微量营养素生物化学与功能
微量营养素生物化学研究人体所需少量维生素、必需矿物质和微量元素，以及它们作为酶辅因子、激素前体、抗氧化剂和结构成分所发挥的生化作用。尽管仅需毫克或微克量，微量营养素对新陈代谢不可或缺，其缺乏和过量均会产生生化和临床后果。
Definition
微量营养素是膳食中的维生素、必需矿物质和微量元素，是维持正常生长、新陈代谢和生理功能所需的小量物质；微量营养素生物化学是研究其结构、代谢作用、稳态调节以及失衡后果的学科。
Scope
本领域旨在向读者介绍微量营养素的化学性质、代谢功能、摄入需求和调节。它将该领域分为脂溶性维生素和水溶性维生素、矿物质和微量元素的代谢、微量营养素吸收和转运的共同生理学，以及由缺乏或毒性引起的疾病。它将微量营养素作为营养生物化学的一个主题来处理，而非作为临床管理指导。
Sub-topics
Core questions
- 个体维生素和微量元素在人体新陈代谢中发挥哪些生化功能？
- 微量营养素的吸收、分布和储存如何被调节以维持稳态？
- 缺乏和毒性如何产生，以及它们如何在生化上反映出来？
- 微量营养素的膳食需求量和参考摄入量是如何确定的？
Key concepts
- 作为酶辅因子和辅酶前体的维生素
- 脂溶性与水溶性分类
- 必需矿物质和微量元素
- 吸收和储存的稳态调节
- 生物利用度和营养素相互作用
- 缺乏和毒性（过量）状态
- 膳食参考摄入量和状态生物标志物
Mechanisms
微量营养素通过少数重复出现的生化策略发挥作用。许多B族维生素转化为辅酶，参与碳水化合物、氨基酸和能量代谢；铁、锌、铜和硒等微量金属结合在酶活性位点，促进催化、氧化还原反应或氧转运；脂溶性维生素则作为激素样信号分子（维生素D）、抗氧化剂（维生素E）或翻译后修饰的辅因子（维生素K）发挥功能。由于多种微量营养素过量有害，人体对其进行稳态调节，其中最显著的是铁，其全身平衡由铁调素-铁转运蛋白轴而非排泄来调控（Hentze, 2010）。
Clinical relevance
微量营养素状况是全球营养相关疾病的重要原因，了解其生物化学有助于解释为何缺乏会导致特征性综合征，以及为何某些微量营养素过量会产生毒性（Black, 2008）。本领域描述了这些状态的生化基础，以供参考和教育；它并非提供剂量、补充或个体化临床建议的来源。
Epidemiology
铁、维生素A、碘和锌的缺乏是全球最普遍的营养不良形式之一，对发病率和死亡率有显著影响，尤其是在中低收入地区的妇女和儿童中（Black, 2008）。特定缺乏症的详细分布在“缺乏与毒性”主题中讨论。
Evidence & guidelines
微量营养素的参考摄入量由医学研究所等专家机构通过膳食参考摄入量框架确定，该框架定义了需求量和可耐受最高摄入量（IOM, 2006）。微量营养素生物化学的全面论述可在标准营养学教科书中找到（Ross et al., 2014）。
History
微量营养素概念在20世纪初出现，当时人们认识到坏血病、脚气病、佝偻病和糙皮病等疾病并非由毒素或感染引起，而是由于特定膳食因素的缺失，这导致了维生素的分离和命名。同时期的研究确立了铁、碘以及后来的锌和硒等微量元素的必需性，从而将微量营养素巩固为营养生物化学中的一个独立领域。
Related topics
Seminal works
- black-2008
- hentze-2010
- iom-dri-2006
Frequently asked questions
- 常量营养素和微量营养素有什么区别？
- 常量营养素（碳水化合物、脂肪、蛋白质）提供能量，需要克级量；而微量营养素（维生素、矿物质和微量元素）仅需毫克或微克量，主要作为辅因子、调节剂和结构元素，而非燃料。
- 为什么过量的微量营养素可能有害？
- 几种微量营养素的安全范围有限；由于人体排出其中一些物质的手段有限，远超需求的摄入量可能导致毒性，这就是为什么参考框架既定义了充足摄入量也定义了可耐受最高摄入量。