Макро- и микроэлементы
МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
Из 92 встречающихся в природе на сегодняшний день химических элементов, 81 обнаружен в организме человека.
Что же касается классификаций биоэлементов, то к настоящему времени их предложено несколько, но ни одна из них не является общепризнанной.
Наиболее обоснованным из критериев, которые используются для классификаций, является количество содержания химического элемента в организме. Этот критерий объективен (количество элемента может быть измерено) и полезен, так как дает представление о содержании элементов в организме человека.
Итак, первая группа - это элементы, которых «много». В настоящее время их называют макроэлементами.
Макроэлементы - это биоэлементы, которые содержатся в значительных количествах, от десятков граммов (хлор, магний) до десятков килограммов (кислород, углерод).
Другими словами, к макроэлементам относятся все биоэлементы, содержание которых в биологических объектах превышает 0,1 % массы тела. Они составляют около 98% массы человеческого тела. В числе этих элементов кислород (О), углерод (C), водород (H), азот (N), кальций (Ca), фосфор (P), калий (K), натрий (Na), сера (S), хлор (Cl), магний (Mg).
Кислород, углерод, водород и азот часто выделяют в группу биоэлементов-органогенов или структурных элементов. Иногда для обозначения их используют акроним CHNO, состоящий из обозначений соответствующих химических элементов в таблице Менделеева. Все макроэлементы являются эссенциальными, т.е., жизненно необходимыми.
Микроэлементы - элементы, содержание которых находится в пределах 0,01-0,00001% (от нескольких г до нескольких мг). Другими словами, к микроэлементам сейчас относят все элементы, содержание которых в биологическом объекте ниже 0,01%. Это: кремний (Si), йод (I), фтор (F), стронций (Sr), железо (Fe), марганец (Mn), медь (Cu), цинк (Zn), рубидий (Rb), бром (Br) и другие.
Иногда среди микроэлементов выделяют дополнительно ультрамикроэлементы, их содержание ниже 10-5 %. К ним относятся молибден (Mo), селен (Se), титан (Ti), кобальт (Co), цезий (Cs) и др.
По своему значению для обеспечения жизнедеятельности организма элементы делят на четыре группы: эссенциальные, условно эссенциальные, токсичные и малоизученые.
1. Эссенциальные (жизненно необходимые) - биоэлементы, для которых установлена их исключительная роль в обеспечении жизнедеятельности, обязательные компоненты организма человека. К этой группе, кроме макроэлементов, сегодня относят железо Fe, цинк (Zn), медь (Cu), марганец (Mn), молибден (Mo), кобальт (Co), хром (Cr), селен (Se), йод (I).
Все жизненно необходимые микроэлементы поступают в организм с пищей и питьевой водой и относятся к числу незаменимых микронутриентов.
2. Условно эссенциальные (условно жизненно необходимые) - это элементы, в отношении которых накапливается все больше данных об их важной роли в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма. К этой группе сегодня относят фтор (F), бор (В), кремний (Si), никель (Ni), ванадий (V), бром (Br), мышьяк (As), литий (Li). Многие исследователи, эти элементы, за исключением бора и брома, уже считают эссенциальными.
Элементы кадмий, свинец, алюминий, рубидий являются серьезными кандидатами на эссенциальность. В учение об микроэлементах особенно отчетливо видна справедливость слов Парацельса о том, что “нет токсичных веществ, а есть токсичные дозы”.
3. Токсичные - большая группа элементов, которые в микроколичествах постоянно присутствуют в организме, однако их биологическая роль изучена еще недостаточно. Ввиду того, что многие из этих элементов обладают относительно высокой токсичностью, обычно основное внимание уделяется именно их вредному воздействию на организм. К этой группе относятся рубидий (Rb), цирконий (Zr), олово (Sn), серебро (Ag), золото (Au), вольфрам (W), германий (Ge), галлий (Ga), стронций (Sr), титан (Ti), алюминий (Al), свинец (Pb), барий (Ba), висмут (Bi), кадмий (Cd), ртуть (Hg), таллий (Tl), бериллий (Be), сурьма (Sb). Иногда дополнительно выделяют потенциально токсичные элементы - поступление которых в организм в количествах, превышающих допустимый уровень, может вызвать развитие патологических состояний. К числу этих элементов можно отнести рубидий (Rb), цирконий (Zr), олово (Sn), серебро (Ag), золото (Au), вольфрам (W), германий (Ge), галлий (Ga), стронций (Sr), титан (Ti), тантал (Та).
Токсичные элементы, как правило, не включают в число эссенциальных микроэлементов. Также иногда их делят на аккумулирующиеся (Hg, РЬ, Cd) и неаккумулирующиеся (А1, Аu, Ga, Тi).
4. Существует также большая группа элементов, которые в организме человека в норме не определяются, и роль, которых в обеспечении жизнедеятельности не известна или малоизвестна. К этой группе относятся инертные газы, редкоземельные металлы, актиноиды, трансурановые элементы.
Микроэлементы выполняют важнейшие функции в организме человека. Даже в микроскопических количествах они обладают огромной эффективностью. Микроэлементы входят в состав структуры биологически активных веществ: ферментов, гормонов и витаминов. Их нехватка приводит к серьезным заболеваниям организма. Микроэлементы участвуют в обмене белков, жиров, углеводов, синтезе белка в организме, теплообмене, кроветворении, костеобразовании, размножении, реакциях иммунитета.
Бор (В)
Лат. - borum, англ. - boron, нем. - Bor
Общие сведения.
Бор – элемент III группы периодической системы; ат. н. – 5, ат. м. – 11. Название произошло от лат. borax (бура). Открыт в 1808 г. Ж.Л. Гей-Люссаком и Л.Ж. Тенаром (Франция) и Г. Дэви (Англия). Бор является неметаллом, похожим по своим характеристикам на кремний. В аморфном состоянии представляет собой темный порошок, не взаимодействующий с кислородом, водой, кислотами и щелочами. В природе встречается преимущественно в виде боратов (природные соли борных кислот). Соединения бора применяются для насыщения поверхностей стальных изделий, с целью повышения их твердости и жаропрочности; при строительстве атомных реакторов, ракет; в стекольной и химической промышленности. Бор является необходимым элементом для роста растений (при "борном голодании" рост растений тормозится, возникает риск развития различных болезней). В медицине издавна применяют соединения бора, такие как борная кислота, бура. Известно, что соединения бора обладают противовоспалительным, гиполипидемическим и противоопухолевым действием. Препараты бора оказывают лечебный эффект при остеопорозе, артритах и костном флюорозе.
Физиологическая роль бора.
В настоящее время известно, что бор особенно необходим для растений, в частности из-за активного участия этого биоэлемента в синтезе биофлавоноидов. В организм человека бор поступает с пищей. Соединения бора, находящиеся в пищевых продуктах (борат натрия и борная кислота), быстро всасываются в желудочно-кишечном тракте. Усвоение бора очень организмом велико и составляет более 90%. Выводится из организма бор в основном с мочой.
Среднесуточная потребность человека в боре составляет 1-2 мг (минимум поступления бора – 0,2 мг). В организме взрослого человека содержится около 20 мг бора. Больше половины общего количества бора находится в скелете, а около 10% приходится на мягкие ткани. В среднем в тканях человека и животных содержится от 0,05 до 0,6 мкг/кг бора, однако в зубах и ногтях его концентрация в несколько раз выше.
В организме бор можно обнаружить в клетках нервной ткани, паренхиматозных органах, жировой клетчатке. В плазме крови средняя концентрация бора составляет 0,02-0,075 мкг/мл. В некоторых регионах мира, из-за повышенного содержания бора в окружающей среде, в организм человека попадает ежедневно 17-27 мг бора, и тогда концентрация этого биоэлемента в крови возрастает до 0,45-0,66 мкг/мл.
Бор играет существенную роль в обмене углеводов и жиров, ряда витаминов и гормонов, влияет на активность некоторых ферментов. Показано, что введение борнокислого натрия в дозе 5-10 мг/кг вызывает повышение уровня сахара в крови. Под влиянием боратов инактивируются витамины B2 и В12, угнетается окисление адреналина.
In vitro бор ингибирует активность двух классов ферментов. Во-первых, это тирозиннуклеотидзависимые и флавиннуклеотидзависимые оксиредуктазы (алкогольдегидрогеназа, альдегиддегидрогеназа, ксантиндегидрогеназа и цитохром-В5- редуктаза). Бораты конкурируют с ферментами за НАД и ФАД. Во-вторых, бораты (или производные соединений бора), могут связываться с активными центрами таких ферментов как химотрипсин, субтилизин, глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа. У женщин в период постменопаузы устранение дефицита бора сопровождается повышением уровня 17-β-эстрадиола в сыворотке крови и меди в плазме крови. Улучшаются показатели ЭЭГ, память, нормализуются поведенческие реакции. Имеются данные, свидетельствующие о том, что бор играет регуляторную роль по отношению к паратгормону и поэтому может косвенным образом влиять на метаболизм кальция, магния, фосфора и витамина D.
Токсическая доза для человека: 4 г.
Летальная доза для человека: данные отсутствуют.
Индикаторы элементного статуса бора.
Оценка содержания бора в организме проводится по результатам определения концентрации этого биоэлемента в моче, плазме или сыворотке крови; реже - в волосах.
Пониженное содержание бора в организме.
Влияние дефицита бора на состояние здоровья изучено в опытах на цыплятах. Недостаточное содержание бора в организме на фоне дефицита витамина D, вызывало повышение активности щелочной фосфатазы в плазме крови и задержку роста. Недостаточное содержание витамина D усиливало влияние дефицита бора на обмен кальция, магния, фосфора. У женщин в возрасте 48-82 лет в период постменопаузы нехватка бора вызывала ухудшение минерального обмена и состояния костной ткани, что свидетельствует о том, что бор является важнейшим элементом в профилактике и лечении остеопороза.
Причины дефицита.
• недостаточное поступление бора;
• нарушение регуляции обмена бора.
Повышенное содержание бора в организме.
Бор относят к условно-эссенциальным, иммунотоксичным элементам. Считается, что верхний предел среднесуточной, безопасной дозой бора для человека является 13 мг. Спринцевания раствором борной кислоты могут вызвать симптомы интоксикации. Обработка сосков кормящих матерей раствором борной кислоты может сопровождаться отравлением грудных детей. При острой интоксикации соединениями бора (бурой, борной кислотой) наблюдается рвота и другие диспепсические расстройства, а также шок. При вдыхании газообразных соединений бора могут развиться судороги, мышечные боли, психические нарушения, диплопия. Описано такое эндемическое заболевание, как борный энтерит, которое встречается на Южном Урале и на севере Казахстана.
Причины избытка:
• избыточное поступление.
Основные проявления избытка бора:
• острая интоксикация: тошнота, рвота, диарея, рибофлавинурия, дерматит, летаргия;
• хроническая интоксикация: потеря аппетита, тошнота, рвота, водянистый стул, обезвоживание организма, сыпь и шелушение кожи, снижение половой активности, ухудшение показателей спермограммы.
Синергисты и антагонисты бора.
Бор тормозит всасывание организмом аскорбиновой кислоты, флавоноидов, серосодержащих аминокислот. В то же время бор является синергистом хлора, усиливает действие концентрированного алкоголя и некоторых антибиотиков. Обнаружена положительная корреляция между метаболизмом бора и цинка. Описаны попытки применения бора для вытеснения меди из организма.
Коррекция недостаточности и избытка бора в организме.
При выявлении дефицита бора рекомендуется употреблять в пищу больше продуктов с высоким содержанием бора: фрукты, орехи, зелень, листовые овощи. Много бора содержится в вине, пиве, сидре; меньше – в мясных, рыбных и молочных продуктах. Иногда нужно использовать лекарственные препараты, содержащие бор. При избыточном накоплении бора организмом следует уменьшить его поступление, проводить симптоматическое лечение.
Кальций (Ca)
Лат. - calcium, англ. - calcium, нем. – Kalzium
Общие сведения.
Кальций – элемент II группы периодической системы; ат. н. – 20, ат. м. – 40. Выделен в 1808 г. Г. Дэви (Англия). Название происходит от лат. calx (известь). Кальций – щелочно-земельный металл, который по распространенности в земной коре занимает 5-е место (минералы кальцит, гипс, флуорит, доломит и др.). Соединения кальция широко применяются в металлургии, в химической промышленности, в производстве светящихся красок. Карбонат кальция служит для получения извести, используется как строительный материал. Мел (молотый карбонат кальция), служит в качестве наполнителя для резиновых смесей и бумаги. Хлорид кальция применяется для высушивания газов и жидкостей в холодильной технике. Мелкодисперсный карбонат кальция используют в производстве косметических средств, а нитрат кальция (растворимая соль) – в качестве удобрений.
В медицине широко применяют многие соли кальция. Лечебный эффект этих препаратов иллюстрирует многообразное действие кальция на организм. Хлорид кальция применяют при состояниях, связанных с усиленным выведением кальция из организма (так например, при длительной иммобилизации больных), а также:
• аллергических заболеваниях и осложнениях, связанных с приемом некоторых лекарств (сывороточная болезнь, крапивница, сенная лихорадка, ангионевротический отек),
• васкулитах (в качестве средства, уменьшающего проницаемость сосудистой стенки),
• отравлениях солями магния, фтористой кислоты,
• токсических поражениях печени,
• недостаточной функции околощитовидных желез, сопровождающейся тетанией или спазмофилией.
Глюконат кальция по своему эффекту воздействия на организм близок к хлориду кальция, но оказывает меньшее местнораздражающее действие. Лактат кальция применяется внутрь в тех же случаях, что хлорид и глюконат кальция. Глутаминат кальция применяется при различных психических расстройствах. Окись кальция применяется в санитарии и гигиене как дезинфицирующее средство. Гипс CaSO4 · 2H2O применяется для получения алебастра или полуводного гипса 2CaSO4 · H2O , который при смешивании с водой легко затвердевает, переходя снова в CaSO4 · 2H2O. На этой реакции основано использование алебастра при наложении гипсовых повязок. При изготовлении кальцийсодержащих лекарственных препаратов и биологически активных добавок (БАД) используются такие соединения как кальция цитрат, аспартат, доломит, комбинация солей кальция с витамином D. Осажденный карбонат кальция обладает выраженной антацидной активностью, усиливает секрецию желудочного сока, входит в состав зубных порошков. Глицерофосфат кальция применяют как общеукрепляющее средство при недостаточном питании, переутомлении, истощении нервной системы, рахите. Пангамат кальция, витамин В15 благоприятно влияет на метаболизм, улучшает липидный обмен, увеличивает усвоение кислорода тканями, повышает содержание креатинфосфата в мышцах, гликогена в мышцах и печени. Применяется как одно из средств в комплексной терапии атеросклероза, хронического гепатита, хронической алкогольной интоксикации, зудящего дерматита. Искусственные радиоактивные изотопы кальция используются в медико-биологических исследованиях при изучении кальциевого обмена.
