mineral

Печатается по решению центрального координационно-методического совета Северного государственного медицинского

университета

Авторы:

Гудков А.Б., доктор медицинских наук, профессор, Заслуженный работник высшей школы РФ, заведующий кафедрой гигиены и медицинской экологии;

Небученных А.А., кандидат медицинских наук, доцент кафедры гигиены и медицинской экологии

Сарычев А.С., кандидат медицинских наук, доцент кафедры гигиены и медицинской экологии

Рецензенты:

Совершаева С.Л., доктор медицинских наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ, заведующая кафедрой нормальной физиологии СГМУ.

Ишеков Н.С., доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой возрастной физиологии и валеологии ПГУ имени М.В. Ломоносова

В методической разработке рассмотрены значение и роль минеральных веществ как фактора питания, освещены вопросы дефицита, избытка, и токсического эффекта микроэлементов в организме.

Предназначена для студентов лечебного, педиатрического, медико - профилактического, стоматологического факультетов и факультета высшего сестринского образования.

© Северный государственный медицинский университет, 2007

3

Врач, который знает лечебные тайны трав, – человек;

врач, который знает силу молитвы, – пророк;

а познавший тайны металлов – подобен Богу.

Из догматов врачей Древней Индии

ТЕМА: «ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ. МИКРОЭЛЕМЕНТОЗЫ.»

Цель: Ознакомить студентов со значением минеральных элементов в питании, классификацией, характеристикой и клиническими проявлениями различных микроэлементозов у человека.

Вопросы для собеседования:

1.Понятие о минеральных веществах, макроэлементах и микроэлементах.

2.Значение макро-и микроэлементов в организме.

3.Поступление, распределение и взаимодействие микроэлементов.

4.Причины нарушения минерального обмена.

5.Понятие о микроэлементозах, классификация.

6.Характеристика отдельных микроэлементов и микроэлементозов.

1. Минеральные вещества и их классификация

Известно, что в 1860 г. при выращивании дрожжевых грибов в питательной среде, в которой находились сахара и тартрат аммония, Луи Пастер не смог получить положительного результата. Успеха удалось достичь лишь после добавления в среду золы дрожжей, со держащей много минеральных веществ. Ролен, ученик Луи Пастера, учитывая эти факторы,

впервые целенаправленно создал эффективную искусственную питательную

4

среду (среда Ролена). Она предназначалась для развития плесени Aspergillus niger. В составе этой среды были винная кислота, сахароза, нитрат аммония,

фосфат аммония, калий, магний, цинк, железо, кремний, селен, медь, сера,

марганец и многие другие макро- и микроэлементы. Эти исследования послужили началом эры исследования микроэлементов.

В научной литературе для определения подобных веществ используются, различные определения — металлы, металлоиды, ионы,

биологически активные элементы и прочее. Чаще всего стал употребляться

термин - «микроэлементы». (МЭ).

К микроэлементам относятся те химические элементы, которые

содержаться в тканях и жидкостях организма в очень малых количествах

(10-3 – 10-12 %). Однако и многие макроэлементы (Мg, Са, S, Р, К и т.д.) кроме структурообразующей функции в организме, выполняют роли присущие микроэлементам, более того их концентрации в определенных структурах

(например, концентрация магния во внеклеточной жидкости) приближаются к концентрациям микроэлементов. Поэтому это деление несколько условно.

Минеральные вещества (минеральные элементы) — это

неорганические составные части пищи, являющиеся незаменимыми

(эссенциальными) пищевыми веществами. Принято считать незаменимыми

21 минеральный элемент, но число их постоянно растет. Макроэлементы,

незаменимые для человека составляют более 0,005% массы тела: к ним

относят: кальций, фосфор, калий, сера, натрий, хлор и магний.

Микроэлементы, незаменимые для человека составляют менее 0,005% массы тела: железо, цинк, йод, селен, медь, марганец, фтор, хром, молибден,

ванадий, никель, кремний, мышьяк и кобальт. Всего на минеральные вещества в организме взрослого человека приходится около 3,5 кг.

