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微量元素铬治疗糖尿病的研究进展
甘宜庆1 刘毅敏2 赵先英2*
（1.第三军医大学学员旅1队，2.第三军医大学药学院化学教研室*）
【摘要】 目的 综述微量元素铬治疗糖尿病的研究进展 方法 查阅大量相关学术文献，对铬元素的来源、生物学功能、与糖尿病的关系及作用机制进行详细的对比、调查和研究 结果 铬有效地降低了糖尿病患者，特别是Ⅱ型糖尿病(非胰岛素依赖型糖尿病)患者的血糖水平。 结论 糖尿病患者增加铬的摄入，可降低对胰岛素或口服降糖药的需求量，铬可以起到辅助治疗的作用。
关键词：铬；糖尿病
The Research Progress on the Treatment of Diabetes with Trace Element Chromium
Gan 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 University
Abstract： Purpose To review of the research progress on the treatment 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 type 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,糖尿病已经成为严重威胁人类健康的三大疾病之一,特别是Ⅱ型糖尿病(非胰岛素依赖病)较高的发病率以及较重的并发症已成为影响人类身心健康的重要公共卫生问题。近年来人们研究发现铁、锌、硒、铬等微量元素与人体健康的联系十分密切,对维持人体健康有重要作用，其中铬是与人体糖代谢、脂代谢等相关的重要微量元素。
通讯作者：赵先英，电话：[phone]
1　铬的生物学功能
铬(Chromium,Cr)是一种过渡金属元素，能以若干不同价态存在,其中以二价、三价和六价最为常见，最常见的就是+3，如三氯化铬，其次是+6，如重铬酸钾，还有+2，比如说把铬投在盐酸中就得到蓝色的二氯化铬。其次还有-2，-1，0，+4，+5但只有三价铬(Cr3+)才是人和动物所必需的，在生物体内是最稳定的形式。铬曾被认为是有毒有害元素，甚至是致癌物质，直至1957年，美国医学家Mertz、Schwarz等研究证实铬能够增强胰岛素的作用，是人和动物不可缺少的微量元素。这一发现对20世纪人类营养学产生了重大影响。近年来，在人类营养研究方面就发现有机铬对减肥、降低胆固醇及维持运动员正常状态等方面都有很大作用[1]。葡萄糖耐量因子(GTF)是胰岛素在哺乳动物组织中发挥最佳功能所必需的物质，可能在肝内合成，是由Cr3+，菸酸、氨基酸(冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸)构成的复合物，铬是其主要成分。 GTF的作用可能是促使胰岛素与靶细胞膜上的受体结合，使胰岛素与受体巯基形成二硫键，促使胰岛素发挥作用。现代医学认为，铬在体内与蛋白质、核酸以及各种低分子量配体结合，参与机体的正常糖、脂代谢，促进人体的生长发育。还有研究认为，铬对糖代谢的作用主要表现在：(1)促进葡萄糖通过细胞膜进入细胞内；(2)促进葡萄糖磷化； (3)促进葡萄糖氧化；(4)促进糖原合成和抑制糖异生。铬在糖代谢中作为胰岛素的一种“协同激素”，协助和增强胰岛素的作用，是胰岛素作用的辅助因子。
2 铬的来源
2.1　有机铬　Cr3+存在于生物体内,通过GTF影响糖的代谢。GTF是胰岛素的一个辅助因素，它能增强胰岛素机能的稳定；通过阻碍胰岛素酶,保持血胰岛素水平。Cr6+毒性最大，为吞入性毒物／吸入性极毒物，皮肤接触可能导致敏感，更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性，不能用于人群。目前国内应用于临床或动物实验的有机铬有葡萄糖酸铬，谷氨酸铬，如延边大学医学院电镜室金英锦等应用葡萄糖酸铬对实验性糖尿病小白鼠胰岛B细胞影响的超微结构观察[2],延边大学医学院文香兰等应用葡萄糖酸铬对糖尿病小鼠血糖的影响的观察[3]，延边大学医学院组织学与胚胎学教研室金政等用谷氨酸铬对实验性糖尿病小鼠血糖水平的影响的观察[4]。他们的实验结果均有明显地降低血糖作用。
