铝引起的中毒作用

铝引起的中毒作用
摘要
随着加工工艺的改进，铝以其优良的性质和相对低廉的成本成为人们生活中最重要的常用金属之一。

随着人们长期的使用和接触铝制品，问题逐渐凸显出来。

本文通过结合相关文献和研究报告，列举出铝对人体造成的危害和方式，以及通过相关实验证明铝可能造成的潜在危害，主要内容如下：
1.铝对体外培养大鼠胚胎生长发育有明显的抑制作用。

随铝浓度的升高，反映胚胎发育的各项指标以及反映胚胎器官形态分化的各项指标评分相应降低，呈一定剂量—效应关系。

2.铝可以抑制神经干细胞想神经元分化。

对较为成熟的神经元，铝可导致神经元分支减少，延缓神经元的成熟。

研究表明铝对神经系统有毒性作用。

有神经纤维蛋白过度磷酸化引起的脑内神经纤维缠结是老年痴呆患者的特征性病理改变。

流行病学调查显示摄入铝量高的地区其老年痴呆的发病率也较高。

铝沉淀在脑组织神经元中使神经出现病变，记忆力和智力减退精神异常和患痴呆症
3.铝对睾丸、附睾组织有毒性作用，导致其结构破坏，从而影响雄性生殖功能。

除此之外也可使睾丸内相关酶活性降低，阻碍能量的供应，同时会影响Zn、Fe、Cu等微量元素的代谢，抑制精子活力，降低大鼠生殖机能。

4.当摄入量超过正常量的5倍以上时，可抑制消化道对磷的吸收，老年人骨质疏松，易于骨折。

本文通过对铝毒理学方面的介绍，阐明过量铝对人体组织器官的毒性。

从而让人们更清楚的认识到铝对我们身体可能会造成的危害，以便在日常生活中对含铝的物质谨慎对待。

关键词：铝毒性危害致病
前言：
铝元素在地壳中含量居金属首位，占地壳总量的7.75%。

相对于铁、铜等金属，铝发现比较晚。

1808年汉弗里·戴维爵士首次使用了“Aluminum”这个词，并开始尝试生产铝；1825年丹麦化学家汉斯·奥斯特成功用钾从氯化铝中还原出铝；1827年弗里德里希·维勒用金属钾还原熔融的无水氯化铝得到较纯的金属铝单质，由于取之不易，当时铝价格高于黄金；1886年查尔斯·马丁·霍尔和保罗·埃鲁各自独立发现了以霍尔—埃鲁法命名的电解制铝法；1889年卡尔·约瑟夫·拜尔继续优化了此过程，迄今仍以这种方法为大规模工业制铝的主要手段。

[1]
铝有特殊的化学、物理特性，是当今工业常用的金属之一，不仅重量轻，质地坚硬而且具有良好的延展性、导热性、耐热性和耐核辐射性，是国家经济发展的重要基础原材料。

铝在空气中会迅速形成一层致密的氧化铝薄膜，使其具有一定的耐腐蚀性。

由于他的各种优良性质，人们的日常生活中经常应用到铝元素。

比如，油条中的明矾，铝制器具，易拉罐以及含铝物质的药品。

随着研究的进一步，铝元素对人体的健康产生了一定的影响。

研究发现，铝元素能损害人的脑细胞。

根据世界卫生组织的评估，规定铝的每日摄入量为0~0.6mg/kg，这里的kg是指人的体重，即是一个60kg的人允许摄入量为36mg。

我国《食品添加剂使用标准GB2760-2011》中规定，铝的残留量要小于等于100mg/kg。

以此计算，一个体重60kg的人每天吃油条不多于360g 就不必担心。

铝在人体是慢慢蓄积起来的，其引起的毒性缓慢且不易察觉。

然而，一旦发生代谢紊乱的毒性反应，则后果非常严重。

因此必须引起我们的重视，在日常生活中要防止铝的吸收，减少铝制品的使用。

铝及其化合物对人类的危害与其贡献相比是无法相提并论的。

只要人们切实注意，扬长避短，他对人类社会将发挥更为重要的作用。

1.生活中铝元素摄入来源
随着铝元素的各种优良的物理化学性质的依次发现，铝元素在生产生活上的地位也在逐步上升，因此我们也不得不重视铝对人体的各种危害，同时尽可能防止摄入过多的铝元素。

