Биологическая роль минеральных элементов

Кальций (Са)

Ионы кальция в клетке в основном иммобилизованы во внутриклеточных органеллах или ассоциированы с ионами цитозоля. Ионы кальция изменяют проницаемость мембран, влияют на возбудимость нервной ткани, образование и распад нейромедиаторов в синапсах, регулируют тонус стенки сосудов, участвуют во многих ферментативных реакциях, процессах свертывания крови и оплодотворения, биосинтеза гормонов.

Кальций (Са) - это макроэлемент, играющий важную роль в функционировании мышечной ткани, миокарда, нервной системы, кожи и, особенно, костной ткани.

Повышение содержания кальция в волосах отмечено у людей с гиперфункцией щитовидной железы, нефрокальцинозом. Кроме того, повышенное содержание кальция отме­чено у больных с хроническим алкогольным гепатитом, черепно - мозговыми травмами.

У детей повышенное содержание кальция отмечено при церебральных параличах, аутизме. Повышение содержания Са в волосах обычно рассматривается как показатель усиленного элемента и говорит о возрастании подвижности Са и риске возникновения его дефицита.

Кальций поступает в организм с молочными продуктами, сырами, консервами, костной мукой, всеми видами орехов.

Избыток кальция в организме может приводить к дефици­ту цинка и фосфора, в то же время кальций препятствует накопле­нию свинца в костной ткани.

Следует знать, что:

- стресс, гиподинамия, употребление спиртных напитков, кофе, большого количества жареной пищи, соли, изделий из белой муки приводит к снижению поступления кальция в организм и тем самым способствует развитию его дефицита;

- женщины в период менопаузы нуждаются в более высоком количестве кальция, т.к. по возрастным причинам у них снижается уровень эстрогенов, что может приводить к нарушению обмена кальция в костях.

- Диета, состоящая из мяса, очищенных злаков и газированных напитков (содержащая высокое количество фосфора) приводит к увеличению экскреции (выделения) кальция.

Магний (Mg)

Наряду с калием, является основным внутриклеточным элементом. Он активизирует ферменты, регулирует, в основном, углеводный обмен, стимулирует образование белков, регулирует хранение и высвобождение энергии в АТФ, снижает возбуждение в нервных клетках, расслабляет сердечную мышцу. Обладает спазмолитическим, сосудорасширяющим действием, оказывает стимулирующее влияние на работу кишечника, сохраняет (вместе с кальцием, фосфором, кремнием, бором и витамином Д) минеральную структуру костей. Играет важную роль в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний, остеопороза. В организме человека содержится 25 г магния и 1/3 от всего количества связана со скелетом. Интересны его взаимоотношения с кальцием: кальций может уменьшать усвояемость магния, т.к. они делят между собой общую систему транспорта в кишечнике. Оптимальное соотношение содержания кальция и магния в рационе должно быть 2: 1.

Недостаток магния является одним из предраспола­гающих факторов развития заболеваний сердечно - сосудис­той системы, гипертонической болезни, судорог у детей, возможно повышает риск онкологических заболе­ваний, лучевой болезни.

Сниженная концентрация магния в волосах обнаружена у людей с различными кожными заболеваниями, в том числе, очаговой алопецией (облысением); с нарушениями эмоциональной сферы; гипертони­ческой болезнью. Дефицит Mg в организме - обычное явление для людей, подвергающихся хроническим стрессам, встречается при синдроме хронической усталости, сахарном диабете. Уменьшение уровня магния в сыворотке отмечается при различных заболеваниях почек, раке, сердечной недостаточности, при хроническом алкоголизме, судорогах.

Содержание магния повышено при гиперфункции паращитовидных, щитовидных желез, при хронической почечной недостаточности, арт­рите, псориазе.

