2. Значение химических элементов для организма человека

Одним из важнейших минеральных веществ является <Кальцй|1. Он участвует в свертывании крови, входит в состав клеточной и тканевой жидкостей, играет важную роль в процессах роста и дея­тельности клеток, контролирует активность ряда ферментов и т. д. Основное значение кальция заключается в участии его в формирова­нии костей скелета, где он является главным структурным элемен­том (содержание кальция в костях достигает 99% от общего его ко­личества в организме). Потребность в кальции особенно повышена у детей, в организме которых протекают костеобразовательные процес­сы, а также повышается при беременности и у кормящих матерей.

Длительный недостаток кальция приводит к нарушению костеобра­зования: к возникновению рахита у детей, остеопорозу и остеомаля­ции у взрослых.

Кальций относится к трудноусвояемым элементам. Его усвояемость зависит от соотношения с другими компонентами пищи — фосфора, магния, белков, жиров и др. Например, избыток фосфора препятствует его усвоению (из-за образования труднорастворимого фосфорнокисло­го кальция). Наиболее благоприятное соотношение в организме этих элементов является 1:1,5, когда образуются легкорастворимые и хоро­шо всасывающиеся фосфорнокислые соли кальция. Плохо сказывается на усвоении кальция и избыток магния — оптимальное соотношение Са и Mg — 1:0,5. Отрицательное влияние на всасывание кальция оказывает избыток жира в пище, т. к. при этом образуются соединения кальция с жирными кислотами, которые довольно легко выводятся из организма.

Благоприятное влияние на усвоение кальция оказывает достаточ­ное содержание в пище белков, витаминов (особенно витамина Д). Много кальция в молоке и молочных продуктах, в некоторых растени­ях (например, в зеленом луке, петрушке, фасоли и др.).

Фосфор участвует в процессах обмена углеводов белков и жиров. Он входит в структуру важных органических соединений, нуклеино­вых кислот и ряда ферментов, необходимых для синтеза АТФ. В орга­низме человека до 80% всего фосфора входит в состав костной ткани, около 10% находится в мышечной ткани. Суточная потребность орга­низма в фосфоре составляет около 1200 мг. Эта потребность увеличи­вается при физической нагрузке, при недостатка поступления белка с пищей (например, у спортсменов — до 2,5 мг). Повышенное содержа­ние фосфора находится в мясных и рыбных продуктах, в сырах, яйцах, бобовых культурах и др.

наряду с кальцием, является основным внутриклеточным элементом. Он активизирует ферменты, регулирующие углеводный обмен, стимулирует образование белков, регулирует хранение и выс­вобождение энергии в АТФ, снижает возбуждение в нервных клетках, расслабляет сердечную мышцу, повышает двигательную активность кишечника, способствует выведению из организма шлаков и холесте­рина. Усвоению магния препятствует избыток жиров и кальция в пище. Суточная потребность — 400 мг в сутки.

При недостатке Mg в питании нарушается усвоение пищи, задер­живается рост, в стенках сосудов накапливается Са. Повышенное со­ держание Mg в неочищенном рисе, сое, фасоли, зелени (петрушке, укропе, салате). Большое количество Mg содержат пшеничные отру­би, крупы, урюк, курага, изюм. Мало магния в молочных продуктах, мясе, рыбе.

Таким образом. магнием богаты в основном растительные продукты.

Железо необходимо для биосинтеза соединений, обеспечивающих дыхание, кроветворение; участвует в иммунобиологических и окисли- тельно-восстановительных реакциях, входит в состав ряда ферментов, клеточных ядер и цитоплазмы. Ассимиляции железа препятствуют щавелевая кислота и фитин (органическое соединение фосфорной кис­лоты). Для усвоения Fe необходимы витамин В12, аскорбиновая кис­лота. Потребность в этом элементе для мужчин составляет 10-20 мг, для женщин 20-30 мг в сутки.

При недостатке железа развивается малокровие, нарушается газо­обмен, клеточное дыхание. Избыток железа может оказывать токси­ческое влияние на печень, селезенку, головной мозг, усиливать воспа­лительные процессы в организме человека. При определенных усло­виях железо может накапливаться в организме, приводя к дефициту меди и цинка. В легкоусвояемой форме железо находится в мясных продуктах, печени, яичном желтке. Из растительных продуктов по содержанию железа выделяются бобы, соя.

Цинк. Недостаточное поступление этого микроэлемента в орга­низм приводит к снижению аппетита, анемии, дефициту массы тела, снижению остроты зрения, выпадению волос, способствует возникно­вению аллергических заболеваний и дерматита, снижению иммуните­та. Снижению содержания цинка в организме способствует избыток поступления меди, кадмия и свинца, являющихся функциональными антагонистами цинка, особенно на фоне неполноценного белкового питания и хронического злоупотребления алкоголем. Избыточное по­ступление цинка может привести к снижению общего содержания такого важного для организма элемента, как медь. Суточная потреб­ность организма в цинке колеблется от 12 до 50 мг в зависимости от пола, возраста и других факторов. Повышенное содержание Zn в та­ких продуктах питания как печень, почки, морепродукты, из расти- тель|^х_дгродуктов — в грибах, чернике, овсяной крупе и др.

