微量元素是一类极为重要的微营养素，在体内分布甚广，因而参与机体许多重要生理过程，如物质代谢、免疫功能、激素调节、基因表达的调控等等。国外在此领域内的研究发展很快，在微量元素营养生化方面，对其生物功能的研究突飞猛进，自1973年Rotruck发现谷胱甘肽过氧化物酶（G—Px）为含硒酶以后80年代又发现在动物体内还有两种硒酶。国外对微量元素功能研究的新领域是对基因表达调控。由于微量元素新功能的发现，评价微量元素状态的指标也日新月异，如1985年曾有人提出金属硫蛋白可能是评价锌营养状态较好的指标，1988年又有人提出Thymulin一种依赖于锌的胸腺激素，可作为评价锌缺乏的指标。在技术方面，国外多用离子探针和激光探讨研究微量元素在组织超微结构中的分布。我国微量元素营养研究近年来也有很大进展，现从以下几个方面作简略介绍。
理论研究方面 
1. 关于硒的研究
关于硒的研究我国一直处于国际先进水平。
   硒防癌机制的研究：于树玉等曾报道硒对癌细胞有促进分化和抑制分裂双向作用。继而证明硒有调控与增殖和分裂有关的癌基因表达之后，近来又证明硒可抑制蛋白激酶C的活性在癌细胞中增长，该酶与细胞癌变和增殖密切相关，因此认为硒的抗癌作用与调节蛋白激酶系统有关。
   硒对生物膜的作用：杨福愉等报导硒可保护红细胞的脂质流动性和Na、K-ATP酶活性，并防止收缩蛋白自膜骨架蛋白上脱落。朱莲珍等发现缺硒儿童红细胞的骨架蛋白的成分无显著改变，而收缩蛋白的结构改变明显。用顺磁共振仪测缺硒或缺维生素E大鼠红细胞膜流动性时发现，缺硒组大鼠的红细胞膜流动性降低，而缺维生素E组与正常相比无明显差异，说明硒缺乏使红细胞蛋白中的巯基受损。正常人红细胞的收缩蛋白与硒作用后，会产生构象变化。李芳生等发现缺硒儿童红细胞膜中神经磷脂和胆碱磷脂低于正常。
   含硒酶的研究：八十年代以前，我国许多科学家也证明缺硒人群和动物的血中GPx活力显著下降。并在一定范围内与血硒水平呈正相关。但在摄入较高时，GPx活力不随血硒水平升高而升高，夏弈明等调查我国膳食硒水平为低，适宜和过高的三个地区人群血球中GPx活力，前者比后二者显著低，而后二者之间差异。然而血红蛋白中的硒含量随膳食硒水平变化，血红蛋白似乎是硒储存的场所。故常以血中GPx活力作为确定硒的生理需要量的指标。给低硒人群补充硒酸钠和硒蛋氨酸的结果不同，二者对提高GPx活性的效果相似，而补充硒蛋氨酸组的血红蛋白中硒含量随补硒时间延长而增加，而补硒酸钠无此现象，说明硒酸钠不进入硒库。血红蛋白中的硒均匀分布于珠蛋白的α—和β—链上。然而补充硒蛋氨酸时，β—链上的硒低于α—链。
   1985年意大利人F.Ursini发现动物体内尚有另一种含硒酶，其作用对象是生物膜上的磷脂氢过氧化物，故称为磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶（phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase，简写HPGPx），段有金、李芳生等也曾研究与此类似的一种酶，分子量也约为GPx的1/4，也以磷脂氢过氧化物为底物。
  1990年Behne等又发现I型四状腺激素5′一脱碘酶也是一种含碘酶，此种酶的发现，对缺硒的克山病人的甲状腺激素代谢紊乱可以有所解释。最近我国也有人对此酶进行研究。