1.1明矾
某些食品中使用了含铝的添加剂，如油条、凉粉、粉丝、饼干等膨化食品。

除此之外还有含铝的发酵粉等。

例如，明矾即是十二水硫酸铝钾，又称白矾、钾矾、钾铝矾、钾明矾。

是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐。

其味酸涩，有毒，因其具有抗菌作用、收敛作用等，可用作中药[2]。

明矾还可用于制备铝盐、发酵粉、油漆、鞣料、澄清剂、媒染剂、造纸、防水剂等。

1.1.1明矾作为净水剂
明矾溶于水后电离产生了Al3+，Al3+与水电离产生的OH—结合生成了氢氧化铝，氢氧化铝胶体粒子带有正电荷，与带负电的泥沙胶粒相遇，彼此电荷被中和。

失去了电荷的胶粒，很快聚集在一起，粒子越聚越大，最终沉入水底，达到净水的目的。

1.1.2明矾作为膨化剂
炸油条（饼）或膨化食品时若在面粉里加入小苏打后，再加入明矾，则会加快二氧化碳的产生，大大加快了膨化的速度。

这样就可使油条（饼）在热油锅中一下子就鼓起来，得到膨松可口的食品。

1.1.3明矾作为药物
明矾性寒味酸涩，具有较强的收敛作用。

中医认为，明矾具有解毒杀虫，保湿止痒，止血止泻，清热消痰的功效。

近年来的研究证实，明矾还具有抗菌，抗阴道滴虫等作用。

一些中医用明矾来治疗高脂血症、十二指肠溃疡、肺结核咯血等疾病[2]。

1.2铝制品
由于铝有很好的延展性、导热性和质量轻等优点，铝被人们制成各种餐具和容器，如铝锅、铝碗、铝勺、易拉罐、含铝的包装纸等。

人们在使用它们时，一定量的铝元素会析出进入到食物中，长期使用导致人体内铝元素的聚集，对人的健康产生影响。

2.铝元素的毒性实验
2.1铝对大鼠胚胎生长发育毒性的体外实验研究[3]
实验采用健康SD大鼠，受试物为Al2(SO4)3，利用大鼠血清培养基，对其胚胎进行分离及培养。

最后将收货的胚胎转移至生理盐水缓冲液中进行活体检查。

测定卵黄囊直径、胚胎体长和头长，用改良的Brown形态学评分系统进行器官形态评分，评价器官分化发育情况并称取胚胎干重。

实验结果显示，铝对体外培养大鼠胚胎生长发育有明显的抑制作用。

随铝浓度的升高，反映胚胎发育的各项指标以及反映胚胎器官形态分化的各项指标评分相应降低，呈一定剂量—效应关系。

结果讨论中提到，来自欧洲的研究表明, 由于自然生态遭到破坏, 硝酸型和硫酸型酸雨以及大面积使用酸性化肥, 使一些土壤及江河湖泊的水质酸化, 引起了从土壤和岩石中溶解出的A13+ 显著增加, 导致水体中幼年鱼群的大片死亡。

铝在环境中的含量不断升高, 对人群健康的潜在危害可能更为深远。

尤其是孕期接触过量的铝对胚胎发育和出生后生长发育的不良影响, 应引起高度重视。

事实上已有的研究证实, 铝的过量摄入对大小鼠均具有发育毒性, 主要表现为露脑畸形和骨骼发育不全, 并可造成胚胎宫内生长迟缓和死亡。

虽然, 目前还没有人类接触高水平铝造成胚胎发育不良和出生缺陷的直接证据, 但本研究结果提示, 妊娠期妇女摄入过量的铝化合物有可能导致胚胎中枢神经系统等器官发育畸形和胎儿生长发育不良。

因此, 我们应对铝及其化合物的潜在发育毒性给予特别关注。

2.2铝对大鼠神经干细胞向神经元细胞分化的影响[4]
实验采用成年SD大鼠，无菌取孕12~12.5d的大鼠胚胎，剥离大脑皮层的血管和脑膜，通过系列处理对神经干细胞进行分离和培养。

毒性试剂为AlCl3。

后采用免疫细胞化学染色以鉴定其神经干细胞的身份。

实验结果显示研究所用细胞大部分为神经干细胞，铝可以抑制神经干细胞想神经元分化。

对较为成熟的神经元，铝可导致神经元分支减少，延缓神经元的成熟。

讨论中提到Bis1op等对接受静脉营养的早产儿（孕龄<34周，出生体重<1850g）的研究发现，接受“正常”静脉营养液（含AI3+）组，18个月龄时的BayIey智力发育指数低于接受经特别除铝处理的静脉营养液组，智力发育指数的降低与接受含AI3+营养液的时间有关。

