微量元素鉻治療糖尿病的研究進(jìn)展改

1、微量元素鉻治療糖尿病的研究進(jìn)展甘宜慶1 劉毅敏2 趙先英2*（1.第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)員旅1隊(duì)，2.第三軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院化學(xué)教研室*）【摘要】 目的 綜述微量元素鉻治療糖尿病的研究進(jìn)展 方法 查閱大量相關(guān)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，對鉻元素的來源、生物學(xué)功能、與糖尿病的關(guān)系及作用機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)的對比、調(diào)查和研究 結(jié)果 鉻有效地降低了糖尿病患者，特別是型糖尿病(非胰島素依賴型糖尿病)患者的血糖水平。 結(jié)論 糖尿病患者增加鉻的攝入，可降低對胰島素或口服降糖藥的需求量，鉻可以起到輔助治療的作用。關(guān)鍵詞：鉻；糖尿病The Research Progress on the Treatment of Diabetes with Tr

2、ace Element ChromiumGan Yiqing, Zhao Xianying(1.Third military medical university Company 1 2. Third military medical university Department of Chemistry, Chongqing 400038, China)Comp1, Student Brigade, The Third Military Medical UniversityAbstract： Purpose To review of the research progress on the t

3、reatment of diabetes with trace element chromium Method Undertake detailed contrast, investigation and research on the source of chromium, biological function, and the relationship between diabetes and mechanism Results Chromium effectively reduced the blood glucose levels in diabetics especially ty

4、pe II diabetes ( non insulin dependent diabetes mellitus ) Conclusion Diabetic can reduce the insulin or oral hypoglycemic drugs demand through increasing chromium intake and chromium can play the role of adjuvant therapy.Key Words：Chromium；Diabetes目前,糖尿病已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅人類健康的三大疾病之一,特別是型糖尿病(非胰島素依賴病)較高的發(fā)病率以及較

5、重的并發(fā)癥已成為影響人類身心健康的重要公共衛(wèi)生問題。近年來人們研究發(fā)現(xiàn)鐵、鋅、硒、鉻等微量元素與人體健康的聯(lián)系十分密切,對維持人體健康有重要作用，其中鉻是與人體糖代謝、脂代謝等相關(guān)的重要微量元素。通訊作者：趙先英，電話：023-687522161鉻的生物學(xué)功能鉻(Chromium,Cr)是一種過渡金屬元素，能以若干不同價(jià)態(tài)存在,其中以二價(jià)、三價(jià)和六價(jià)最為常見，最常見的就是+3，如三氯化鉻，其次是+6，如重鉻酸鉀，還有+2，比如說把鉻投在鹽酸中就得到藍(lán)色的二氯化鉻。其次還有-2，-1，0，+4，+5。但只有三價(jià)鉻(Cr3+)才是人和動物所必需的，在生物體內(nèi)是最穩(wěn)定的形式。鉻曾被認(rèn)為是有毒有害元素

6、，甚至是致癌物質(zhì)，直至1957年，美國醫(yī)學(xué)家Mertz、Schwarz等研究證實(shí)鉻能夠增強(qiáng)胰島素的作用，是人和動物不可缺少的微量元素。這一發(fā)現(xiàn)對20世紀(jì)人類營養(yǎng)學(xué)產(chǎn)生了重大影響。近年來，在人類營養(yǎng)研究方面就發(fā)現(xiàn)有機(jī)鉻對減肥、降低膽固醇及維持運(yùn)動員正常狀態(tài)等方面都有很大作用1。葡萄糖耐量因子(GTF)是胰島素在哺乳動物組織中發(fā)揮最佳功能所必需的物質(zhì)，可能在肝內(nèi)合成，是由Cr3+，菸酸、氨基酸(冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸)構(gòu)成的復(fù)合物，鉻是其主要成分。 GTF的作用可能是促使胰島素與靶細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，使胰島素與受體巰基形成二硫鍵，促使胰島素發(fā)揮作用。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為，鉻在體內(nèi)與蛋白質(zhì)、核酸以