2. 关于铁和锌的研究
   生物利用率的研究：大鼠血红蛋白恢复试验结果表明，猪血血红素铁有良好的抗贫血作用，补充7ppm血红素铁即能满足大鼠铁的需要。以淀粉铁和蔗糖铁灌胃，大鼠的利用率与硫酸亚铁相似，而无不良反应。还有人研究大豆的铁的利用率，所得结果不一致。
   一直认为植酸影响锌的利用，调查北京市一托儿所的学龄前儿童的植酸入量，平均为499mg/d，植酸/锌摩尔比值平均为6.66，在此范围内未见影响锌的生物利用率。用稳定同位素79Zn研究大豆发酵断乳食品锌的利用率优于未发酵的大豆食品和谷类断乳食品。
   对健康的影响：有人研究了缺铁性贫血（IDA）对小儿免疫功能的影响，发现血清lgG、lgA、lgM和补体C3含量正常，粪便SlgA含量、外周血淋巴细胞3H—TdR参入量、中性粒细胞过氧化物酶染色积分均明显低于对照。补铁后显著升高。用红细胞免疫粘附试验也观察到红细胞C3b受体的花环形成率下降，并与缺铁程度有关。IDA患儿用铁剂治疗后，随着贫血症状的纠正，红细胞C3b受体花环形成率也显著提高。用放射配体法研究IDA患者的转铁蛋白受体（TfR）（一种跨膜糖蛋白）时，发现IDA患者与健康对照在反应体系中的幼红细胞数相等，但患者的转铁蛋白（Tf）总结合率明显高于对照，作者用Scatchord分析表明，其原因不是由于配体-受体的亲和力改变，而是由于患者骨髓幼红细胞的TfR断增加，研究铁缺乏对大鼠红细胞膜蛋白的影响时，发现收缩蛋白（带1，2）减少，带3与4.1的相对含量比值下降，甚至可倒置。带3的阴离子（C1-）交换功能减弱、膜蛋白的变化与缺铁程度和病程有关。由于IDA儿童有智商发育降低的现象，有人观察到IDA大鼠脑中的纹状体组织囊的单胺氧酶（MAO）活性显著降低，大脑皮层、下丘脑组织的5—羟色胺（5—HT）和多巴胺（DA）含量升高。
   锌与许多其他营养素关系密切。缺锌使维生素A积聚于肝脏，血清中维生素A浓度明显降低，补锌可使缺锌大鼠动员肝中的维生素A进入血液。维生素A缺乏会加重缺锌损害，大鼠摄入大剂量维生素A，使血清和肝锌含量增加，使缺锌症状出现时间延迟，发病率降低。锌与必需脂肪酸同时缺乏，极易招致大鼠死亡，提高饲料中亚油酸水平，饲喂4周仍不出现缺锌症状，血锌，毛锌含量与对照大鼠的差别也不显著。给大鼠补充牛磺酸1周后，大鼠大脑中锌含量显著高于未补充组，而血清含量前者低于后者，8周后，补充组二者均显著低于未补充组，从细胞培养试验观察到牛磺酸—锌复合物具有抑制细胞代谢作用，其作用的强弱与该复合物的浓度呈正比。
   3. 地方性碘病和地方性氟病
   蔡子微等认为大鼠胚胎全期乃至生后脑发育期碘缺乏影响了大脑发育关键时期大脑细胞核总RNA合成能力，特别影响了mRNA前体的合成。缺碘对胎鼠甲状腺发生，发育的影响，从形态学看缺碘不影响滤泡原基的发育，胎鼠在19日龄前，即垂体与甲状腺发生功能上的联系之前，缺碘未影响到甲状腺的发育，在20日龄以后，也就是垂体与甲状腺之间功能建立后，缺碘使甲状腺产生代偿性反应，还有从组织学对缺碘动物脑和克汀病患者的大脑神经细胞进行了研究。