Физиологическая роль кальция.
Кальций в больших количествах содержится во многих пищевых продуктах и ежедневно поступает в организм с пищей. Значительное количество кальция содержится в молочных продуктах (сливки, молоко, сыр, творог). В меньших концентрациях кальций присутствует в огородной зелени (петрушка, шпинат), овощах (бобы, фасоль), орехах, рыбе. Суточная потребность организма в кальции (800-1500 мг) обычно покрывается за счет поступления пищи. Биоусвояемость кальция составляет 25-40%. Всасывание кальция происходит в тонком кишечнике, главным образом в двенадцатиперстной кишке. Здесь желчные кислоты образуют с солями кальция комплексные соединения, которые затем проходят через стенку ворсинок.
Кальций является важной составляющей частью организма; его общее содержание около 1,4% (1000 г на 70 кг массы тела). В организме кальций распределен неравномерно: около 99% его количества приходится на костную ткань и лишь 1% содержится в других органах и тканях. Кальций обеспечивает опорную функцию костей. В то же время, костная ткань выполняет функцию «депо» кальция в организме.
Выводится кальций из организма через кишечник и почки. Кальций в составе 3Сa3(PO4)4 · Ca(OH)4 - основе костной ткани, обеспечивает прочность ногтей и зубов. Катионы Са2+ , входящие в состав плазмы крови и тканевых жидкостей, участвуют в поддержании гомеостаза (ионное равновесие, осмотическое давление в жидкостях организма), в регуляции сердечных сокращений и свертываемости крови. Кальций очень активен: доминирующее положение этого элемента в конкуренции с другими металлами и соединениями за активные участки белков, определяется химическими особенностями иона кальция – наличием двух валентностей и сравнительно небольшим атомным радиусом. Поэтому кальций может успешно конкурировать с радионуклидами и тяжелыми металлами на всех этапах метаболизма. Метаболизм кальция находится под влиянием околощитовидных желез, кальцитонина (гормон щитовидной железы) и кальциферолов (витамин D).
Кальций обладает высокой биологической активностью, выполняет в организме многообразные функции, среди которых:
• регуляция внутриклеточных процессов;
• регуляция проницаемости клеточных мембран;
• регуляция процессов нервной проводимости и мышечных сокращений;
• поддержание стабильной сердечной деятельности;
• формирование костной ткани, минерализация зубов;
• участие в процессах свертывания крови.
Токсическая доза для человека: нетоксичен.
Летальная доза для человека: нет данных.
Индикаторы биоэлементного статуса кальция.
Содержание кальция в организме определяют исследованием уровня этого элемента в плазме крови, моче, а также активности кальцитонина и паратгормона.
Повышенное содержание кальция в волосах обычно указывает не на избыток кальция, а на его усиленный "кругооборот" в организме, и возможно, характеризует его повышенное выведение. Поэтому высокий уровень кальция в волосах свидетельствует либо о риске развития дефицита кальция в организме, либо на избыточное поступление кальция извне (с "жесткой" водой или лекарственными препаратами), либо на вытеснение кальция из депо токсичными веществами (такими, напр., как свинец).
Пониженное содержание кальция в организме.
Существует множество причин, как «внешних», так и «внутренних», пониженного содержания кальция в организме. Основные причины дефицита:
• низкое содержание кальция в пищевых продуктах и воде;
• неадекватное питание, голодание;
• нарушения абсорбции кальция в кишечнике (дисбактериоз, кандидоз, пищевые аллергии и т.д.);
• избыточное поступление в организм фосфора, свинца, цинка, магния, кобальта, железа, калия, натрия; • недостаток кальциферолов (витамина D);
• заболевания щитовидной железы;
• дисфункция околощитовидных желез;
• повышенная потребность в кальции в период роста, при беременности и лактации, в постменопаузу;
• усиленный расход кальция в результате стрессорных воздействий; чрезмерного употребления кофеин-содержащих продуктов, курения;
• усиленное выведение кальция из организма в результате длительного применения мочегонных и слабительных средств;
• заболевания почек;
• панкреатит;
• длительная иммобилизация больных;
• избыток в организме фосфора, магния, калия, натрия, железа, цинка, свинца, кобальта;
• другие нарушения метаболизма кальция в организме.
Основные проявления дефицита кальция.
Последствия дефицита кальция могут проявляться как на уровне всего организма, так и его отдельных систем:
• общая слабость, повышенная утомляемость;
• боли, судороги в мышцах;
• боли в костях, нарушения походки;
• нарушения процессов роста;
• гипокальциемия, гипокальциноз;
• декальцинация скелета, деформирующий остеоартроз, остеопороз, деформация позвонков, переломы костей;
• мочекаменная болезнь;
• болезнь Кашина-Бека (уровская болезнь);
• нарушения иммунитета;
• аллергозы;
• снижение свертываемости крови, кровоточивость.
Повышенное содержание кальция в организме.
Токсическое действие кальция проявляется только при длительном приеме и обычно у лиц с нарушенным обменом этого биоэлемента (напр., при гиперпаратиреозе). Отравление может наступить при регулярном потреблении более 2,5 г кальция в сутки.
Основные причины избытка:
• избыточное поступление;
• нарушения метаболизма кальция, в том числе связанные с расстройствами регуляции (заболевания и травмы нервной системы, нарушения функции околощитовидных желез и щитовидной железы и т.д.);
• длительный прием в больших дозах кальцийсодержащих лекарственных препаратов и БАД;
• гипервитаминоз D.
Основные проявления избытка кальция:
• подавление возбудимости скелетных мышц и нервных волокон;
• уменьшение тонуса гладких мышц;
• гиперкальциемия, повышение содержания кальция в плазме крови;
• повышение кислотности желудочного сока, гиперацидный гастрит, язвы желудка;
• кальциноз, отложение кальция в органах и тканях (в коже и подкожной клетчатке; соединительной ткани по ходу фасций, сухожилий, апоневрозов; мышцах; стенках кровеносных сосудов; нервах);
• брадикардия, стенокардия;
• подагра, обызвествление туберкулезных очагов и т.д.;
• увеличение содержания солей кальция в моче;
• нефрокальциноз, почечно-каменная болезнь;
• увеличение свертываемости крови;
• увеличение риска развития дисфункции щитовидной и околощитовидных желез, аутоиммунного тиреоидита;
• вытеснение из организма фосфора, магния, цинка, железа.
Синергисты и антагонисты кальция
Избыток кальция в организме приводит к дефициту цинка и фосфора. Избыточное поступление в организм фосфора, свинца, цинка, магния, кобальта, железа, калия и натрия может привести к дефициту кальция. Кальций является физиологическим антагонистом магния и находится в конкурентных отношениях с фосфором в регуляции образования минерального матрикса кости. Кальций препятствует накоплению свинца в костной ткани. Кальций, находящийся в основном в составе костной ткани, по своим свойствам близок к стронцию и барию, поэтому их ионы могут замещать его в костях. Наряду с витаминами A, C, D, F, уровень кальция в организме способны повышать следующие элементы: Fe, Mg, Mn, P, Si; а также белок; желудочный сок (HCl); ферменты поджелудочной железы и Lactobacillus acidophilus. Pb, Cd, Al, Mg, Fe; ненасыщенные жирные кислоты; избыточное употребление сахара, белка; нарушение функции щитовидной железы и дефицит витамина D приводят к снижению уровня кальция в организме.
Коррекция недостатка и избытка кальция в организме.
Устранение дефицита кальция может быть достигнуто как изменениями в рационе питания, так приемом кальцийсодержащих БАД и лекарственных препаратов (рацион, богатый кальцием, фосфором, марганцем, белком и витаминами D, F). Дополнительное введение эстрогенов пожилым женщинам также способствует нормализации баланса кальция и минерализации костной ткани. Установлено, что для восполнения недостатка кальция в организме наиболее эффективными являются ряд его солей: карбонат, цитрат, глицерофосфат, сульфат, аспартат, а также окись кальция и комбинированные препараты или БАД солей кальция с витамином D3, эстрогенами, марганцем, бором. Как правило, избыток кальция связан с метаболическими, гормональными нарушениями, передозировкой препаратов кальция, а не с избыточным его потреблением с пищей или водой. В случае избыточного накопления кальция в организме необходимо отменить препараты, содержащие кальций, витамин D и, кроме симптоматических средств, применять антагонисты кальция: магний, фосфор, цинк, железо, фитиновую кислоту. Эти антагонисты могут замедлить усвоение кальция и частично вытеснить его из организма. В крайних случаях могут быть использованы комплексообразователи, например, ЭДТА.
Магний (Mg)
Лат. - magnesium, англ. - magnesium, нем. - Magnesium
Общие сведения.
Магний – элемент II группы Периодической системы; ат. н. – 12, ат. м. – 24. Название происходит от греч. magnesia – полуострова в Греции. В окрестностях города Магнезия издавна находили минерал, при прокаливании которого получали рыхлый белый порошок – карбонат магния. Открыт Джозефом Блэком (Шотландия) в 1755 г., выделен Гемфри Дэви в 1808 г. Магний представляет собой легкий щелочноземельный металл белого цвета. На воздухе этот металл покрывается тонкой пленкой оксидов, придающей ему матовый вид. При нагревании легко сгорает, превращаясь в окись магния – жженую магнезию. При сгорании магния происходит сильное выделение света и тепла, т.н. магниевая вспышка. Легко соединяется с галоидами, а при нагревании – с серой и азотом. Окись магния представляет собой белый порошок, легко растворимый в кислотах. Большинство солей магния хорошо растворимо в воде. Присутствие в жидкости ионов магния придает ей горький вкус. Магний является одним из весьма распространенных элементов в природе. Верхний слой земли глубиной до 16 км содержит в среднем около 3,45% магния. Магний входит в состав различных горных пород: магнезита, доломита, карналлита. Особенно много хлористого и сернокислого магния в морской воде. Питьевая вода содержит соли магния; если количество магния в воде увеличивается, такую воду называют "жесткой". Магний входит также в состав поваренной соли. Серая неочищенная соль содержит до 1,7% хлорида магния и сульфата магния, а белая очищенная всего 0,35-0,45%. Способность магнезиальных солей вызывать наркоз была впервые обнаружена американскими учеными Мельцером и Ауэром в 1905 году. В медицине карбонат магния и окись магния применяют в качестве средств нейтрализующих соляную кислоту желудка и как легкие слабительные. Перекись магния назначают в качестве дезинфицирующего средства при диспепсии, брожении в желудке и при поносах. Сульфат магния («английская соль») применяется в качестве слабительного, желчегонного (при этом введение препарата осуществляется через дуоденальный зонд) и болеутоляющего средства при спазмах желчного пузыря. Раствор сернокислой магнезии вводят парентерально в качестве противосудорожного средства при эклампсии, эпилепсии, хорее, тетании и в качестве антиспастического лекарства при задержке мочеиспускания, бронхиальной астме, гипертонической болезни. Аспарагинат, цитрат и другие органические соли магния используют при изготовлении БАДП и лекарственных препаратов с широким спектром лечебно-профилактического действия, таких как хронический стресс, заболевания сердечно-сосудистой системы, мочекаменная болезнь и др.
Физиологическая роль магния.
Магний поступает в организм с пищей (в частности с поваренной солью) и водой. Как правило, норма поступления обычно составляет 200-400 мг в течение суток. Особенно богата магнием растительная пища. Часть ионизированного магния отщепляется от магнезиальных солей пищи еще в желудке и всасывается в кровь. Основная часть трудно растворимых солей магния переходит в кишечник и всасывается только после их соединения с жирными кислотами. В желудочно-кишечном тракте абсорбируется до 40- 45% поступившего магния. В крови человека около 50% магния находится в связанном состоянии, а остальная часть в ионизированном. Концентрация магния в крови у человека составляет 2,3–4,0 мг%. Комплексные соединения магния поступают в печень, где используются для синтеза биологически активных соединений. В организме взрослого человека содержится около 140 г магния (0,2% от массы тела), причем 2/3 от этого количества приходится на костную ткань. Главное «депо» магния находится в костях и мышцах. Выводится магний из организма в основном с мочой (50-120 мг) и с потом (5-15 мг). Магний является важнейшим внутриклеточным элементом. Магний участвует в обменных процессах, тесно взаимодействуя с калием, натрием, кальцием; является активатором для множества ферментативных реакций. Нормальный уровень магния в организме необходим для обеспечения "энергетики" жизненно важных процессов, регуляции нервномышечной проводимости, тонуса гладкой мускулатуры (сосудов, кишечника, желчного и мочевого пузыря и т.д.). Магний стимулирует образование белков, регулирует хранение и высвобождение АТФ, снижает возбуждение в нервных клетках. Магний известен как противострессовый биоэлемент, способный создавать положительный психологический настрой. Магний укрепляет иммунную систему, обладает антиаритмическим действием, способствует восстановлению сил после физических нагрузок. Ближайшим соседом магния в группе периодической системы является кальций, с которым магний вступает в обменные реакции. Эти два элемента легко вытесняют друг друга из соединений. Дефицит магния в диете, богатой кальцием, обусловливает задержку кальция во всех тканях, что ведет к их обызвествлению.
Магний выполняет в организме следующие функции:
• участие в синтезе белка и нуклеиновых кислот;
• участие в обмене белков, жиров и углеводов;
• участие в переносе, хранении и утилизации энергии;
• участие в митохондриальных процессах;
• участие в регуляции нейрохимической передачи и мышечной возбудимости (уменьшает возбудимость нейронов и замедляет нейромышечную передачу);
• является кофактором многих ферментативных реакций (гидролиз и перенос фосфатной группы, функционирование Na+ -K+ -АТФ насоса, Са2+ -АТФ насоса, протонного насоса);
• препятствует поступлению ионов кальция через пресинаптическую мембрану;
• является физиологическим антагонистом кальция;
• контролирует баланс внутриклеточного калия;
• снижает количество ацетилхолина в нервной ткани;
• расслабляет гладкую мускулатуру;
• снижает артериальное давление (особенно при его повышении);
• угнетает агрегацию тромбоцитов;
• повышает осмотическое давление в просвете кишечника;
• ускоряет пассаж кишечного содержимого.
Токсическая доза для человека: нетоксичен.
Летальная доза для человека: нет данных.
Индикаторы элементного статуса магния.