Богаты магнием хлеб, овсяная и гречневая крупа. В молоке и твороге его меньше, но из них он лучше усваивается. Достаточное количество магния содержится в большинстве продуктов питания, особенно в молочных продуктах, мясе, рыбе, продуктах моря. Богатыми источниками являются яблоки, абрикосы, бананы, грейпфрут, петрушка, красный перец, шалфей, лист малины, пшеничная мука, солодка.

Следует знать, что:

- витамин Д стимулирует усвоение магния в кишечнике, но еще более стимулирует усвоение кальция, поэтому дополнительный прием витамина Д без восполнения уровня магния может создать его относительный дефицит;

- алкоголь и кофеин увеличивают выведение магния через почки, у алкоголиков часто развивается дефицит этого элемента;

- дефицит витамина Е может понизить уровень магния в тканях.

Фосфор(Р)

Фосфор тесно связан в обмене с кальцием и играет важную роль в формировании костной ткани. В процессах всасывания из кишечника и окостенения, обмен Са и Р идет па­раллельно. Фосфор – биогенньй элемент и играет особенно важную роль в деятельности головного мозга, скелетных и сердечных мышц. Фосфор участвует в трансмембранном транспорте веществ, входит в состав ряда ферментов. Значительная часть энергии, образующаяся при распаде углеводов и других соединений, кумулируется в богатых энергией орга­нических соединениях фосфорной кислоты. Фосфатные группы, присоединяясь к АДФ, образуют АТФ, которая является уни­версальным источником энергии и обеспечивает физиологическую деятельность клеток организма. Обмен фосфора регулируется паращитовидными железами.

При избыточном поступлении фосфора может повышать­ся уровень выведения кальция, что создает риск возникновения остеопороза. В таблице 6 приведен перечень пищевых продуктов, с высоким содержанием Р.

Фосфором богаты рыбные и мясные продукты, сыр, желток яйца, хлеб, гречневая крупа, фасоль, горох.

Железо

Железо раньше относили к макроэлементам в связи с относительно высоким содержанием в организме (в среднем 4, 2 г). Однако, если исключить гемоглобиновое железо, составляющее 75-80 % от его общего количества, то концентрация железа в организме окажется небольшой. Кроме того, железо входит в состав более 70 различных ферментов (нахождение в составе ферментов типично для микроэлементов), поэтому его признали истинным микроэлементом.

При дефиците железа в клинической картине отмечается гипохромная анемия, миоглобиндефицитная кардиопатия и атония скелетных мышц, воспалительные и атрофические изменения слизистой рта, носа, хрони­ческий гастродуоденит а также иммунодефицитные со­стояния.

Избыток железа, в первую очередь, может оказывать токсическое влияние на печень, селезенку, головной мозг, усиливать воспалительные процессы в организме человека. Хроническая алкогольная интоксикация может приводить к накоплению Fe в организме.

При избытке железа в организме может развиваться дефи­цит меди и цинка, избыток цинка, в свою очередь, может при­водить к дефициту меди и железа.

Самые богатые железом продукты: мясные (мясо, печень, субпродукты), мидии, бобовые, грибы, пшенная, овсяная крупа, орехи, морепродукты, зеленый горошек, зелень.

Следует знать, что:

- Снижают усвояемость железа: чай и кофе;

- Частое применение препаратов кальция может приводить к развитию железодефицитных состояний, так как кальций конкурирует с железом в кишечнике за всасывание;

- Прием витамина С повышает абсорбцию железа на 30 %.

Цинк (Zn)

Цинк найден более чем в 200 металлоферментах, участвующих в самых различных метаболических процессах, включая синтез и распад углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот.

При стрессах различного рода, например, при инфекциях, травмах, низком содержании белка в пище, отмечается снижение концентрации цинка в плазме крови и перераспределение его между органами и тканями.

Уровень цинка в организме могут снижать продукты распада тканей, образующихся при упомянутых стрессовых состояниях.

Избыток цинка может представлять мутагенную и онкогенную опасность.

