子传递体的作用），细胞色素P450和b5主要存在于微粒体和过氧化氢酶中。缺铁会使过氧化氢酶和过氧化物酶活性降低。在线粒体中进行的生物氧化可为解毒反应提供能量（ATP）。②非铁卟啉类蛋白有铁蛋白、运铁蛋白、铁硫蛋白和铁钼蛋白等，其中铁硫蛋白和铁钼蛋白也起电子传递作用，参与生物体内氧化还原过程。

某些有害化学物质能干扰铁的吸收和利用，直接或间接地引起缺铁性贫血，例如镉、锰、铅、锌等，补充铁对这些有害化学物质有一定的防治作用。

有人认为铁过多能破坏内质网上的脂质，而使混合功能氧化酶作用受影响。

2.锌　锌是机体内多种金属酶的组成成分或激活因子。目前人们已了解得比较清楚的有30多种，不少与解毒有关，如碳酸酐酶、超氧化物歧化酶、醇脱氢酶、RNA聚合酶和DNA聚合酶等。锌可以激活细胞色素氧化酶、ATP酶的活性，可以促进细胞呼吸链的电子传递和氧化磷酸化，尤其对肝细胞线粒体内电子传递的作用。但是，过量的锌，亦可使超氧化物歧化酶、细胞色素氧化酶等的活性降低。

锌对金属有害化学物质有直接、间接的拮抗作用。锌在消化道可拮抗镉、铅、汞、铜、铁等的吸收。在体内可恢复被铅等损害的一些酶的活性。锌能诱导肝脏合成金属硫蛋白，后者能结合镉、汞等有害化学物质，使之暂时隔离封闭，减少其毒性。

锌在维持生物膜的结构和功能中起重要作用，锌是构成生物膜脂蛋白的成分之一。锌可影响某些膜结合酶的活性，缺乏时酶活性下降。锌可影响膜的通透性，尤其是对金属离子的通透性，防止某些金属离子催化形成氧自由基的能力，而锌可与铁竞争，亦与硫醇结合，从而减少或阻止铁的这种破坏性催化反应，阻碍新自由基的形成。锌亦可使还原型谷胱甘肽生成增多，升高谷胱甘肽过氧化物酶（GSHPX）和谷胱甘肽转硫酶的活性。因此，锌具有抗氧化能力，保护机体不受或少受自由基的攻击。

锌能提高机体免疫功能，而许多有害化学物质的致病机制之一就是损害机体的免疫功能，故补锌能提高抗毒能力。

3.硒　硒以硒胱氨酸的形式存在于谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）分子中。硒的主要生理功能是以GSH-PX的形式发挥抗氧化作用，保护细胞生物膜的结构。已知一些有害化学物质在体内可引起细胞膜结构的过氧化引起中毒性病变。而GSHPX能将过氧化物（ROOH）还原为无毒的羟基化合物，将过氧化氢（H2O2）还原为水，从而起到保护细胞膜的作用。硒亦参与抗氧化剂辅酶Q的组成。实验研究表明，缺硒使肝微粒体酶活性下降，影响有害化学物质的转化。

硒在元素周期表中与硫同族，化学性质相似，能与某些金属有害化学物质如汞、镉、铅等形成难溶的硒化物，减轻这些有害化学物质的毒性。

1949年就有人提出证据说明硒能防癌，至今已有许多动物实验证明多种有害化学物质的致癌率因补硒而下降。有人报道，硒对冶炼工人有预防肺癌的作用，作者收集了1975年后死亡的76名接触硒和致癌性混合气体的炼铜工人的肺组织标本，对照标本中，15例来自离冶炼厂50 km以外的农村死亡者，10例来自800 km以外的城市死亡者，按年龄、死因等配对分组，分析对比，结果提示：高硒对接触多种致癌性金属混合气体的工人可能具有保护作用。

其他元素如镁、锰、钴等亦对不同的有害化学物质具有独特的解毒作用。