儿童微量元素的检测及其价值分析

灌无节制

作者：马丽娟 周林
单位：首都儿科研究所附属儿童医院检验中心

微量元素是人体新陈代谢的重要辅助和调节因子，其缺乏、比例失调会导致儿童生长发育迟缓、营养不良、免疫力低下等。由于微量元素含量甚微，因此检测方法的灵敏度和可重复性就非常重要。笔者将就儿童微量元素的检测方法的比较，参考区间现状，微量元素检测目前存在的问题和解决方法以及今后发展方向进行探讨。

一、微量元素的概念及生物学特性

元素是人体细胞构成成分，按照各种元素在人体中所占的比例，可分为常(宏)量元素和微量元素。习惯上把人体内所占比例高于0.01%的元素称为常(宏)量元素，共有11种，如：钙、磷、钾、镁、磷等，约占人体质量4%。比例低于0.01%的元素称为微量元素[1]，分必需和非必需微量元素，其中必需微量元素主要包括铁、碘、铜、锌、硒等，非必需微量元素有锂、铝、钒、镍等，对人体有害的微量元素，如铅、汞、砷。微量元素在体内不能自行合成，只能来自饮食、空气和各种外源性物质。

常量元素钾、钠、钙、镁和必需微量元素中的铁、碘、铜、锌等与人体健康密切相关，称为常用微量元素，其生理功能概括起来主要有[2]：(1)以辅酶、辅基激活剂的形式参与物质的合成、分解、转化，维持酶的活性；(2)参与体内DNA、RNA、蛋白质、糖、脂肪及骨的新陈代谢；(3)参与激素和维生素的合成和代谢；(4)调节维持水、电解质的平衡和脏器重要生理功能。

二、微量元素检测方法的应用及比较

微量元素以离子或分子状态存在于肝、脾、骨骼、血液等组织和毛发、指甲中，以尿、便或汗液等形式排出体外，更佳的检测标本来源于组织和血液[3]。儿童头发、指甲的微量元素检测应建立相关群体的背景值，并与血液或组织标本结果进行一致性分析才能应用临床。

微量元素在人体内的含量是以μg/L或μmol/L单位来衡量的。因此其检测灵敏度、检测限及重复性是评估检测方法的重要指标。微量元素检测方法较多，在临床医学上广泛应用的主要为生化法、电化学分析法、原子吸收分光光谱法、质谱法等。原子吸收分光光谱法在常用元素分析中多能达到10-6级，检测质量浓度为1.0～15.0 mg/L的常用微量元素(镁、锌、铜、铁、钙)标准溶液，测量的吸光度不小于0.200，检出极限不大于0.080 mg/L。采用该方法批内变异系数铁元素3.7%，锌元素1.9%，钙元素1.5%，批间变异系数铁元素4.5%，锌元素2.5%，钙元素2.7%，回收率为铁元素96.4%，锌元素98.0%，钙元素96.6%[4]，相对标准偏差均不大于1%，其在精密度、可靠性和可重复性方面好于电位溶出法[5]。

三、微量元素检测在儿科疾病诊断相关性的应用研究

1．儿童保健领域的微量元素研究：

锌、铁缺乏儿童大部分集中在4～6岁，无性别差异，农村重于城市，随着年龄增长锌铁缺乏率下降，而铜、镁总体缺乏率较低。我国61个表观正常的健康体检儿童微量元素缺乏研究回顾meta分析显示，2007至2011年贫血发生率20%～40%[6]，而2011至2014年为7.82%～14%[7]；1995至2006年锌缺乏率50%～70%，2011至2014年为10%～40%；钙缺乏率为10%～34.3%[7]。常用元素的检测可成为评价儿童营养状况的普及指标。

2．儿童疾病诊疗的微量元素研究：

发展中国家集中于微量元素与儿童营养、反复感染、地方性疾病、精神类疾病、皮肤问题等研究。临床常见如缺铁性贫血、夜盲症，补充锌铁铜治疗有效[8,9,10]。儿童锌缺乏与细胞免疫功能和小肠黏肽酶活性的下降有相关性[11]，补充锌可以降低反复呼吸道感染的风险和明显改善腹泻患儿的预后[12]。对于如克丁病、大骨节病等地方病，微量元素治疗有确切疗效[6,13]。

发达国家多关注微量元素与非感染疾病(如哮喘)、认知障碍(如自闭症)等的关系，以及社会环境问题可能造成元素蓄积的影响。较明确是肥胖儿童体内锌、铜、钴及硒与儿童胰岛素抵抗及Ⅱ型糖尿病发病机制间存在潜在关系[14,15]。