2.3铝对体外培养人胚成骨细胞毒性[5]
用无血清体外细胞培养方法，观察不同剂量铝对体外培养人胚成骨细胞的毒作用。

将成骨细胞分成对照组、低铝组和高铝组，用光镜观察其生长发育情况及形态学变化。

实验结果观察到高铝组细胞存活数明显低于对照组和低铝组，并有显著性差别。

此外，高铝组出现大量细胞肿胀、变性、坏死，表现为胞体和胞核界限不清楚，并可见团块状的坏死细胞。

本研究在无血清培养液中加入不同剂量铝，观察其对人胚成骨细胞生长及形态影响。

结果显示。

在加入铝后的第14、16天高铝组细胞存活数显著低于对照组和低铝组(P<0.05)，高铝组细胞变性坏死率明显高于对照组和低铝(P<0.01)，表明高剂量铝可抑制人胚成骨细胞的生长发育并对其产生一定毒性作用。

2.4亚慢性染铝对雄性大鼠生殖系统的毒理[6]
本实验以60只5周龄雄性大鼠为研究对象，随机分为四组：对照组、低剂量组、中剂量组和高剂量组，分别饮用AlCl3的水溶液。

染铝一定时间后处死大鼠，收取睾丸和附睾组织，对其进行相关指标检测。

实验结果显示高剂量组大鼠睾丸
充血、出血、水肿或萎缩、坏死等变化，睾丸组织中铝含量随染铝剂量的增加而增高，说明铝可在睾丸组织中蓄积。

染铝对睾丸、附睾组织有毒性作用，导致其结构破坏，从而影响雄性生殖功能。

除此之外也可使睾丸内相关酶活性降低，阻碍能量的供应，同时会影响Zn、Fe、Cu等微量元素的代谢，抑制精子活力，降低大鼠生殖机能。

2.5金属铝对蚯蚓急性毒性的研究[7]
金属铝对植物具有高细胞毒性，但其对中性土壤中无脊椎动物的生态毒理研究极少。

采用国际标准组织(ISO)和OECD（207）指南中的滤纸接触法和人工土壤法，测定金属铝对蚯蚓的急性毒性。

试验结果显示，铝对蚯蚓具有较高的毒性。

滤纸接触法半数致死浓度（LC50）为20~200 mg Al/L；人工土壤法LC50为518.20 mg Al/kg干土。

在滤纸接触法试验中，金属铝对蚯蚓的急性毒性高于重金属镉和铜，而在人工土壤法试验中金属铝对蚯蚓的急性毒性高于重金属镉低于重金属铜。

蚯蚓对铝的污染很敏感，尤其是其上皮组织。

因此，必须重视铝的毒性。

3.铝的代谢及危害
3.1铝的吸收[8]
大部分铝经口服从胃肠道吸收，少数因医疗需要从非肠道摄入。

3.1.1胃肠道铝的吸收
当含铝的食品或药物进入消化道后，其摄入量的98%以上经便排出，其余的1~2%被吸收。

其吸收部位主要是在胃及十二指肠的酸性环境中，吸收时常是可溶性形式，其吸收的量主要取决于离子化程度及胃内pH值。

胃内的环境为铝化合物提供了离子化作用，如氢氧化铝及其凝胶在胃内pH值从6.5变化到5.5时其溶解度增加100000倍，从而有利于铝的吸收, 其吸收率约0.3~0.5%（15μg）。

