老毒物,是金庸小说里对欧阳锋的称呼,不过眼下看来,这一称呼可能适用于每一个人。近日,美国一项研究发现了一种新的生命元素——溴(Br),溴在常态下具有腐蚀性,并且有毒,但就是这种有毒物质,被认为是动物体内必需的一种新元素,它可能成为一种新的生命元素。
另外,现代快报《发现》周刊记者了解到,在人体中,其实不仅只有溴这种“毒物”,还有很多其他“毒物”,有些“毒物”虽然有毒,但却对人体有用。就让我们一起来了解一下,人到底有多“毒”吧!
现代快报记者 戎丹妍
溴(Br) 没有这一元素果蝇会发育异常或死亡
人体究竟有多少“毒物”?这是一个涉及生物和化学跨界领域的问题。南京大学生命科学院研究生物化学的杨荣武教授告诉记者,要回答这个问题,首先要搞清,何为有毒?这是一个相对的概念,所有物质放到人体这个复杂的系统内,都可能从无毒变成有毒,也能从有毒变成无毒,“关键是要看它的量和度!”杨荣武这样说道。
就以这次发现的溴为例,杨荣武在仔细阅读了研究者在《细胞》(Cell)期刊发表的原文后,谨慎地回答:“首先,这次发现的溴这一元素在动物果蝇身上确实是一种必需元素,研究者发现如果果蝇在饮食中缺乏溴,就会导致发育异常、死亡等情况,这是因为溴这一物质参与果蝇体内基底膜的发育。基底膜是动物中常见的一种结缔组织,包括人,比如人的血管壁中就有这层基底膜,基底膜上有一种胶原蛋白,在果蝇中被命名为Ⅳ型胶原蛋白,这种蛋白在形成骨架的过程中,就需要溴的参与,如果没有溴,这种胶原蛋白就不能成形,那么就会影响到基底膜的功能。所以研究者认为溴是构成生命所必需的一种新元素。”
杨荣武说:“但是,因为研究者只是在果蝇体内做了这样一个实验,如果要上升到所有动物,包括人,还需要进行进一步的实验,因为果蝇只是一种昆虫,和人的机体还有很大差别。如果研究者在小鼠这样的哺乳动物身上也得出一样的结论,那么,基本上就可以如研究者所说的那样,‘如果没有溴,也就没有了动物’。”
另外,“溴即使是构成所有生命的必需元素,其量也要控制在一定范围内,如果过量吸收了溴,那肯定会引起中毒反应。”
氟(F) 没有它人的牙齿和骨头就不能正常发育
相反,如果人体能保证物质平衡,那么一些有毒的物质在体内也会变得很“老实”。
这里再举一个例子,那就是氟(F)。氟气具有剧毒,且具有极强的腐蚀性,但是在人体中,它却必不可少。微量的氟在人体中有利于钙和磷的利用及在骨骼中沉积,可以加速骨骼的形成,增加骨骼的硬度,并能刺激成骨细胞增生。氟还能被牙釉质中的羟磷灰石吸附,形成坚硬质密的保护层,从而抑制喜酸细菌的活性,对牙齿起到保护作用,“所以很多牙膏中会加氟来保护牙齿”,杨荣武说,“但是,人体每天需要的氟含量只要1、2毫克,如果多了就会导致一些病变,如氟斑牙就是氟过多引起的。”
氟和溴其实是一个家族,它们都来自“卤族”家族(包括氟、氯、溴、碘、砹),这个家族的成员在常态下其实都有毒性(毒性从氟依次递减),因为它们在常态下极不稳定,很容易和其他物质发生反应,因此如果被人体吸入,就会和人体组织发生反应,从而腐蚀人体。
氯(Cl) 没有它人就无法维持体液平衡
奇怪的是,“卤族”家族在人体组织中大都能找到,比如:氟、氯、溴(作用机制尚不明确)、碘,都在人体内出现。
碘应该是大家都熟知的一个,缺碘的人会得“粗脖子病”(即甲亢),所以后来人们在盐中加碘以防此病。
氯也是人体必需的元素之一,而且是常量元素之一(氟、碘都是微量元素),因为人体组织中很多地方用到氯这一元素,氯在人体中大多以离子形态出现,氯离子能帮助人体调节体液的渗透压、电解质的平衡和酸碱平衡,所以人体有液体的地方基本都能看到氯。人缺少氯会引起缺水、腹泻等疾病,因此我们每天要吃盐(主要成分NaCl)来补充氯离子。“但是,摄入氯过多也会引起高血压等疾病,所以现在要提倡人们少吃盐。”
硫化氢(H2S) “大蒜屁”含有这种气体,可帮助降血压
在人体中,除了有“卤族”这样“一大家子”出动的毒物,还有一些是本身没有多少毒性,但是和别的元素一合作,就成了“毒物”了,这就是有毒化合物,比如硫化氢(H2S)。
初中化学课本就告诉我们,硫化氢是一种散发着臭鸡蛋气味的有毒气体,人接触后容易对呼吸道、眼睛等造成伤害,严重的就会死亡。
但是,在我们的人体内,硫化氢不仅存在,还是作为一种有利物质存在。杨荣武说,过去人们只知道硫化氢存在于人体,并且是人体的一种代谢产物,因为在屁里面会有这种成分,但具体它对人体是否有益就不太清楚。但随着研究的深入,人们发现硫化氢对人体的重要性,它不仅能起到保护心血管的作用,还能帮助治疗糖尿病等疾病。
研究发现,人体的一种蛋白酶被催化后会释放出硫化氢,接着硫化氢会找到一种蛋白质“受体”,即蛋白质VEGFR2,硫化氢会和这种蛋白质里的一个分子结构发生反应,从而激活有关通道,使血液流通更加顺畅。研究者还发现,人体内胰岛素受体与VEGFR2受体细胞内部结构相同,进而发现硫化氢也能激活胰岛素受体,“逼迫”胰岛素产生增敏作用。这对治疗糖尿病又提供了新思路。
人在吃了大蒜等食物后能释放硫化氢,所以多吃大蒜能帮助人们降血压,当然这样你可能要少去人多的地方,因为你可能不小心就释放出“硫化氢气体”!
