科普| Element: 从“情绪稳定剂”到人体健康“调度师”的锂元素

编者语：

“锂是人体内一把强大的“调节钥匙”，既能守护大脑、激活免疫，也可能在特定情况下伤及生殖。科学的意义在于揭示这种双重性，引导我们安全地驾驭这一古老而神奇的元素。”

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背景介绍

提起“锂（Li）”，大多数人会首先想到手机、电动汽车等设备中的锂电池（图1），它为现代生活提供了重要的能源支撑。然而，在医学领域，锂早已被广泛应用，并被视为治疗双相情感障碍（躁郁症）的“金标准”药物，具有稳定情绪、预防复发的重要作用。更值得关注的是，近年来的研究不断拓展人们对锂的认知，发现其在神经保护、抗抑郁甚至延缓神经退行性疾病进程等方面也展现出潜在价值。可以说，这一看似普通的元素，正逐渐从“能源明星”走向“医学新星”。

图1. 锂电池

2026年01月21日，发表在Element上的一篇综述文章，以“Lithium: from mood stabilizer to pivotal regulator of health-recent advances in lithium-based biomedicine”为题，系统地指出，锂（Li）实际上扮演着人体内金属离子稳态的“调度师”角色，它通过调控镁（Mg）、铁（Fe）、铜（Cu）等关键金属，深度参与大脑保护、免疫调节甚至抗癌过程（图2）。但这把“双刃剑”在孕期使用时需格外警惕，它可能通过一种名为“铜死亡”的新机制引发生殖毒性。

图2. 图文总览

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图文解析

1.超越精神科：从“治病”到“识病”的突破

锂在精神医学领域的地位无可撼动。它能抑制GSK-3β等关键酶，促进神经元存活，是预防躁郁症复发的核心药物。但更令人惊喜的是，科学家发现锂的同位素（7Li）可能成为诊断精神疾病的“天然探针”。

同位素指纹：人体血清中锂同位素的组成（δ7Li）在不同生理状态下会发生变化。研究发现，躁郁症与精神分裂症患者的血清锂同位素比值存在显著差异（图3）。这意味着，未来或许可以通过简单的血液检测，利用锂同位素作为“分子指纹”来区分复杂的精神疾病亚型。

竞争镁离子：锂在细胞内的许多作用是通过“冒充”镁离子（Mg2+）实现的。它竞争性地占据镁离子的结合位点，从而微妙地调节超过3000种镁依赖蛋白的活性，这解释了为何微量的锂能产生广泛的生物学效应。

图3. 双相情感障碍和精神分裂症患者血清中锂同位素的变化与摄入的锂药物有关

2.大脑的“守护者”与阿尔茨海默病的新希望

阿尔茨海默病（老年痴呆）的传统病理是Aβ淀粉样蛋白沉积。新研究提出了一个颠覆性观点：脑内锂缺乏可能是该病的早期驱动因素。

锂被“劫持”：在阿尔茨海默病患者的大脑中，Aβ斑块会像海绵一样吸附并“锁住”锂离子，导致神经元周围可用的活性锂减少，进而加剧tau蛋白磷酸化和神经退行性变。

新型制剂：针对这一机制，科学家开发了“避淀粉样蛋白”的锂乳清酸盐（LiO）。这种新型制剂能绕过斑块的拦截，更精准地将锂递送到神经元，在动物实验中显示出良好的神经保护潜力，为预防痴呆提供了新思路。

图4. 锂缺乏会加速阿尔茨海默病病理发展和认知能力下降

3.调节金属（镁、铁、铜）稳态

竞争性调节镁稳态：锂离子通过模拟和竞争镁离子，占据GSK-3β等关键酶的镁结合位点，从而像“总开关”一样调控Wnt、BDNF等核心信号通路，这是其发挥神经保护和情绪稳定作用的分子基础。

稳定铁代谢，对抗“铁死亡”：锂能稳定铁依赖的酶系统，降低氧化应激，并支持铁蛋白的安全储铁功能，从而在多类神经精神疾病中抑制由铁代谢紊乱和脂质过氧化驱动的“铁死亡”过程（图5），保护神经元。

图5. 铁死亡机制

4.免疫与抗癌：逆转纤维化与激活T细胞

锂的触角已延伸至免疫学领域，展现出强大的免疫调节能力：

逆转肺纤维化：研究发现，碳酸锂（Li2CO3）能诱导肺部的肌成纤维细胞发生坏死性凋亡（necroptosis），从而逆转已形成的纤维化瘢痕，这为“肺纤维化”这一难治性疾病带来了潜在疗法（图6）。

增强抗癌免疫力：肿瘤微环境中的乳酸会抑制CD8+ T细胞（抗癌主力军）的功能。锂能够重塑“溶酶体-乳酸-线粒体”代谢轴，帮助T细胞清除乳酸障碍，恢复其杀伤肿瘤的活力。同时，锂还能通过下调铁蛋白，使肿瘤细胞对铁死亡（ferroptosis）更敏感，与免疫治疗形成“双杀”合力。

图6. 碳酸锂通过GPR43依赖的方式调节肠道菌群和Treg细胞，从而减轻结肠炎症

5.致命的温柔：孕期风险与“铜死亡”机制

尽管治疗前景广阔，锂的毒性，尤其是生殖毒性，必须引起高度重视。锂在体内并非均匀分布，它会优先富集在卵巢和子宫等生殖器官。

铜死亡（Cuproptosis）：这是2022年新发现的一种细胞死亡方式。研究发现，过量锂暴露会激活FOXO1/STEAP4信号轴，促进细胞对铜（Cu）的吸收（图7）。过量的铜会导致脂酰化蛋白聚集，最终引发胎盘滋养层细胞发生“铜死亡”，导致流产或胎儿发育受限。

安全警示：虽然环境中的低剂量锂（如饮用水）通常安全，但孕期女性应严格避免不必要的锂药物暴露。在必须用药的情况下，科学家正在探索使用铜死亡抑制剂作为保护手段。

图7. 器官特异性锂积累及其对雌性生殖的毒性影响

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总结

这篇综述将锂的形象从单一的“精神科药物”提升为元素生物医学的核心节点。它通过竞争Mg、调节Fe/Cu，在神经-免疫-微生物轴中发挥着中枢协调作用（图8）。

图8. 锂在生物系统中的作用示意图，重点介绍了其在大脑功能、情绪调节、神经活动、能量代谢、抗纤维化治疗、微生物调节以及对必需金属离子（Mg、Fe 和 Cu）的协调控制中的作用

一个大胆的科学假设被提出：鉴于锂在维持生理平衡中的广泛作用，它是否应被定义为一种人体必需微量元素？要回答这个问题，未来需要借助稳定同位素示踪、单细胞金属组学等前沿技术，绘制出锂在人体内的精准“导航图”，从而在发挥其巨大治疗潜能的同时，牢牢锁住其毒性风险。

文献信息

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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