人体中的微量元素——硅(Si)

        硅是第14号元素，原子量28，09，硅作为半导体材料，在电子工业和信息领域有广泛的用途。硅过去叫矽，在地壳中的含量约占25，796，仅次子氧而居第二位。这是因为，地壳中花岗岩占有很大比重，而花岗岩的主要成分就是二氧化硅。其他岩石中也程度不同地含有二氧化硅。

        一提起硅，人们会想到矽肺病，这是由于工人在充满硅粉尘中长期劳动，粉尘   通过呼吸道进入肺而引起的职业病。然而，硅又是人体必需元素，成人体内含硅总量约为18克，每天需要量约3毫克，吸收率约1%。

        硅在上世纪70年代才被列为是人类所必需的微量元素。硅是生物体骨组织、软骨组织、结缔组织正常生长发育的必需微量元素之一。硅在动植物生活中都是很重要的，植物的灰分和入类的骨骼中都有硅。人体不同组织中含硅量不同，在皮肤及主动脉、气管与肌腱中最多，皮肤中的含量随龄的增加而减少。能被人体利用的硅存在于单硅酸、果酸、黏多糖等化合物中，许多动植物含有些化合物，通过食物被人体吸收利用。硅容易被吸收，食物中和饮料中的硅酸通过粪便和尿排出，由于各种食物都含富的硅，因而通常不会缺乏。

        硅最外层有四个电子，它和其他元素化合时，有4个共价键，因此，硅化合物具有很高的稳定性，有助于结缔组织和膜的稳定。硅和氧结合成互相交替的长链，可将多糖和蛋白质之间有机地联结起来。因此，有人把硅称为生命的“交联剂”。现代医学应用硅作原料，制成许多人工脏器，如人工关节、人工心脏、人工气管等等，在脏器移植中起很大作用，使一些不治之症变为可治之症。

（一）硅的主要生理功能

1.硅与黏多糖的合成有密切关系。黏多糖又叫氨基多糖，是氨基酸与单糖或糖醛酸聚合而成的混合多糖，是结缔组织、黏液的主要成分，具有保护、黏合、减少摩擦、维持上皮组织和结缔组织的强度和弹性等生理作用。皮肤和结缔组织中的透明质酸和硫酸软骨素中，都含有硅元素。

2.硅能促使骨骼的生长发育。在骨化过程中，硅和钙的含量呈正相关，硅具有促进骨骼钙化成熟的作用。有人作过这样的实验：给缺硅的鸡，喂以含硅不百万分之一的饲料，结果鸡未得到充足的硅，出现生长停滞，骨的发育和羽毛的生长都很差；而当饲料补充到百万分之三十的硅时，则可防止鸡发育不正常的现象，并使体重加了35%。

3.硅能防止血管硬化，维护血管的正常功能，调节血管壁的通透性，促进血管中弹性纤维增生，防止动脉硬化。动脉硬化病人硅的血清含量明显低于正常人。同时正常人的硅含量也随着年龄的增长而降低。从中显而易见必需微量元素硅与人的寿命之间的关系。常饮矿泉水的老人，一般身体健康，寿命较长，可能与矿泉水中含有较高浓度的可溶性单硅酸有关。

4.硅能维持皮肤健康美丽。硅能激活催化胶原蛋白分子交互链形成的水解酶，促进皮肤胶原蛋白的合成，有效提高胶原蛋白的含量，维持立体网状结构特征，从而恢复皮肤的柔顺性、弹性和保水功能。

5. 硅能拮抗铝的毒性作用，增加铝的排泄。硅和铝的拮抗作用具有相当重要的生物意义。硅参与胶原的生物合成，增强胶原中脯氨酸羟化酶的活性，铝可以取代该酶辅因子中某些金属离子的位置，抑制酶的活性，而当硅酸存在时可减少铝的这种有害作用，减少了铝的生物毒性作用。

（二）缺乏硅的危害

1.骨质发育不良，影响儿童和青少年的生长发育。如：骨异常、畸形、牙齿釉质发育不良，生长缓慢。

2.对成年人来说，可导致血管的通透性下降及弹性降低，易发生冠心病和动脉硬化。

3.致骨质疏松，指甲脆弱。

4.硅代谢异常，关节炎，癌症，麻风病，结核，糖尿病，甲状腺肿。

（三）人体对硅的需要量

目前尚无明确的人对硅的需要量，美国人饮食中硅的平均摄入量据估计每天约1克。

（四）需补充硅的人群

关节炎、高血压、动脉硬化、肝硬化患者，可以缓解病情。

（五）硅过量的危害

1.硅过量对人体是有害的。如吸入矿物粉尘（二氧化硅）引起的矽肺（硅肺），硅微粒先是刺激泡中的巨噬细胞的吞噬作用，巨噬细胞吞噬硅尘死亡，又引起相邻的成维细胞受刺激而合成胶原，形成矽肺。因此，硅的吸入量不能过高，在粉尘大的环境中，要注意保护自己。