Концентрация магния в плазме и сыворотке крови, цельной крови, волосах в большинстве случаев адекватно отражает его уровень в организме. В дополнение к информативным тестам на содержание Mg в организме может быть отнесено определение активности щелочной фосфатазы и измерение ЭКГ пациента.
Пониженное содержание магния в организме.
Дефицит магния является самым распространенным видом минеральной недостаточности у населения во многих странах, в частности в США.
Основные причины дефицита магния:
• нарушения регуляции обмена магния;
• недостаточное поступление;
• нарушение всасывания в кишечнике (дисбактериоз, хронический дуоденит);
• снижение усвоения под действием избытка фосфатов, кальция и липидов;
• хронический стресс;
• нарушение синтеза инсулина;
• длительное применение антибиотиков (гентамицин), мочегонных, противоопухолевых и других фармакологических препаратов;
• парентеральное питание;
• повышенная потребность в магнии (при беременности, в период роста и выздоровления, при хроническом алкоголизме, чрезмерной потливости);
• интоксикация алюминием, бериллием, свинцом, никелем, кадмием, кобальтом и марганцем.
Основные проявления дефицита магния:
• утомляемость, раздражительность;
• потеря аппетита, тошнота, рвота, диарея, запоры;
• заболевания сердечно-сосудистой системы (магнийзависимые аритмии, ангиоспазмы, стенокардия, гипертоническая болезнь, при рисках тромбозов и инфарктов);
• истощение функции надпочечников;
• начальные стадии развития сахарного диабета;
• мышечная слабость, судороги мышц;
• начальные стадии развития мочекаменной и желчнокаменной болезни;
• иммунодефициты (возможно, повышенный риск опухолевых заболеваний).
Повышенное содержание магния в организме.
Увеличение концентрации магния в волосах отмечается при гиперфункции околощитовидных желез, щитовидной железы, нефрокальцинозе, артрите, псориазе, дислексии (расстройство с нарушением понимания читаемого текста у детей). Соли магния при введении внутрь, даже в больших дозах, не вызывает отравления, а действует лишь как слабительное. В то же время, при парентеральном введении сульфата магния могут наблюдаться симптомы интоксикации в виде общего угнетения, вялости и сонливости. При значительной передозировке соединений магния возможен риск отравления (напр., антацидами). Наркоз наступает при концентрациях магния в крови равных 15-18 мг%.
Основные причины избытка магния:
• избыточное поступление;
• нарушение регуляции обмена магния.
Основные проявления избытка магния:
• вялость, сонливость, снижение работоспособности;
• диарея.
Синергисты и антагонисты магния.
Магний в организме находится преимущественно внутри клеток, где образует соединения с белками и нуклеиновыми кислотами, содержащие связи Mg-N и Mg-O. Сходство физико-химических характеристик ионов Be2+ и Mg2+ обусловливает их взаимозамещаемость в таких соединениях. Это объясняет, в частности, ингибирование магнийсодержащих ферментов при попадании в организм бериллия. Следовательно, бериллий является антагонистом магния. Усвоение магния может нарушаться при избыточном поступлении в организм марганца, кобальта, свинца, никеля, кадмия, кальция. Избыточное потребление кальция, фосфатов, жиров (до 70 г в день), алкоголя, кофе (более 2 чашек в день), антибиотиков, медикаментов для лечения опухолей может препятствовать усвоению магния организмом. В свою очередь витамины B1, B6, C, D, E, кальций, фосфор (поступающие в оптимальных количествах), белок, эстрогены способствуют повышению уровня магния в организме.
Коррекция недостатка и избытка магния в организме.
При недостаточном поступлении магния в организм необходимо избегать психических и нервных перегрузок, увеличить потребление продуктов с повышенным содержанием магния, ограничить прием фармпрепаратов, проводить дренажную терапию (при избытке в организме токсических микроэлементов, напр., свинца, кадмия, никеля). При недостатке магния в организме восполнить его запасы можно при приеме магнийсодержащих БАД и лекарственных препаратов (аспарагинат магния, цитрат магния, комбинированные препараты солей магния и витаминов), доломита, бишофита и продуктов других минеральных источников, включая и кальциево-магниевые минеральные воды. При лабораторно подтвержденном состоянии избыточного содержания магния в организме отменяют магнийсодержащие и назначают кальцийсодержащие БАД и препараты. Также возможно использование препаратов марганца, кобальта и применение симптоматического лечения.
Йод (I)
Лат. - iodum, англ. - iodine, нем.- Iod Общие сведения.
Йод – элемент VII группы периодической системы, ат. н. – 53, ат. м. – 127. Название происходит от греч. iodes (фиолетовый), поскольку такой цвет имеют пары йода. Открыт в 1811 г. Б. Куртуа (Франция). Йод - это твердый, черный, блестящий неметалл. Йод испаряется при обычной температуре, а при нагревании возгоняется. Йод плохо растворим в воде, значительно лучше он растворяется в органических растворителях. Обладает высокой химической активностью и способностью к перемене валентности. В природе йод встречается в виде солей (йодидов и йодатов) и в составе морской соли, преимущественно в виде йодистого натрия и йодистого магния. В морской воде содержится до 50 мкг/л йода. Морские водоросли, такие как ламинария и др., могут содержать до 1% йода. Йод применяется для изготовления органических красителей, искусственных каучуков, чистых металлов, в фото и кинопромышленности. В древнем Китае, еще за 3000 лет до н.э., сожженные морские губки и водоросли применялись для лечения зоба (заболевание щитовидной железы, вызванное дефицитом йода). В Греции, две с половиной тысячи лет назад, Гиппократ прописывал пациентам идентичное средство. Впоследствии было установлено, что недостаточное для человека содержание йода в пище и воде является причиной йододефицитных заболеваний. В СССР было налажено производство йодированной соли, и в течение нескольких десятилетий успешно проводилась массовая профилактика йододефицитных заболеваний. В настоящее время в связи с распространением эндемического зоба, в ряде стран предпринимаются меры по снижению распространенности йододефицитных заболеваний. Однако, несмотря на активное применение йодированной соли в развитых странах, нехватка йода остается одним из наиболее распространенных минеральных дефицитов в мире. Достаточно сказать, что от этого минерального дефицита страдает более 1 млрд. человек. Согласно рекомендациям ВОЗ, в мире применяются 4 метода профилактики йододефицитных заболеваний: йодирование соли, хлеба, масла и прием обогащенных йодом биологически активных добавок к пище. В медицинских целях йод используется в лекарственных препаратах, применяемых, в частности, при заболеваниях щитовидной железы . Йод входит в состав "бытовой" настойки йода в спирте, раствора Люголя, ряда препаратов. Радиоактивный йод применяется для диагностики заболеваний щитовидной железы. Некоторые препараты йода служат в качестве рентгеноконтрастных веществ при исследованиях сосудов и сердца, матки и фаллопиевых труб, печени и желчного пузыря. Йод используют в гинекологической практике для профилактики и лечения инфекционных заболеваний как средство для местного применения.
Физиологическая роль йода.
Йод является жизненно-важным элементом, не генотоксическим. Полагают, что оптимальная интенсивность поступления йода в организм составляет 100-150 мкг/день. Дефицит йода может развиться при поступлении этого элемента в организм в количестве менее чем 10 мкг/день, а порог токсичности равен 5 мг/день. Основными источниками йода для организма человека являются морепродукты, а также применяемые в пищевой промышленности йодофоры и йодированная соль. Содержание йода в пищевых продуктах и питьевой воде значительно варьируется. Количество йода во фруктах и овощах зависит от состава почвы и удобрений, а также от того, какую обработку прошли эти продукты. Наиболее богаты йодом такие морепродукты, как треска, красные и бурые водоросли, пикша, палтус, сельдь, сардины, креветки. Таким образом, йод поступает в организм с продуктами растительного и животного происхождения и отчасти с водой. Всасывается йод преимущественно в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта. Прием натуральных продуктов не вызывают побочных эффектов, даже при избыточном содержании в них йода. В норме в организме человека содержится 15-25 мг йода, причем половина от этого количества находится в щитовидной железе. В щитовидной железе концентрация йода составляет 1000-12000 мкг/г, тогда как в печени – 0,2 мкг/г, в яичниках, легких – 0,07 мкг/г, в почках – 0,04 мкг/г, в лимфоузлах – 0,03 мкг/г, в мозге, семенниках и мышцах – 0,02 мкг/г. Норма содержания йода в волосах человека составляет около 4 мкг/г. Вероятно, йод накапливается также в слизистой оболочке желудка, слюнных и молочных железах во время лактации. Выводится йод из организма преимущественно через почки. Йод обладает высокой физиологической активностью и является обязательным структурным компонентом тиреотропного гормона и тиреоидных гормонов щитовидной железы.
Основные функции йода в организме:
• участие в регуляции скорости биохимических реакций;
• участие в регуляции обмена энергии, температуры тела;
• участие в регуляции белкового, жирового, водно-электролитного обмена;
• участие в регуляции обмена некоторых витаминов;
• участие в регуляции дифференцировки тканей, процессов роста и развития организма, в том числе нервно-психического;
• индукция повышения потребления кислорода тканями.
Токсическая доза для человека: 2 мг.
Летальная доза для человека: 35-350 г.
Индикаторы элементного статуса йода.
Для оценки обеспечения населения йодом определяют его содержание в моче (медиана йодурии). Для индивидуальной оценки нами предложено использовать определение концентрации йода в волосах, а также показатели состояния щитовидной железы, определяемые с помощью УЗИ и гормонального профиля.
Пониженное содержание йода в организме.
Как уже было сказано, около 1 млрд. человек на земле страдают от дефицита йода. Основной причиной снижения содержания йода в организме является недостаточный уровень этого элемента в пище и воде, что, в свою очередь, приводит к развитию йододефицитных состояний и заболеваний (эндемический зоб, гипотиреоз, дистериоз, кретинизм и др.), которые сопровождаются разнообразными функциональными и структурными нарушениями.
Причины дефицита йода:
• недостаточное поступление: o снижение потребления морепродуктов; o прекращение йодной профилактики;
• наличие в пище струмогенных факторов, препятствующих усвоению и утилизации йода;
• прием фармпрепаратов, обладающих струмогенным действием;
• нарушение регуляции обмена;
• повышение радиационного фона;
• загрязнение окружающей среды;
• аллергизация организма.
Основные проявления дефицита йода:
• увеличение выработки и выделения гормонов щитовидной железы;
• формирование зоба;
• развитие йододефицитных заболеваний:
- гипотиреоз (нервно-психические расстройства, вялость);
- сонливость, отеки лица, конечностей и туловища;
- повышенное содержание холестерина, брадикардия;
- запоры;
- кретинизм (резкое отставание психического и физического развития, низкорослость, деформации скелета);
- глухонемота, параличи;
- снижение фертильности, мертворождения, врожденные аномалии развития;
- повышенная перинатальная смертность;
- снижение интеллектуального уровня. Повышенное содержание йода в организме.
Причины избытка йода:
• избыточное поступление;
• нарушение регуляции обмена йода.
Основные проявления избытка йода:
• формирование зоба;
• развитие гипертиреоза, тиреотоксикоза;
• головные боли, усталость, слабость, депрессия;
• онемение и пощипывание кожи, сыпь, угри;
• развитие токсикодермии (йододерма), обусловленной избытком или непереносимостью препаратов йода;
• развитие асептического воспаления (йодизм) слизистых оболочек в местах выделения йода (дыхательные пути, слюнные железы, околоносовые пазухи).
Синергисты и антагонисты йода.
Не следует одновременно принимать добавки, содержащие йод и карбонат лития. Литий снижает активность щитовидной железы, а йод усиливает проявления побочных эффектов лития. Антагонистами йода являются избыточные количества Co, Mn, Pb, Ca, Br, Cl, F. Усиление струмогенного эффекта наблюдается при дефиците у человека Se, Zn, Cu. Во всех перечисленных случаях может развиваться нарушение обмена йода и его утилизации щитовидной железой.
Коррекция недостатка йода в организме.
Для профилактики дефицита йода в эндемичных по зобу регионах и в группах риска, к которым относятся девочки-подростки и беременные женщины, применяют йодированную соль, морепродукты и БАД с повышенным содержанием йода (профилактические дозы составляют 50-150 мкг). Для лечения больных с дефицитом йода используют йодид калия (100 или 200 мкг/сутки, часто в комбинации с L-тироксином). В качестве дополнительных средств рекомендован прием БАД и витаминно-минеральных комплексов, которые содержат Zn, Se, Cu и витамины группы В. Препараты содержащие Сo, Mn, Br, Li и F могут ухудшать усвоение йода организмом. При избытке йода (йодизме) следует ограничить как его поступление в организм, так и контакты с этим элементом. В этом случае возможно использование препаратов, содержащих антагонисты йода (марганец, фтор, бром, кобальт и др.).
Кобальт (Со)
Лат. - cobaltum, англ. - cobalt, нем. - Сobalt
Общие сведения.
Кобальт – элемент VIII группы периодической системы; ат. н. – 27, ат. м. – 59. Название произошло от нем. kobald (гном). Открыт в 1735 г. Г. Брандтом (Швеция). Кобальт это твердый, серебристо-белый металл красноватого оттенка. При нормальных условиях химически стоек. Обладает ферромагнитными свойствами. Природным источником кобальта являются руды никеля, минералы кобальтин, линнеит, скуттерудит. Соединения кобальта используются для получения кобальтовых сплавов, при изготовлении керамики, в химической промышленности. Содержащий кобальт витамин B12 (цианокобаламин), один из широко распространенных витаминов, применяемых в медицинских целях. Цианокобаламин используют при лечении анемий: постгеморрагических и железодефицитных, вызванных токсическими и лекарственными веществами, апластических у детей. Этот витамин также применяется при лечении заболеваний нервной системы и кожных болезнях. Радиоактивные изотопы кобальта применяются в радиоизотопной диагностике и для лучевой терапии (60Со).
Физиологическая роль кобальта.