7、及各種低分子量配體結(jié)合，參與機(jī)體的正常糖、脂代謝，促進(jìn)人體的生長發(fā)育。還有研究認(rèn)為，鉻對糖代謝的作用主要表現(xiàn)在：(1)促進(jìn)葡萄糖通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)；(2)促進(jìn)葡萄糖磷化； (3)促進(jìn)葡萄糖氧化；(4)促進(jìn)糖原合成和抑制糖異生。鉻在糖代謝中作為胰島素的一種“協(xié)同激素”，協(xié)助和增強(qiáng)胰島素的作用，是胰島素作用的輔助因子。2 鉻的來源2.1有機(jī)鉻Cr3+存在于生物體內(nèi),通過GTF影響糖的代謝。GTF是胰島素的一個(gè)輔助因素，它能增強(qiáng)胰島素機(jī)能的穩(wěn)定；通過阻礙胰島素酶,保持血胰島素水平。Cr6+毒性最大，為吞入性毒物吸入性極毒物，皮膚接觸可能導(dǎo)致敏感，更可能造成遺傳性基因缺陷，吸入可能致癌，對環(huán)境有持久

8、危險(xiǎn)性，不能用于人群。目前國內(nèi)應(yīng)用于臨床或動物實(shí)驗(yàn)的有機(jī)鉻有葡萄糖酸鉻，谷氨酸鉻，如延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院電鏡室金英錦等應(yīng)用葡萄糖酸鉻對實(shí)驗(yàn)性糖尿病小白鼠胰島B細(xì)胞影響的超微結(jié)構(gòu)觀察2,延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院文香蘭等應(yīng)用葡萄糖酸鉻對糖尿病小鼠血糖的影響的觀察3，延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室金政等用谷氨酸鉻對實(shí)驗(yàn)性糖尿病小鼠血糖水平的影響的觀察4。他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均有明顯地降低血糖作用。2.2無機(jī)鉻鉻元素是一種惰性元素，缺乏與細(xì)胞的良好親合性，因此機(jī)體對鉻的反應(yīng)不僅取決于鉻數(shù)量亦取決于其化學(xué)種態(tài)。無機(jī)鉻的吸收率很低，有機(jī)物生成的自然復(fù)合物中的鉻較易被吸收。沈陽藥學(xué)院鄧巖沈等對有機(jī)鉻(+3)與無機(jī)鉻(CrCl

9、3)作用的實(shí)驗(yàn)研究表明：有機(jī)鉻灌胃給藥7·5 mg/kg對正常小鼠的降血糖作用明顯強(qiáng)于無機(jī)鉻。對四氧嘧啶糖尿病小鼠的降血糖作用也明顯強(qiáng)于無機(jī)鉻，而且作用維持時(shí)間長5。說明有機(jī)鉻有更強(qiáng)的生物活性。許多研究表明人體和動物對有機(jī)鉻的吸收率比無機(jī)鉻高。實(shí)驗(yàn)表明， 無機(jī)鉻在機(jī)體內(nèi)的吸收率很低， 不足0.1%，一般動物性的鉻吸收率約為30%， 植物鉻吸收率僅為3%左右，只有存在于真菌內(nèi)以蛋白 鉻形式存在者方能達(dá)到50%以上的吸收率。所以人們不斷在尋找一種高生物利用度鉻， 作為對缺鉻的人群和動物補(bǔ)充鉻的良好來源。3 鉻與糖尿病的關(guān)系3.1頭發(fā)缺鉻與糖尿病的關(guān)系頭發(fā)鉻含量的測定，始于1954年。19

