微量元素铬铬是人体必需的微量元素之一。

具有生物活性的三价铬广泛存在于各种植物和动物组织中，且是人体中唯一随着年龄的增长而含量降低的元素。

美国食品营养委员会(FNB)最近公布的铬(Cr3+ )每日推荐量(RDA)成年男性为35 ug/d，成年女性为25ug/d。

研究发现，铬缺乏可以引起空腹高血糖、葡萄糖耐受削弱、胰岛素受体数减少及外围神经性疾病等。

铬是胰岛素的一种“协同激素”，作为胰岛素的增敏剂参与并影响糖类、脂肪和蛋白质的代谢。

一、铬是人体中必需微量元素1955年Mertz给喂食Torula酵母的大鼠静脉注射葡萄糖后发现大鼠的葡萄糖耐受削弱，后来发现Brewer’s酵母中存在一种葡萄糖耐受因子(GTF)可以使葡萄糖耐受症状得到恢复。

不久Schwar等发现GTF的活性组分主要是三价铬离子(Cr3+)，从而确定了铬是人体中必需微量元素的假说。

Sumrall等在用酸水解的猪。

肾粉末中分离出一种低相对分子质量寡肽铬(LMWCr)，具有和Brewer’s酵母中GTF相似的生物活性。

有观点认为，如果铬是人体中的必需微量元素，它存在于酶的活性中心或作为一个辅助因子起作用，铬缺乏将导致某些疾病或生理功能的丧失。

然而到目前为止，还没有发现依赖铬的生物分子例如酶或其他辅助因子的存在，人们认为GTF可能是人为合成或仅仅是生物活性铬的分解产物，足否存在不含铬的葡萄糖耐量因子，铬和胰岛素之间的直接相互作用有待进一步证实。

近50年来，人们对铬营养剂进行了广泛的研究，大多数营养学家认为铬是人类必需的微量元素，其证据主要有以下4个方面：①给大鼠喂食低铬的含糖饮食，这些大鼠相继出现高胰岛素血症和高脂血症，葡萄糖耐受实验中胰岛素曲线下的面积增加，表明这些大鼠患胰岛素抵抗。