   高碘地方性甲状腺肿在国内外均认为是一种新的地方病，我国有人制成高碘甲状腺肿模型，进行了病理形态和生化代谢研究。认为摄入碘多，合成大量甲状腺激素蓄积在甲状腺滤泡腔中形成胶质性甲状腺肿；而低碘甲状腺肿的组织呈现活跃增生状态，因此，甲状腺因代偿性增生而肿大。
   近年来对氟骨症的发病机理已开始研究，用X红衍射和偏光显微镜观察了氟磷灰石的结构和沉积于哈氏管周围的不规则形态。电镜观察到氟骨症患者椎板内胶元蛋白有异常改变，在细胞培养研究中发现氟离子对人胎成骨细胞形态，功能，酶系统和摄钙量有多方面的影响，也有人观察到氟骨症患者红细胞有程序不等的变形，出现棘状细胞。在生物化学方面也开始用较先进的分析技术进行了较系统的研究，观察到氟骨症患者血浆中碱性磷酸酶，2—羟丁酸脱氢酶升高，乳酸脱氢酶和磷酸肌酸激酶、总蛋白、尿蛋素等均有改变。并对利用生化指标进行早期诊断做了探讨。还开始了神经行为毒理学的研究。
4. 其它元素的研究
   铜和锰很少存在人类营养缺乏问题，但由于他们是许多酶的必需组成部分或辅助因子，因而研究血中这些元素的水平或含这些元素酶活性的工作大大增加。凌亦凌等观察到14例脑栓塞患者在治疗后锰超氧化物歧化酶MnSOD活力早期出现增高。季红光等报导缺铜大鼠红细胞及各脏器CuZnSOD活性显著降低，但其它抗氧化酶活力无明显变化，故不影响抗氧化系统的总体能力。铜和锰与其它元素如锌、铁、硒等之间的关系密切。中外不少调查研究发现，癌症患者血或组织中铜含量高于正常，锌低于正常。许多疾病的Cu/Zn比值有变化，癌症和类风湿疾病患者增高，冠心病患者降低。章净霞等用扫描质子探针技术测定了单个正常的和脂质过氧化损伤了的肝细胞中的Fe、Cu、Zn的相对含量和Zn/Cu、Zn/Fe比值，发现损伤细胞中的Fe和Cu高于正常，Zn低于正常，两个比值均下降，这种变化的意义何在，尚有待进一步研究。
   当前锗是研究的热点，因临床上曾用锗治疗贫血，防治肿瘤，有的还认为能参与免疫调节反应。还有人认为食物中提取出来的富锗化合物可治高血压和高胆固醇血症。马峰峻等以离体豚鼠心脏进行试验认为，有机锗可能有抗心律失常作用。最近有不少人注意到铷的问题，刘年庆观察到四川克山病区儿童红细胞中的铷高于正常儿童。张宁等测定生育年龄男子精液中的铷，发现精液中的铷含量与精子数密切相关。付秋凡等报导肥胖儿血清铷含量低于正常。
   由于农业上稀土微肥的使用，人类通过食物开始接触稀土元素，稀土进入人体后的代谢情况和生物效应已引起人们的关注。唐任寰等给小鼠喂以含164Yb和141Ce的食物，观察到99%的稀土排出体外，被吸收的少量Yb主要蓄积在骨和肌肉中，Ce偏于肌肉。静脉注射这两种稀土于小鼠体内，Yb多积蓄于肝、脾和骨，Ce主要分布于肝和脾中，骨中很少。作者并从小鼠肝中提取出含重稀土Yb和轻稀土Ce的蛋白质。说明稀土在体内与某种蛋白质有较牢固的结合。
5.  应用方面的研究
   微量元素营养研究在应用方面的最大贡献是根据我国不同硒水平的人群的调查提出我国人民最低硒需要量、硒的生理需要量和硒的最大安全摄入量。根据这些资料制订出人类的硒的RDA，以为国际所公认。
   近年来应用方面最多的工作是微量元素补充剂的研究。为提高利用率，研究有机形式的铁、锌和硒的利用率，或提高天然食物中铁、锌和硒含量。如血色素铁、淀粉铁、蔗糖铁络合物及蛋黄中铁的利用问题。锌的补充物有富锌金针茹和发酵的大豆制品。硒的补充在研制高硒酵母，富硒麦芽粉和硒强化的沙棘油。最近还在利用陕西省高硒地区紫阳县生产紫阳富硒茶作为保健饮料。作为防癌、防衰老的含微量元素保健食品还有锗—132，即羧乙基锗倍半氧化物，正在研究的富锗食品还有富锗酵母和富锗麦芽。