Под обобщающим понятием «микроэлементы» подразумеваются минеральные вещества, биологическая роль которых в организме отвечает следующим необходимым условиям.

5

1.Жизненная необходимость в подобных элементах для нормального функционирования органов и тканей.

2.Участие этих веществ в метаболических процессах путем активирования ферментов, гормонов, витаминов, пигментов и некоторых специфических белков.

3.Физиологическая потребность организма в таких минеральных веществах обеспечивается ничтожно малыми их количествами.

4.Отсутствие токсического эффекта при реализации первого, второго и третьего необходимых условий.

Из 92 встречающихся в природе химических элементов 81 обнаружен в организме человека (Авцын А.П. и др. 1991). При этом 12 элементов - С, О,

Н, N, Ca, Mg, Na, К, S, P, F, C1 составляют 99% элементного состава человеческого организма и получили статус структурных. По данным В.Г.

Реброва, О.А. Громовой (2003) эссенциальными, т.е. жизненно необходимыми, признаны 15 микроэлементов (железо, йод, медь, цинк,

кобальт, хром, молибден, никель, ванадий, селен, марганец, мышьяк, фтор,

кремний, литий). Условно эссенциальными признаны бор, бром.

Токсичность установлена для всех элементов, если их поступление превышает допустимый порог. Все эссенциальные элементы — эссенциальны только в определенных дозах и стоит повысить их порог поступления - наступает обратная реакция, развиваются токсические проявления, т.е. «токсичны при превышении дозы и эссенциальны в микро-

и ультрамикродозах» ( Кудрин А.В., 2001).

2.Значение макро – и микроэлементов

Минеральные вещества входят в состав всех жидкостей и тканей.

Регулируя более 50 000 биохимических процессов они необходимы для функционирования мышечной, сердечно-сосудистой, иммунной, нервной и других систем; принимают участие в синтезе жизненно важных соединений,

обменных процессах, кроветворении, пищеварении, нейтрализации

6

продуктов обмена; входят в состав ферментов, гормонов Наличие ряда минеральных веществ в организме в строго определенных количествах – непременное условие для сохранения здоровья человека. Важно помнить, что макро- и микроэлементы не синтезируются в организме, они поступают с пищевыми продуктами, водой, воздухом. Степень их усвоения зависит от состояния органов дыхания и пищеварения. Обмен минеральных веществ и воды, в которой они растворены, неразделимы, а ключевые элементы депонируются в тканях, по мере необходимости извлекаются в кровь.

Совокупность процессов всасывания, распределения, усвоения и выделения находящихся в виде неорганических соединений веществ составляют минеральный обмен.

Макро- и микроэлементы являются активаторами более 300

ферментов. Большинство биохимических реакций протекают в организме по следующей схеме: субстрат + фермент + микроэлемент-активатор (кофактор) = реакция. Отсюда следует, что в отсутствие активирующего микроэлемента реакция невозможна или замедлена, протекает с повышенными затратами энергии и времени. Механизм действия макро- и микроэлементов следующий: присоединяясь к высокомолекулярным биополимерам, элементы выступают как организаторы третичной и четвертичной структуры белков и активных центров ферментов.

Микроэлементы (в наибольшей степени селен, железо и цинк)

оказывают многоплановое воздействие на все звенья врожденного и приобретенного иммунитета, влияя на процессы пролиферации и дифференциации клеток иммунной системы, снижая активность перекисного окисления липидов.

Специфическая роль целого ряда элементов определяется свойствами образуемых ими ионов: зарядом, размерами, способностью вступать в реакции. Для процессов жизнедеятельности организма наиболее важны катионы К+, Na+, Са+2, Mg+2, анионы Cl-, образующиеся при диссоциации угольной и фосфорной кислот. Эти ионы играют главную роль в

7

поддержании кислотно-щелочного равновесия, осмотического давления цитоплазмы и других биологичecких жидкостей, в свертывании крови, т.е.

