鋅、鎂、鈣水平與血脂代謝的研究進展

龔帥昌 楊大剛

（1貴陽醫學院2013級研究生 貴州貴陽550004；2貴陽醫學院附屬醫院 貴州貴陽550004）

隨著生活水平不斷提高，人們的飲食結構逐漸發生變化，血脂代謝紊亂導致的肥胖和超重比例也逐漸升高，而血脂異常又會引起肝臟、心血管等一系列疾病，近年來研究發現，微量元素對血脂代謝也有著不同程度的影響，它通過激活和抑制機體內生物酶的活性而對許多相應生物學過程產生重要影響。目前國內外研究較多并認為可能與血脂代謝相關的微量元素主要有以下三種：鋅、鎂、鈣。現將鋅、鎂、鈣微量元素在血脂代謝方面的研究進展綜述如下：

1 鋅對脂代謝的作用

鋅是維持生命體許多重要生理過程必須的微量元素之一，它可影響細胞增殖、分化、免疫應答、蛋白質和核酸的合成、碳水化合物和脂質代謝過程，同時它對多種酶起到活化作用[1]。鋅在體內主要以金屬有機化合物的形式存在，有些是以配合物的形式存在，游離存在的成分很少，在這些化合物的形式中又多以輔酶的形式存在。鋅是人體內多種酶（例如：堿性磷酸酶、蛋白酶、乳酸脫氫酶、肽酶、核糖核酸、去氧核糖核酸的聚合酶等）的重要組成成分或激活因子，對機體代謝起著廣泛的調控作用，還能與一些非酶類的有機分子配合基形成復合物，并對其構成產生影響。在基因水平上，鋅參與了脂肪酸合成和降解的信號轉導，參與生長因子活化、血小板活化和同型半胱氨酸濃度的調控，在分子水平上影響血脂代謝的變化[2-3]。

Akihiro[4]等人研究表明，鋅絡合物不僅激活PI3K-Akt途徑，而且可以直接抑制激素敏感性脂肪酶（HSL）或激活細胞中游離脂肪酸的酶的活性。HSL是催化甘油三酯（TG）水解的限速酶，在胰島β細胞內表達和活化，并可能與TG堆積有關，鋅是否直接針對HSL或游離脂肪酸釋放復合物的影響需在未來的實驗驗證。同時鋅還參與了銅鋅超氧化物歧化酶（CuZn-SOD）的構成，激活谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px），從而使線粒體細胞色素P450酶系統產生自由基受到抑制，同時抑制NADPH－細胞色素C還原酶，間接清除自由基，故缺鋅可以使清除自由基的能力下降，脂質過氧化的能力加強[5]，從而引起脂質代謝紊亂。

辛華玲[6]等研究者對小鼠進行了動物實驗，也進一步印證了缺鋅可引起血脂代謝異常。體內鋅與超氧化物歧化酶（SOD）有一定的相關性。缺鋅大鼠體內血漿甘油三酯水平升高，并可以引起高密度脂蛋白、低密度脂蛋白內部構成發生改變[7]。另有實驗研究證實[8]：鋅不足還會加劇必需脂肪酸缺乏的癥狀和誘導肝臟脂質代謝紊亂[9-10]，血清鋅含量與血清低密度脂蛋白（LDL-C）呈負相關，與血清總膽固醇（TC）、高密度脂蛋白（HDL-C）呈正相關，而鋅的低攝入與血清甘油三酯無明顯相關性，與DAVIS[11]等人的研究結論一致。這些研究均表明了鋅在脂肪酸代謝中發揮了重要的作用。

2 鎂對脂代謝的作用

鎂是人類機體中細胞內含量第二的陽離子，也是機體生理活動必需的元素之一，具備很多重要的生理生化作用，如參加脂質代謝、促進蛋白質合成等。鎂是很多參與脂質代謝的酶的輔助因子[12]，如鎂離子已被證實能抑制肝脂肪酶的生成及調節脂肪酶的活性，對調節脂質代謝有直接作用[13]。Gupto等[14]對14名患有高脂血癥并經過腎移植的患者進行了6個月的隨訪觀察，前3個月進行基礎觀察，后3個月讓患者服用MgO2制劑，與前3個月比較，服鎂制劑后病人血鎂達正常水平，總膽固醇/高密度脂蛋白、總膽固醇、低密度脂蛋白、甘油三酯明顯降低，而高密度脂蛋白明顯升高。與Hadjistavri研究結論一致[15]。