10、68年Hambidge首次注意到美國少年糖尿病患者發(fā)鉻含量與正常兒童存在高度顯著差異。1972年Hambidge對美國不同年齡新生兒和嬰兒進(jìn)行分析后得出結(jié)論：頭發(fā)分析能提供鉻營養(yǎng)的有用指標(biāo)。19751979年泰國、加拿大和英國科學(xué)工作者證明糖尿病與頭發(fā)低鉻有關(guān)6。南京市秦淮醫(yī)院于青等對48例型糖尿病人頭發(fā)鉻元素進(jìn)行測定，并與37例正常人進(jìn)行比較，結(jié)果顯示：37例正常人頭發(fā)鉻含量為0.88±0.39ppm，糖尿病人頭發(fā)鉻含量為0.57±0.30ppm，兩組之間有非常顯著差異。T=4.13，P<0.017。3.2血鉻含量與糖尿病的關(guān)系糖尿病人血鉻含量降低，嚴(yán)重缺鉻時(shí)產(chǎn)生空

11、腹高血糖。沈陽醫(yī)學(xué)院鄧巖暉等發(fā)現(xiàn)糖尿病人血清鉻明顯低于健康人，病程與血清鉻具有高度相關(guān)性。解放軍蚌埠坦克醫(yī)學(xué)院張瑞敬等檢查血鉻的結(jié)果為0.49±0.13mol/L(對照組60例)；0.33±0.12mol/L(觀察組60例)差異顯著8。3.3尿鉻含量與糖尿病的關(guān)系鎮(zhèn)江醫(yī)學(xué)院儀器分析教研室何亞南等對25例糖尿病人尿鉻含量測定為5.45±0.85 ng/mg肌苷；60例正常人尿鉻()含量為7.56±0.94 ng/mg肌苷。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理表明：不同年齡與性別的正常人尿鉻()/尿肌苷比值無顯著性區(qū)別，糖尿病人尿鉻()/尿肌苷比值明顯低于正常人，其差異具有高度顯著

12、性(P<0.01)9。4鉻治療糖尿病的作用機(jī)制生物體代謝掉所給予的葡萄糖的能力，稱為葡萄糖耐量。1959年Schwarz和Mertz10發(fā)現(xiàn)啤酒酵母中含有一種天然物質(zhì)可以使葡萄糖耐量受損的大鼠恢復(fù)，并稱其為葡萄糖耐量因子。1974年，Mertz11首先報(bào)道分離出具有生物活性的GTF，GTF是一種能夠維持動物血液中葡萄糖水平正常的有機(jī)鉻結(jié)合蛋白，鉻是保持GTF活性的必要成分，沒有鉻，GTF就無活性。鉻通過形成GTF的活性部分，協(xié)同胰島素發(fā)揮作用，是胰島素的增強(qiáng)劑。糖尿病病人體內(nèi)微量元素鉻處于缺乏狀態(tài)，糖尿病的特征是高血糖。當(dāng)機(jī)體缺鉻后，影響了葡萄糖在體內(nèi)的正常代謝，使人體的葡萄糖耐量下降，

13、胰島素的活性及敏感性下降。鉻參與糖代謝，能夠促進(jìn)胰島素的分泌，使升高的血糖回到正常值，維持生命體正常的葡萄糖耐量。有事實(shí)表明，糖尿病患者體內(nèi)的鉻含量顯著降低，而補(bǔ)給鉻可以有效地降低糖尿病患者，特別是型糖尿病患者的血糖水平，起到輔助治療的作用12。有學(xué)者對63名型糖尿病病人分別給予富鉻酵母、啤酒酵母和安慰劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，啤酒酵母和安慰劑組的血糖和糖耐量變化均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而富鉻酵母組的血糖和糖耐量均下降，具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。Anderson、R、A13報(bào)告，3組伴有糖耐量減退的研究中，分別有18/20,7/8,8/9的病人在補(bǔ)充鉻后糖耐量得到改善。Dosgl等報(bào)道了5個(gè)糖尿病人，其胰島素日需要