Селен. В последнее время изучению участия этого элемента в пиТашпГчеловека уделяется большое внимание. Он влияет на самые разные процессы в организме. При дефиците селена в питании снижа­ется иммунитет, функции печени, отмечается повышенная склонность к воспалительным заболеваниям, кардиопатии, атеросклерозу, болез­ням кожи, волос и ногтей, развитию катаракты. Замедляется рост, на­рушается репродуктивная функция. Выявлена зависимость между де­фицитом селена в рационах питания и частотой возникновения рака желудка, простаты, толстого кишечника и молочной железы.

Селен является антагонистом ртути и мышьяка, благодаря чему способен защищать организм от этих элементов и кадмия при их из­быточном поступлении в организм.

Суточная потребность в Se составляет от 20 до 100 мкг, что в обычных условиях обеспечивается за счет разнообразия продуктов питания, ограниченность наборов продуктов может приводить к дефи­циту Se. Повышенное содержание селена в говяжьем мясе, свином сале, морской рыбе, яйцах, а также в чесноке, кокосе, орехах и др.

С_„MeSi. Относится к микроэлементам, проявляющим значительные территориальные различия в присутствии. Особенно бедны медью бо­лотистые и дерново-подзолистые почвы, выращенные на них продукты также содержат мало меди.

Дефицит меди отрицательно сказывается на кроветворении, всасы­вании железа, состоянии соединительной ткани, усиливает предраспо­ложенность к бронхиальной астме, аллергодерматозам, кардиопатиям, витилиго, и многим другим заболеваниям.

Повышенное содержание меди в организме часто наблюдается при острых и хронических воспалительных заболеваниях, бронхиальной астме, заболеваниях печени, почек, инфаркте миокарда и некоторых злокачественных новообразованиях. Хроническая интоксикация медью, при ее избыточном поступлении в техногенных районах повышенного содержания, приводит к функциональным расстройствам нервной си­стемы печени, почек, аллергодерматозам.

Суточная потребность организма в меди составляет 1-2 мг. Содер­жание Си в продуктах питания обычно невелико (1 и менее мг). Повы­шенное содержание меди в огурцах, орехах, бобах какао, плодах ши­повника, а также в печени свиной и говяжьей.

При использовании продуктов, полученных в техногенных биогео- химических провинциях и содержащих избыточные количества Си, может возникнуть другая проблема: снижение общего ее содержания в рационе за счет применения продуктов, экспортируемых из районов с ншндадк^рдержанием Си.

Кобальт, Этот элемент является составной частью молекулы ви- тамйнгГВ₁₂(кобаламина), синтезируемого в обычных условиях в орга­низме человека. Этот витамин необходим для обеспечения быстрог деления клеток в кроветворных тканях костного мозга и нервных тканях.

При недостаточном поступлении Со с пищей развивается анемия, может наблюдаться гиперпигментация кожи. Дефицит поступления Со может быть связан с проживанием биогеохимических провинциях, бедных этим элементом, или обусловлен техногенными факторами. Суточная потребность организма человека в Со составляет 14-78 мкг. Наиболее богаты Со: морепродукты (креветки, кальмары, рыба), а так­же печень, почки; из растительных продуктов — фасоль и горох, свек­ла, салат и петрушка, смородина черная, перец красный, крупа греч­невая и др.

Марганец. Этот элемент играет важную роль в метаболизме кле­ток, "ОН входит в состав многих ферментов, играет определенную роль в защите организма от вредного воздействия перекисных радикалов.

Недостаток Мп приводит к нарушению углеводного обмена, сни­жению содержания холестерина, нарушению роста волос и ногтей, дерматитам, нарушениям в костеобразовании. Усвоению марганца в организме препятствуют кальций, железо, фосфаты, продукты пита­ния с содержанием танина (чай и др.).

Суточная потребность организма в Мп составляет 2-9 мг. Такое количество элемента может быть получено за счет многих продуктов питания. Относительно богаты Мп хлебные продукты, крупы, из ово­щей — свекла, укроп, петрушка, ягоды (черная смородина, малина) и №-=^.

<СЙоф Основная роль йода в организме — участие в образовании гормонов щитовидной железы. Кроме того, он принимает участие в окислении жиров, контролирует и организует защитные механизмы организма человека. Опосредованно, через гормоны щитовидной же­лезы, йод влияет на нервную систему, определяет нормальный энерге­тический обмен, влияет на умственное и физическое развитие детско­го организма.

Поступление йода в организм происходит в основном через пище­варительный тракт, небольшое количество — через легкие с вдыхае­мым воздухом и совсем мало — через кожу.