關于鎂影響脂類代謝的確切機制，還在進一步研究探討中，其它可能原因是：鎂作為呼吸酶系統重要的輔助因子，參與了乙酰輔酶A（CoA）的形成，使大量脂質轉變形成乙酰輔酶A進入三羧酸循環，從而促進脂質代謝；另一種可能的機制是，鎂能增加機體內乳糜微粒的清除，無論是脂肪的分解還是肝臟攝取脂類物質，乳糜微粒清除均能提升脂蛋白脂肪酶（LPL）的活性，而脂蛋白脂肪酶對血脂代謝又起著重要的促進作用，從而對血脂代謝產生影響。

HMG-CoA還原酶是膽固醇合成的限速酶，當機體缺乏鎂時，可通過磷酸化作用影響HMG-CoA還原酶活性[16]，同時機體中的卵磷脂膽固醇轉酰酶活性也會明顯降低，高密度脂蛋白膽固醇形成減少，進而干擾甘油三酯代謝和分布，也可能是由于細胞膜上花生四烯酸含量下降，細胞膜中多不飽和脂肪酸的缺乏增加脂肪的胞飲作用，結果導致高脂血癥[17]。當總膽固醇升高，鎂缺乏時肝細胞和線粒體中鎂離子濃度與分布發生改變，從而導致肝功能改變的結果。鎂對脂質代謝影響的具體機制目前還不完善，尚待研究，但是目前可見，鎂制劑對調節脂質代謝起重要作用，同時可也提示含鎂飲食可以減少高血脂癥的發生率。

3 鈣對脂代謝的作用

鈣作為人體必需的營養素,已經證明可以降低倉鼠[18]，大鼠[19、20]，豬[21]、兔[22]，和人類[23]血漿中血脂的作用。鈣的攝入可能影響血液循環中脂質水平，很可能是由于鈣和脂質在腸道中相互作用，從而互相影響吸收。Yacowitz等試點研究[24]顯示三個健康的男性連續服用鈣劑4 d的時間，每天服用2.7 g鈣，糞便脂類排泄增加了91%（標準差3.1），Jacobsen等[25]將10名成年人分為為期1周的等熱量低鈣（500mg/d）組和高鈣（1800mg/d）組飲食，經研究分析表明，高鈣的攝入可使糞便脂類排泄增加2.5倍。此外，由于鈣劑的補充，鈣可以結合膽汁酸來降低其重吸收，使之排泄到糞便的比例增加，從而使在肝臟和血漿中的膽固醇脂降低。Ka Ying Ma等[26]的一項隨機的研究也得出了相似的結果：將48只去勢的倉鼠分成四個相等的時段喂食，四個時段中每公斤分別喂含有0、2、6和8 g鈣，實驗結果顯示，血漿總膽固醇，甘油三酯和非高密度脂蛋白膽固醇的含量隨著食用鈣劑量的增加而降低，而高密度脂蛋白膽固醇和糞便膽汁酸排出的含量隨著食用鈣劑量的增加而增加。這些結果提示鈣直接與脂肪酸相互作用干擾腸道的吸收功能，且鈣與膽汁酸類似的相互作用增強了鈣和脂肪酸之間的相互作用。