2.2　无机铬　铬元素是一种惰性元素，缺乏与细胞的良好亲合性，因此机体对铬的反应不仅取决于铬数量亦取决于其化学种态。无机铬的吸收率很低，有机物生成的自然复合物中的铬较易被吸收。沈阳药学院邓岩沈等对有机铬(+3)与无机铬(CrCl3)作用的实验研究表明：有机铬灌胃给药7·5 mg/kg对正常小鼠的降血糖作用明显强于无机铬。对四氧嘧啶糖尿病小鼠的降血糖作用也明显强于无机铬，而且作用维持时间长[5]。说明有机铬有更强的生物活性。
许多研究表明人体和动物对有机铬的吸收率比无机铬高。实验表明， 无机铬在机体内的吸收率很低， 不足0.1%，一般动物性的铬吸收率约为30%， 植物铬吸收率仅为3%左右，只有存在于真菌内以蛋白－ 铬形式存在者方能达到50%以上的吸收率。所以人们不断在寻找一种高生物利用度铬， 作为对缺铬的人群和动物补充铬的良好来源。

3 铬与糖尿病的关系
3.1头发缺铬与糖尿病的关系
头发铬含量的测定，始于1954年。1968年Hambidge首次注意到美国少年糖尿病患者发铬含量与正常儿童存在高度显著差异。1972年Hambidge对美国不同年龄新生儿和婴儿进行分析后得出结论：头发分析能提供铬营养的有用指标。1975~1979年泰国、加拿大和英国科学工作者证明糖尿病与头发低铬有关[6]。南京市秦淮医院于青等对48例Ⅱ型糖尿病人头发铬元素进行测定，并与37例正常人进行比较，结果显示：37例正常人头发铬含量为0.88±0.39ppm，糖尿病人头发铬含量为0.57±0.30ppm，两组之间有非常显著差异。T=4.13，P<0.01[7]。
3.2　血铬含量与糖尿病的关系
糖尿病人血铬含量降低，严重缺铬时产生空腹高血糖。沈阳医学院邓岩晖等发现糖尿病人血清铬明显低于健康人，病程与血清铬具有高度相关性。解放军蚌埠坦克医学院张瑞敬等检查血铬的结果为0.49±0.13μmol/L(对照组60例)；0.33±0.12μmol/L(观察组60例)差异显著[8]。
3.3　尿铬含量与糖尿病的关系
镇江医学院仪器分析教研室何亚南等对25例糖尿病人尿铬含量测定为5.45±0.85 ng/mg肌苷；60例正常人尿铬(Ⅲ)含量为7.56±0.94 ng/mg肌苷。经统计学处理表明：不同年龄与性别的正常人尿铬(Ⅲ)/尿肌苷比值无显著性区别，糖尿病人尿铬(Ⅲ)/尿肌苷比值明显低于正常人，其差异具有高度显著性(P<0.01)[9]。
4铬治疗糖尿病的作用机制
生物体代谢掉所给予的葡萄糖的能力，称为葡萄糖耐量。1959年Schwarz和Mertz[10]发现啤酒酵母中含有一种天然物质可以使葡萄糖耐量受损的大鼠恢复，并称其为葡萄糖耐量因子。1974年，Mertz[11]首先报道分离出具有生物活性的GTF，GTF是一种能够维持动物血液中葡萄糖水平正常的有机铬结合蛋白，铬是保持GTF活性的必要成分，没有铬，GTF就无活性。铬通过形成GTF的活性部分，协同胰岛素发挥作用，是胰岛素的增强剂。糖尿病病人体内微量元素铬处于缺乏状态，糖尿病的特征是高血糖。当机体缺铬后，影响了葡萄糖在体内的正常代谢，使人体的葡萄糖耐量下降，胰岛素的活性及敏感性下降。铬参与糖代谢，能够促进胰岛素的分泌，使升高的血糖回到正常值，维持生命体正常的葡萄糖耐量。
有事实表明，糖尿病患者体内的铬含量显著降低，而补给铬可以有效地降低糖尿病患者，特别是Ⅱ型糖尿病患者的血糖水平，起到辅助治疗的作用[12]。有学者对63名Ⅱ型糖尿病病人分别给予富铬酵母、啤酒酵母和安慰剂，实验结果显示，啤酒酵母和安慰剂组的血糖和糖耐量变化均无统计学意义，而富铬酵母组的血糖和糖耐量均下降，具有显著统计学差异。Anderson、R、A[13]报告，3组伴有糖耐量减退的研究中，分别有18/20,7/8,8/9的病人在补充铬后糖耐量得到改善。Dosgl等报道了5个糖尿病人，其胰岛素日需要量为60~130 u，在补高铬酵母1~2月后，胰岛素日用量降为20~45 u。对外源性胰岛素和口服降糖药不敏感的病人，在服用CrCl32~4个月后，其血糖水平从14.4mmol/L降到6.6 mmol/L，5/13的病人在补铬后其胰岛素或口服降糖药用量减少了，吃安慰剂组的病人血糖水平无变化。因此，糖尿病患者增加铬的摄入，可降低对胰岛素或口服降糖药的需求量。
人吃进的淀粉可以分解为葡萄糖，在胰岛素和铬的共同作用下完成糖代谢，缺乏二者之一都将会发生糖尿病。胰岛素起作用要消耗铬，每个分子的胰岛素起作用都要消耗2个原子的铬。铬作用于葡萄糖代谢中的磷酸变位酶，如果缺铬，这种酶的活性就下降，必然影响到糖耐量。