14、量為60130 u，在補(bǔ)高鉻酵母12月后，胰島素日用量降為2045 u。對外源性胰島素和口服降糖藥不敏感的病人，在服用CrCl324個(gè)月后，其血糖水平從14.4mmol/L降到6.6 mmol/L，5/13的病人在補(bǔ)鉻后其胰島素或口服降糖藥用量減少了，吃安慰劑組的病人血糖水平無變化。因此，糖尿病患者增加鉻的攝入，可降低對胰島素或口服降糖藥的需求量。人吃進(jìn)的淀粉可以分解為葡萄糖，在胰島素和鉻的共同作用下完成糖代謝，缺乏二者之一都將會發(fā)生糖尿病。胰島素起作用要消耗鉻，每個(gè)分子的胰島素起作用都要消耗2個(gè)原子的鉻。鉻作用于葡萄糖代謝中的磷酸變位酶，如果缺鉻，這種酶的活性就下降，必然影響到糖耐量。胰島素

15、依賴性糖尿病人的后代的糖耐量減退，在補(bǔ)充鉻后，也恢復(fù)到正常。吸收功能良好的患者，可通過食物補(bǔ)充鉻，如肉類、魚、蝦、貝類、乳酪、蘑菇、原糧、紅糖、黑胡椒、干果和蘆筍等。完全腸道外營養(yǎng)(TPN)的胰島素綜合癥，在加鉻到TPN液中后也完全恢復(fù)到正常。一個(gè)有嚴(yán)重糖尿病綜合癥的病人，甚至每日要用50 u胰島素，當(dāng)加了250g無機(jī)鉻到TPN液中后，也恢復(fù)了正常，外源性胰島素需要量從50 u/d降到零。并不是所有的研究都認(rèn)為補(bǔ)充鉻是有益的，機(jī)體對補(bǔ)鉻的反應(yīng)與糖尿病的所處階段，所補(bǔ)鉻的形式和量、時(shí)間長短和機(jī)體鉻水平高低有關(guān)。5 鉻的生理需要量和治療劑量人類對鉻的需要量尚未由國際會議明確制定。從攝取及吸收量來看

16、，每天攝入50110g可以滿足生理需要。然而，鉻在天然食物中的含量一般在1×10-6以下，遠(yuǎn)不能滿足人體正常需要?？诜苿┲委熂膊r(shí)，用量不可過大，有人用1801000g/d時(shí)取得了療效。靜脈注射鉻時(shí)，有報(bào)告指出，每天250g共2周，維持量20g/d,可使缺鉻現(xiàn)象及病人的一般情況好轉(zhuǎn)。后用動物實(shí)驗(yàn)證明：局部注射鉻(不論骨骼及腹膜腔)可誘發(fā)肉瘤，故皮下及肌肉注射鉻均屬禁忌。補(bǔ)鉻以口服為宜14。各年齡段鉻的每日攝入推薦量如下：嬰兒：(00.5歲)， 1040微克；(0.51.0歲) ，2060微克；兒童：(13歲) ，2080微克；(46歲)， 30120微克；青少年：50200微克；成

17、人： 50200微克。6鉻缺乏的主要原因人體對鉻的需求量盡管很小，但現(xiàn)代人體內(nèi)的缺鉻現(xiàn)象仍然存在，老年人和糖尿病人缺鉻現(xiàn)象比較嚴(yán)重。鉻缺乏的原因主要是攝入不足或消耗過多。人體鉻主要來自食物 ， 而人體對鉻的吸收率較低 ，因此 ， 某些人群可以缺鉻。而影響食物中鉻含量的因素有：(1)土壤鉻含量的高低。植物或種子的鉻含量隨土壤鉻含量的提高而提高。(2)谷物加工精度。鉻在谷物種皮中的含量高于內(nèi)層，因此，加工愈精其鉻含量越小。精制面粉可損失鉻 40%，砂糖為 90%，大米為 75%，脫脂牛奶為 50%。(3)糖蜜精制程度。一般來說精制后甜度越低，色澤越深其含鉻量越豐富。(4)炊具的類型。酸性條件可使不