一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)
保护心血管,吃西瓜皮有助产生NO
除了硫化氢,一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)也是逐渐被人们发现的对人体有益的气体,它们都对心血管健康起到保护作用,当然所谓有益也都是在一定范围内。
一氧化氮是一种无色无味的有毒气体,在空气中能迅速和氧气发生反应,生成具有腐蚀性的气体二氧化氮(NO2),因此对人来说非常危险。但是,美国科学家伊格纳罗向世人展示了一氧化氮对人体的益处,他发现一氧化氮在人体内能扩张血管,帮助控制血液流向人体的各个部位,以起到保持血管清洁、预防中风、维持正常血压的作用。伊格纳罗还因此获得了1998年的诺贝尔生理医学奖,因为他的发现,“伟哥”也诞生了(一氧化氮能帮助男人产生性能力)。
在人体动脉内膜中,有一种蛋白酶会释放出一氧化氮,当人体需要大量供血时,内膜就会产生一些一氧化氮分子,这些分子很小,能很容易地穿过细胞膜。血管周围的平滑肌细胞接收到这一信号后就会舒张,使血管扩张。所以一氧化氮相当于一个“通风报信者”,只要它通过血管,血管就知道要扩张送血了。因此一氧化氮对调节体内血流有着重要作用。
杨荣武说:“人体内一氧化氮的主要来源是一种名叫精氨酸的氨基酸,而精氨酸又是由瓜氨酸合成而来,因此食用富含瓜氨酸的物质能够有效预防心血管疾病,在西瓜的瓜皮中,就含有很多瓜氨酸,因此夏天吃点西瓜皮可以帮助预防心血管疾病。”
同样,人体也会产生微量的一氧化碳辅助一氧化氮来保护心血管,少量的一氧化碳有消炎、扩充血管、改善器官供血机能、阻止血栓形成等作用。另外有研究表明,在做一些移植手术时,使用少量的一氧化碳能有效防止排斥反应。
砷、铅、汞等元素对人体确实有毒
杨荣武说,在我们人体中,除了发现对人体有用的生命元素,还发现了很多其他元素,但这些元素对人体到底有没有作用还没被完全认识清楚,比如溴就是其中之一。
据资料显示,目前在人体中已经发现了80多种元素,但对人体真正有用的,可以确定的有20多种,其中在人体中含量超过0.01%的常量元素有:氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁这11种;另外人体需要的微量元素有:碘、锌、硒、铜、钼、铬、钴、铁、锰、硅、钒、镍、氟等。另外一些元素,如:铅、镉、汞、砷、铝、锡,也被认为是人体可能需要的。
但是杨荣武告诉记者,铅、汞、砷这几种有毒物质对人体是没有用处的,“特别是砷,也就是俗称的砒霜,有段时间被认为也是构成生命的有用元素,但后来该论文被指有误,该论文就被撤销了。”
要能成为生命元素,首先它必须是生命需要的元素,并且需要不断补充才能维持生命,另外还要参与生命的有关反应,“只有具备了这三个条件,我们才能称这种元素为生命元素。”杨荣武说。
延伸阅读
什么是生命元素
目前人类发现的元素已达到100多种,而在天然的条件下,地球上可以找到90多种元素,根据目前掌握的情况,多数科学家比较一致的看法,认为生命必需的元素有氢、 硼、碳、氮、氧、氟、钠、镁、硅、磷、 硫、氯、钾、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、硒、钼、锡和碘。砷一度也被认为是生命元素,但后来又被否决。这些元素并不都是人体需要的,比如硼,只是某些绿色植物和藻类生长的必需元素,哺乳动物并不一定需要,包括人。