Симптомами недостааточности цинка могут быть: угри и другие кожные заболевания, задержка полового созревания, хроническая усталость, замедление роста, выпадение волос, аллергические заболевания, бесплодие, импотенция. Специфически снижается Т-клеточный иммунитет, поэтому люди с дефицитом цинка обычно часто и длительно болеют простудными, инфекционными заболеваниями. На фоне дефицита Zn может происходить задержка полового развития у мальчиков и потеря сперматозоидами способности оплодотворения яйцеклеткй у мужчин.

Нередко снижение содержания цинка в организме является следствием избыточного поступления в организм меди, кадмия, свинца, являющихся функциональными антагонистами цинка, особенно на фоне неполноценного (дефицит белка) питания, а также хронического злоупотребления алкоголем. Роль Zn при алкогольной интоксикации обусловлена его участием в метаболизме алкоголя (молекула алкогольдегидрогеназы содержит 4 атома Zn), поэтому у детей и подростков при дефиците цинка повышается предрасположенность к алкоголизму. Дефицит цинка может приводить к усиленному накоплению кадмия, свинца, железа и меди.

При дефиците селена в рационе питания в организме могут возникать следующие изменения: снижение иммунитета, повышение склонности к воспалительным заболеваниям; снижение функции печени; кардиопатия; болезни кожи, волос и ногтей; атеросклероз; катаракта; репродуктивная недостаточность; замедление роста.

Выявлена зависимость между частотой возникновения рака и дефицитом Se в рационе питания. (Самая высокая корреляция отмечается между дефицитом Se и раком желудка, простаты, толстого кишечника, молочной железы). Дефицит Se ускоряет развитие атеросклероза, ИБС, вероятность возникновения инфаркта миокарда. Отмечена взаимосвязь между дефицитом селена и частотой внезапной " колыбельной" смерти у детей.

При дефиците селена возрастает вероятность мужского бесплодия, т.к. селен обладает выраженным защитным действием по отношению к сперматозоидам и обеспечивает их подвижность.

Селен входит в фермент глутатионпероксидазу, который разрушает образовавшиеся в ходе перекисного окисления липидов эндоперекиси, действуя в синергизме с витамином Е.

Селен - антагонист ртути и мышьяка, способен защищать организм от этих элементов и кадмия, в меньшей степени - от свинца и таллия (в последнем случае особое значение имеет и дефицит витамина Е).

Повышенные концентрации селена обладают политропным действием. Селен относится к тиоловым ядам (угнетает активность SH-групп ферментов). В больших дозах он обладает иммунотоксическим, эмбриотоксическим, тератогенным эффектами, угнетает митотическую активность и репродуктивную функцию.

В России к селен-дефицитным провинциям относятся, в первую очередь, Северо-Западные регионы (Карелия, Ленинградская область), Верхнее Поволжье - Ярославская, Костромская и Ивановская область, а также Удмуртия и Забайкалье.

При дефиците селена в организме усиленно накапливаются мышьяк, кадмий и ртуть. В свою очередь, мышьяк, кадмий и ртуть усугубляют дефицит селена в организме.

Источниками поступления селена в организм являются чеснок, лук репчатый, петрушка, молочные продукты, печень, морепродукты, смородина черная. Селен содержится в следующих лекарственных растениях: ромашка аптечная, алоэ, шиповник, боярышник, мать-имачеха, женьшень, мелисса, крапива, малина (листья).

Медь (Си)

Медь участвует в биохимических процессах как составная часть электронпереносящих белков, осуществляющих реакции окисления органических субстратов молекулярным кислородом.Избыток свободной меди угнетает активность окислительных ферментов, что приводит к гибели клеток. Медь участвует в метаболизме жирных кислот, синтезе соединительнотканных структур, обладает антиоксидантным действием.

Дефицит меди отрицательно сказывается на кроветворении, всасывании железа, состоянии соединительной ткани, процессах миелинизации в нервной системе, усиливает предрасположенность к бронхиальной астме, аллергодерматозам, кардиопатиям, витилиго и многим другим заболеваниям, нарушает менструальную функцию женщин.