胰岛素依赖性糖尿病人的后代的糖耐量减退，在补充铬后，也恢复到正常。吸收功能良好的患者，可通过食物补充铬，如肉类、鱼、虾、贝类、乳酪、蘑菇、原粮、红糖、黑胡椒、干果和芦笋等。完全肠道外营养(TPN)的胰岛素综合症，在加铬到TPN液中后也完全恢复到正常。一个有严重糖尿病综合症的病人，甚至每日要用50 u胰岛素，当加了250μg无机铬到TPN液中后，也恢复了正常，外源性胰岛素需要量从50 u/d降到零。
并不是所有的研究都认为补充铬是有益的，机体对补铬的反应与糖尿病的所处阶段，所补铬的形式和量、时间长短和机体铬水平高低有关。
5 铬的生理需要量和治疗剂量
人类对铬的需要量尚未由国际会议明确制定。从摄取及吸收量来看，每天摄入50~110μg可以满足生理需要。然而，铬在天然食物中的含量一般在1×10-6以下，远不能满足人体正常需要。口服制剂治疗疾病时，用量不可过大，有人用180~1000μg/d时取得了疗效。静脉注射铬时，有报告指出，每天250μg共2周，维持量20μg/d,可使缺铬现象及病人的一般情况好转。后用动物实验证明：局部注射铬(不论骨骼及腹膜腔)可诱发肉瘤，故皮下及肌肉注射铬均属禁忌。补铬以口服为宜[14]。
各年龄段铬的每日摄入推荐量如下：
婴儿：(0～0.5岁)， 10～40微克；(0.5～1.0岁) ，20～60微克；
儿童：(1～3岁) ，20～80微克；(4～6岁)， 30～120微克；
青少年：50～200微克；
成　人： 50～200微克。

6　铬缺乏的主要原因
人体对铬的需求量尽管很小，但现代人体内的缺铬现象仍然存在，老年人和糖尿病人缺铬现象比较严重。铬缺乏的原因主要是摄入不足或消耗过多。人体铬主要来自食物 ， 而人体对铬的吸收率较低 ，因此 ， 某些人群可以缺铬。而影响食物中铬含量的因素有：
(1)土壤铬含量的高低。植物或种子的铬含量随土壤铬含量的提高而提高。
(2)谷物加工精度。铬在谷物种皮中的含量高于内层，因此，加工愈精其铬含量越小。精制面粉可损失铬 40%，砂糖为 90%，大米为 75%，脱脂牛奶为 50%。
(3)糖蜜精制程度。一般来说精制后甜度越低，色泽越深其含铬量越丰富。
(4)炊具的类型。酸性条件可使不锈钢中铬转入食物中。另一方面饮食习惯也制约了铬的摄入，因我国人民习惯食用以谷物精细加工后的制品为主，而经常食用富含微量元素的海产品和动性食品的习惯不多。因而引起缺铬[15]。
(5)如此外，饮用水的低铬也有一定影响。
缺铬的另一主要原因是人体对铬消耗增加。如烧伤、感染、外伤和体力消耗过度，可使尿铬排出增加。另外精制加工的食品还会促进机体内留存的铬大量排泄，使体内缺铬的现象进一步加剧。
7　矫正缺铬的建议
7.1　倡导科学的膳食习惯
针对缺铬是由膳食而引起的这个主要原因，提倡食物的多样化，多注意食用未精加工的食品，多食用含铬较高的海产品、动物性食品，因为海洋中的动植物对铬有较强的富集能力。含铬较多的食品有：海参、虾、鱿鱼、墨鱼、鸡肉、鹅肉、鸭肉、牛肉、猪肉、海带、紫菜、莴苣黑木耳、黄花菜、绿豆、赤豆、芝麻、黑枣等。
7.2　提倡生产富铬的功能性食品
由于食物中铬的不足，对缺铬严重的人群及高危人群(中老年人、糖尿病易感人群)提供强化铬的食品。通过生物转化使某些主副食动植物性食品经过饲料、肥料的方法，使有益的微量元素进入动植物组织中，成为其组成成分[16]。如我们可用啤酒酵母作微量元素载体酵母将无机铬转化成非常活化的有机铬(GTF)，从而得到富铬酵母，这是一种很好的富铬功能性食品基料，对防治糖尿病及冠心病很有效。人体对富铬酵母中有机铬的吸收率可达25%。
8 存在的问题
　实验发现，细胞内的蛋白中有一种物质能影响胰岛素受体，被称为寡肽载脂蛋白低分子量铬结合物，此结合物可因铬浓度不同而使酪氨酸激酶活性增加8倍，由此说明铬在糖代谢中的重要性。
30多年前有临床研究发现，给中国糖尿病患者每天补充2-吡啶甲酸铬1000微克，4个月后可使糖化血红蛋白降低近2％。但后来其他人重复此项研究却得不到类似结果，因此成了一大疑问。铬对中国的患者到底有没有治疗效果呢，我国糖尿病患者需要补铬吗？
目前，荷兰学者的一项研究显示，非西方糖尿病人群可能从铬治疗中获益。但迄今为止，还没有看到有关铬有助于西方糖尿病人群的报道。这一结论引起了糖尿病患者的普遍关注。
近年来对补铬的安全性产生了疑问，体外研究发现2-吡啶甲酸铬有致畸性。虽然临床上未发现问题，但从2004年12月起还是被一些国家的食品监督局禁用。但可用富铬酵母，可是此后，对其的研究结果也不一致。
尚有许多未被发现的规律，需要进一步的观察与研究。
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