鈣影響脂類代謝也有可能涉及其它機制。有證據表明，甲狀旁腺激素（PTH）和1,25-二羥維生素D有調節脂肪細胞活性的作用，體外甲狀旁腺激素濃度高時減少脂解[27、28]。在原發性甲狀旁腺功能亢進癥的患者報道中表明，這種效應可能導致體重超重和人體中脂肪量的增加[29]。鈣補充劑能抑制循環的甲狀旁腺激素和1,25-二羥維生素D的濃度，從而可能促進脂肪分解。Agouti蛋白在轉基因小鼠中的脂肪細胞表達表明，補充鈣能增加脂類分解，升高機體的溫度，降低脂肪酸合成酶的活性與體重[27]。鈣劑能直接影響脂肪細胞和產熱功能從而達到減肥目的[27、30]，調查表明鈣的攝入量和體重成負相關性[27、30、31]。在腸道中，脂質和鈣的相互作用可能也有助于這種效果的產生。

綜上所述，鋅、鎂、鈣三種微量元素的攝入和吸收均可引起體內脂質代謝的變化，其體內含量過高或者過低都易誘發相關疾病和導致肥胖的發生，因此，可通過調節鋅、鎂、鈣在機體中的含量，從而改善機體對脂質代謝的影響，預防和延緩相關疾病的發生。

[1]Kechrid Zine,Hamdi Malika,Nazirolu Mustafa,et al.Vitamin D Supplementation Modulates Blood and Tissue Zinc, Liver Glutathione and Blood Biochemical Parameters in Diabetic Rats on a Zinc-Deficient Diet [J].Biological Trace Element Research,2012,148 (3):371-377

[2]Heike tom Dieck,Frank Doring,Hans-Peter Roth,et al.Changes in Rat Hepatic Gene Expression in Response to Zinc Deficiency as Assessed by DNA Arrays[J].The Journal of Nutrition,2003,133(4):1004-1010

[3]Beattie JH,Kwun IS.Is zinc deficiency a risk factor for atherosclerosis[J].The British Journal of Nutrition,2004,91(2):177-181

[4]NakayamaAkihiro,Hiromura Makoto,AdachiYusuke,etal．Molecular mechanism of antidiabetic zinc-allixin complexes:regulations of glucose utilization and lipid metabolism[J]．Journal of Biological Inorganic Chemistry,2008,13(5):675-684

[5]Shaheen AA,el-Fattah AA．Effect of dietary zinc on lipid peroxidation, glutathione, protein thiols levels and superoxide dismutase activity in rat tissues [J]．The International Journal of Biochemistry and Cell Biology,1995,27(1):89-95

[6]辛華玲，韓同喜，龔書明，等.鋅與鍺對小鼠免疫功能及抗氧化作用的實驗研究[J]．中華預防醫學雜志，1996,30(4):221-224

[7]李峰,郭振榮,趙霖.鋅在機體代謝中的作用[J]．國外醫學(醫學地理分冊),1999，20(3):103-106

[8]段鏈,金銀龍.銅鋅鈣鎂4種微量元素與動脈粥樣硬化[J].國外醫學(衛生學分冊),2008,35(5):287-291

[9]Kettler SI,Eder K,Kettler A,et al.Zinc deficiency and the activities of lipoprotein lipase in plasma and tissues of rats force-fed diets with coconut oil or fish oil[J].The Journal of Nutritional Biochemistry,2000,11(3):132-138

[10]Islam,Md.Shahidul,Loots,et al.Diabetes,metallothionein,and zinc interactions:A review[J].BioFactors,2007,29(4):203-212

[11]Cindy D Davis,David B Milne,Forrest H Nielsen．Changes in dietary zinc and copper affect zinc-status indicators of postmenopausal women, notably, extracellular superoxide dismutase and amyloid precursor proteins [J]．Am J Clin Nutr,2000,71 (3):78l-788

[12]Cristiane Hermes Sales,Adriana Rodrigues dos Santos,Dennys Esper Corrêa Cintra,et al.Magnesium-deficient high-fat diet:Effects on adiposity[J].lipid profile and insulin sensitivity in growing rats[J].Clin Nutr,2014,33(5):879-888

[13]Bo S,Pisu E.Role of dietary magnesium in cardiovascular disease prevention[J].insulin sensitivity and diabetes,2008,19(1):50-56

[14]Gupta BK,Glicklich D,Tellis VA．Magnesium repletion therapy improved lipid metabolism in hypomagnesemic renal transplant recipients:a pilot study[J].Transplantation,l999,67(11):1485-1487