Кобальт является жизненно необходимым элементом для животных и человека. В организм человека кобальт поступает с пищей. Особенно много кобальта в печени, молоке, красной свекле, редисе, зеленом луке, капусте, петрушке, салате и чесноке. В среднем в желудочно-кишечном тракте всасывается около 20% поступившего кобальта. Оптимальная интенсивность поступления кобальта в организм человека составляет 20-50 мкг/сутки. Дефицит кобальта наблюдается при недостаточном поступлении этого элемента в организм (10 мкг/сутки и менее), а порог токсичности составляет 500 мг/сутки. В организме взрослого человека содержится около 1,5 мг кобальта: на печень приходится 0,11 мг, скелетные мышцы – 0,20 мг, кости – 0,28 мг, волосы – 0,31 мг, жировую ткань – 0,36 мг. Из организма кобальт выводится с калом (около 80%) и с мочой (10%). Кобальт входит в состав молекулы цианокобаламина, активно участвует в ферментативных процессах и образовании гормонов щитовидной железы, угнетает обмен йода, способствует выделению воды почками. Кобальт повышает усвоение железа и синтез гемоглобина, является мощным стимулятором эритропоэза. Процесс кроветворения у человека и животных может осуществляться только при нормальном взаимодействии трех биоэлементов – кобальта, меди и железа. Следует отметить, что механизм влияния кобальта на гемопоэз продолжает оставаться неясным. Известно, что при введении кобальта в костный мозг увеличивается образование молодых эритроцитов и гемоглобина. Однако для этого необходимо наличие в организме достаточного количества железа. Витамин B12, помимо своего воздействия на процессы кроветворения, весьма эффективно влияет на обмен веществ, в первую очередь на синтез белков, а также обладает способностью восстанавливать -S-S группы, участвующие в процессах блокирования и утилизации токсичных элементов.
Токсическая доза для человека: 500 мг.
Летальная доза для человека: данные отсутствуют.
Индикаторы элементного статуса кобальта.
Оценку содержания кобальта в организме проводят по результатам исследования крови, мочи и волос. Среднее содержание кобальта в плазме крови у здорового человека составляет 0,05-0,1 мкг/л, моче – 0,1-1,0 мкг/л, волосах – 0,05-0,5 мкг/г.
Пониженное содержание кобальта в организме.
Дефицит кобальта часто встречается у вегетарианцев, лиц с нарушениями функций органов желудочно-кишечного тракта, спортсменов, испытывающих повышенные физические нагрузки; а также при кровопотерях и глистной инвазии.
Причины дефицита кобальта:
• недостаточное поступление;
• нарушение регуляции обмена;
• атрофия слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта;
• пониженная кислотность желудочного сока;
• снижение функции поджелудочной железы;
• глистная инвазия;
• дефицит витамина В12.
Основные проявления дефицита кобальта:
• общая слабость, утомляемость;
• снижение памяти;
• вегетососудистые нарушения, аритмии;
• анемии;
• замедленное развитие в детском возрасте;
• медленное выздоровление после заболеваний.
Повышенное содержание кобальта в организме.
Несмотря на то, что избыточное поступление кобальта в организм встречается довольно редко, этот процесс сопровождается различными нарушениями здоровья. Повышенное содержание кобальта может наблюдаться у лиц, работающих в металлургической, стекольной и цементной промышленности. Пыль, содержащая соединения кобальта, при поступлении в легкие способна вызывать отек и легочные кровотечения. Повышенное количество кобальта в организме может наблюдаться при избыточном приеме витамина В12. Соли кобальта используются при производстве некоторых сортов пива, что в ряде случаев приводит к развитию у потребителей "кобальтовой" кардиопатии. Летальная доза кобальта для животных составляет 25-30 мг/кг. Наиболее высокой токсичностью для человека обладают растворимые соли: кобальта хлорид, кобальта карбонат, а также металлический кобальт.
Причины избытка кобальта:
• избыточное поступление;
Основные проявления избытка кобальта:
• пневмосклероз, "кобальтовая" пневмония;
• поражение сердечной мышцы ("кобальтовая" кардиомиопатия);
• аллергодерматиты (контактный дерматит);
• гиперплазия щитовидной железы;
• поражение слухового нерва;
• повышение артериального давления и уровня липидов в крови;
• повышение содержания эритроцитов в крови.
Синергисты и антагонисты кобальта.
Повышенное содержание белка и железа в пище замедляют усвоение кобальта в желудочно-кишечном тракте; напротив, медь и цинк усиливают этот процесс. Избыток кобальта может приводить к нарушению метаболизма йода в щитовидной железе.
Коррекция недостатка и избытка кобальта в организме.
Для лечения больных с B12-дефицитной анемией применяют цианокобаламин и его метаболиты. В последние годы разработаны средства для коррекции дефицита кобальта на основе его аспарагината. При анемии, в случае легкого течения заболевания, может быть эффективен рацион богатый витамином B12 (печень, почки, сердце, листовая зелень, кровяная колбаса). Избыток кобальта устраняется из организма с помощью хелатирующих препаратов, содержащих N-ацетил-L-цистеин и симптоматических средств.
Молибден (Mo)
Лат. - molibdenum, англ. - molybdenum, нем. - Molibdaen
Общие сведения.
Молибден – элемент VI группы периодической системы; ат. н. – 42, ат. м. – 96. Название произошло от греч. molybdos (свинец). Выделен П. Гьельмом в 1781 г. (Швеция). Молибден представляет собой серебристый, блестящий, мягкий металл. В природе молибден встречается в виде сульфидных руд и молибдатов свинца или железа. Природным источником молибдена является минерал молибденит; а получают молибден обычно как побочный продукт при производстве меди. Соединения молибдена применяются в производстве различных сплавов, электродов, минеральных удобрений, используются в качестве катализаторов при биологической фиксации азота. В медицине в диагностических целях применяют радиоизотопы молибдена (сканирование печени, исследование циркуляции крови в мышцах); изучают эффективность тетрамолибдата аммония в терапии новообразований головного мозга и при мужском бесплодии.
Физиологическая роль молибдена.
Соединения молибдена попадают в организм с пищей. Растворимые соединения легко всасываются из желудочно-кишечного тракта, абсорбируются из легких, поступают в кровь из мест парентерального введения. За сутки в организм взрослого человека поступает вместе с пищей 75-250 мкг молибдена. Более половины поступившего в желудочно-кишечный тракт молибдена всасывается в кровь. Затем, около 80% поступившего в кровь молибдена, связывается с белками (в первую очередь, с альбуминами) и транспортируется по всему организму. В организме молибден скапливается в печени, а в крови распределяется равномерно между форменными элементами и плазмой. Накопления молибдена в организме млекопитающих не происходит. Растворимые соединения молибдена выводятся из организма с мочой и калом. Физиологическое значение молибдена для организма животных и человека было впервые показано в 1953 г, с открытием влияния этого элемента на активность фермента ксантиноксидазы. Молибден входит в состав ряда ферментов (альдегидоксидаза, сульфитоксидаза, ксантиноксидаза и др.), выполняющих важные физиологические функции, в частности, регуляцию обмена мочевой кислоты. Недостаток молибдена в организме сопровождается уменьшением содержания в тканях ксантиноксидазы. Тиомолибдат аммония (растворимая соль молибдена), является антагонистом меди и нарушает ее утилизацию в организме. Есть сведения, что молибден играет важную роль в процессе включения фтора в зубную эмаль, а также в стимуляции гемопоэза.
Токсическая доза для человека: 5 мг.
Летальная доза для человека: 50 мг.
Индикаторы элементного статуса молибдена.
Оценка содержания молибдена в организме проводится по результатам исследования крови и волос. Среднее содержание молибдена в плазме крови составляет 0,3-1,2 мкг/л, волосах 0,02-2,0 мкг/г. При избыточном поступлении молибдена в организм повышается его концентрация в моче, плазме (сыворотке) крови, волосах. Наряду с этим наблюдается увеличение содержания меди в моче, церулоплазмина в сыворотке крови, повышение активности ксантиноксидазы эритроцитов и концентрации мочевой кислоты в сыворотке крови и моче.
Пониженное содержание молибдена в организме.
При недостатке в организме животных молибдена (или избытка вольфрама) нарушается способность окисления ксантина до мочевой кислоты, тормозится катаболизм метионина, уменьшается экскреция мочевой кислоты и неорганических сульфатов, снижается скорость роста. У животных образуются ксантиновые камни в почках. Дефицит молибдена может привести к снижению расщепления целлюлозы и избыточному накоплению меди в организме, вплоть до медной интоксикации. Все эти явления могут быть устранены при добавлении в рацион молибдена. В некоторых районах мира наблюдаются эндемические заболевания, связанные со степенью обеспеченности населения молибденом (напр., отмечен рост заболеваемости раком пищевода в провинции Хенань, Китай; Транскей, ЮАР).
Причины дефицита молибдена:
• вегетарианская диета;
• парентеральное питание;
• избыток вольфрама в организме.
Основные проявления дефицита молибдена:
• снижение активности молибденсодержащих ферментов;
• повышенная возбудимость, раздражительность;
• нарушение зрительной («темновой») адаптации, "куриная слепота";
• нарушение ритма сердечных сокращений (тахикардия);
• повышение риска развития рака пищевода.
Повышенное содержание молибдена в организме.
Избыток молибдена в организме может быть следствием превышения безопасного уровня его поступления с пищей или БАД (0,5 мг/сутки). Когда ежесуточное потребление молибдена находится в пределах от 0,5 до 10 мг, отмечаются лишь умеренно выраженные биохимические изменения, существенно не влияющие на здоровье человека. При потреблении молибдена в пределах 10-15 мг/день проявляются клинические симптомы интоксикации. При дозах молибдена, превышающих 15 мг/сутки, повышается активность ксантиноксидазы, накапливается мочевая кислота, увеличивается риск возникновения подагры (напр., у лиц, контактирующих с молибденом в производственных условиях). При хронической молибденовой интоксикации развиваются неспецифические симптомы, проявляющиеся раздражением слизистых оболочек, пневмокониозом, уменьшением массы тела. При избыточном содержании молибдена в почве наблюдается эндемическое заболевание, "молибденовая" подагра, впервые наблюдаемая в Анкаванском районе Армении профессором В.В. Ковальским. Отмечено развитие молибденоза у животных, которые не получают с рационом достаточного количества меди. В целом токсичность соединений молибдена относительно невысока.
Причины избытка молибдена:
• избыточное поступление в организм соединений молибдена с пищей, водой, молибденсодержащими препаратами, БАД;
• интоксикация молибденом в условиях производства;
• дефицит меди в рационе.
Основные проявления избытка молибдена:
• повышение активности ксантиноксидазы;
• повышение уровня мочевой кислоты в моче;
• подагра (также возможна уратурия, мочекаменная болезнь);
• раздражение слизистых оболочек;
• пневмокониоз;
• угнетение кроветворения (анемия, лейкопения);
• снижение массы тела.
Синергисты и антагонисты молибдена.
Полагают что вольфрам, свинец и натрий действуют как антагонисты молибдена и вызывают его дефицит в организме. Сульфат меди усиливает выделение молибдена с желчью. Тиомолибдат аммония (растворимая соль молибдена), является антагонистом меди и нарушает ее утилизацию в организме. Дефицит меди и железа способствует увеличению содержания молибдена в организме.
Коррекция недостатка и избытка молибдена в организме.
Дефицит молибдена можно устранить с помощью диеты, в которую входят молочные и мясные (печень, почки, мозги) продукты, бобовые, листовые овощи; а также введением молибденсодержащих препаратов и БАД. Добавление 300 мкг молибдата аммония в инфузат при полном парентеральном питании предупреждает развитие дефицита молибдена. Для снижения токсического действия молибдена на организм необходимо снизить поступление богатых молибденом продуктов, проводить симптоматическое лечение, использовать те препараты и БАД, которые содержат медь, а также серу (метионин, унитиол, тиосульфат натрия и др.).
Хром (Cr)
Лат. - chromium, англ. - chromium, нем. - Chrom
Общие сведения.
Хром - элемент VI группы периодической системы; ат. н. - 24, ат. м. - 52. Открыт и выделен Н. Вокленом в 1780 г. (Франция). Название произошло от греч. сhromа (краска, цвет), из-за яркой окраски соединений хрома. Хром - твердый, голубовато-серебристый металл, не окисляющийся на воздухе. Природным источником хрома являются минералы (хромиты). Соединения хрома широко используются в сталелитейной промышленности, при производстве стекла, резины, керамики, кожаных изделий, при крашении тканей и т.д. В медицине отдельные изотопы хрома используют в радиоизотопной диагностике. Пиколинат и аспарагинат хрома применяют в качестве биологически активной добавки к пище, а также как компонент витаминно-минеральных комплексов.
Физиологическая роль хрома.
Естественным источником хрома для человека являются растения. Хром содержится во многих овощах, ягодах и фруктах; в некоторых лекарственных растениях (сушеница топяная, гинкго билоба, мелисса); а также в рыбе, креветках, крабах, печени, куриных яйцах, пивных дрожжах и черном перце. В организме человека содержится около 6 мг хрома. Один из биологических эффектов хрома связан с его влиянием на так называемый фактор толерантности к глюкозе, активность которого падает при дефиците хрома и восстанавливается после его добавления. Синдром нарушения толерантности к глюкозе сопутствует сахарному диабету и проявляется в виде гипергликемии и глюкозурии на фоне дефицита хрома. Наблюдается снижение поглощения глюкозы хрусталиком глаза, утилизации глюкозы для липогенеза, повышение выработки CO2 и снижение синтеза гликогена из глюкозы. Все эти нарушения купируются введением хрома и инсулина. Имеются данные, свидетельствующие о том, что хром потенцирует действие инсулина в периферических клетках. Хром способен влиять на гомеостаз сывороточного холестерола и предупреждать тенденцию к его росту с увеличением возраста. При дефиците хрома у животных нарушается способность включения аминокислот глицина, серина, метионина и α-аминоизомасляной кислоты в сердечную мышцу. На обмен других аминокислот хром не оказывает эффекта. При беременности наблюдается существенное снижение концентрации хрома в волосах и моче. Уровень хрома в волосах также понижен у недоношенных детей и при задержке развития. Снижение содержания хрома и усиление его экскреции с мочой отмечено при повышенных физических нагрузках у спортсменов. В организм соединения хрома поступают с пищей, водой и воздухом. Всасывание хрома происходит преимущественно в тощей кишке, при этом не усвоенный хром выводится с калом. В тканях органов содержание хрома в десятки раз выше, чем в крови. Наибольшее количество хрома присутствует в печени (0,2 мкг/кг) и почках (0,6 мкг/кг), кишечнике, щитовидной железе, хрящевой и костной ткани, в легких (в случае поступления соединений хрома с воздухом). Усвоенный хром выводится из организма главным образом через почки (80%) и в меньшей степени через легкие, кожу и кишечник (около 19%). Потребность человеческого организма в хроме составляет 50-200 мкг в сутки. Биоусвояемость хрома из неорганических соединений в желудочно-кишечном тракте невысока, всего 0,5-1%, однако она возрастает до 20-25% при поступлении хрома в виде комплексных соединений (пиколинаты, аспарагинаты). Шестивалентный хром усваивается в 3-5 раз лучше, чем трехвалентный. В легких оседает до 70% поступившего хрома. Считается, что оптимальная интенсивность поступления хрома в организм 50-200 мкг/день. Дефицит хрома в организме может развиться при недостаточном поступлении этого элемента (20 мкг/день и менее). Порог токсичности хрома составляет 5 мг/день. Хром – жизненно важный микроэлемент, который является постоянной составной частью клеток всех органов и тканей.