имеют решающее значение в создании и сохранении постоянства внутренней среды. Они влияют на состояние белков, функции возбудимых мембран,

мышечное сокращение, аккумулирование энергии. Таким образом,

физиологическое значение макро- и микроэлементов определяется их участием:

в структуре и функции большинства ферментативных систем и процессов, протекающих в организме;

в пластических процессах и построении тканей;

в формировании иммунитета;

в поддержании кислотно-основного состояния;

в регуляции водно-солевого обмена.

3. Поступление распределение и взаимодействие химических

элементов в организме человека

Основные количества химических элементов попадают в организм с пищей, питьевой водой, меньше с вдыхаемым воздухом и через кожу. Обмен химических элементов зависит от их поступления из окружающей среды, а

также взаимодействия внутри организма, особенностей нейроэндокринной регуляции и выведения из организма. Попав в организм человека,

химические элементы распределяются между органами и тканями,

избирательно накапливаясь в них. Макро – и микроэлементы неравномерно распределяются между органами и тканями. Самые большие концентрации химических элементов можно обнаружить в костной ткани, коже и ее придатках, печени и мышцах. Концентрации того или иного химического элемента в определенной части тела, как правило, отражает его значимость для функционирования органа или ткани. Так, йод максимально накапливается в щитовидной железе, что определяет его основополагающее

8

влияние на деятельность этого органа эндокринной системы. Фтор накапливается в эмали зубов; цинк в семенниках и яичниках, коже, волосах,

поджелудочной железе, гипофизе; железо в эритроцитах; молибден и кобальт в поджелудочной железе и т.д.

Минеральные вещества могут взаимодействовать как между собой, так и с другими элементами. Это взаимное влияние типа синергизма (усиление действия) или антагонизма (ослабление действия) осуществляется в самой пище, пищеварительном канале, а также в процессе тканевого и клеточного

метаболизма.

С практической точки зрения знание этих закономерностей позволяет предупреждать нежелательные формы взаимодействия и явления так

называемой вторичной минеральной недостаточности у человека.

Вероятность взаимодействия между минеральными веществами вследствие их лабильности и способности к образованию связей значительно больше, чем между другими питательными веществами (Крисе Е. Е. и

др.,1986).

Синергистами считают такие элементы, которые:

функции на тканевом и клеточном уровне.

Синергизм минеральных элементов в области желудочно-кишечного канала предполагает возможность следующих механизмов взаимодействия:

•непосредственное взаимодействие элементов (Са и Р, Na и С1, Zn и

Мо) когда уровень абсорбции определяется их оптимальным соотношением в рационе и химусе;

•взаимодействие, опосредованное через процессы фосфорилирования в стенке кишечника и активность пищеварительных ферментов;

•непрямое взаимодействие путем стимуляции роста и активности микрофлоры в желудке и кишечнике.

9

На уровне тканевого и клеточного метаболизма также возможны разные механизмы синергического взаимодействия:

• прямое взаимодействие элементов в структурных процессах

(взаимодействия Са и Р в образовании костей, совместное участие Fe и Си в образовании гемоглобина, взаимодействие Мn и Zn в конформации молекул РНК печени);

•одновременное участие элементов в активном центре какого-либо фермента Fe и Мо в составе ксантин- и альдегидоксидаз, Си и Fe в составе цитохромоксидаз);

•активирование ферментных систем и усиление синтетических процессов, требующих для своего осуществления присутствия других минеральных элементов.;

•активирование функций эндокринных органов и опосредствованное влияние через гормоны на обмен других макроили микроэлементов (йод —

тироксин — усиление анаболических процессов — задержка калия и магния в организме).

Антагонистами можно считать элементы, которые:

а) тормозят абсорбцию друг друга в пищеварительном канале;

б) оказывают противоположное влияние на какую-либо биохимическую функцию в организме.

Так, Nа замедляет усвоение Со, Sе является антагонистом J, избыток Сu приводит к дефициту Zn и Мо.

4.Причины нарушения минерального обмена

Наиболее частыми причинами нарушения минерального статуса в организме взрослых и детей являются ( Бабенко Г. А., 2001 ):

1. Нерациональное питание – наиболее распространенная причина недостатка минеральных веществ. Однообразное питание или употребление в пищу низкокачественных продуктов часто приводят к дефициту жизненно

10