1、人體中的Fe 穩(wěn)定同位素：遺傳性疾病的示蹤劑

Fe 在人類生物學(xué)中的作用特別重要，因?yàn)楹r(jià)鐵的血紅蛋白是血液中氧氣的主要攜帶者。其他Fe 儲(chǔ)存在肝臟和腎臟里，主要為Fe（III）鐵蛋白，它相當(dāng)于包裹著一層蛋白質(zhì)外殼的水合氧化鐵。研究表明失血后血液里的Fe 同位素會(huì)變得比較重，這被解釋成為了彌補(bǔ)血液中流失的Fe，而從肝臟和腎臟中快速補(bǔ)回了Fe。從Fe 的天然穩(wěn)定同位素角度來(lái)研究的第一種疾病是遺傳性血色素沉著病。

 

 

2、人體中的Cu 穩(wěn)定同位素：潛在癌癥的診斷標(biāo)志

Cu 在幾種重要的酶中同時(shí)扮演著催化劑與結(jié)構(gòu)組成的作用。Cu 可能是快速發(fā)展疾病（如癌癥）的一個(gè)有價(jià)值的指標(biāo)。有癌癥的病人，其血清中的Cu 含量通常很高。使用硫代鉬酸鹽和D- 青霉胺的螯合物來(lái)降低人體內(nèi)的Cu 含量，這種方法已經(jīng)被許可應(yīng)用于癌癥治療。Cu 同位素在成為癌癥標(biāo)志方面具有很大的潛力。Cu 同位素信號(hào)比較強(qiáng)似乎與Cu 被乳酸螯合有關(guān)。

 

血清乳酸自身受膜運(yùn)輸過(guò)程嚴(yán)格控制，而發(fā)生代謝，因而很難代表細(xì)胞內(nèi)的乳酸。相反，血液中的Cu 同位素反映了細(xì)胞內(nèi)的新陳代謝狀態(tài)及其對(duì)正常糖酵解的替代程度。因此，血清中的Cu 同位素豐度，似乎是癌癥生長(zhǎng)和擴(kuò)散的一個(gè)強(qiáng)有力的潛在生物標(biāo)志。

 

3、人體中的Ca 穩(wěn)定同位素：骨骼疾病的醫(yī)學(xué)診斷工具

我們身體中99% 的Ca 以羥磷灰石的形式存在于骨骼中，骨質(zhì)流失是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。Ca 是第一種對(duì)其6 種同位素變化進(jìn)行了調(diào)查的非常規(guī)元素。Ca 同位素可采用兩種方法進(jìn)行常規(guī)分析：熱電離質(zhì)譜技術(shù)（TIMS）和多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)（MC-ICPMS）。兩個(gè)主要結(jié)論包括：一是當(dāng)Ca 通過(guò)食物鏈時(shí)，它將變成較輕的同位素；第二，骨骼里的Ca 是輕同位素。Ca 同位素可用于量化骨骼鈣流出與流入的數(shù)量，而不需要往飲食中添加示蹤劑。這也跟骨質(zhì)疏松癥的Ca 研究有關(guān)，骨質(zhì)疏松癥在老年女性人群中尤為常見。

 

將金屬穩(wěn)定同位素作為生物標(biāo)志的發(fā)展前景良好，這個(gè)領(lǐng)域我建議稱為“醫(yī)學(xué)同位素金屬組學(xué)”。體液中特定配位體對(duì)同位素變異性的影響可以根據(jù)第一性原理來(lái)預(yù)測(cè)，該原理可識(shí)別具體的生物學(xué)路徑。同位素組成分析不需要嚴(yán)格的時(shí)間表，其重要性在于很多過(guò)去留下來(lái)的樣本在采集多年后仍然可以進(jìn)行分析。最后，不同的金屬在人體內(nèi)有不同的周轉(zhuǎn)時(shí)間，于是同位素金屬組學(xué)就能夠?yàn)槊枋霾煌瑫r(shí)間尺度的不同類型的疾病提供比較靈敏又廣泛的潛在標(biāo)志。