血铅水平的升高与铁钙元素浓度成负相关，儿童多动、注意力障碍、认知缺陷等行为问题不但与铁缺乏有关，铅的蓄积也是主要原因[16,17,18]。

四、原子吸收分光光谱法和电位溶出分析法检测微量元素的生物参考区间现状及"铅中毒"标准

首都儿科研究所应用原子吸收分光光谱法检测5种常用元素，在厂家提供的生物参考区间基础上进行了验证和修订，具体如下：钙1.55～2.10 mmol/L，镁1.12～2.06 mmol/L，铁7.52～11.82 mmol/L，铜11.8～39.3 μmol/L，锌<1岁为58～100 μmol/L，1～2岁为62～110 μmol/L，2～3岁为66～120 μmol/L，3～4岁为72～130 μmol/L，4岁以上为76.5～170.0 μmol/L。

目前使用电位溶出分析法作为补充方法建立了自己的生物参考区间范围，2.5～97.5百分位数据：镁0.92～1.65 mmol/L，铁63.20～124.40 mmol/L，钙1.01～1.38 mmol/L，铜10.78～18.14 μmol/L，锌6个月～3岁为63.33～140.56 μmol/L，3～6岁为70.67～148.25 μmol/L。
美国CDC1991年诊断儿童"铅中毒"为血铅水平≥48.3 μmol/L，国内血铅正常水平0～48.3 μmol/L，>48.3 μmol/L为超标，≥96.5 μmol/L为铅中毒。国内对19个省、市、自治区0～18岁健康儿童血铅水平的流行病学调查显示，1990至2012年之间的儿童血铅平均值显著下降，新生儿为36.1 μmol/L，0～3岁为22.4 μmol/L，3～7岁为27.8 μmol/L，>7岁为26.8 μmol/L[17]。

五、微量元素检测目前存在的问题和解决方法

选择合适的检测仪器和方法、遵循有效的规范标准、制定合理的参考范围、掌握正确的临床适应证是解决微量元素检测问题的途径。

1．标准选择和质控方案：

应选择具有国家级或行业标准的检测仪器和检验技术规范的操作，选择的标准物质应有相关国家标准从而确保其溯源和质量控制。需要良好的质量控制程序应能确保微量水平(即μmol/L)的检测是可靠的，室内质控物的制备必须用标准参考物质校准，均值和标准差数据应建立在每天每个质控绘制的Levey-Jennings图表结果上。Westgard多规则质控方案建议通过使用累积和图表、标准差漂移或"Z值"分析偏差以评估分析性能[19]。

应用原子吸收法检测微量元素的实验室需参加我国卫生部临床检验中心的室间质评，以补充内部能力或质量保证方案的不足，从达到全部质量检验性能的验证。

2．6个月以内婴幼儿不常规做微量元素检测：

这个时期婴儿以母乳为主，母乳中各项微量元素的含量充足；数据也显示此阶段婴儿无明显微量元素缺乏[6,7]。钙剂和维生素A、D的补充需根据医生的建议而进行。

3．患急性感染性疾病时不建议检测微量元素：

机体感染时存在复杂应对过程，微量元素作为重要物质参与多个合成或消耗的反应，因此检测结果不能正确代表实际体内微量元素的含量，补充治疗是否会增加感染期胃肠道负担、对重要治疗不利，值得探讨[20]。对于反复感染的患儿，建议疾病间期做相关微量元素检测，正规合理补充缺乏元素可能对反复感染的治疗有利[11,12]。

4．微量元素的生物参考区间制定：

不同样本生物学参考范围之间应做相关性比较，血标本仍是与营养学有关的常用微量元素测定的首选标本，特定疾病相关的其他标本的微量元素测定应有据可循，如肝豆状核变性尿铜的测定等。建议使用的生物参考区间来源于经典的3个途径，引用权威书刊、仪器试剂厂家作业指导书或权威医院使用数据，通过自行验证方式保证生物参考区间的可靠、适用。

六、今后的发展方向

微量元素是构成酶、蛋白质等的重要物质，与遗传、自身免疫、微循环、精神因素、感染等相关的微量元素作为重要因子参与了机体复杂的病生理过程，研究应涉及缺乏、过量及补充治疗、预后的多方面研讨。注重研究的完整，如缺乏的致病性、补充的蓄积性、元素间的竞争性抑制、实际治疗作用等。

应增加必需微量元素如碘、铜、硒、锰、铬、氟、钴等的研究，非必需微量元素如铝、镍、砷、镉等应纳入食品、玩具及环境与儿童健康的相关性研究中。

原子吸收光谱法是较理想的临床实验室微量元素检测方法，但该方法使用易燃气体，对设备放置环境安全要求高。临检中心的室间质评应纳入微量元素其他检测方法及项目，使应用实验室有溯源和比对，也可督促研发重复性和精密度更好的仪器。

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