   防治地氟病和地甲病的方法不断改善。我国历来用的饮水除氟方法主要为活性氧化铝法，为提高活性氧化铝的除氟容量，开展了一些研究，1983—1985年天津自来水公司采取改进吸附柱，调原水pH和用NaOH再生等措施使氟容量为5.74—5.98mmF/gAl2O3。有人建议，根据除氟原理可找些价廉，常见的，就地取材的物质。如粘土，粉煤灰等能对H+Al3+有一定吸附作用，用以除氟、是经济、方便、实际的方法。
   食盐加碘是历史悠久，国内外普遍用以防治地甲病的方法。然而有其特点，第一不易混匀，第二碘易丢失，故曾推广口服碘油进行预防，并有较满意效果。但其用量及有效期各地报导不一，且有出现一过性药物反应、故这些老方法尚需进一步研究。
 6.  新技术的应用
   近年来我国在微量元素营养研究中，已采用不少先进技术。用同位素如65Zn和70Zn，53Fe和59Fe研究锌和铁的生物利用率，特别是在我国已能使用稳定同位素，可以直接研究微量元素在体内的生物利用率，也有用同位素来研究微量元素的代谢和在组织中的分布。已有人用扫描质子微探针研究单个细胞的微量元素。在微量元素含量测定方面，中子活化法已常被采用，但还不普遍。质子激发的X荧光法（PIXE）仅少数采用。
  展   望
   虽然我国微量元素营养研究已有长足的发展，但与国外相比，在深度和广度两方面均还有一定的距离，而且我国的特长也发挥不够，今后应向以下几方面发展：
--加强微量元素在防治疾病和保健方面的理论和应用研究
在我国已明确微量元素与几种疾病有关，过去对微量元素与这些疾病病因关系研究较多，而微量元素对一些与病因无直接关系的疾病也有防治作用，如国外用许多微量元素：锗、镓、钌、锡、锂、镧、钯和重金属金、铂等治疗癌症。国外发现在某些治癌药物中加入铜形成复合物，可提高这些药物的疗效。他们对这些元素的药理作用和作用机制也有深入研究。我国在这方面注意还不够。虽有用硒治疗退行性急病和抗衰老，但面较窄；而且理论性的研究不多。
-- 提高微量元素的分析技术和研究方法
   我国测定微量元素含量多用原子吸收光谱、质谱和极普法。生化研究方面多用分离细胞或亚细胞，或体外细胞培养作生化分析。这两方面均极少用核技术，用核技术如质子激发X—荧光法PIXE或全反射X荧光分析测定含量可提高灵敏度。生物学研究中用核子微探针，扫描质子探针和扫描隧道显微术可能在保持细胞原状态下观察微量元素在细胞内的变化。
 --加强微量元素在中医中药作用的理论研究
   中医中药是我国的瑰宝，我国对中药的微量元素含量的分析工作有不少，但不同微量元素含量的药物在中医治疗中如何与其中医理论结合起来的研究尚不多见。开展这方面的理论和应用的研究是我国的特色。
--建立我国微量元素营养数据库
   我国地大物博，人口众多、各地区人群的微量元素的营养状态相差很大，如我国有世界上硒最高的地区，也有世界上硒最低的地区。将我国各地微量元素营养数据、不同人群，不同年龄，不同时间的血，发和组织以及食物中的微量元素含量建立数据库，可为世界提供丰富的研究资料。