重金屬能不能通過新陳代謝排出體外?


這個問題問的過於寬泛,不同的重金屬有不同的情況。要問能不能的話,重金屬是通過新陳代謝排出體外的。問題只是在於能排出多少,需要多久。許多重金屬的中毒機理是和體內的酶結合從而干擾正常的生物化學反應,或者讓蛋白質變性,因為同人體內的化學物質結合了,自然就難以排出體外,排出的速度緩慢,但不代表就不能。


答案是重金屬可以通過代謝排出體。

首先糾正一個錯誤的認識,就是認為人類在進化過程中接觸不到重金屬。

重金屬是廣泛分布於土壤中的,很多重金屬還是人體必須的微量元素,紮根於土壤中的植物就有著相當完善的重金屬解毒機制。

既便是在工業化帶來普遍的環境污染以前,人類就可以接觸到對人體有害劑量的重金屬了,因為人類處於食物鏈的頂端,可以通過生物富集作用(Bioconcentration)不斷的攝取從下游食物鏈富集的重金屬。這種富集作用隨著營養級的升高,可使得被富集物質在高營養級的生物體內達到一個驚人的含量。

歷史上最著名的例子應該就是著名的合成農藥DDT了,其發明者米勒於1948年獲得了諾貝爾獎。但就是這麼一種在當時籠罩著眾多光環的產品隨後卻在全球範圍內遭到禁用。

1960年代,科學家們發現 DDT 在環境中非常難分解,並可在動物脂肪內蓄積,甚至在南極企鵝的血液中也檢測出 DDT 。瑞秋·卡森所著的《寂靜的春天》一書在喚起公眾意識方面有很重要的作用。據估計,DDT 在生物體內的代謝半衰期為8年;鳥類體內含DDT會導致產軟殼蛋而不能孵化,尤其是處於食物鏈頂端的食肉鳥如美國國鳥白頭海雕幾乎因此而滅絕。而且 DDT 對魚類是高毒的,因此從1970年代後,多數國家明令禁止或限制生產和使用DDT。由於機體對 DDT 的積累是可逆的,禁用 DDT 以後,美國密歇根湖魚類體內的DDT現在已經減少了90%。DDT 禁令還催生了中國的環境保護事業。

有點偏題了,回到主題上來,舉那麼一個栗子,其實就是為了說明即便沒有環境污染的影響,人類也是可以通過生物富集作用被動攝入重金屬的

於是,神說人要有重金屬解毒能力,於是人有了重金屬解毒能力,神看這個能力是好的,於是設計時保留了冗餘。

總的來說有兩類多肽直接參与到了重金屬的解毒中——

  1. 谷胱甘肽(GSH, γ-Glu-Cys-Gly),由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸組成,在體內分布極為廣泛,半胱氨酸上的巰基為其活性基團,可以與多種重金屬螯合形成具有一定結構的配位化合物達到解毒效果。

    (圖中的Cu2+可替換為鉛、汞、砷等重金屬)此外,谷胱甘肽還是機體的天然抗氧化劑,現在很多護膚品和保健品中均有添加。

  2. 富含半胱氨酸的低分子量的金屬硫蛋白(metallothionein,MT),與谷胱甘肽類似也是依靠巰基螯合重金屬進行解毒。大寶除了家喻戶曉的SOD密之外,還有一款 MT蜜就是添加了金屬硫蛋白

此外,新的解毒機制也在不斷被發現中,比如原來被認為只在植物中存在的植物螯合肽(phytochelatins,PCs)現在在線蟲體內也有發現。

對一些特定的重金屬,機體還有特殊的方式進行針對性的解毒。

砷一般以五價態(或三價態)存在,人體攝入這些無機態的化合物後,有一個連續代謝過程,首先是五價砷還原2個電子到三價砷,隨後氧化甲基化到五價有機砷。無機砷的主要代謝物二甲基砷酸能被大多數哺乳動物迅速地排泄。

總結——

  • 重金屬廣泛存在,人類在誕生之初就可以通過生物富集作用接觸到有害劑量的重金屬
  • 因此人類進化出了重金屬解毒機制
  • 不長期大劑量的接觸重金屬對人體健康不會造成明顯危害

參考資料:
DDT
砷的代謝及其毒性機制的相關性研究
A New Pathway for Heavy Metal Detoxification in Animals
Glutathione
Bioconcentration


自然是可以通過新陳代謝排出體外。


重金屬通常定義為密度大於4.5g/cm2的金屬,主要毒性源於重金屬離子與人體中各類酶發生作用,影響人體新陳代謝。這是因為重金屬多數是過度金屬元素,有生成配合物的傾向,人體的蛋白質多含有氨基、巰基等,與重金屬結合力強;許多酶的活性中心更可形成立體配位的螯合物,中心元素極易被結合力更強大的重金屬元素替換,使酶喪失活性。而人體本身就含有重金屬物質,某些還是必須微量元素,如銅、鋅、某類保健品炒得很熱的硒元素,等等,它們往往構成了酶類的活性中心。

當重金屬攝入時,根據化學性質不同,先與食物及消化液中的蛋白質及多肽類結合,或者與陰離子反應生成沉澱,多數於糞便中排出體外,不被吸收;被人體吸收的部分與血漿蛋白結合,部分在肝臟中被解毒,於膽汁中排出;部分被腎小管捕獲,在尿中排出。但進入血液的重金屬往往不能被完全代謝掉,它們在隨血循環運動的過程中,往往結合到自己的靶器官上,如有機汞具有親脂性,常富集於脂肪及大腦;鎘離子親骨骼,沉積在骨骼中,慢性中毒就導致有名的「痛痛病」;汞離子親腎小管,中毒往往引起急性腎衰竭;鉛離子也親骨骼,等等。重金屬一旦結合於靶器官,往往很難排出了,可長期積累引起慢性中毒,如水俁病患者是有機汞是在腦內蓄積了二十多年才引起明顯中毒反應的。

這時想排出重金屬往往需要臨床介入,如經典的驅汞、驅鉛治療,具體方法取決於重金屬種類,主要原理還是利用重金屬易形成配合物的特性,使用EDTA、巰基丙醇等藥劑結合重金屬離子。


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