1、人體中的Fe 穩定同位素：遺傳性疾病的示蹤劑

Fe 在人類生物學中的作用特別重要，因為含二價鐵的血紅蛋白是血液中氧氣的主要攜帶者。其他Fe 儲存在肝臟和腎臟里，主要為Fe（III）鐵蛋白，它相當于包裹著一層蛋白質外殼的水合氧化鐵。研究表明失血后血液里的Fe 同位素會變得比較重，這被解釋成為了彌補血液中流失的Fe，而從肝臟和腎臟中快速補回了Fe。從Fe 的天然穩定同位素角度來研究的第一種疾病是遺傳性血色素沉著病。

 

 

2、人體中的Cu 穩定同位素：潛在癌癥的診斷標志

Cu 在幾種重要的酶中同時扮演著催化劑與結構組成的作用。Cu 可能是快速發展疾病（如癌癥）的一個有價值的指標。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- 青霉胺的螯合物來降低人體內的Cu 含量，這種方法已經被許可應用于癌癥治療。Cu 同位素在成為癌癥標志方面具有很大的潛力。Cu 同位素信號比較強似乎與Cu 被乳酸螯合有關。

 

血清乳酸自身受膜運輸過程嚴格控制，而發生代謝，因而很難代表細胞內的乳酸。相反，血液中的Cu 同位素反映了細胞內的新陳代謝狀態及其對正常糖酵解的替代程度。因此，血清中的Cu 同位素豐度，似乎是癌癥生長和擴散的一個強有力的潛在生物標志。

 

3、人體中的Ca 穩定同位素：骨骼疾病的醫學診斷工具

我們身體中99% 的Ca 以羥磷灰石的形式存在于骨骼中，骨質流失是一個動態過程。Ca 是第一種對其6 種同位素變化進行了調查的非常規元素。Ca 同位素可采用兩種方法進行常規分析：熱電離質譜技術（TIMS）和多接收電感耦合等離子體質譜技術（MC-ICPMS）。兩個主要結論包括：一是當Ca 通過食物鏈時，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量，而不需要往飲食中添加示蹤劑。這也跟骨質疏松癥的Ca 研究有關，骨質疏松癥在老年女性人群中尤為常見。

 

將金屬穩定同位素作為生物標志的發展前景良好，這個領域我建議稱為“醫學同位素金屬組學”。體液中特定配位體對同位素變異性的影響可以根據第一性原理來預測，該原理可識別具體的生物學路徑。同位素組成分析不需要嚴格的時間表，其重要性在于很多過去留下來的樣本在采集多年后仍然可以進行分析。最后，不同的金屬在人體內有不同的周轉時間，于是同位素金屬組學就能夠為描述不同時間尺度的不同類型的疾病提供比較靈敏又廣泛的潛在標志。