微量元素锶（微量元素锶对人体的作用）

锶（Sr）在自然界和人体组织中普遍存在，是地壳中含量仅次于钙的碱土金属。人体锶的摄入量主要取决于饮食中的锶含量。大量体内外研究结果均表明，锶具有促进骨骼和牙齿健康生长、预防和治疗心血管疾病、调节生殖健康等多种生物学功能。此外，锶还与精神抑郁、老年痴呆、小儿麻痹、脑中风等多种疾病的发生密切相关。因此，锶在预防和治疗某些重大疾病中发挥着不可替代的作用。

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所的黄胥莱、高亚男、郑楠*等人通过聚焦锶的生理功能，归纳总结锶与钙的关系、锶的安全性及安全阈值，以期为富锶食品的开发和锶在营养学领域的应用提供理论依据。

1 锶与钙的关系

锶是一种银白色碱土金属元素，在元素周期表中与钙同位于第五周期、第IIA族，二者的理化性质相似。锶离子与钙离子虽然结构相似，但锶原子的体积是钙的2.2倍，这可能是导致二者在人与动物体中相互影响的原因之一。

锶和钙之间可能存在协同与拮抗关系。锶和钙对维持骨骼健康具有协同作用，Marie等研究发现，低剂量的锶可以促进钙的吸收，降低骨质疏松患者的骨折率。锶能通过钙通道进入细胞，并可通过钙敏感受体（CaSR）调节细胞内钙水平。此外，锶还可以通过激活CaSR从而在成骨细胞和破骨细胞的形成过程中发挥重要作用。锶和钙在维持骨骼健康方面还具有拮抗作用，Marie等发现锶在高剂量下虽不会导致明显的中毒症状，但高膳食锶会产生不溶性磷酸锶，影响1,25-二羟基维生素D3的合成和肠道对钙的吸收，导致低血钙症的发生（图1）。此外，锶还会通过离子交换替代骨羟基磷灰石中的钙，导致骨钙含量降低。另一项研究还表明，锶对骨再生的双重作用与钙的浓度有关，在体内和体外实验中均发现，锶在低剂量钙下抑制骨再生，在高剂量钙下促进骨再生。

锶与钙之间的平衡主要取决于肠道吸收和骨转换。研究发现，空肠是动物体吸收膳食锶的主要部位，其对85Sr与45Ca的吸收率之比约为0.6～0.7，肾对锶的清除量约为钙的3 倍，这均与锶原子的体积较大有关。锶和钙均可被小肠吸收，并由相似的蛋白质运输储存在骨组织中，且二者都是以肾脏排泄作为主要途径排出体外。由于锶的电荷/尺寸比与钙相似，在骨骼或牙齿等结构中，锶可部分或完全替代钙离子与磷酸盐反应，从而有效增加骨矿物质密度，或者通过在牙齿硬组织上沉积矿物质，并在牙齿表面形成吸附层来保护牙釉质，防止牙釉质在摄入食物和饮料期间因与腐蚀性环境接触而溶解。

综上所述，机体中的锶和钙处于一个动态平衡状态，且锶对机体的作用受到钙/锶比值的影响，当稳态被破坏时，钙/锶比值降低对机体可能产生不利影响。锶对骨骼和牙齿等结构的积极影响与锶和钙的结构和理化性质相似及Sr2＋和Ca2＋与骨矿物质结构中周围阴离子的相互作用有关。

2 锶的安全性及安全阈值

2.1 锶的摄入量

人体锶的摄入量与饮食中的锶含量有关，不同食物中的锶含量不同（图2）。此外，人体中锶的摄入量还与性别和年龄有关（图3）。

2.2 饮用水中的锶对人体健康的影响

锶离子带负电，可以和带负电或部分带负电食物中的生物聚合物（多糖、蛋白质）结合，在食品洗涤和烹饪的过程中，饮用水中的锶水平可能会影响食物中的锶水平，因此，饮用水中的锶对人体内的锶平衡至关重要。目前，世界卫生组织尚未制定饮用水中锶含量的标准值。部分国家和地区根据当地水中的锶含量结合其对人体健康的影响等因素，对饮用水中锶的含量进行了限量，但标准不统一。其中中国规定饮用水中锶的质量浓度下限是0.2 mg/L，美国关于饮用水的终生健康建议值上限为4.0 mg/L，加拿大规定饮用水中锶的最大可接受质量浓度为7.0 mg/L。

2.3 锶的毒理学研究进展

锶盐本身无毒，其安全性与钙的摄入量有关。世界卫生组织在《简明国际化学品评估文件》中规定锶的每日可耐受摄入量（TDI）和基于健康的指导值为130 µg/kg mb。柠檬酸锶已作为膳食补充剂或非处方药应用于绝经后骨质疏松症的治疗，其推荐剂量为680 mg/d。

目前，在人体中尚鲜见因口服过多锶而导致中毒症状的报道，但结合动物实验数据可知，锶对机体产生危害的浓度远高于日常饮食中的锶含量，因此推测日常饮食中的锶含量不足以对人体产生危害。综上所述，人体中锶的摄入量除了与饮食中锶的含量有关外，还受性别和年龄的影响。前期研究证实锶的含量与人体健康息息相关，锶的缺乏或者过量都会对机体造成危害，因此有必要对锶进行一定的规范与限量，但是目前关于锶的毒理性研究主要集中在动物模型上，还缺乏相关的人类研究数据支撑，关于锶的最佳摄入量及其在人类健康中的最佳阈值还有待进一步探究。

