Различие в поведении макро- и микроэлементов в организме

Макроэлементы сконцентрированы, как правило, в одном типе тканей живого организма (соединительные ткани, мышцы, кости, кровь). Они составляют пластический материал основных несущих тканей, обеспечивают свойства всей среды организма в целом: поддерживают определённые значения pH, осмотического давления, сохраняют в нужных пределах кислотно-основное равновесие, обеспечивают устойчивость коллоидных систем в организме.

Микроэлементы неравномерно распределены между тканями и часто обладают сродством к определённому типу тканей и органов. Так цинк аккумулируется в поджелудочной железе; молибден – в почках; барий – в сетчатке глаза; стронций – в костях; йод – в щитовидной железе и др.

Содержание макроэлементов в организме достаточно постоянно, но даже сравнительно большие отклонения от нормы совместимы с жизнедеятельностью организма. Напротив, уже незначительные отклонения содержания микроэлементов от нормы вызывают тяжёлые заболевания. Анализ на содержание отдельных микроэлементов в органах и тканях – чувствительный диагностический тест, позволяющий обнаруживать и лечить различные заболевания. Так, снижение содержания цинка в плазме крови – обязательное следствие инфаркта миокарда. Уменьшение содержание лития в крови – показатель гипертонического заболевания.

Ещё одно различие в характере макро- и микроэлементов проявляется в том, что макроэлементы, как правило, входят в организме в состав органических соединений, тогда как микроэлементы либо образуют сравнительно простые неорганические соединения, либо входят в состав комплексных (координационных) соединений в качестве активных центров. Академик К. Б. Яцимирский назвал комплексообразующие микроэлементы «организаторами жизни».

Недостаток микроэлементов в организме

Основные причины, вызывающие недостаток минеральных веществ:

• Неправильное или однообразное питание, некачественная питьевая вода.

• Геологические особенности различных регионов земли — эндемические (неблагоприятные) районы.

• Большая потеря минеральных веществ по причине кровотечений, болезнь Крона, язвенный колит.

• Употребление алкоголя и некоторых лекарственных средств, связывающих или вызывающих потерю микроэлементов.

Заболевания, вызываемые избытком пли недостатком элементов в опреде­ленной зоне, называют эндемическими заболеваниями. Они носят характер эндемий. Симптомы заболеваний, вызванных недостатком химических элементов в организме  -  гипомикроэлементозов, представлены в таблице 1.

Таблица 1

Характерные симптомы дефицита химических элементов в организме человека

Элемент	Типичный симптом при дефиците
Co	Замедление роста скелета
Mg	Мышечные судороги
Fe	Анемия, нарушение иммунной системы.
Zn	Повреждение кожи, замедление росга, замедление сексуального созревания
Cu	Слабость артерий, нарушение деятельности печени, вторичная анемия
Mn	Бесплодность, ухудшение роста скелета
Mo	Замедление клеточного роста, склонность к кариесу.
Co	Злокачественная анемия
Ni	Учащение депресия, дерматиты
Cr	Симптомы диабета
Si	Нарушение роста скелета
F	Кариес зубов
I	Нарушение работы щитовидной железы.
Se	Мускульная (в частности сердечная) слабость

Как следует из таблицы, при недостатке железа в организме развивается анемия, так как оно входит в состав гемоглобина крови. Суточное поступление в организм этого эле­мента должно быть 12 мг. Однако, избыток железа вызывает сидероз глаз и легких, что связано с отложением соединений железа в тканях этих органов на Урале в горных рай­онах Сатки. В Армении в почвах повышенное содержание молибдена, поэтому 37% населения страдает подагрой. Недостаток в организме меди приводит к деструкции кровеносных сосудов, патологическому росту костей, дефектам в соединительной ткани. Кроме то­го, дефицит меди способствует раковым заболеваниям у людей пожилого возраста. Избы­ток меди в организме (гипермикроэлементоз) приводит к нарушению психики и параличу некоторых органов (бо­лезнь Вильсона). Дефицит меди вызывает заболевание мозга у детей (синдром Мениеса), так как в мозге не хватает цитохромоксидазы. На Урале дефицит в пище йода – от недос­татка йода развивается «базедова болезнь». В Забайкалье, Китае, Корее население поражается деформирующими артрозами (уровская болезнь). Особенность болезни – размягчение и искривление костей. Почвы этих территорий имеют повышенное содержание Sr, Ва, и пониженное - концентрации Со, Са, Сu. Установлено существование корреляции между по­ниженным содержанием Са и повышенным содержанием Sr, аналога кальция, который более химически активный. Поэтому нарушается Са- Sr обмен в костной ткани при уровской болезни. Происходит внутреннее перераспределение элементов, кальций вытесняется стронцием. В результате развивается стронциевый рахит. Замена одних элементов другими обусловлено близостью их физико-химических характеристик (радиус иона, энергия иони­зации, координационное число), разностью их концентраций и химической активности. Натрий замещается литием, калий-рубидием, барием, молибден-ванадием. Барий, имея одинаковый радиус с калием, конкурирует в биохимических процессах. В результате такой взаимозамещаемости развивается гипокалиемия. Роль металлов в организме

• Большая часть микроэлементов в организме представлена металлами, что позволяет обеспечивать ряд физиологических реакций. Металлы входят в состав нуклеиновых кислот, обеспечивают стабильность хромосомных нитей, образуют хелатные комплексы с макромолекулами, активируют или ингибируют ферментные системы. Примерно треть ферментов требует для проявления своей максимальной активность добавления иона металла - металлоактивируемые ферменты (оксалатдекарбоксилаза, карбоангидраза, щелочная фосфотаза, алкогольдегидрогеназа).

• Механизмы участия металлов в обменных процессах заключается в том, что они являются основной частью каталитически активного центра ферментов, создают или стабилизируют определенную конформацию белковой молекулы, необходимую для обеспечения каталитического действия фермента, а также могут воздействовать на субстрат, изменяя его электронную структуру таким образом, что последний легче вступает в ферментативную реакцию. Металл выполняет также функцию "мостика", связывающего фермент и субстрат при образовании ими промежуточного соединения и стабилизирует это соединение.

• Велико значение металлов на различных этапах выражения генетической информации. Ионы металлов влияют на каждый из трех фундаментальных процессов - репликацию, транскрипцию и трансляцию.

• Микроэлементы и иммунная система

• Определенное влияние оказывают микроэлементы на иммунную систему. Они принимают участие в формировании реактивности организма. Малые дозы любых микроэлементов оказывают стимулирующее воздействие на функции организма, в том числе усиливают и иммунные механизмы защиты.

• Имеются сведения о способности железа, меди, марганца, йода, цинка, кобальта способствовать образованию антител, оказывать влияние на фагоцитарную активность лейкоцитов, разрушать и обезвреживать бактериальные токсины.

• Выявлено, что соли лития, цезия, селена, оказывают влияние на показатели неспецифической иммуннологической реактивности организма - содержание лизоцима, комплемента, фагоцитарную активность лейкоцитов.

18