生命必需元素根據(jù)其在人體中的含量分為常量元素和微量元素，其中微量元素的含量少于0.01%，但對人體的生理活動具有重要意義。目前公認(rèn)的人體必需微量元素有鐵、銅、鋅、硒、鉻、碘、鈷和鉬。酶是生命的催化劑，參與人體生長發(fā)育、物質(zhì)代謝等重要過程。微量元素是許多人體酶的必需成分或輔助因子，人體中存在的1000多種酶中，約60%需要微量元素參加或激活。微量元素的缺乏或過量都會對人體健康造成不利影響，如今微量元素失衡狀況加劇，因土壤、植物等各種外源性物質(zhì)中微量元素缺乏引起的人體微量元素“隱性饑餓”現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，進(jìn)而對相關(guān)酶的合成及活性造成了影響，故本文對8種人體必需微量元素與酶活性的關(guān)系進(jìn)行了綜述。

1.人體必需微量元素鐵與酶的關(guān)系

鐵是人體中含量最高的必需微量元素，除了參與人體氧的運(yùn)輸和貯存外，鐵還參與多種酶的合成。如：參與細(xì)胞色素氧化酶的合成代謝；參與人體氧化氫酶、琥珀酸脫氫酶和過氧化物酶的合成，以促進(jìn)人肝臟中藥物的代謝；它也與乙酰輔酶A和細(xì)胞色素C還原酶等的活性有著密切的關(guān)系。

在正常生理中，鐵是細(xì)胞增殖所必需的，如：DNA合成需要鐵依賴性核糖核苷酸還原酶。鐵還是過氧化氫和一氧化二氮產(chǎn)生免疫細(xì)胞所需酶的重要組成部分，因此，鐵缺乏會導(dǎo)致細(xì)胞免疫受損，特別是導(dǎo)致T細(xì)胞成熟缺陷，巨噬細(xì)胞分化停止和NKC活性受損。鐵缺乏時還可通過抑制蛋白激酶C導(dǎo)致T細(xì)胞運(yùn)動性降低，其主要機(jī)制可能是通過增加氧化劑水平及降低抗氧化酶活性。此外，有研究表明，鐵可以促進(jìn)溶酶體和組織蛋白酶D的釋放，進(jìn)而引起細(xì)胞凋亡。

當(dāng)體內(nèi)鐵水平過高時，它會改變GSH-Px活性并增加細(xì)胞毒性醛的產(chǎn)生，損傷細(xì)胞器，如線粒體、肌質(zhì)網(wǎng)、溶酶體等，引起心力衰竭。總之，鐵密切影響著體內(nèi)鐵酶的活性，一旦異常會引發(fā)多種病癥。

2.人體必需微量元素銅與酶的關(guān)系

銅是所有生物體內(nèi)必不可少的微量元素，它主要通過酶的輔助因子形式參與體內(nèi)自由基解毒和氧化磷酸化等代謝過程。
銅作為金屬酶的輔助因子參與機(jī)體的重要功能，具體包括氧化應(yīng)激（銅/鋅超氧化物歧化酶）、線粒體呼吸鏈（細(xì)胞色素c氧化酶）、神經(jīng)遞質(zhì)合成（多巴胺β-單加氧酶）、彈性蛋白合成（賴氨酰氧化酶）、腸細(xì)胞鐵吸收（肝素）和色素沉著（酪氨酸酶）等。銅是銅藍(lán)蛋白和銅-鋅超氧化物歧化酶的重要成分，并且會影響過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶等抗氧化酶的活性，與機(jī)體抗氧化過程密切相關(guān)。此外，缺銅引起貧血的機(jī)制也可能與銅依賴性酶有關(guān)，如銅藍(lán)蛋白和細(xì)胞色素c氧化酶。

攝入過多的銅會降低人體抗氧化酶活性，并降低其清除脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的能力。有研究顯示，適量濃度的銅可使GSH-Px活性顯著提高，而過量的銅則使GSH-Px活性降低。機(jī)體銅含量一定時，銅對硒和鋅具有一定的促進(jìn)作用，而當(dāng)機(jī)體銅持續(xù)增加后，則顯示拮抗作用，從而降低機(jī)體GSH-Px活性，進(jìn)而降低了GSH-Px清除H₂O₂自由基的能力。郭劍英等的研究也表現(xiàn)出類似趨勢，GSH-Px的活性隨著Cu²⁺質(zhì)量濃度的增加呈先升高后下降。

3.人體必需微量元素鋅與酶的關(guān)系

鋅與酶、蛋白質(zhì)和信號轉(zhuǎn)錄因子的生物活性有關(guān)，參與體內(nèi)各種平衡機(jī)制的維持，并作為多種酶的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)和催化輔助因子，如組蛋白去乙酰化酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等。