Основные функции хрома в организме:
• хром участвует в регуляции синтеза жиров и обмена углеводов, способствует превращению избыточного количества углеводов в жиры;
• входит в состав низкомолекулярного органического комплекса - фактора толерантности к глюкозе, обеспечивающего поддержание нормального уровня глюкозы в крови;
• вместе с инсулином действует как регулятор уровня сахара в крови, обеспечивает нормальную активность инсулина;
• способствует структурной целостности молекул нуклеиновых кислот;
• участвует в регуляции работы сердечной мышцы и функционировании кровеносных сосудов;
• способствует выведению из организма токсинов, солей тяжелых металлов, радионуклидов. Токсическая доза для человека: 200 мг.
Летальная доза для человека: более 3,0 г.
Индикаторы элементного статуса хрома.
Оценку содержания хрома в организме проводят по результатам исследований крови, мочи и волос. Среднее содержание хрома в плазме крови составляет 0,1-0,5 мкг/л, в моче 0,1-1,5 мкг/л, в волосах 0,2-2,0 мкг/г. О риске интоксикации хромом свидетельствует повышенная концентрация хрома в моче (до 25-50 мкг/г) и волосах (более 5-15 мкг/г). Определение содержания хрома в плазме и сыворотке крови не представляет интереса с токсикологической точки зрения, поскольку в этих биосубстратах он находится в виде относительно безопасной «трехвалентной фракции». Шестивалентный хром накапливается в клетках, поэтому его определение в эритроцитах имеет значение для диагностики в медицине труда. По сравнению с взрослыми у детей чаще наблюдается повышенное содержание хрома в волосах. У взрослых, как мужчин, так и женщин, отмечается следующая тенденция: чем выше содержание кальция в волосах, тем выше содержание хрома. У детей эта зависимость носить еще более выраженный характер. Пониженное содержание хрома в волосах обычно наблюдается при ожирении, атеросклерозе, диабете, инфекционных заболеваниях, белковом голодании, стрессовых воздействиях и интенсивных физических нагрузках.
Пониженное содержание хрома в организме.
Причины дефицита хрома:
• недостаточное поступление извне;
• нарушение регуляции обмена;
• повышенное расходование (напр., беременность);
• усиленное выведение хрома из организма, в условиях повышенного содержания в пище углеводов (избыточное потребление белого хлеба, сладостей, макаронных изделий);
• увеличение выведения хрома с мочой в результате повышенных физических нагрузок.
Основные проявления дефицита хрома:
• утомляемость, беспокойство, бессонница, головные боли;
• невралгии и сниженные чувствительности конечностей;
• нарушение мышечной координации, дрожь в конечностях;
• повышение уровня холестерина триглицеридов в крови;
• увеличение риска развития атеросклероза;
• изменения массы тела (исхудание, ожирение);
• снижение толерантности к глюкозе, особенно у лиц среднего и пожилого возраста;
• изменения уровня глюкозы в крови (гипергликемия, гипогликемия);
• увеличение риска развития сахарного диабета;
• увеличение риска развития ишемической болезни сердца;
• нарушения репродуктивной функции у мужчин.
Повышенное содержание хрома в организме.
Хотя хром является жизненно важным элементом, при избыточном поступлении в организм он может стать опасным токсикантом. Соединения хрома токсичны для человека. Шестивалентный хром является канцерогеном I класса опасности. Опухоли легких образуются после длительного (15-20 лет) контакта с повышенными концентрациями хроматов (Cr6+).
Причины избытка хрома:
• избыточное поступление извне (повышенная концентрация в воздухе, избыточный прием с хром-содержащими биодобавками, усиленное всасывание при недостатке цинка и железа);
• нарушение регуляции обмена хрома.
Основные проявления избытка хрома:
• воспалительные заболевания с тенденцией к изъязвлению слизистых оболочек (перфорация носовой перегородки);
• аллергизирующее действие;
• дерматиты и экземы;
• астматический бронхит, бронхиальная астма;
• астено-невротические расстройства;
• увеличение риска онкологических заболеваний.
Как дефицит, так и избыток хрома в организме способен привести к существенному нарушению здоровья человека.
Синергисты и антагонисты хрома.
В литературе не описано никаких особых влияний на абсорбцию хрома в желудочнокишечном тракте. Цинк в виде хелатирующих соединений может выступать в роли синергиста хрома.
Коррекция недостатка и избытка хрома в организме.
При недостаточном поступлении хрома в организм необходимо увеличить в рационе количество продуктов с повышенным содержанием хрома. К таким продуктам следует отнести свеклу, редис, картофель, капусту, томаты, вишню, яблоки, сливы, виноград, чернику, говяжью печень, рыбу и яйца. При дефиците также возможно использование препаратов пиколината хрома. Для восполнения недостатка хрома в организме рекомендуется прием биологически активных добавок к пище и лекарственных препаратов (Капли Береш Экстра). При интоксикации хромом необходимо прекратить его поступление в организм из источника загрязнения и провести симптоматическое лечение. Возможно применение хелатирующей терапии (ДМПС (димеркаптопропансульфонат) с аскорбиновой кислотой). При контакте с солями хрома рекомендуется мытье в душе с раствором Ca,Na2-ЭДТА.
Медь (Cu)
Лат. - cuprum, англ. - cooper, нем. – Kupfer
Общие сведения.
Медь – элемент I группы периодической системы; ат. н. – 29, ат. м. – 64. Название произошло от лат. Cuprum – Кипр. Медь известна со времен древних цивилизаций. Медь это ковкий и пластичный металл красноватого цвета, с высокой электро и теплопроводностью. Медь устойчива к действию воздуха и воды. Природным источником меди являются минералы борнит, халькопирит, малахит, также встречается и самородная медь. В промышленности соединения меди используются для изготовления электрических проводов, монет, трубопроводов, теплообменников и т.д., широко известны сплавы меди с другими элементами (бронза и др.). В медицине применяют сернокислую медь в качестве противомикробного и прижигающего средства. Препараты различных солей меди используют наружно для промываний и спринцеваний; в виде мазей при воспалительных процессах слизистых оболочек; в физиотерапии. Медь в сочетании с железом применяется при лечении детей с гипохромной анемией. Медьсодержащие препараты и БАД используются также в лечении и профилактике заболеваний опорно-двигательного аппарата, гипотиреоза. Широкое распространение получило использование медной внутриматочной спирали в качестве средства контрацепции.
Физиологическая роль меди.
В организм медь поступает в основном с пищей. В некоторых овощах и фруктах содержится от 30 до 230 мг% меди. Много меди содержится в морских продуктах, бобовых, капусте, картофеле, крапиве, кукурузе, моркови, шпинате, яблоках, какао-бобах. В желудочно-кишечном тракте абсорбируется до 95% поступившей в организм меди (причем в желудке ее максимальное количество), затем в двенадцатиперстной кишке, тощей и подвздошной кишке. Лучше всего организмом усваивается двухвалентная медь. В крови медь связывается с сывороточным альбумином (12-17%), аминокислотами - гистидином, треонином, глутамином (10-15%), транспортным белком транскуприном (12- 14%) и церулоплазмином (до 60-65%). Считается, что оптимальная интенсивность поступления меди в организм составляет 2-3 мг/сутки. Дефицит меди в организме может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мг/сутки и менее), а порог токсичности для человека равен 200 мг/сутки. Медь способна проникать во все клетки, ткани и органы. Максимальная концентрация меди отмечена в печени, почках, мозге, крови, однако медь можно обнаружить и в других органах и тканях. Ведущую роль в метаболизме меди играет печень, поскольку здесь синтезируется белок церулоплазмин, обладающий ферментативной активностью и участвующий в регуляции гомеостаза меди. Медь является жизненно важным элементом, который входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т.д. Медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи (эластин). Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов. Действие меди на углеводный обмен проявляется посредством ускорения процессов окисления глюкозы, торможения распада гликогена в печени. Медь входит в состав многих важнейших ферментов, таких как цитохромоксидаза, тирозиназа, аскорбиназа и др. Медь присутствует в системе антиоксидантной защиты организма, являясь кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвующей в нейтрализации свободных радикалов кислорода. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков. Медь обладает выраженным противовоспалительным свойством, смягчает проявления аутоиммунных заболеваний (напр., ревматоидного артрита), способствует усвоению железа.
Токсическая доза для человека: более 250 мг.
Летальная доза для человека: нет данных.
Индикаторы элементного статуса меди.
Оценку содержания меди в организме определяют по результатам исследований крови, мочи, волос. Средняя концентрация меди в плазме крови составляет 0,75-1,3 мг/л, в моче 2-25 мг/л, в волосах 7,5-20 мг/кг. Об обмене меди можно судить с помощью определения уровня церулоплазмина в сыворотке крови, а также по активности медьсодержащих ферментов.
Пониженное содержание меди в организме.
Причины дефицита меди:
• недостаточное поступление;
• длительный прием кортикостероидов, нестероидных противовоспалительных препаратов, антибиотиков;
• нарушение регуляции обмена меди.
Основные проявления дефицита меди:
• торможение всасывания железа, нарушение гемоглобинообразования, угнетение кроветворения, развитие микроцитарной гипохромной анемии;
• ухудшение деятельности сердечно-сосудистой системы, увеличение риска ишемической болезни сердца, образование аневризм стенок кровеносных сосудов, кардиопатии;
• ухудшение состояния костной и соединительной ткани, нарушение минерализации костей, остеопороз, переломы костей;
• усиление предрасположенности к бронхиальной астме, аллергодерматозам;
• дегенерация миелиновых оболочек нервных клеток, увеличение риска развития рассеянного склероза;
• нарушение пигментации волос, витилиго;
• увеличение щитовидной железы (гипотиреоз, дефицит тироксина);
• задержка полового развития у девочек, нарушение менструальной функции, снижение полового влечения у женщин, бесплодие;
• развитие дистресс-синдрома у новорожденных;
• нарушение липидного обмена (атеросклероз, ожирение, диабет);
• угнетение функций иммунной системы;
• ускорение старения организма.
Повышенное содержание меди в организме.
Повышенное содержание соединений меди в организме весьма токсично для человека.
Причины избытка меди:
• избыточное поступление в организм (вдыхание паров и пыли соединений меди в условиях производства, бытовые интоксикации растворами соединений меди, использование медной посуды);
• нарушение регуляции обмена меди.
Основные проявления избытка меди:
• функциональные расстройства нервной системы (ухудшение памяти, депрессия, бессонница);
• при вдыхании паров может проявляться "медная лихорадка" (озноб, высокая температура, проливной пот, судороги в икроножных мышцах);
• воздействие пыли и окиси меди может приводить к слезотечению, раздражению конъюнктивы и слизистых оболочек, чиханию, жжению в зеве, головной боли, слабости, болям в мышцах, желудочно-кишечным расстройствам;
• нарушения функций печени и почек;
• поражение печени с развитием цирроза и вторичным поражением головного мозга, связанным с наследственным нарушением обмена меди и белков (болезнь Вильсона-Коновалова);
• аллергодерматозы;
• увеличение риска развития атеросклероза;
• гемолиз эритроцитов, появление гемоглобина в моче, анемия.
Синергисты и антагонисты меди.
Усиленный прием молибдена и цинка может привести к дефициту меди. Кадмий, марганец, железо, антациды, танины, аскорбиновая кислота способны снижать усвоение меди. Цинк, железо, кобальт (в умеренных физиологических дозах) повышают усвоение меди организмом. В свою очередь, медь может тормозить усвоение организмом железа, кобальта, цинка, молибдена, витамина А. Оральные контрацептивы, гормональные средства, препараты кортизона способствуют усиленному выведению меди их организма.
Коррекция недостатка и избытка меди в организме.
Для купирования дефицита меди можно использовать продукты богатые медью, особенно шоколад, какао, авокадо, морепродукты, печень, а также медьсодержащие препараты и БАД. При избыточном накоплении меди используют как диетотерапию, так и гепатопротекторы, желчегонные средства, БАД и препараты, содержащие цинк, бор, молибден. В случаях выраженной интоксикации применяют комплексообразователи (D-пеницилламин, купренил, металкоптаза и др.).
Железо (Fe)
Лат. - ferrum, англ. - iron, нем. - Eisen
Общие сведения.
Железо – элемент VIII группы периодической системы; ат. н. – 26, ат. м. – 56. Название произошло от лат. ferrum - «твердый». Железо известно человеку со времен древних цивилизаций. Железо это блестящий, серебристо-белый, мягкий металл. Растворяется в разбавленных кислотах; во влажном воздухе покрывается ржавчиной. Входит в состав сотен минералов, встречается и в виде самородного железа. В промышленности железо широко применяется в виде множества различных сталей и сплавов. В медицине препараты на основе различных солей двух и трехвалентного железа, а также железосодержащие БАД, применяются для восполнения относительного или абсолютного дефицита железа в ситуациях, связанных с увеличенной потребностью организма в этом биоэлементе. К таким ситуациям следует отнести беременность, лактацию, кровопотери, периоды роста и развития. Основное назначение препаратов содержащих железо – профилактика и терапия железодефицитных состояний, главным образом при лечении железодефицитных (гипохромных) анемий и хронических постгеморрагических анемий. Разработаны многочисленные комплексные препараты для усиления всасывания железа из желудочно-кишечного тракта, улучшения синтеза железосодержащих метаболитов (в т.ч., гемоглобина), стимуляции эритропоэза и т.д. Радиоактивные изотопы железа (59Fe) применяют при исследованиях обмена железа в организме.
Физиологическая роль железа.
