第五节 锌的吸收、转运和排泄
锌（zinc，Zn）是人类必需的14种微量元素中较为重要的一种，它属于元素周期表中第9位（ⅡB族），原子序数30，原子量65.39，是过渡金属元素的一种。锌作为多种酶的重要成分，几乎参与机体内所有的生理代谢过程，对生长发育、繁殖、免疫和维持神经系统的正常功能具有重要作用。
研究资料表明，锌具有以下生理功能：①锌是多种酶的组分和激活剂：据统计，锌是体内300多种酶（如碳酸酐酶、醇脱氢酶、羧基肽酶、DNA多聚酶、醛缩酶、过氧化物歧化酶、精氨酸酶、组氨酸酶、卵磷脂酶、烯醇化酶等糖、蛋白质、脂肪和核酸代谢过程中所需的酶）的组分，这些酶在锌存在下才有活性并可达到最大酶活性，同时锌可维持这些酶的构型并在酶反应时起辅酶作用；②调节体内多种生理生化活动：锌与半胱氨酸和（或）组氨酸形成锌指结构，存在于核膜蛋白上、转录因子中及涉及基因调控的许多蛋白质中，对基因的转录、表达、细胞增殖、分化等起调节作用；③维持膜结构的完整性：锌能与膜蛋白的巯基、羧基、磷脂的磷酸根及糖蛋白中唾液酸的羧基等结合，具有稳定细胞膜结构和防止膜脂类过氧化的功能。因此，锌的代谢异常不仅严重影响人体的生长发育（尤其是儿童）和健康，而且与多种疾病的发生、发展有重要关系。
一、锌在人体内的分布
人体内锌的含量仅次于铁，成年人平均约为2.3g（1.5～2.5g），男性略多于女性，主要以胞液内或线粒体内金属蛋白形式存在于几乎全部脏器内。各组织内锌浓度最高者为视网膜、脉络膜及前列腺，其次为肌肉、肝脏和肾脏，但在骨骼内总含量最多（占锌总量的50%以上），皮肤次之（20%）。足月新生儿含锌60mg，其中1/3贮存于骨中，1/4贮存于肝脏。血液中的锌80%存在于红细胞的碳酸酐酶中，小部分以配价键与两个珠蛋白分子相连。血浆中的锌50%与前白蛋白结合，7%与游离氨基酸结合（以组氨酸、半胱氨酸为主），其余部分与α2巨球蛋白、转铁蛋白、β脂蛋白及IgG相结合。
二、锌的吸收
根据人和动物的试验研究表明，一般正常成人每日食物中的含锌量平均约10～15mg，通常仅约20%～30%被吸收。小肠是锌吸收的主要器官，十二指肠末端和空肠是锌吸收的主要部位，胃和大肠几乎不吸收锌。锌吸收的具体步骤和机制尚未完全阐明，目前认为，小肠内壁上皮细胞的刷状缘首先从肠腔中摄取锌，在小肠吸收过程中，小肠内存在的巯基组氨酸三甲基内盐（thionein）等金属结合蛋白类物质与锌形成金属-巯基组氨酸三甲基内盐（metallothionein）金属结合物，参与对锌的调节和吸收。锌摄取可通过锌转运体（zinc transporter，ZnT）、螯合的锌、细胞内的泡囊形成或膜的锌通道，或通过与阴离子协同转运等所介导。细胞锌的摄入主要通过主动转运和促进扩散达到饱和，而少量锌的摄入和转运可通过扩散作用达到非饱和状态。然后，锌进入吸收细胞，并和细胞内的锌库相互作用。最后，细胞内的锌透过基底膜进入门脉循环系统。
研究认为，细胞内的锌透过基膜进入血液（或淋巴）循环系统时需要血清白蛋白的参与，因为白蛋白可能是锌从门静脉重新吸收的主要载体。全身白蛋白水平的变化可影响锌的吸收。锌吸收的耗能过程实际上发生在基底膜上，而血清中白蛋白含量又作为吸收锌的最后一步的调节者。除了白蛋白外，其他外源性的配位体（如各种氨基酸和柠檬酸等）会降低向门脉系统的传输，但乙二胺四乙酸（EDTA）却大大增加了这种锌的传输。
三、锌的转运
锌从肠腔吸收后，与配体结合，再运送至小肠上皮细胞内的临时贮存处锌池（zinc pool）。锌在组织及细胞内的转运过程需要一系列参与锌吸收、排泄和胞内存储运输的相关蛋白的协同调控，包括金属巯蛋白（metallothionein，MT）和跨膜的ZnT，后者主要包括锌铁调控蛋白（zrt，irt-like protein，ZIP）和阳离子扩散易化子（cation diffusion facilitator，CDF）家族。MT为一类广泛分布于生物体内的低分子量、富含半胱氨酸的蛋白质，可以结合锌、钙等金属离子，在维持金属离子内稳态、重金属解毒、清除自由基等方面具有重要作用。CDF家族主要参与细胞和胞内细胞器锌的外排，在哺乳动物，至今共发现10个ZnT成员，即ZnT1～ZnT10。ZIP家族首先在植物和酵母中被发现，后陆续在小鼠和人中也发现ZIP家族成员，其家族成员已经超过100个，人ZIP家族共14个成员，功能上ZIP家族与CDF刚好相反，主要参与锌的摄取，并可动员储存锌。
锌除少部分含锌MT贮存于小肠上皮细胞里，大部分以巯基组氨酸三甲基内盐-锌复合物形式运送到上皮细胞质膜面上与锌受体结合，然后再输入血流，由金属蛋白载体（白蛋白、α2球蛋白等）与锌结合，经门脉系统输送至肝、肾、脾、胰腺等全身组织。此外，二价金属离子转运体（divalent metal transporter-1，DMT1）对锌也有一定的转运功能，DMT1是迄今为止所克隆的第一个哺乳动物跨膜铁转运体，在机体各组织广泛分布，特别在肠道、肝、肾、脑处有特征分布，肠道中DMT1定位于十二指肠刷状缘膜表面，在其他组织细胞中定位于细胞膜和（或）胞质内吞小体和溶酶体的膜上。DMT1除主要转运Fe2+外，亦可转运Zn2+、Mg2+、Cu2+等金属离子。
四、锌的排泄
锌主要经粪便排泄（10mg/d），尿锌排泄量为0.5～1mg/d。健康人锌排泄基本保持稳定。锌亦可经汗、唾液、表皮组织、毛、发等排泄。此外，哺乳期妇女乳汁内含量可达20mg/L。