鋅在維持氧化還原穩(wěn)態(tài)中起重要作用，其發(fā)揮抗氧化劑的作用是通過銅/鋅超氧化物歧化酶的催化、上調(diào)金屬硫蛋白(MT)的表達(dá)以及蛋白質(zhì)巰基的保護(hù)等。鋅可以降低促氧化劑酶如誘導(dǎo)型硝酸鹽合成酶的活性，促進(jìn)過氧化氫酶、超氧化物歧化酶、抗氧化蛋白等的活化，抑制脂質(zhì)過氧化。鋅可以誘導(dǎo)超氧化物歧化酶(SODs)的輔助因子MT的產(chǎn)生，MT可以催化O^2-向H₂O₂的轉(zhuǎn)化，后者是OH的清除劑。

鋅金屬酶對細(xì)胞生長至關(guān)重要，與多種DNA或RNA合成酶相關(guān)。體外試驗(yàn)表明，鋅可改善滋養(yǎng)層細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力，這是通過促進(jìn)信號轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)錄激活劑3-基質(zhì)金屬蛋白酶-2/9信號通路實(shí)現(xiàn)的。

此外，鋅作為多種金屬酶的主要成分參與晶狀體內(nèi)糖酵解過程，參與維持晶狀體內(nèi)糖代謝過程中的無氧酵解酶系（如乳酸脫氫酶、醛糖酶、已糖激酶等）的活性，防止晶狀體混濁。鋅參與組成人體能力代謝的相關(guān)酶，如碳酸酐酶、乳酸脫氫酶等，與人體的運(yùn)動能力密切相關(guān)。鋅可降低高強(qiáng)度運(yùn)動導(dǎo)致的肌酸激酶升高，緩解運(yùn)動疲勞。鋅還影響人體生殖系統(tǒng)中多種酶的合成及活性，如男性缺鋅會影響精子發(fā)生過程中各種酶的活性，從而影響生殖功能。若鋅缺乏則會影響唾液磷酸酶的活性和味蕾細(xì)胞更新，導(dǎo)致厭食、異食癥。

當(dāng)體內(nèi)鋅水平過高時，可降低心臟、肝臟中超氧化物岐化酶等酶的活性。

4.人體必需微量元素硒與酶的關(guān)系

硒是一種重要的，具有抗衰老、抗腫瘤和改善免疫機(jī)能的微量營養(yǎng)元素。

目前，研究較多的含硒蛋白有谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)家族成員和硒結(jié)合蛋白1，它們被認(rèn)為與癌癥風(fēng)險或發(fā)展密切相關(guān)。谷胱甘肽過氧化酶在催化分解體內(nèi)產(chǎn)生的過氧化物（包括過氧化氫）中起著重要作用，它與過氧化氫酶、超氧化歧化酶共同構(gòu)成機(jī)體對抗氧化損傷多級酶防體系，進(jìn)而防止內(nèi)細(xì)胞氧化損傷病如大骨節(jié)病、克山病、癌癥等的發(fā)生。硒結(jié)合蛋白1介導(dǎo)了硒的抗癌作用，可用于預(yù)測多種癌癥患者的預(yù)后，與GPx密切相關(guān)。有研究顯示宮頸癌組織中硒結(jié)合蛋白1表達(dá)與GPx活性呈負(fù)相關(guān)，在前列腺癌、肝細(xì)胞癌中也已證實(shí)二者呈明顯負(fù)相關(guān)。

到目前仍有很多硒蛋白的功能和機(jī)制尚不完全清楚，如硒蛋白x(Selx)，它可以間接清除使機(jī)體產(chǎn)生氧化損傷的活性氧，作為重要的氧化還原酶在抵御機(jī)體氧化損傷方面起著重要作用，有研究顯示，Selx基因沉默可提高人正常肝臟細(xì)胞(LO2)細(xì)胞株中GSH-Px和SOD的活性，維護(hù)機(jī)體的代謝平衡。

硒的缺乏會降低GSH-Px和多種類型硒蛋白的表達(dá)，進(jìn)而降低清除自由基的能力，激活體內(nèi)氧化應(yīng)激和過氧化損傷的p53、環(huán)氧化酶(COX2)、p38、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)等信號通路，引發(fā)細(xì)胞凋亡壞死，導(dǎo)致營養(yǎng)性肌營養(yǎng)不良。此外，體內(nèi)低硒可能導(dǎo)致甲狀腺中GSH-Px的活性降低，影響甲狀腺過氧化物酶的活性，造成甲狀腺腫。

當(dāng)體內(nèi)硒水平過高時，可抑制一些酶的活性及維生素B12和葉酸代謝紊亂等問題，引發(fā)機(jī)體心、肝、腎的病變。

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