В организм человека железо поступает с пищей. Пищевые продукты животного происхождения содержат железо в наиболее легко усваиваемой форме. Некоторые растительные продукты также богаты железом, однако его усвоение организмом происходит тяжелее. Считается, что организм усваивает до 35% "животного" железа. В то же время другие источники сообщают, что этот показатель составляет менее 3%. Большое количество железа содержится в говядине, в говяжьей печени, рыбе (тунец), тыкве, устрицах, овсяной крупе, какао, горохе, листовой зелени, пивных дрожжах, инжире и изюме. В организме взрослого человека содержится около 3-5 г железа; почти две трети этого количества входит в состав гемоглобина. Считается, что оптимальная интенсивность поступления железа составляет 10-20 мг/сутки. Дефицит железа может развиться, если поступление этого элемента в организм будет менее 1 мг/сутки. Порог токсичности железа для человека составляет 200 мг/сутки. Важная роль железа для организма человека установлена еще в XVIII в. Основной функцией железа в организме является перенос кислорода и участие в окислительных процессах (посредством десятков железосодержащих ферментов). Железо входит в состав гемоглобина, миоглобина, цитохромов. Большая часть железа в организме содержится в эритроцитах; много железа находится в клетках мозга. Железо играет важную роль в процессах выделения энергии, в ферментативных реакциях, в обеспечении иммунных функций, в метаболизме холестерина. Насыщение клеток и тканей железом происходит с помощью белка трансферрина, который способен переносить ионы трехвалентного железа. Лигандные комплексы железа стабилизируют геном, однако в ионизированном состоянии могут являться индукторами ПОЛ, вызывать повреждение ДНК и провоцировать гибель клетки. Дефицит, так же как и избыток железа, отрицательно влияют на здоровье человека.
Токсическая доза для человека: 200 мг.
Летальная доза для человека: 7-35 г.
Индикаторы элементного статуса железа.
Оценка содержания железа в организме проводится по результатам исследований крови, мочи и волос. Среднее содержание железа в плазме крови составляет 0,8-1,4 мкг/л, в моче – 10-25 мкг/л, в волосах – 10-25 мкг/г. Содержание железа в волосах у мужчин выше, чем у женщин. У лиц, страдающих заболеваниями печени, селезенки, хроническим алкоголизмом, содержание железа в волосах повышено. Для диагностики дефицита железа в организме обычно используют комбинацию тестов, включающих в себя определение сывороточного железа, сывороточного ферритина, общей железосвязывающей способности сыворотки, свободного порфирина эритроцитов.
Пониженное содержание железа в организме.
Существует много факторов, которые могут способствовать уменьшению содержания железа. По данным ВОЗ около 1 млрд. человек на земле страдают железодефицитными состояниями разной степени. Причинами пониженного содержания железа в организме могут быть его недостаточное поступление с пищей, расстройства метаболизма, нарушения всасывания в желудочнокишечном тракте. Ситуации, связанные с относительным или абсолютным дефицитом железа, могут возникать при увеличенной потребности организма в этом биоэлементе. К таким ситуациям следует отнести беременность, лактацию, периоды роста и развития. Наконец, причиной дефицита железа могут быть острые или хронические кровопотери. В свою очередь, недостаток железа является одной из самых распространенных причин возникновения анемий, обильных кровотечений, ослабления организма, нарушения нервно-психических функций и снижения интеллекта у детей.
Причины дефицита железа:
• недостаточное поступление (неадекватное питание, вегетарианская диета, недоедание);
• снижение всасывания железа в кишечнике;
• нарушение регуляции обмена витамина С;
• избыточное поступление в организм фосфатов, оксалатов, кальция, цинка, витамина Е;
• поступление в организм железосвязывающих веществ (комплексонов);
• отравление свинцом, антацидами;
• усиленное расходование железа (в периоды интенсивного роста и беременности);
• потери железа связанные с травмами, кровопотерями при операциях, обильными менструациями, язвенными болезнями, донорством, занятиями спортом;
• гормональные нарушения (дисфункция щитовидной железы);
• гастриты с пониженной кислотообразующей функцией, дисбактериоз;
• различные системные и опухолевые заболевания;
• глистная инвазия.
Основные проявления дефицита железа:
• развитие железодефицитных анемий;
• головные боли и головокружения, слабость, утомляемость, непереносимость холода, снижение памяти и концентрации внимания;
• замедление умственного и физического развития у детей, неадекватное поведение;
• учащенное сердцебиение при незначительной физической нагрузке;
• растрескивание слизистых оболочек в углах рта, покраснение и сглаженность поверхности языка, атрофия вкусовых сосочков;
• ломкость, утончение, деформация ногтей;
• извращение вкуса (тяга к поеданию непищевых веществ), особенно у детей младшего возраста, затрудненное глотание, запоры;
• угнетение клеточного и гуморального иммунитета;
• повышение общей заболеваемости (простудные и инфекционные болезни у детей, гнойничковые поражения кожи, энтеропатии);
• увеличение риска развития опухолевых заболеваний.
Повышенное содержание железа в организме.
При некоторых наследственных и хронических заболеваниях, при избыточном поступлении извне, железо может накапливаться в организме. Люди с избыточным содержанием железа страдают от физической слабости, теряют вес, чаще болеют. При этом избавиться от избытка железа часто намного труднее, чем устранить его дефицит. При тяжелом отравлении железом повреждается слизистая оболочка кишечника, развивается печеночная недостаточность, появляются тошнота и рвота. Для детей младшего возраста отравление железом является одним из самых распространенных видов случайного отравления. Летальным исходом для ребенка может стать прием сульфата железа в дозе 3 г и выше.
Причины избытка железа:
• избыточное поступление извне (напр., при повышенном содержании в питьевой воде);
• заболевания печени, селезенки, поджелудочной железы (в том числе, в результате хронического алкоголизма);
• нарушение регуляции обмена железа.
Основные проявления избытка железа:
• отложение железа в тканях и органах, сидероз;
• головные боли, головокружения, повышенная утомляемость, слабость;
• пигментация кожи;
• изжога, тошнота, рвота, боли в желудке, запор или диарея, изъязвление слизистой оболочки кишечника;
• печеночная недостаточность, фиброз;
• повышенная насыщенность железом трансферрина;
• снижение уровня сывороточного железа (в 1,5-3 раза);
• повышение риска развития атеросклероза, болезней печени и сердца, артритов, диабета и т.д.
• угнетение клеточного и гуморального иммунитета;
• увеличение риска развития инфекционных и опухолевых заболеваний;
• потеря аппетита, уменьшение массы тела.
Синергисты и антагонисты железа.
Кальций способствует усвоению железа, за исключением тех случаев, когда дозы кальция чрезвычайно велики. Фосфаты, входящие в состав яиц, сыра и молока; оксалаты, фитаты и танины, содержащиеся в черном чае, отрубях, кофе препятствуют усвоению железа. Витамин Е и цинк в высоких концентрациях снижают усвоение железа. Витамины С, В12, кислота желудочного сока, пепсин, медь способствуют усвоению железа, особенно если они поступают из животных источников. Снижение кислотности желудочного сока в результате продолжительного приема антацидов или препаратов для уменьшения кислотности (таких как зантак, тагамет, пепцид, аскид) сопровождается уменьшением усвоения железа. Кофе, чай, молоко, темная овощная зелень, а также дефицит витамина А могут снижать способность организма усваивать железо. Избыток железа уменьшает способность организма усваивать медь и цинк.
Коррекция недостатка и избытка железа в организме.
Необходимо помнить, что железо является окисляющим агентом (т.е., может являться причиной возникновения свободных радикалов, способных разрушать ткани), поэтому не следует принимать железо в избыточных количествах. Люди, страдающие ревматоидным артритом должны с осторожностью принимать лекарственные препараты или БАД, содержащие железо, поскольку существует вероятность усиления воспаления и опухания суставов. В случаях дефицита железа прием железосодержащих препаратов и БАД нужно совмещать с приемом антиоксидантов: витаминов С и Е, а также меди. У некоторых людей, в результате непереносимости железа, при приеме железосодержащих БАД развиваются изжога, тошнота, запор или диарея. При хроническом избытке железа, его отложении в тканях и органах (сидероз), применяют кровопускания, используют гепатопротекторы, комплексообразователи (десферриоксиамин), препараты цинка и другие средства. При остром отравлении железом промывают желудок 6-8 литрами полиэтиленгликоля в течение 2-4 часов. В некоторых случаях проводят гастротомию, чтобы изъять поступившее железо и предотвратить тяжелое поражение печени. Назначают десферриоксиамин в дозах до 15 мг/кг/час, с продолжительностью введения не более 24 часов, поскольку более длительная терапия повышает возможность развития дистресс-синдрома.
Марганец (Mn)
Лат. - manganum, англ. - manganese, нем. – Mangan
Общие сведения.
Марганец – элемент VII группы периодической системы; ат. н. – 25, ат. м. – 55. Название произошло от нем. Manganerz – марганцевая руда и от лат. Magnes – магнит. Открыт Ю. Ганом в 1774 г. (Швеция). Марганец это твердый, хрупкий металл серебристо-белого цвета, который окисляется на воздухе и реагирует с водой. Природным источником марганца служат марганцевые руды, минералы манганит, пиролюзит, железомарганцевые конкреции. В виде сплавов с железом (ферромарганец) и кремнием (силикомарганец), марганец используется в сталелитейной и химической промышленности, при производстве кормов для животных и удобрений. В медицине в качестве антисептического средства широко применяют марганцовокислый калий, в виде водных растворов для полосканий, спринцеваний, смазывания язвенных и ожоговых поверхностей, промываний мочевого пузыря и мочевыводящих путей. В последние годы органические соединения марганца используются в минеральновитаминных комплексах, БАД, для лечения и профилактики различных заболеваний (напр., в назальных спреях при лечении аллергического ринита). Радиоактивные изотопы марганца применяют в исследовательских целях.
Физиологическая роль марганца.
Марганец является эссенциальным элементом для человека и животных. Соединения марганца в основном поступают в организм с пищей. Много марганца содержится в ржаном хлебе, пшеничных и рисовых отрубях, сое, горохе, картофеле, свекле, помидорах, чернике и в некоторых лекарственных растениях (багульник, вахта трехлистная, лапчатка, эвкалипт). Всасывание марганца происходит в организме на всем протяжении тонкого кишечника. Марганец быстро покидает кровяное русло и в тканях присутствует главным образом в митохондриях клеток ("силовых станциях" клетки, в которых вырабатывается энергия). В повышенных количествах он присутствует в печени, трубчатых костях, поджелудочной железе, почках. Выводится марганец преимущественно с калом, потом, мочой. Среднесуточная потребность в марганце человека составляет 2,5-5 мг. Биоусвояемость марганца невысока, всего 3-5%. Оптимальная интенсивность поступления марганца в организм 3-5 мг/день; уровень, приводящий к дефициту, и порог токсичности оцениваются в 1 и 40 мг/день соответственно. Марганец относится к важнейшим биоэлементам (микроэлементам) и является компонентом множества ферментов, выполняя в организме многочисленные функции:
• участвует в синтезе и обмене нейромедиаторов в нервной системе;
• препятствует свободно-радикальному окислению, обеспечивает стабильность структуры клеточных мембран;
• обеспечивает нормальное функционирование мышечной ткани;
• участвует в обмене гормонов щитовидной железы (тироксин);
• обеспечивает развитие соединительной ткани, хрящей и костей;
• усиливает гипогликемический эффект инсулина;
• повышает гликолитическую активность;
• повышает интенсивность утилизации жиров;
• снижает уровень липидов в организме;
• противодействует жировой дегенерации печени;
• участвует в регуляции обмена витаминов С, Е, группы В, холина, меди;
• участвует в обеспечении полноценной репродуктивной функции;
• необходим для нормального роста и развития организма.
Токсическая доза для человека: 40 мг/день
Летальная доза для человека: данные отсутствуют.
Индикаторы элементного статуса марганца.
Индикатором содержания марганца в организме являются плазма крови и моча, среднее содержание марганца в этих субстратах (в мкг/л) составляет 0,3-1,0 и 0,1-1,5 соответственно. В волосах этот показатель колеблется в пределах 0,2-2,0 мкг/г. Пониженное содержание марганца в волосах обычно отмечается при жалобах на общую слабость, утомляемость, плохое настроение, головокружение, боли в мышцах, избыточный вес. Низкий уровень марганца характерен для пациентов с рассеянным склерозом, витилиго, сахарным диабетом, различными аллергозами и ревматическими заболеваниями. У детей, страдающих бронхиальной астмой, уровень марганца в волосах в 50% случаев понижен.
Пониженное содержание марганца в организме.
Дефицит марганца - одно из распространенных отклонений в биоэлементном обмене современного человека. Это факт связан с повышенной психо-эмоциональной нагрузкой на человека, за счет усиленного "расхода" марганца для обеспечения основных нейрохимических процессов в центральной нервной системе. Дефицит марганца отрицательно сказывается на стабильности мембран нервных клеток и нервной системы в целом, отражается на функциях мозга и других органов и систем.
Причины дефицита марганца:
• недостаточное поступление марганца извне (неадекватное питание, снижение потребления богатых марганцем продуктов, в частности, растительной пищи);
• избыточное поступление в организм фосфатов (лимонады, консервы);
• усиленное выведение марганца под влиянием избыточного содержания в организме кальция, меди и железа;
• усиленное расходование марганца в результате психо-эмоциональных перегрузок, у женщин в предклимактерический период и при климаксе;
• загрязнение организма различными токсинами (цезий, ванадий);
• нарушение регуляции обмена марганца в организме.
Основные проявления дефицита марганца:
• утомляемость, слабость, головокружение, плохое настроение;
• ухудшение процессов мышления, способности к принятию быстрых решений, снижение памяти;
• нарушения сократительной функции мышц, склонность к спазмам и судорогам, боли в мышцах, двигательные расстройства;
• дегенеративные изменения суставов, склонность к растяжениям и вывихам, остеопороз в климактерическом периоде;
• нарушения пигментации кожи, появление мелкой чешуйчатой сыпи, витилиго; • задержка роста ногтей и волос;
• снижение уровня "полезного" холестерина в крови, нарушение толерантности к глюкозе, нарастание избыточного веса, ожирение;
• бесплодие;
• дисфункция яичников, ранний климакс, преждевременное старение;
• расстройства иммунитета, аллергические реакции, риск онкологических заболеваний;
• задержка развития у детей.
Повышенное содержание марганца.
Факты отравления человека марганцем, содержащимся в пищевых продуктах, не зафиксированы. В то же время, описаны случаи острого отравления марганцевой пылью на производстве, с последующим быстрым развитием преходящего "марганцевого психоза" и других патологических проявлений. Для развития клинической картины хронической интоксикации марганцем обычно требуется несколько лет. Следует отметить достаточно медленный процесс изменений в организме, вызываемый повышенным содержанием марганца в окружающей среде (напр., распространение эндемического зоба, не связанного с дефицитом йода).
Причины избытка марганца:
• избыточное поступление в организм (напр., вдыхание марганцевой пыли в производственных условиях, сварочного аэрозоля);
• нарушение регуляции обмена марганца в организме.