Повышенное содержание меди в организме отмечается при острых и хронических воспалительных заболеваниях, бронхиальной астме, заболеваниях почек, печени, в том числе у детей, инфаркте миокарда, и некоторых злокачественных новообразованиях.

Хроническая интоксикация медью и ее солями может приводить к функциональным расстройствам нервной системы, печени и почек, изъязвлению и перфорации носовой перегородки, аллергодерматозам.

Избыток меди приводит к дефициту цинка и молибдена.

Следует знать, что:

- Недостаток меди, как правило, встречается у беременных, при употреблении большого количества липидов, у новорожденных детей, у больных энтеритом.

- Дефицит меди способствует повышению холестерина и триглицеридов крови.

- Уровень меди в организме человека тесно связан с уровнем цинка и витамина С, соответственно при снижении их уровня в организме уменьшается и концентрация меди.

Самое высокое содержание меди в печени, гречневой крупе, орехах фундук, бобовых, сое, огурцах, землянике, крыжовнике.

Кобальт (Со)

Кобальт - составная часть молекулы витамина В₁₂ (кобаломин), недостаток которого наиболее ощутим в местах быстрого деления клеток, например, в кроветворных тканях костного мозга и нервных тканях. Кроме того, орга­низм нуждается в кобальте для включения в фермент глицил-глицилиндипептидазу, а также для стимуляции эритропоэза. Наиболее характерными проявлениями дефицита кобальта и его органически связанной формы - витамина B₁₂ являются анемии. При исключи­тельно вегетарианской диете и недостаточном поступлении кобаломина у женщин может нарушаться менструальный цикл, у наблюдаемых пациентов были отмечены дегенера­тивные изменения в спинном мозге, нервные симптомы. При дефиците кобаломина может отмечаться гиперпигментация кожи. Следует отметить, что часто анемии и проявления не­достаточности кобальта и кобаламина вызваны не их дефи­цитом, а снижением их усвоения, которое, как правило, зави­сит от наличия мукопротеина, синтезируемого в слизистой оболочке желудка.

Биогеохимические провинции с эндемическим дефицитом кобальта (что имеет место на территории России) являются местами эндемического распространения акобальтоза среди животных. У детей в этих районах отмечается снижение функции щитовидной железы, а также анемические состояния.

При избытке кобальта в окружающей среде проявляется раздражающее и аллергическое действие. Хронические ин­токсикации характеризуются хроническими заболеваниями верхних дыхательных путей, бронхов. Могут развиваться аллергические симптомы: бронхиальная астма и аллергодерматозы, а также так называемая «кобальтовая кардиомиопатия». Дефицит железа может приводить к усиленной аб­сорбции кобальта в пищеварительном тракте.

Продукты, содержащие кобальт: печень, бобовые, чеснок, молоко, рыба, свекла, салат, петрушка, малина, смородина черная.

Марганец (Мп)

Марганец играет важную роль в метаболизме клетки. Он входит в состав активного центра многих ферментов, являет­ся также компонентом супероксиддисмутаз, играющих опре­деленную роль в защите организма от свободных радикалов.

Повышение концентрации марганца может приводить к нарушению углеводного обмена, задержке роста волос и ногтей, повышению судорожной готовности, аллергозам, дерматитам, нарушению образования хрящей, остеопорозу. При хронической интоксикации марганцем харак­терными являются астенические расстройства: повышенная утомляемость, сонливость, снижение активности, круга ин­тересов, ухудшения памяти.

Недостаточность марганца фиксируют при различных формах анемии, к задержке ро­ста, уменьшению массы тела.

При развитии остеопороза прием кальция усугубляет дефи­цит марганца, т.к. затрудняет его усвоение в организме. Кишеч­ной абсорбции препятствует также фосфаты и железо. По­требление продуктов, содержащих значительное количество танина и оксалатов (например, чая и шпината) может пре­пятствовать усвоению Мп.