2.对骨骼发育不利。

3.可能在泌尿道沉淀而形成结石。

4.导致进行性全身性硬化症。

（六）摄取需知

1.补钙的同时应注意摄取硅，才能较好地预防骨质疏松。

2.啤酒中富含大量的硅，易被人体吸收，适量饮用啤酒，可以帮助保持人体骨骼强健。

3.在谷物制成高精度的产品（如精米、白面）后，其大部分硅就被丢失了。

4.在通常食物含硅量的水平上，硅不会产生毒性。

5.锌具有抗石英溶血作用，补充硫酸锌、葡萄糖酸锌对矽肺防治有一定意义。

长期以来，人们一直认为砷是一种剧毒的物质。一提到砷，有人还会“谈虎色变”。因自古以来，人们对砒霜（三氧化二砷）的剧毒性印象极为深刻，不少人死于不到半克的砒霜之下。19934月，在贵州西南地区发现世界罕见的大面积砷中毒，病区覆盖二百万人的居住区域，当时病人数以千计，仅兴仁县交乐乡就有四十二人死亡，造成中毒的原因是当地一些乡村小煤矿出产的煤含砷量极高，燃煤时所产生的无色烟尘污染了人的皮肤、食物和饮水。后来查明这些无色烟尘含有高浓度的三氧化二砷，即最著名的毒药——一砒霜。

但是，不是所有砷的化合物都是剧毒的。砷的毒性因其价态及其化合物的溶解度的不同而差别很大。单质砷无毒，三价砷毒性要比五价砷大100倍以上。另外，三氧化二砷较三硫化二砷、砷酸等易溶于水，毒性较大，而后两者毒性较小。若生物体内的砷被甲基化后毒性反而下降（这与汞和铅的情况相反），同时排泄速度加快，这时体内三价砷的毒性被抑制，其结果是体内大部分砷被无毒化了。

有趣的是古希腊时代把砷盐长期用来治疗贫血或作为动物的强壮剂，还用各种有机砷化物促使家禽和猪健壮的成长。瑞士库尔地区的山区居民把1-2克的天然砷（可能是五价砷酸盐）任意塞入嘴里，在家里也常把它撒在涂有黄油的面包上食用。他们把砷看作是强壮剂和造血剂，结果也未发现健康上有什么异常现象。

微量的砷在体内不但无明显毒害作用，还有某些生血刺激作用和促进组织、细胞生长的功能。但就砷本身的生物化学本质来讲，它仍然是一种原生质毒物，它能使体内很多重要酶的活性以及细胞呼吸、分裂和繁殖受到严重干扰。砷是一种胞浆毒物，对蛋白质的巯基具有巨大的亲和力，可与体内许多参与重要代谢的含巯基的酶；特别是丙酮酸氧化酶的巯基相结合，使其失去活力，而影响细胞的正常代谢，造成广泛的神经系统和肿、肾、脾、心肌的脂肪变性和坏死，过量的砷化物进入人体可引起急性或慢性中毒甚至癌症。

急性砷中毒常由误食砷杀虫药、吸入大量含砷粉尘或气K中含砷量过高等因素引起，主要表现为口内出现金属味，腹痛、恶心、呕吐、频频腹泻、大便水样带血、中毒者发生脱水、血尿，并很快出现休克。如不及时抢救，可在24小时内死亡。

慢性砷中毒是在环境砷污染情况下，长期经食物、饮水及空气接触较少量的砷化物，经过数年甚至几十年的体内蓄积才出现的中毒表现。症状为食欲不振、体重下降、下痢或便秘、胃肠道障碍、末梢神经炎、鼻黏膜萎缩、嗅觉减退、听力障碍、结膜炎、皮肤角化症或黑皮症、有时会引起皮肤癌、台湾黑脚病等。

砷中毒的治疗：换血，注射二巯基丙酮，进行透析。

预防砷中毒：硒与汞、砷、镉呈拮抗作用，硒可以显著地抑制和减弱汞化物毒性，抵消和预防砷和镉的毒性，适量补充硒对预防砷中毒有积极作用。