被吸收进入血液的铝离子，主要与白蛋白、运铁蛋白结合，没有结合的铝很快分布到各组织、器官中去。

组织中铝浓度相对恒定，大约为2mg/kg干重，按铝浓度多少进行顺序排列，依次为骨、肾脏、肝脏、睾丸、骨骼肌、心脏、脑。

正常机体的总铝量是30mg。

当铝蓄积时可达295mg以上。

3.1.2非肠道给铝。

给动物非肠道给铝会导致骨的异常。

Ellis等（1979）给大鼠注铝导致了骨软化。

Chan等（1983）给无尿毒症大鼠低剂量非肠道注铝，9周后未见骨异常。

但用同样剂量给尿毒症大鼠，则见骨异常。

Goldman等（1985）发现非肠道给同样剂量铝，则见尿毒症大鼠较正常大鼠有较高程度的骨骼异常。

当高剂量（每日5~10mg/kg）非肠道给铝时，即使肾功能正常的大鼠也见骨形成减少，给正常肾功能狗静脉注铝3~5周后即可发展为骨软化。

这些狗都测了铝的肾清除率，发现总血浆铝清除少于50%，证明非肠道给铝可干扰肾功能，减少铝的排泄，有利于铝在体内蓄积。

肾功能正常的病人非肠道给铝（如接受TPN)治疗数月至数年后，可出现骨痛及骨折综合征。

用四环素双标记法对病人进行骨活体组织检查，发现骨形成减少，类骨质增多，部分病人骨铝染色阳性。

实验及临床研究表明, 非肠道给铝即使低剂量，若长期给予肾功能正常者，也常引起铝在组织中蓄积。

正常人体血浆铝浓度有昼夜节律性，上午9时高，下午6时低。

新近研究提示血浆铝浓度在健康人应少于0.37μmol/L（10g/L）。

总之，正常肾功能时口服铝可被吸收，此时肾脏有能力排除铝。

若长期或大
量口服铝或非肠道给铝, 即使肾功能正常, 常因不能排除过多的铝, 引起铝在组织中蓄积。

3.2铝的排泄[8]
吸收入体内的铝，大部分由肾脏排出体外。

正常人在通常条件下，肾脏可排除所吸收的全部铝，但当大量口服铝或胃肠道外长期给予铝时，即使肾功能正常，也超过了它的排除能力，部分被吸收的铝则蓄积在体内。

其他排泄途径还有胆汁和乳汁。

3.3铝的毒性
3.3.1铝的神经毒性
大量研究表明铝对神经系统有毒性作用。

有神经纤维蛋白过度磷酸化引起的脑内神经纤维缠结是老年痴呆患者的特征性病理改变。

流行病学调查显示摄入铝量高的地区其老年痴呆的发病率也较高。

当摄入量超过正常量的5倍以上时，可抑制消化道对磷的吸收，是老年人骨质疏松，易于骨折，铝沉淀在脑组织神经元中使神经出现病变，记忆力和智力减退精神异常和患痴呆症。

据介凤丽报道[9]，铝引起的神经纤维蛋白过度磷酸化还干扰神经递质的合成与释放，改变血脑屏障通透性，影响钙调蛋白功能，影响蛋白质合成与能量代谢，促进自由基的产生和氧化损伤从而损失神经系统功能。

动物实验表明，铝通过影响胆碱乙酞化酶和胆碱醋酶的活性而干扰胆碱能神经的正常功能。

铝还抑制突触小体对儿茶酚胺类神经递质的摄取、干扰谷氨酸神经递质的正常代谢而增强谷氨酸介导的兴奋性神经毒性。

铝通过改变血脑屏障的通透性进入脑组织中蓄积。

铝还可以与钙调蛋白结合而抑制其生物活性，并竞争性地抑制细胞膜对钙离子的摄取，从而影响细胞内外钙浓度的稳定。

铝还抑制Na+、K+-ATP酶、Mg2+-ATP酶、Ca2+-ATP酶的活性，抑制神经细胞内蛋白激酶和的活性，从而导致能量代谢、蛋白质合成及其功能障碍。

近年来，国内外许多研究表明铝可以增强铁催化的活性氧类、自由基的生成、脂质过氧化过程，对细胞产生毒性作用。

氧化应激与损伤是铝中毒、老年性痴呆以及类似的神经退行性病变过程中重要的早期改变。

[9,10,11,12]
3.3.2铝对肝、肾的毒性
铝使肝细胞、肾近曲小管的对代谢有重要作用的琥珀酸脱氢酶、酶的活性发生变化，严重干扰三羧循环的进行，进而导致肝、肾细胞内线粒体出现脊断裂、溶解、崩溃。