②给5位病人全胃肠外营养静脉注射不含铬的营养剂，相继出现2型糖尿病等症状，补铬后症状消失。

③血清葡萄糖的增加伴随着尿铬排泄的增加，当葡萄糖代谢的条件发生改变，尿铬的排泄也随之改变。

例如，Clodfelder等发现糖尿病大鼠的尿铬损失比对照组大，血清铬含骨低。

Ghosh等在对50名印度2型糖尿病病人的研究中也发现糖尿病病人的血清铬水平比健康对照组低。

Morris等发现2型糖尿病病人的血清铬水平只有健康人的1／3，尿铬水平则比健康人高2倍。

我国糖尿病病人血清铬含量也明显显低于健康对照组，且与病程、血糖、三酰甘油及胆固醇水平呈负相关，补铬后病人的血铬水平升高，血糖、三酰甘油及胆固醇水平降低。

④人对铬的吸收和饮食中铬摄入量呈负相关(大鼠例外)。

这些研究结果表明，铬和葡萄糖代谢，也许和胰岛素功能之间存在着一定的联系。

大量实验表明，铬营养状态接近缺乏边缘的人易发展成葡萄糖耐受削弱，继而发展为糖尿病，铬是人体必需的微量元素之一。

二、铬的来源铬一般以无机铬和有机铬两种形式存在。

无机铬有氯化铬、硫酸铬、硝酸铬等, 有机铬包括高铬酵母和螯合铬(如烟酸铬、蛋白铬、氨基酸铬和甲基吡啶羧酸铬)等。

含铬最丰富的是啤酒酵母,谷类、豆类、坚果( 如栗子、核桃、松籽) 、植物油、肉类、奶制品、动物肝脏、葡萄、胡萝卜、螃蟹等也是天然有机铬的来源。

铬在粗粮中含量较高。

三、铬的含量和分布铬在动物体内低浓度广泛分布于全身, 存在形式为三价铬离子, 主要分布在肝、血液、毛发、骨骼中, 肝脏和骨骼中最多, 常被称为“铬库”。

铬在快速分裂的组织如睾丸, 胸腺中含量低。

铬随年龄增加而在体内含量下降。

四、铬的生化特性六价铬很容易穿过细胞膜, 一旦进入细胞就与蛋白质成分和核酸反应且被还原成Cr3+。

与核酸起反应就是六价铬有致癌性的基础。

三价铬(Cr3+)是最稳定的氧化态, 活体中的铬就是这种铬。

它不容易穿过细胞膜, 而且不和蛋白质、核酸反应, 此外, 三价铬很容易形成反应性差的络合物。

这表明, 铬在体内更像是起着结构的作用, 而不是显示为酶型的活化功能。

五、铬的代谢1、铬的吸收铬的吸收机制和吸收位点还不太清楚。

据推测铬可能是以小分子量的有机铬化合物通过肠黏膜进入体内。

chen 等报道铬在大鼠小肠中部吸收最多, 其次是回肠和十二指肠。

三价无机铬的吸收率为0.4%- 3%, 或更低, 且与采食量呈负相关。

人摄取10ug时吸收率约为2％，但摄取40ug时吸收牢减少到0．5％。

此外,铬的吸收还与膳食的其他营养成分有关,如锌、钒、铁、草酸等,均可影响机体对铬的吸收。

比如说, 在肠道内, 铬与锌共同使用一条代谢途径; 在血液中, 铬与铁共同使用转移蛋白—运铁蛋白, 运铁蛋白有两个结合点, 在铁饱和度较低水平时, 铁与铬各自优先地分别占有A B 两位置, 但在铁浓度高时, 铁与铬竞争主要结合到B 的位置。

因此锌、铁抑制铬的吸收。

此外, 钒以及一些阳离子如植酸根、肌醇六磷酸根也抑制铬的吸收, 而草酸根则促进铬的吸收。

2、铬的转运Cr6+被吸收入血液后,可通过红细胞膜与血红蛋白中的球蛋白相结合。

研究表明,Cr3+不能通过细胞膜,但它可与β球蛋白相结合,由运铁蛋白运送到组织中去,当铁浓度高时,铬在体内的转运就会受到抑制。

3、铬的排出铬在机体组织内的停留时间要比在血中的停留时间长。

体内的铬主要由尿排出,少量可经胆汁和汗液排出,从乳汁中和粪便中也可排出部分, 随着毛发的脱落也可损失少量的铬。

当处于应激状态或膳食中糖类水平升高时, 铬的排出量是正常状态时的10～300 倍,此时,有必要提高膳食中的铬水平。

六、铬的主要生物学功能铬的生物学功能主要在于它以Cr3+构成GTF 协助胰岛素发挥作用,影响糖类、脂类、蛋白质和核酸代谢。

1、葡萄糖耐量因子(GTF)铬是GTF 的必要活性成分,GTF 是维持动物血液中葡萄糖正常水平的一种物质。

GTF是一种以烟酸—铬—烟酸为轴的连接有谷氨酸,半胱氨酸,甘氨酸三种氨基酸配体的络合物。

没有Cr,GTF 便没有活性,GTF 能增加机体对葡萄糖的耐受量,提高胰岛素的活性功能,促进胰岛素与细胞膜受体结合, 促进机体组织对葡萄糖和氨基酸的吸收。

在生长激素和类胰岛素生长因子的作用下,细胞利用摄入的葡萄糖和氨基酸, 驱动蛋白质的合成和肌肉组织的生长发育。

铬可催化磷酸葡萄糖变位酶, 一定程度上可激活琥珀酸脱氢酶-细胞色素系统。

缺铬使角膜受损,损害蛋白质代谢并缩短寿命,铬可保护正常胰岛B 细胞对葡萄糖的敏感性,对胰岛素合成有利。

铬对胰岛素的促进作用表现为:通过提高扩散系数增加葡萄糖进入细胞的数量；或与葡萄糖的运输有关,作为辅助因子,增加胰岛素与目标组织的结合；或在葡萄糖运输中加强巯基的氧化作用；或增强组织对胰岛素的敏感性, 提高胰岛素的作用效率。

最近有研究认为：低分子量铬结合物的铬与寡肽结合能提高胰岛素作用的强度。

2、铬与糖代谢铬能显著加强葡萄糖和其受体的结合, 因而能刺激组织对葡萄糖的提取, 在给猪饲喂0.2mg/kg 甲基吡啶铬后, 葡萄糖的消失率提高, 而半衰期缩短,证实铬提高了组织对胰岛素的敏感性。

Mertz证实, 在胰岛素存在时, 用缺铬大鼠的附睾脂肪组织进行培养时, GTF: 铬可以增加缺铬的附睾脂肪组织对葡萄糖的摄取量, 使葡萄糖产生二氧化碳的能力增加。