Основные проявления избытка марганца:
• вялость, утомляемость, сонливость, заторможенность, ухудшение памяти, депрессия;
• нарушения мышечного тонуса, парестезии, замедленность и скованность движений, расстройства походки, снижение мышечного тонуса, атрофия мышц;
• развитие паркинсонизма, энцефалопатии;
• диффузное узелковое поражение легких, развитие манганокониоза (при вдыхании пыли).
Синергисты и антагонисты марганца.
Всасыванию марганца в желудочно-кишечном тракте способствуют витамины B1, Е, фосфор и кальций (в умеренных количествах), а препятствием является избыточное поступление фосфора и кальция.
Коррекция дисбаланса марганца в организме.
При недостаточном поступлении марганца в организм необходимо увеличить в рационе количество продуктов с повышенным его содержанием. К таким продуктам относятся горох, неполированный рис, гречиха, соя, свекла, картофель, орехи, бананы, черника, крыжовник, земляника, малина, смородина и зеленый чай. Продукты животного происхождения обычно бедны марганцем. Помимо перечисленного могут быть назначены марганец-содержащие БАД. При избыточном поступлении марганца в организм, например, у рабочих в условиях производства, или у жителей прилегающих к предприятию районов, необходимо принимать соответствующие защитные меры. В случае отравления используют симптоматические средства, проводят хелатирующую терапию. При избыточном уровне марганца может потребоваться использование средств очищающего действия (БАД и препараты с дренажными свойствами)
Фтор (F)
Лат. - fluorum, англ. - fluorine, нем. - Fluor
Общие сведения.
Фтор - элемент VII группы периодической системы; ат. н. - 9, ат. м. - 19. Название произошло от лат. fluere (течь). Впервые выделен А. Муасаном в 1886 г. (Франция). Фтор представляет собой бледно-желтый газ с резким запахом. Фтор является самым активным неметаллом и реагирует со всеми элементами, кроме гелия и неона. Фтор содержится в минералах флюорит, криолит, фторапатит. Соединения фтора широко используются в металлургии и химической промышленности, для синтеза фторорганических соединений, фторопластов, фторкаучуков, фреонов и красителей. В медицине фторсодержащие препараты служат для лечения гипофтороза, выпускаются в виде таблеток, лечебных пленок, лаков для зубов, используются как наркотические средства, кровезаменители и т.д. Радиоактивные изотопы фтора применяются в медикобиологических исследованиях.
Физиологическая роль фтора.
Соединения фтора поступают в организм с пищей и водой. Много фтора содержится в рисе, говядине, яйцах, молоке, луке, шпинате, яблоках и других продуктах. Особенно богат фтором чай (100 мкг/г) и морская рыба (5-10 мкг/г). В организме фтор находится в связанном состоянии, обычно в виде труднорастворимых солей с кальцием, магнием, железом. Соединения фтора входят в состав всех тканей человеческого тела. Особенно много фтора, 99% всего его количества, приходится на кости и зубную эмаль. Из организма фтор удаляется преимущественно с мочой. Содержание фтора в теле взрослого человека составляет около 2,6 г, а среднесуточное поступление фтора с пищей - 0,5-1,5 мг. Фтор жизненно необходим для нормального роста и развития. В организме фтор участвует во многих важных биохимических реакциях - активирует аденилатциклазу, ингибирует липазы, эстеразу, лактатдегидрогеназы и т.д.
Токсическая доза для человека: 20 мг.
Летальная доза для человека: 2 г.
Индикаторы элементного статуса фтора.
Индикатором содержания фтора в организме является его концентрация в моче. Также концентрацию фтора определяют в волосах и зубах.
Пониженное содержание фтора в организме.
Недостаточное содержание фтора в организме обычно связано с его пониженным уровнем в питьевой воде (менее 0,7 мг/л).
Причины дефицита фтора:
• недостаточное поступление в организм;
• нарушение регуляции обмена фтора.
Основные проявления дефицита фтора:
• кариес зубов, поражение костей (остеопороз).
Повышенное содержание фтора в организме.
Некоторые соединения фтора (напр., HF) очень токсичны. Потенциально летальная доза NaF при пероральном поступлении составляет всего 5-10 г. При остром отравлении фтором преобладают симптомы поражения центральной нервной системы и желудочнокишечного тракта, такие как тошнота, рвота, диарея, мышечные судороги, падение артериального давления, развитие коматозного состояния. В эксперименте NaF используется для блокирования аденилатциклазы. Хроническая интоксикация обычно развивается при употреблении питьевой воды с повышенным содержанием фтора (более 4 мг/л). При этом основные патологические изменения возникают в костях и зубах, однако наблюдаются также и расстройства обмена веществ, нарушение свертывания крови и т.д. Флюороз костей развивается, как правило, через 10-20 лет хронического воздействия фтора.
Причины избытка фтора:
• избыточное поступление фтора в организм с питьевой водой;
• хроническая интоксикация плавиковой кислотой и другими соединениями фтора в производственных условиях;
• длительная передозировка препаратов фтора;
• нарушение регуляции обмена фтора.
Основные проявления избытка фтора:
• появление меловидных пятен на зубах, разрушение зубной эмали, хрупкость зубов, остеосклероз (флюороз);
• остеомаляция, остеопороз, кальциноз сухожилий и связок, образование костных шпор;
• кровоизлияния в области десен, слизистых оболочек рта и носа;
• потеря голоса, сухой удушливый кашель;
• брадикардия, понижение кровяного давления;
• зуд кожи, раздражение и слущивание эпидермиса;
• нарушение жирового и углеводного обмена.
Синергисты и антагонисты фтора.
Всасываемость фтора в желудочно-кишечном тракте зависит от растворимости его солей и концентрации кальция. Фтор угнетает метаболизм йода и может индуцировать зоб. Магний тормозит усвоение фтора организмом.
Коррекция недостатка и избытка фтора в организме.
При недостатке фтора в питьевой воде и почве следует проводить фторирование (флюоризацию), - обогащение соединениями фтора воды и пищевых продуктов. Фторирование является способом профилактики кариеса зубов. В то же время фторирование способствует предупреждению развития остеопороза (напр., у пожилых женщин при сочетанном применении с витамином D и препаратами кальция). При лечении кариеса используют фтористый лак для зубов, фторсодержащие зубные пасты, таблетки с фтористым натрием. При хронической интоксикации фтором рекомендуется ограничить поступление его в организм и проводить симптоматическое лечение.
Цинк (Zn)
zincum - лат., zinc – англ., Zink – нем.
Общие сведения.
Цинк элемент II группы периодической системы; ат. н - 30, ат. м. - 65. Был известен в Индии и Китае с XVI в. Название происходит от нем. - Zink. Цинк представляет собой голубовато-белый металл, хрупкий при литье. На воздухе покрывается оксидной пленкой, реагирует с кислотами и щелочами. Используется при гальванизации железа, в сплавах, таких напр., как латунь; в аккумуляторных батареях и как стабилизатор полимеров. Природным источником цинка являются минералы (сфалерит). Соединения цинка используются при гальванизации железа, для получения сплавов, антикоррозийной обработки, в щелочных аккумуляторах и т.д. В медицине цинк применяют в радиоизотопной диагностике, в т.ч., как метку для цинксодержащих ферментов. Сульфат цинка используют при определениях свертываемости крови. В последние годы соединения Zn (глюконат, аспарагинат, пиколинат и др.) стали широко применяться в дерматологии, эндокринологии, при лечении иммунодефицитных состояний.
Физиологическая роль цинка.
Считается, что оптимальная интенсивность поступления цинка в организм 10-15 мг/день. Дефицит цинка может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента в организм (1 мг/день и менее), а порог токсичности составляет 600 мг/день. В организм цинк попадает с пищей. Особенно много цинка содержится в говядине, печени, морских продуктах (устрицы, моллюски, сельдь), пшеничных зародышах, рисовых отрубях, овсяной муке, моркови, горохе, луке, шпинате и орехах. Для лучшего усвоения цинка организмом необходимы витамины А и В6. Усвоению цинка препятствуют медь, марганец, железо и кальций (в больших дозах). Кадмий способен вытеснять цинк из организма. В организме взрослого человека содержится 1,5-3 г цинка. Цинк можно обнаружить во всех органах и тканях; но наибольшее его количество содержится в предстательной железе, сперме, коже, волосах, мышечной ткани, клетках крови. Цинк является кофактором большой группы ферментов, участвующих в белковом и других видах обмена, поэтому он необходим для нормального протекания многих биохимических процессов. Этот элемент требуется для синтеза белков, в т.ч. коллагена и формирования костей. Цинк принимает участие в процессах деления и дифференцировки клеток, формировании Т-клеточного иммунитета, функционировании десятков ферментов, инсулина поджелудочной железы, антиоксидантного фермента супероксида дисмутазы, полового гормона дигидрокортикостерона. Цинк играет важнейшую роль в процессах регенерации кожи, роста волос и ногтей, секреции сальных желез. Цинк способствует всасыванию витамина Е и поддержанию нормальной концентрации этого витамина в крови. Немаловажную роль он играет в переработке организмом алкоголя, поэтому недостаток цинка может повышать предрасположенность к алкоголизму (особенно у детей и подростков). Цинк входит в состав инсулина, ряда ферментов, участвует в кроветворении. Цинк необходим для поддержания кожи в нормальном состоянии, роста волос и ногтей, а также при заживлении ран, поскольку он играет важную роль в синтезе белков. Цинк укрепляет иммунную систему организма и обладает детоксицирующим действием - способствует удалению из организма двуокиси углерода.
Индикаторы элементного статуса цинка.
Для оценки содержания цинка в организме определяют его содержание в волосах, сыворотке и цельной крови. Проводится определение ферментов карбоангидразы, сорбитдегидрогеназы, лактатдегидрогеназы и щелочной фосфатазы. Повышенная концентрация цинка в волосах обычно свидетельствует о нарушении обмена веществ, которое может приводить к развитию дефицита и перераспределению цинка в организме, а не об избыточном поступлении цинка в организм, хотя это тоже возможно.
Пониженное содержание цинка в организме.
Причины дефицита цинка:
• состояния после операций, ожоги, парентеральное питание;
• избыточное поступление в организм эстрогенов, кортикостероидов, диуретиков и некоторых других фармпрепаратов;
• избыточное поступление в организм меди, кадмия, свинца, ртути;
• злоупотребление алкоголем;
• усиленное расходование цинка (напр., при беременности, кормлении грудью, в период заживления ран и выздоровления после болезней);
• нарушение всасывания цинка в кишечнике (дисбактериоз, ферментопатии и пр.);
• кишечные паразиты;
• псориаз, себорея, повышенная потливость.
Основные проявления дефицита цинка:
• раздражительность, утомляемость, потеря памяти, нарушение сна;
• гиперактивность;
• депрессивные состояния;
• предрасположенность к алкоголизму;
• снижение остроты зрения;
• потеря вкусовых ощущений, язвы во рту;
• расстройства обоняния;
• снижение аппетита;
• диарея;
• уменьшение массы тела, исхудание;
• накопление в организме железа, меди, кадмия, свинца;
• чешуйчатые высыпания на коже, угри, фурункулез, экзема, дерматит, псориаз, трофические язвы, плохое заживление ран;
• расслаивание ногтей, появление на них белых пятен;
• тусклый цвет волос, перхоть, замедление роста, выпадение волос;
• снижение уровня инсулина, риск развития сахарного диабета;
• задержка роста, позднее половое созревание у детей (особенно у мальчиков);
• снижение оплодотворяющей способности сперматозоидов;
• снижение сексуальной активности, импотенция у мужчин;
• увеличение риска развития аденомы простаты;
• преждевременные роды, рождение ослабленных детей, стерильность у женщин;
• снижение Т-клеточного иммунитета, снижение сопротивляемости инфекциям;
• частые и длительные простудные заболевания;
• аллергические заболевания;
• анемия;
• увеличение риска развития опухолевых процессов;
• ускоренное старение.
Повышенное содержание цинка в организме.
Причины избытка цинка:
• избыточное поступление (напр., при контакте с соединениями цинка в производственных условиях);
• неконтролируемое использование препаратов цинка, в т.ч., мазей;
• нарушение регуляции обмена цинка.
Основные проявления избытка цинка:
• нарушения функций иммунной системы, аутоиммунные реакции;
• нарушения состояния кожи, волос, ногтей;
• болезненная чувствительность желудка, тошнота;
• снижение содержания в организме железа, меди, кадмия;
• ослабление функций предстательной железы;
• ослабление функций поджелудочной железы;
• ослабление функций печени.
Синергисты и антагонисты цинка.
Функциональными антагонистами цинка являются медь, кадмий, свинец, особенно на фоне дефицита белка. Повышенное поступление фитатов, фосфатов, избыток кальция, прием кортикоидов, оральных контрацептивов, анаболиков, антиметаболитов, диуретиков, алкоголя, иммуносупрессоров могут привести к дефициту цинка в организме.
Коррекция дисбаланса цинка в организме.
Для коррекции дефицита цинка в организме, следует увеличить его поступление с пищей, богатой белком животного происхождения, ограничить употребление спиртных напитков и пищевых продуктов, богатых фитином. Легкий и умеренный дефицит цинка можно ликвидировать с помощью БАД, содержащих цинк в виде хелатных соединений (таких как аспарагинат, глюконат, пиколинат), ацетата, неорганических солей (сульфат, окись) в дозах, обеспечивающих поступление 5-20 мг цинка в сутки в течение 3-6 месяцев. Более выраженный дефицит цинка купируется путем перорального приема фармацевтических препаратов содержащих цинк в дозах от 200 до 220 мг в день (в зависимости от индивидуальной биоусваиваемости пациента) в течение 6-12 месяцев и более. За рубежом используются препараты цинка для парентерального введения.
Селен (Se)
Лат. - selenium, англ. - selenium, нем. - Selen
Общие сведения.
Селен - элемент VI группы периодической системы; ат. н. - 34, ат. м. - 74. Открыт Й. Берцелиусом в 1817 г. (Швеция). Название произошло от греч. Selene (Луна). Селен получают в виде серебристой металлической аллотропной модификации или в виде красного аморфного порошка. Селен горит на воздухе, не взаимодействует с водой, растворяется в концентрированной азотной кислоте и щелочах. Во многих отношениях селен является аналогом серы. Природным источником селена служат следы в некоторых сульфидных рудах, получают селен как побочный продукт очистки меди. Соединения селена широко используют в фотоэлектрических ячейках, фотокопирующих устройствах, солнечных батареях и полупроводниках. В медицине селен в виде селенита, селената натрия, селенцистеина, селенометионина, селенсодержащих дрожжах применяют для профилактики и лечения многих заболеваний. Радиоактивные изотопы селена используются в радиоизотопной диагностике (при исследованиях болезней поджелудочной железы и др.).