长期服用含铝营养液的病人，发生胆汁淤积性肝病，肝细胞有病理改变。

用28Al3+注入试验动物体内，28Al3+很快积集在肝细胞线粒体上。

药理剂量的铝抑制线粒体合成，干扰微粒体的药物代谢，改变溶酶体膜的通透性[20]。

3.3.3铝对骨的毒性
长期注射含铝营养液发生骨软化的病人，血清甲状旁腺激素浓度异常低，尿钙增多，血液PO4-3浓度升高，检查证明，尿钙来自骨钙。

说明铝动员骨钙，使骨脱钙，血清铝升高，抑制甲状旁腺的作用，铝沉积在类骨质中，置换出钙。

[20] 3.3.4铝对造血的毒性
铝中毒时最常见小细胞低血色素性贫血，补充铁无效，减少铝摄人量则见效。

铝中毒的大鼠骨髓里，铝集中在成红细胞岛内网状细胞的细胞质内，主要在溶酶体或吞噬溶酶内。

铝中毒的透析病人骨髓巨噬细胞内也有铝沉积。

韦小敏等的实验结果提示，铝直接抑制人淋巴细胞的生长及合成分泌肿瘤坏死因子.[13]
3.3.5铝的细胞毒性
铝改变细胞膜脂质的物理特性,阻遏儿茶酚胺、多巴胺、胆碱、去甲肾上腺素的高亲和性摄入,抑制胆碱酯酶活性，阻断Ca2+摄入和乙酰胆碱的结合。

在细胞质
内，铝引起钙调蛋白的构型改变，阻断依赖钙调蛋白的Ca2+-Mg-ATP作用，减弱糖的磷酸化，抑制己糖激酶，降低细胞的呼吸，增加组蛋白-DNA的结合，阻断聚合酶的起始部位，改变姊妹染色单体互换，抑制皮质酮受体结合于DNA，减少细胞分裂并改变DNA的合成。

这些结果提示小于生理浓度的Al3+对DNA和蛋白质合成有促进作用，超过后则抑制，与其它有毒微量元素相似。

Al3+改变生物膜的结构，25μmol/L时稳定生物膜，87.5和125μmol/L时使有不同磷脂成分的小泡融合，可能使神经变性。

Bertholf（1987）报道，家免静注有机铝复合物水溶液, 海马内脂质过氧化物的浓度为79.0±25.7nmol/g，比脑干52.1±13.8nmol/g高的多, 他认为，铝中毒促进心、肺、肾和肝内的脂质过氧化。

Ohtawa报道，大鼠口服大量Al（OH）3后增强脑内脂质过氧化作用，超氧化物歧化酶活性下降。

人红细胞体外试验，Al3+在pH7.4时加速H2O2过氧化作用。

李研和贾宜昌等的实验结果，中等剂量的铝盐使小鼠肝脏超氧化物歧化酶（SOD）和红细胞谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）降低。

[14,15]刘萍等的实验结果, 添加铝盐后免血清和脑中铜、锌、锰、SOD血清GSH-Px显著降低，出现神经细胞中毒症状。

[16]李姝等实验结果，痕量铝使大鼠肝脏脂质过氧化物（LPO）升高，而微量钙、锌可降低肝脏LPO，有拮抗作用。

[17]据郭智勇报道，铝氟联合暴露的电解铝工人血清、尿中铝、氟明显增高，血清谷胱甘肽过氧化物酶活性降低，脂质过氧化物丙二醛浓度升高。

[18]
3.3.6铝的其它毒性
铝会明显降低T淋巴细胞的转化能力，并对B细胞的形成、巨噬细胞的吞噬功能产生明显抑制作用，导致机体的免疫力下降。

铝还损害心肌结构, 影响心肌新陈代谢的正常进行。

动物试验发现，Al3+减少胰岛素的降血糖作用。

[19]Dixon等给大鼠每天皮下注入2.57μmol/L Al2（SO4）330天，大鼠睾丸萎缩, 精子生成减少。

Al3+能置换出含铜酶内的Cu，使之灭活，Al3+也抑制铜蓝蛋白的活性。

当摄入铝超过正常量的5倍以上时，抑制胃蛋白酶的活性，使胃酸降低，胃液分泌减少，出现腹胀、厌食、和消化不良等症状。

4.铝中毒的防治
4.1防治铝污染生态环境
减少地表水源的污染，避免酸雨的形成，从而造成土壤和地表水中铝的大量溶出；合理使用化肥，少施或不施酸性化肥，降低土壤的酸度，使A13+尽量少释放；改进各类含铝工业生产的工艺，减少铝排放量，同时做好含铝废水的治理工作。

4.2日常生活中减少铝元素的接触
不吃或少吃含铝添加剂制作的食物；少用或不用铝质饮具；尽量不用铝壶煮水，少喝或不喝铝罐料，同时注意尽量不选用含铝药物，不用含铝的净水剂来达到净化水的目的。

总之，只要认真对待，加强防范，增强体质，注意平衡饮食，健康的人完全有能力将过多的铝拒于体外，以保身体健康。

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