3锶的主要生理功能

锶在许多组织和器官中均发挥着重要的生理功能，包括促进骨骼健康、预防心血管疾病、调节生殖健康、抗龋齿、抗炎、抗氧化、抑制脂肪生成等作用。此外，锶还具有抗癌、抗糖尿病、促进血管生成和保护心脏等其他功能（图4）。

3.1 促进骨骼健康

骨骼是一种动态组织，其始终可以通过建模和重塑来维持功能。在正常状态下，骨形成和骨吸收是相互耦合并保持平衡的，其中成骨细胞和破骨细胞在骨重塑过程中起关键作用。成骨细胞在骨稳态中负责产生骨细胞间质成分，参与骨形成；破骨细胞通过分泌水解酶，溶解和吞噬骨成分，在骨稳态中负责骨吸收过程。随着年龄的增长，骨吸收和骨形成之间的失衡会导致骨转化率和骨丢失的增加。骨质疏松是一种以骨量减少、骨脆性和骨折风险增加为特征的疾病，现已成为严重且普遍的公共卫生问题之一。

锶可通过参与多种途径调节成骨细胞和破骨细胞的水平，因此锶与骨骼的关系一直以来备受关注。氯化锶、柠檬酸锶和雷奈酸锶等均已被证明对骨骼健康具有有益作用（表1）。

综上所述，锶可促进成骨细胞生长，同时抑制破骨细胞形成，在骨骼中具有双重药理作用。除雷奈酸锶外，许多锶盐也均具有预防骨质疏松症和保护骨骼的作用，对维持骨骼功能具有重要意义。

3.2 抗龋齿功能

龋齿是一种由溶解牙齿矿物质的有机酸引起的慢性多因素疾病，其与脱矿和再矿化之间的不平衡有关，会导致矿物质流失和牙齿硬物质组织的破坏。羟基磷灰石是牙釉质和牙本质中主要的无机成分，牙本质中的龋齿缺陷和牙釉质的丧失可能会影响牙髓的质量，从而导致牙齿强度下降和脆性增加。研究发现，在羟基磷灰石晶格中掺入锶可以抑制羟基磷灰石的溶解，提高羟基磷灰石的生物活性和稳定性。牙釉质中的锶含量与饮用水和食物等外界环境中的锶含量密切相关。

3.3 预防心血管疾病

心血管疾病包括心律失常、冠心病、高血压和心肌梗死等疾病，是导致全球死亡率升高的主要原因之一。含一定浓度锶的矿泉水可促进血管内皮细胞的增殖，影响内皮细胞中内皮素（ET）和一氧化氮（NO）的分泌，降低血管紧张性。

3.4 调节生殖健康

世界卫生组织预测，不孕不育或将成为21世纪继肿瘤和心血管疾病的第三大疾病，维持和调节生殖健康十分重要。锶不仅对提高人类精液质量有积极作用，还可以通过抑制氧化应激、调节睾酮和睾酮合成相关基因的表达水平等方式来改善男性生殖健康。此外，锶还会影响女性卵细胞的形成和功能，对人工授精成功率的提高和不孕不育的预防及治疗均具有重要意义。

3.5 抗炎功能

锶具有抗炎作用，可被用于减轻炎症造成的组织损伤。锶在体内和体外均可发挥抗炎作用。但目前针对锶抗炎作用的研究对象主要集中在动物模型上，还缺乏相关的人类研究数据支持。

3.6 抗氧化功能

Barneo-Caragol等发现在妊娠晚期时锶的水平极显著增加，其可能与怀孕期间生理上发生的氧化损伤升高有关。在去卵巢大鼠模型中，雷奈酸锶可降低大鼠的MDA水平，增加SOD、GSH-Px和CAT活性，对大鼠的氧化损伤具有预防作用。在糖尿病大鼠模型中，FDP-Sr可以通过抑制ROS的产生，显著缓解糖尿病引起的细胞凋亡和血清睾酮下降，进而发挥抗氧化作用。目前，关于锶发挥抗氧化功能的作用机制研究较少，有待进一步挖掘。

3.7 抑制脂肪生成

骨髓MSC的脂肪细胞分化受PPARγ2的控制，当PPARγ2受到抑制时，会减少脂肪细胞分化；当PPARγ2过表达或激活时会促进脂肪生成。体内外实验均表明，锶可以减少骨髓间充质细胞中脂蛋白脂酶（LPL）、增强子结合蛋白α（CEBPα）和PPARγ等脂肪细胞基因的表达，从而抑制脂肪分化和脂肪形成。目前，关于锶抑制脂肪生成的研究主要集中在骨组织中。

3.8 其他功能

除了以上的功能外，锶还具有抗癌、抗糖尿病、促进血管生成及保护心脏等多种作用。锶具有多种有益功能，但对于其发挥各种功能的详细作用机制以及是否存在互作关系，还有待进一步挖掘。

6 结语

锶具有多种生理功能，包括促进骨骼健康、预防心血管疾病、调节生殖健康、抗龋齿、抗炎、抗氧化、抑制脂肪生成等作用。此外，大量动物研究也发现，锶还具有抗癌、抗糖尿病、促进血管生成和保护心脏等其他功能。人体中的锶主要通过食物和饮用水摄取，当锶摄入不足时可能会引起代谢紊乱、四肢乏力等症状，而锶摄入过量则可能导致低血钙症的发生。因此，适量的锶对维持人体健康具有重要意义。但是，目前许多结果都是基于动物模型或体外研究，关于食品中锶的安全限值、最佳摄入量及其在人类健康中的作用与作用机制仍需进一步研究。

本文《食品中锶功能的研究进展》来源于《食品科学》2023年44卷15期397-406页. 作者：黄胥莱，高亚男，张养东，王加启，郑楠. DOI:10.7506/spkx10712-133. 点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。