Неорганический йод, поступивший в организм, с током крови посту­пает в щитовидную железу и захватывается активными белками, превра­щаясь в составную часть гормона — тироксина. Всемирная организа­ция здравоохранения (ВОЗ) рекомендует следующие нормы суточного поступления йода: для детей 90-120 мкг, для взрослых 150-200 мкг.

Проблема дефицита йода для нашей страны чрезвычайно актуаль­на, так как более 50% ее территории имеет недостаток йода в воде и почве, а отсюда — ив продуктах питания местного происхождения.

Профилактика дефицита йода должна осуществляться по несколь­ким направлениям, из которых основным следует признать обеспече­ние поступления достаточного количества йода с пищей за счет есте­ственных продуктов питания с высоким его содержанием. Наиболее богатыми источниками йода в питании являются морепродукты (мор­ская капуста — до 3000 мкг %, треска, креветки), а также молоко и куриные яйца. Содержание йода в растительных продуктах зависит от степени йодного благополучия территории их выращивания. В этом случае важное значение приобретает завоз продуктов из других, более благополучных по йоду территорий. Но часто и такой путь не решает проблемы обеспечения йодом. В таких районах прибегают к использо­ванию в питании населения специальных продуктов питания, обога­щенных йодом, — соли, масла, хлеба, молока и других продуктов.

Использование йодированной поваренной соли является наиболее универсальным методом массовой профилактики йоддефицитных за­болеваний. Диапазон ее потребления невелик (5-10 г в сутки) и не зависит от времени года, возраста, пола и других параметров. В 1998 году в нашей стране принят новый стандарт на йодированную пова­ренную соль (от 25 до 55 мкг йода на 1 кг поваренной соли в виде стабильной соли — йодата калия). Использование йодата калия повы­шает качество йодированной соли, увеличивает сроки ее хранения и реализации.

, Фтор k небольших количествах находится во всех тканях челове­ка, но главным образом в костях. В крови человека содержание фтора колеблется в пределах 0,03-0,07 мг %, значительно больше его в кос­тях (10-30 мг %) и особенно много его в зубах (в эмали 120-150 мг %, в дентине 50 мг %). В костях и зубах F находится в нерастворимом состоянии в виде фторкальциевой соли фосфорной кислоты и фтора- патита. В организм он поступает в основном с питьевой водой. Опти­мальное содержание его в питьевой воде колеблется в пределах 0,5- 1,5 мг/л.

6'

Натрий имеет важное физиологическое значение и содержится во всех тканях и физиологических жидкостях организма. В плазме крови человека норма содержания Na составляет 312-352 мг/л. Соли на­трия играют важную роль в обеспечении постоянства внутренней сре­ды организма, принимают активное участие в водном обмене. Содер­

жание его в пищевых продуктах невелико, и в организм он поступает в основном за счет поваренной соли (NaCl). Недостаток поваренной соли в пище («солевой голод») очень тяжело переносится человеком, Взрослый человек ежедневно потребляет до 15 г поваренной соли и столько же выделяет ее из организма. Это количество значительно превышает физиологически необходимое и определяется прежде всего вкусовыми качествами NaCl, привычкой к солевой пище. Количество поваренной соли в пище можно снизить до 5 г в день. На потребность NaCl влияет количество солей калия, получаемое организмом. Расти­тельная пища, особенно картофель, богата калием и усиливает выде­ление с мочой хлористого натрия, а следовательно, и повышает по­требность в нем. Излишняя его потеря плохо отражается на состоянии организма, вызывает снижение активности.

(jxnop поступает в организм человека в основном в виде поварен­ной соли, однако пути обмена хлора и натрия отличаются. Хлор спосо­бен задерживаться в организме при избыточном поступлении, отла­гаться в коже и выделяться с потом в значительном количестве. Со­держание хлора в пищевых продуктах незначительно. В плазме крови человека в норме содержится 340-380 мг% хлоридов. Выделение хло­ра из организма осуществляется главным образом с мочой (90%) и потом (6%). Нарушения в обмене хлором ведут к развитию отеков, недостаточной секреции желудочного сока и др. Резкое уменьшение содержания хлора в организме может привести к тяжелому состоя­нию, вплоть до смертельного исхода. Повышение его концентрации в крови наступает при обезвоживании организма, а также при наруше­нии выделительной функции почек.

Особое значение для жизни организмов имеют пороговые кон­центрации химических элементов, то есть концентрации, за предела­ми которых происходит срыв регулирующих функций организма, и в результате этого возникает эндемическая болезнь. Различают ниж­ние пороговые концентрации, от которых начинается недостаток эле­ментов для организма, и верхние, от которых начинается их избыток. Между пороговыми концентрациями элемента лежат те количества, которые выражают пределы потребностей организма в этом элемен­те. Пороговые концентрации имеют как видовой, так и индивидуаль­ный характер и связаны с приспособлением вида в целом, его попу­ляций или отдельных особей к определенной геохимической среде (Ковальский, 1974).