科普| Element: 從“情緒穩定劑”到人體健康“調度師”的鋰元素

編者語：

“鋰是人體內一把強大的“調節鑰匙”，既能守護大腦、激活免疫，也可能在特定情況下傷及生殖。科學的意義在于揭示這種雙重性，引導我們安全地駕馭這一古老而神奇的元素。”

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背景介紹

提起“鋰（Li）”，大多數人會首先想到手機、電動汽車等設備中的鋰電池（圖1），它為現代生活提供了重要的能源支撐。然而，在醫學領域，鋰早已被廣泛應用，并被視為治療雙相情感障礙（躁郁癥）的“金標準”藥物，具有穩定情緒、預防復發的重要作用。更值得關注的是，近年來的研究不斷拓展人們對鋰的認知，發現其在神經保護、抗抑郁甚至延緩神經退行性疾病進程等方面也展現出潛在價值。可以說，這一看似普通的元素，正逐漸從“能源明星”走向“醫學新星”。

圖1. 鋰電池

2026年01月21日，發表在Element上的一篇綜述文章，以“Lithium: from mood stabilizer to pivotal regulator of health-recent advances in lithium-based biomedicine”為題，系統地指出，鋰（Li）實際上扮演著人體內金屬離子穩態的“調度師”角色，它通過調控鎂（Mg）、鐵（Fe）、銅（Cu）等關鍵金屬，深度參與大腦保護、免疫調節甚至抗癌過程（圖2）。但這把“雙刃劍”在孕期使用時需格外警惕，它可能通過一種名為“銅死亡”的新機制引發生殖毒性。

圖2. 圖文總覽

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圖文解析

1.超越精神科：從“治病”到“識病”的突破

鋰在精神醫學領域的地位無可撼動。它能抑制GSK-3β等關鍵酶，促進神經元存活，是預防躁郁癥復發的核心藥物。但更令人驚喜的是，科學家發現鋰的同位素（7Li）可能成為診斷精神疾病的“天然探針”。

同位素指紋：人體血清中鋰同位素的組成（δ7Li）在不同生理狀態下會發生變化。研究發現，躁郁癥與精神分裂癥患者的血清鋰同位素比值存在顯著差異（圖3）。這意味著，未來或許可以通過簡單的血液檢測，利用鋰同位素作為“分子指紋”來區分復雜的精神疾病亞型。

競爭鎂離子：鋰在細胞內的許多作用是通過“冒充”鎂離子（Mg2+）實現的。它競爭性地占據鎂離子的結合位點，從而微妙地調節超過3000種鎂依賴蛋白的活性，這解釋了為何微量的鋰能產生廣泛的生物學效應。

圖3. 雙相情感障礙和精神分裂癥患者血清中鋰同位素的變化與攝入的鋰藥物有關

2.大腦的“守護者”與阿爾茨海默病的新希望

阿爾茨海默病（老年癡呆）的傳統病理是Aβ淀粉樣蛋白沉積。新研究提出了一個顛覆性觀點：腦內鋰缺乏可能是該病的早期驅動因素。

鋰被“劫持”：在阿爾茨海默病患者的大腦中，Aβ斑塊會像海綿一樣吸附并“鎖住”鋰離子，導致神經元周圍可用的活性鋰減少，進而加劇tau蛋白磷酸化和神經退行性變。

新型制劑：針對這一機制，科學家開發了“避淀粉樣蛋白”的鋰乳清酸鹽（LiO）。這種新型制劑能繞過斑塊的攔截，更精準地將鋰遞送到神經元，在動物實驗中顯示出良好的神經保護潛力，為預防癡呆提供了新思路。

圖4. 鋰缺乏會加速阿爾茨海默病病理發展和認知能力下降

3.調節金屬（鎂、鐵、銅）穩態

競爭性調節鎂穩態：鋰離子通過模擬和競爭鎂離子，占據GSK-3β等關鍵酶的鎂結合位點，從而像“總開關”一樣調控Wnt、BDNF等核心信號通路，這是其發揮神經保護和情緒穩定作用的分子基礎。

穩定鐵代謝，對抗“鐵死亡”：鋰能穩定鐵依賴的酶系統，降低氧化應激，并支持鐵蛋白的安全儲鐵功能，從而在多類神經精神疾病中抑制由鐵代謝紊亂和脂質過氧化驅動的“鐵死亡”過程（圖5），保護神經元。

圖5. 鐵死亡機制

4.免疫與抗癌：逆轉纖維化與激活T細胞

鋰的觸角已延伸至免疫學領域，展現出強大的免疫調節能力：

逆轉肺纖維化：研究發現，碳酸鋰（Li2CO3）能誘導肺部的肌成纖維細胞發生壞死性凋亡（necroptosis），從而逆轉已形成的纖維化瘢痕，這為“肺纖維化”這一難治性疾病帶來了潛在療法（圖6）。

增強抗癌免疫力：腫瘤微環境中的乳酸會抑制CD8+ T細胞（抗癌主力軍）的功能。鋰能夠重塑“溶酶體-乳酸-線粒體”代謝軸，幫助T細胞清除乳酸障礙，恢復其殺傷腫瘤的活力。同時，鋰還能通過下調鐵蛋白，使腫瘤細胞對鐵死亡（ferroptosis）更敏感，與免疫治療形成“雙殺”合力。

圖6. 碳酸鋰通過GPR43依賴的方式調節腸道菌群和Treg細胞，從而減輕結腸炎癥

5.致命的溫柔：孕期風險與“銅死亡”機制

盡管治療前景廣闊，鋰的毒性，尤其是生殖毒性，必須引起高度重視。鋰在體內并非均勻分布，它會優先富集在卵巢和子宮等生殖器官。

銅死亡（Cuproptosis）：這是2022年新發現的一種細胞死亡方式。研究發現，過量鋰暴露會激活FOXO1/STEAP4信號軸，促進細胞對銅（Cu）的吸收（圖7）。過量的銅會導致脂酰化蛋白聚集，最終引發胎盤滋養層細胞發生“銅死亡”，導致流產或胎兒發育受限。

安全警示：雖然環境中的低劑量鋰（如飲用水）通常安全，但孕期女性應嚴格避免不必要的鋰藥物暴露。在必須用藥的情況下，科學家正在探索使用銅死亡抑制劑作為保護手段。

圖7. 器官特異性鋰積累及其對雌性生殖的毒性影響

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總結

這篇綜述將鋰的形象從單一的“精神科藥物”提升為元素生物醫學的核心節點。它通過競爭Mg、調節Fe/Cu，在神經-免疫-微生物軸中發揮著中樞協調作用（圖8）。

圖8. 鋰在生物系統中的作用示意圖，重點介紹了其在大腦功能、情緒調節、神經活動、能量代謝、抗纖維化治療、微生物調節以及對必需金屬離子（Mg、Fe 和 Cu）的協調控制中的作用

一個大膽的科學假設被提出：鑒于鋰在維持生理平衡中的廣泛作用，它是否應被定義為一種人體必需微量元素？要回答這個問題，未來需要借助穩定同位素示蹤、單細胞金屬組學等前沿技術，繪制出鋰在人體內的精準“導航圖”，從而在發揮其巨大治療潛能的同時，牢牢鎖住其毒性風險。

文獻信息

Junhang Dong, Wuyang Yue, Shuaishuai Xing, Yin Liu, Bo Huang, Junxia Min, Fudi Wang, Zhenli Zhu, Lithium: from mood stabilizer to pivotal regulator of health - recent advances in lithium-based biomedicine, Element 2026, 1, 6. https://dx.doi.org/10.20517/element.2025.04

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