他还证实了铬在胰岛素存在时加强了分离的眼肌对葡萄糖的吸收和促进葡萄糖合成糖原。

总之, 胰岛素能促进糖元合成, 降低血糖浓度, 增强机体对葡萄糖的耐受性, 而铬的作用就是协助和增强胰岛素的功能。

铬与糖原的代谢也有关,Wayne 等用大鼠;Rosebrough 等用火鸡分别证实了补铬可以提高肝糖原浓度。

关于铬调节糖代谢的作用机制,Anderson认为铬或是激活胰岛素和细胞膜受体之间的二硫键, 提高胰岛素和特异受体的结合力；或是提高细胞表面胰岛素受体的数量; 或是两者兼而有之; 从而发挥作用。

Anderson 等使胰岛素机能形态稳定化；铬可以保护正常胰脏β细胞对葡萄糖之敏感度及对胰岛素的制造有所补益。

铬还可提高机体糖原合成酶的活性,提高糖原合成作用。

3、铬与脂代谢铬对脂类代谢的作用主要是降低脂肪在动物体内的沉积, 影响脂肪和胆固醇在动物肝脏内的合成与清除, 促进脂肪的重分配, 降低血清甘油三酯和总胆固醇的含量,提高血清中高密度脂蛋白胆固醇。

补铬能减少主动脉上胆固醇的沉积, 并能消除已沉积在主动脉上的胆固醇,防止发生动脉粥样硬化,提高脂肪组织中脂肪分解代谢, 显著抑制合成代谢。

关于铬影响脂类代谢的机制,到目前认为铬可能通过三条途径调节脂类代谢: ①补铬可增加胰岛素活性, 胰岛素有助于调节脂代谢, 从而改善高血脂状况。

②铬增加血浆卵磷脂胆固醇酰基转移和肝内皮细胞酶活性, 铬也加强心脏脂肪组织和骨骼肌等脂蛋白酶的作用, 从而促进HDL的生成。

③通过调节各种脂蛋白含量和胆固醇的代谢, 以对其体脂蓄积发生有益的调节和改善。

4、铬与蛋白质及核酸代谢铬对蛋白质和核酸代谢的作用, 主要在于它可促进氨基酸进入细胞,促进蛋白质的合成能力,参与核酸代谢,维持核酸的稳定和完整。

这是因为铬可通过加强胰岛素功能来促进蛋白质的合成, 它可能起到类似于营养再分配剂的“定向沉淀”作用,通过改变机体养分的流向, 使营养物质趋向肌肉而远离脂肪。

研究表明, 大鼠喂缺铬和缺蛋白的饲料, 使甘氨酸、丝氨酸和蛋氨酸渗入心脏、肝脏中的蛋白质的能力受到损害, 单独补以胰岛素, 可使渗入能力得到轻度改变, 若同时补充2mg/kg 的铬, 则使渗入量明显增加。

铬在核酸中含量较高, 对于核酸链的代谢、结构和完整性至关重要。

铬可以结合到细胞染色体DNA 上,使DNA 启动点增加,促进核糖核酸RNA 的合成。

铬与核酸间的连接很强,可保护RNA 的结构完整性,使RNA 免受热变性,参与维持核酸的三级结构。

5、铬与免疫补铬可提高体液免疫和细胞免疫水平, 增强疫苗注射效果。

铬可通过影响胰岛素受体或受体后的变化来增强淋巴细胞的活性。

6、铬与应激许多生理应激都促进肾上腺皮质释放糖皮质激素, 糖皮质激素释放量的增加导致动员组织中的蛋白质和脂肪参与分解, 以提供糖异生的原料, 葡萄糖利用率的增加导致动员组织中铬参与代谢, 并最终导致铬随尿排出。

应激导致铬的需要量增加。

同时应激也使锌、铜、铁、锰等微量元素排出增加。

研究表明，小鼠经受应激时,锌、铜、铁、锰等排出增加, 而补饲铬则可避免这些元素的额外损失。

总之, 补铬可提高动物抗应激的能力。

其机制可能是: 各种应激均可增加血清皮质醇的含量, 皮质醇抑制淋巴细胞增殖。

皮质激素有抑制机体免疫系统和生长。

补铬可通过降低动物血清皮质醇浓度而提高动物抗应激能力。

七、微量元素铬在糖尿病治疗上的应用糖尿病是一种常见的代谢内分泌病，其发病机制复杂，常常伴随高血压、高血脂和胰岛素抵抗等代谢综合征。

研究发现，糖尿病病人的血糖不规则变化与铬缺乏有关，铬在葡萄糖和胰岛素的动态平衡系统中起着一定的作用。