[15]Hadjistavri LS,Sarafidis PA,Georgianos PI,Tziolas IM,Aroditis CP, Hitoglou-Makedou A,Zebekakis PE,Pikilidou MI,Lasaridis AN.Beneficial effects of oral magnesium supplementation on insulin sensitivity and serum lipid profile [J].Medical Science Monitor: International Medical Journal Of Experimental And Clinical Research,2010,16(6):307-312

[16]Randell EW,Mathews M,Gadag V,et al.Relationship between serum magnesium values,lipids and anthropometric risk factors [J].Atherosclerosis，2008,196(1):413-419

[17]張少芬,劉義明.血鎂、血脂與腦血管病的關系[J].廣東微量元素科學,2003,10(11):36-38

[18]Michael Pellizzon,John Santa Ana,Edgar Buison,et al.Effect of a modified milk fat and calcium in purified diets on cholesterol metabolism in hamsters.LIPIDS,2004,39(5):441-448

[19]Vaskonen T,Mervaala E,Sumuvuori V,et al.Effects of calcium and plant sterols on serum lipids in obese Zucker rats on a low-fat diet[J].The British Journal of Nutrition,2002,87(3):239-245

[20]Olatunji LA,Soladoye AO,Oyeyipo PI.Effect of increased dietary calcium on hemorheological.lipid and lipid peroxidation in oral contraceptive-treated female rats[J].Clinical Hemorheology and Microcirculation,2008,38(2):135-142

[21]Rodas BZ de,Gilliland SE,Maxwell CV,et al.Hypocholesterolemic action of Lactobacillus acidophilus ATCC 43121 and calcium in swine with hypercholesterolemia induced by diet[J].Journal of Dairy Science,1996,79(12):2121-2128

[22]Howard HT Hsu,Nathan C Culley.Effects of dietary calcium on atherosclerosis,aortic calcification,and icterus in rabbits fed asupplemental cholesterol diet[J]. Lipids in Health and Disease,2006,5 (16):16

[23]Jacqmain M,Doucet E,Després JP,et al.Calcium intake,body composition,and lipoprotein-lipid concentrations in adults[J].The American Journal of Clinical Nutrition,2003,77(6):1448-1452

[24]Yacowitz H,Fleischman AI,Bierenbaum ML.Effects of oral calcium on serum lipids in man[J].British Medical Journal,1965,1(5446):1352-1354

[25]Jacobsen R,Lorenzen JK,Toubro S,et al.Effect of short-term high dietary calcium intake on 24-h energy expenditure,fat oxidation,and fecal fat excretion[J].International Journal of Obesity and Related Metabolic Disorders,2005,29(3):292-301

[26]Ka Ying Ma,Nan Yang,Rui Jiao,et al．Dietary calcium decreases plasma cholesterol by down-regulation of intestinal Niemann-Pick C1 like 1 and microsomal triacylglycerol transport protein and up-regulation of CYP7A1 and ABCG 5/8 in hamsters[J]．Molecular Nutrition&Food Research，2011,55(2):247-258

[27]Zemel MB,Shi H,Greer B,et al.Regulation of adiposity by dietary calcium [J].Federation of American Societies for Experimental Biology Journal,2000,14(9):1132-1138

[28]Kelly KA,Gimble JM.1,25-Dihydroxy vitamin D3 inhibits adipocyte differentiation and gene expression in murine bone marrow stromal cell clones and primary cultures[J].Endocrinology,1998,139(5):2622-2628

[29]Grey AB,Evans MC,Stapleton JP,et al.Body weight and bone mineral density in postmenopausal women with primary hyperparathyroidism [J].Annals of Internal Medicine,1994,121(10):745-749

[30]Davies KM,Heaney RP,Recker RR,et al.Calcium intake and body weight[J].Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism,2000,85(12):4635-4638

[31]Major GC,Alarie FP,Doré J,et al.Calcium plus vitamin D supplementation and fat mass loss in female very low-calcium consumers:potential link with a calcium-specific appetite control[J].The British Journal of Nutrition,2009,101(5):659-663