18、銹鋼中鉻轉(zhuǎn)入食物中。另一方面飲食習(xí)慣也制約了鉻的攝入，因我國人民習(xí)慣食用以谷物精細(xì)加工后的制品為主，而經(jīng)常食用富含微量元素的海產(chǎn)品和動性食品的習(xí)慣不多。因而引起缺鉻15。(5)如此外，飲用水的低鉻也有一定影響。缺鉻的另一主要原因是人體對鉻消耗增加。如燒傷、感染、外傷和體力消耗過度，可使尿鉻排出增加。另外精制加工的食品還會促進(jìn)機(jī)體內(nèi)留存的鉻大量排泄，使體內(nèi)缺鉻的現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。7矯正缺鉻的建議7.1倡導(dǎo)科學(xué)的膳食習(xí)慣針對缺鉻是由膳食而引起的這個(gè)主要原因，提倡食物的多樣化，多注意食用未精加工的食品，多食用含鉻較高的海產(chǎn)品、動物性食品，因?yàn)楹Ｑ笾械膭又参飳︺t有較強(qiáng)的富集能力。含鉻較多的食品有：海參、

19、蝦、魷魚、墨魚、雞肉、鵝肉、鴨肉、牛肉、豬肉、海帶、紫菜、萵苣黑木耳、黃花菜、綠豆、赤豆、芝麻、黑棗等。7.2提倡生產(chǎn)富鉻的功能性食品由于食物中鉻的不足，對缺鉻嚴(yán)重的人群及高危人群(中老年人、糖尿病易感人群)提供強(qiáng)化鉻的食品。通過生物轉(zhuǎn)化使某些主副食動植物性食品經(jīng)過飼料、肥料的方法，使有益的微量元素進(jìn)入動植物組織中，成為其組成成分16。如我們可用啤酒酵母作微量元素載體酵母將無機(jī)鉻轉(zhuǎn)化成非?；罨挠袡C(jī)鉻(GTF)，從而得到富鉻酵母，這是一種很好的富鉻功能性食品基料，對防治糖尿病及冠心病很有效。人體對富鉻酵母中有機(jī)鉻的吸收率可達(dá)25%。8 存在的問題實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)的蛋白中有一種物質(zhì)能影響胰島素受

20、體，被稱為寡肽載脂蛋白低分子量鉻結(jié)合物，此結(jié)合物可因鉻濃度不同而使酪氨酸激酶活性增加8倍，由此說明鉻在糖代謝中的重要性。30多年前有臨床研究發(fā)現(xiàn)，給中國糖尿病患者每天補(bǔ)充2-吡啶甲酸鉻1000微克，4個(gè)月后可使糖化血紅蛋白降低近2。但后來其他人重復(fù)此項(xiàng)研究卻得不到類似結(jié)果，因此成了一大疑問。鉻對中國的患者到底有沒有治療效果呢，我國糖尿病患者需要補(bǔ)鉻嗎？目前，荷蘭學(xué)者的一項(xiàng)研究顯示，非西方糖尿病人群可能從鉻治療中獲益。但迄今為止，還沒有看到有關(guān)鉻有助于西方糖尿病人群的報(bào)道。這一結(jié)論引起了糖尿病患者的普遍關(guān)注。近年來對補(bǔ)鉻的安全性產(chǎn)生了疑問，體外研究發(fā)現(xiàn)2-吡啶甲酸鉻有致畸性。雖然臨床上未發(fā)現(xiàn)問題

21、，但從2004年12月起還是被一些國家的食品監(jiān)督局禁用。但可用富鉻酵母，可是此后，對其的研究結(jié)果也不一致。尚有許多未被發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，需要進(jìn)一步的觀察與研究。參考文獻(xiàn) 1孫長顥. 營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué) M.北京:人民衛(wèi)生出版社,2007.114-160.2金英錦,文香蘭,李善花.葡萄糖酸鉻對實(shí)驗(yàn)性糖尿病小白鼠胰島B細(xì)胞影響的超微結(jié)構(gòu)觀察J.微量元素與健康研究,2001,18(1):73文香蘭,李善花,王啟偉.葡萄糖酸鉻對糖尿病小鼠血糖水平的影響J.微量元素與健康研究,2000,17(4):14金政,李洪斌,金松竹.谷氨酸鉻對實(shí)驗(yàn)性糖尿病小鼠血糖水平的影響J.延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2002,25(1):115鄧巖沈,劉志松.有機(jī)鉻（）與無