Физиологическая роль селена.
Оптимальной интенсивностью поступления селена в организм считают 20-70 мкг/день. Дефицит селена в организме развивается при поступлении этого элемента в количестве 5 мкг/день и менее, порогом токсичности является 5 мг/день. Суточная потребность организма человека в селене составляет 20-100 мкг. Естественным источником селена для человека являются пищевые продукты. Высоко содержание селена в чесноке, свином сале, пшеничных отрубях и белых грибах. Также много селена содержится в оливковом масле, морских водорослях, пивных дрожжах, бобовых, маслинах, кокосах, фисташках и кешью. Всасывание селена происходит в дистальном отделе тонкого кишечника, где из растворимых соединений селена, образуются соединения селена с метионином и цистеином. Накапливается селен, прежде всего, в почках и печени, костном мозге, сердечной мышце, поджелудочной железе, легких, коже и волосах. При парентеральном питании в организм человека должно поступать не менее 30 мкг селена в сутки. В организме селен стимулирует процессы обмена веществ. Его важной биохимической функцией является участие в построении и функционировании глутатионпероксидазы, глицинредуктазы и цитохрома С - основных антиоксидантных соединений. Селен участвует как в первой фазе биохимической адаптации (окисление чужеродных веществ с образованием органических окисей и перекисей), так и во второй (связывание и выведение активных метаболитов). Селен является основным компонентом фермента пероксидазы глютатиона, который защищает организм от вредных веществ, образующихся при распаде токсинов. Селен антагонист ртути и мышьяка, способен защитить организм от кадмия, свинца, таллия. Селен участвует и в других формах антиоксидантной защиты. Селен является элементом, выполняющим многочисленные защитные функции в организме. Селен усиливает иммунную защиту организма, способствует увеличению продолжительности жизни. Значение селена в механизмах поддержания гомеостаза хорошо иллюстрируется эффективностью применения препаратов селена при самых разнообразных патологических процессах. Селен оказывает лечебный эффект при кардиопатиях различной этиологии, при гепатитах, панкреатитах, заболеваниях кожи, уха, горла и носа. Общеизвестна роль селена в профилактике и лечении злокачественных новообразований.
Токсическая доза для человека: 5 мг.
Летальная доза для человека: данные отсутствуют.
Индикаторы элементного статуса селена.
Оценку содержания селена в организме проводят по результатам исследований крови, мочи и волос. Средний уровень селена в плазме крови составляет 60-120 мкг/л, моче - 15- 45 мкг/л, волосах - 0,7-1,5 мкг/г. Активность глутатион пероксидазы в эритроцитах является индикатором селенового статуса.
Пониженное содержание селена в организме.
Недостаток в организме селена ведет к нарушению целостности клеточных мембран, значительному снижению активности сгруппированных на них ферментов, накоплению кальция внутри клеток, нарушению метаболизма аминокислот и кетоновых кислот, снижению энергопродуцирующих процессов. Существует высокая степень корреляции между дефицитом селена и опухолевыми заболеваниями, таким как рак желудка, простаты, толстого кишечника, молочной железы. Во многих странах имеются регионы с недостаточным содержанием в окружающей среде селена. К таким странам, в первую очередь относятся Китай, Новая Зеландия, страны Северной и Центральной Европы. Избыток селена встречается в некоторых регионах Якутии, Тувы, Южного Урала. В Китае описана так называемая «болезнь Кешан» (Кешан - название провинции на северо-востоке страны), для которой характерны дистрофические изменения в миокарде и развитие сердечной недостаточности. У животных недополучающих селен развивается так называемая «беломышечная болезнь», при которой наблюдаются дистрофия мышц, некроз печени, дефицит белка.
Причины дефицита селена:
• пониженное содержание селена в пище, в питьевой воде;
• нарушение обмена селена в организме;
• усиленный расход на нейтрализацию вредных веществ;
• недостаточное поступление при парентеральном питании;
• алкоголизм.
Основные проявления дефицита селена:
• дерматит, экзема;
• слабый рост, выпадение волос;
• дистрофические изменения ногтей;
• снижение степени иммунной защиты организма;
• нарушения функции печени;
• недостаточность репродуктивной системы (в основном мужское бесплодие);
• замедление роста у детей.
Повышенное содержание селена в организме.
Избыточное поступление селена и его соединений отмечается у рабочих, занятых в электронной, литейной, медеплавильной, стекольной, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей, химической (производство пестицидов) и фармацевтической (производство сульфида селена, селенита натрия) промышленности. Описаны случаи селенотоксикоза у животных и человека, обусловленного избыточным поступлением этого элемента в организм вместе с растениями, которые являются концентраторами селена (астрагал, Stanlea, Happlopappus и др.). Такой селенотоксикоз проявляется в виде так называемой «щелочной болезни». В китайской провинции Хубей зафиксированы случаи отравления селеном, поступающим из окружающей среды в количествах 3 – 7 мг в день. Повышенное содержание селена в почве наблюдается на обширных территориях Австралии и США. Cелен и все его соединения в определенных концентрациях токсичны для человека.
Причины избытка селена:
• избыточное поступление;
• нарушение регуляции обмена селена.
Основные проявления избытка селена:
• нестабильные эмоциональные состояния;
• чесночный запах изо рта и от кожи (образование диметилселенида);
• тошнота и рвота;
• нарушения функций печени;
• эритема кожи;
• насморк, бронхопневмония, отек легких (при вдыхании паров селена);
• выпадение волос;
• ломкость ногтей.
Синергисты и антагонисты селена.
При дефиците селена в организме происходит усиленное накопление мышьяка, кадмия и ртути. Селен является антагонистом ртути и мышьяка, способен защитить организм от кадмия, свинца, таллия и серебра. Витамин E способствует усвоению селена. Избыточные поступления Hg, Cu, As, сульфатов, парацетамола, фенацетина, антималярийных препаратов могут привести к дефициту селена в организме.
Коррекция дисбаланса селена в организме.
При умеренном дефиците селена следует увеличить потребление продуктов, богатых селеном; витаминов Е, А, С и БАД, содержащих 20-50 мкг селена. Следует избегать поступления в организм тяжелых металлов, мышьяка, спиртных напитков; по возможности, уменьшить прием веществ и фармацевтических препаратов, обладающих гепатотоксическим действием. При выраженном дефиците селена следует увеличить его прием в виде БАД или фармпрепаратов до 100-400 мкг в сутки, вплоть до парентерального введения. При интоксикации селеном необходимо использовать хелатирующую терапию, а также симптоматические средства.
Фосфор (P)
Лат. - phosphor, англ. - phosphorus, нем. - Phosphor
Общие сведения.
Фосфор - элемент V группы периодической системы; ат. н. - 15, ат. м. - 31. Название фосфора происходит от греч. phosphorus - «несущий свет». Открыт алхимиком Х. Брандом в 1669 г. (Германия). Позднее Либих установил, что фосфор и фосфорная кислота имеют огромное значение для жизнедеятельности растений. Фосфор представляет собой металлоид в двух формах. Белый фосфор мягок и легко воспламеняется. Красный фосфор это порошок, который, как правило, не горюч. Ни одна из форм не реагирует с водой или разбавленными кислотами, но со щелочами взаимодействует с образованием газообразного фосфина. Из двух форм только белый фосфор представляет собой токсическое вещество. Фосфор широко распространен в земной коре, главным образом, в виде фосфата кальция. В природе фосфор находят в виде мало растворимых фосфатов (минералы фосфорит, фторапатит, гидроксилапатит и др.). Соединения фосфора используется в химической промышленности, при обработке металлов, в сельском хозяйстве (фосфорные удобрения). "Кормовые" фосфаты (соли ортофосфорной кислоты содержащие фосфор и кальций) применяются в качестве подкормки для сельскохозяйственных животных. В медицине множество соединений фосфора используется в виде лекарственных препаратов. Фосфаты цинка применяются в качестве пломбировочного материала в стоматологии.
Физиологическая роль фосфора.
Фосфор в больших количествах присутствует во многих пищевых продуктах (молоко, мясо, рыба, хлеб, овощи, яйца). Большая часть потребляемого с пищей фосфора всасывается в проксимальном отделе тонкого кишечника. Всасывание, распределение и выведение фосфора в организме в значительной мере связано с кальциевым обменом. Содержание фосфора в теле взрослого человека около 1% (примерно 700 г на 70 кг массы тела). Суточная потребность человека в фосфоре составляет 1,3 г. В организме основное количество фосфора содержится в костях (около 85%), много фосфора в мышцах и нервной ткани. Вместе с кальцием, фтором и хлором фосфор формирует зубную эмаль. В организме человека около 14% фосфора содержат внутриклеточные компартменты мягких тканей и только 1% находится в внеклеточной жидкости. Из организма фосфор выводится с мочой и калом. Значение фосфора для организма человека огромно. Фосфор находится в биосредах в виде фосфат-иона, который входит в состав неорганических компонентов и органических биомолекул. Фосфор присутствует во всех тканях, входит в состав белков, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, фосфолипидов. Соединения фосфора АДФ и АТФ являются универсальным источником энергии для всех живых клеток. Значительная часть энергии, образующаяся при распаде углеводов и других соединений, аккумулируется в богатых энергией органических соединениях фосфорной кислоты. Растворимые соли фосфорной кислоты формируют фосфатную буферную систему, ответственную за постоянство кислотно-щелочного равновесия внутриклеточной жидкости. Труднорастворимые (кальциевые) соли фосфорной кислоты составляют минеральную основу костной и зубной ткани. Фосфор играет важную роль в деятельности головного мозга, сердца, мышечной ткани.
Токсическая доза для человека: фосфаты нетоксичны.
Летальная доза для человека: 60 мг Р4.
Индикаторы биоэлементного статуса фосфора.
Содержание фосфора и фосфатов определяют в крови, моче, проводят изучение активности паратгормона. Об избытке фосфора в организме судят по гипертрофии паращитовидных желез, образованию камней в органах мочевыводящей системы, кальцификатов в мягких тканях, а также по развитию остеомаляции и остеопороза.
Пониженное содержание фосфора в организме.
Недостаток фосфора в организме, прежде всего, ассоциируется с астеническим состоянием, слабостью, недомоганием. В целом же для людей с дисбалансом фосфора характерна повышенная интеллектуальная активность, которая обычно быстро сменяется нервным истощением. Как правило, у таких людей за всплесками эмоциональной реакции на окружающее наступают апатия и депрессия.
Причины дефицита фосфора:
• нарушение регуляции обмена;
• недостаточное поступление в организм (низкое потребление белка);
• повышенное поступление в организм соединений кальция, алюминия, магния, бария;
• избыточное потребление искусственных напитков (лимонады и пр.);
• длительные хронические заболевания;
• интоксикации, наркозависимости, алкоголизм;
• заболевания щитовидной железы;
• болезни околощитовидных желез;
• заболевания почек;
• искусственное вскармливание грудных детей.
Основные проявления дефицита фосфора:
• повышенная утомляемость, снижение внимания, слабость, истощение;
• боли в мышцах;
• снижение сопротивляемости к инфекциям к простудным заболеваниям;
• недостаточность белоксинтезирующей функции печени;
• дистрофические изменения в миокарде;
• кровоизлияния на коже и слизистых оболочках;
• остеопороз;
• иммунодефицитные состояния.
Повышенное содержание фосфора в организме.
Интоксикация соединениями фосфора сопровождаются нарушениями функции печени и почек, сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, расстройствами деятельности других органов и систем; развиваются гипохромная анемия, появляются многочисленные геморрагии. Клиническая картина острого отравления фосфором подробно описана в медицинской литературе. При избыточном поступлении фосфора в организм может повышаться уровень выведения кальция, что создает риск быстрого развития остеопороза. Повышение уровня фосфора в волосах часто указывает на его усиленное выведение из организма и может наблюдаться при нарушениях соотношения Са/Р.
Причины избытка фосфора:
• избыточное поступление фосфора ("белковый перекорм");
• избыточное употребление консервированных продуктов, лимонадов;
• длительный контакт с фосфорорганическими соединениями;
• нарушение регуляции обмена.
Основные проявления избытка фосфора:
• отложение в тканях малорастворимых фосфатов;
• почечно-каменная болезнь;
• поражение печени, желудочно-кишечного тракта;
• развитие анемии, лейкопении;
• кровотечения, кровоизлияния;
• декальцинация костной ткани.
Синергисты и антагонисты фосфора.
Усвоение фосфора в организме человека усиливается под влиянием витаминов A, D, F; а также K, Ca, Fe, Mn, HCl (желудочного сока), ферментов и белков. В свою очередь, Al, Fe, Mg, Са; наряду с чрезмерным употреблением сахара; витамин D; паратгормон, эстрогены, андрогены, кортикостероиды и тироксин способны снижать уровень фосфора в организме.
Коррекция недостатка и избытка фосфора в организме.
Восполнение дефицита фосфора в организме происходит путем увеличения потребления богатых фосфором пищевых продуктов, БАД и лекарственных препаратов (АТФ, рибоксин, фосфоколин, глицерофосфаты, фитин и др.). Тактика лечения при гиперфосфатемии зависит от состояния почек, обычно лечение проводится путем парентерального введения бедных фосфатами растворов, применением гидроокиси алюминия.
Ванадий (V)
Лат. - vanadium, англ. - vanadium, нем. - Vanadium
Общие сведения.
Ванадий – элемент V группы периодической системы; ат. н – 23, ат. м. – 51. Название дано в честь скандинавской богини Vanadis (лат.). Открыт Андресом Мануэлем дель Рио (Мексика) в 1801 г. Ванадий представляет собой блестящий серебристый металл, мягкий в чистом виде. Природным источником ванадия служат минералы патонит и ванадинит. Ванадий устойчив к коррозии благодаря образованию защитной оксидной пленки. Реагирует с концентрированными кислотами, но не с расплавами щелочей. Применяется главным образом в различных сплавах и легированных сталях. Соединения ванадия издавна применялись в медицине в качестве стимулирующих средств при анемии, а также при лечении туберкулеза, сифилиса, ревматизма.
Физиологическая роль ванадия.
В организм человека ванадий поступает с пищей. Большое количество ванадия содержится в растительном масле, грибах, петрушке, печени, жирном мясе, морской рыбе, сое, укропе и хлебных злаках. В организме взрослого человека содержится около 100 мкг ванадия. Этот элемент входит в состав мышечной и костной ткани, может накапливаться в сердечной мышце, селезенке, щитовидной железе, легких, почках. Физиологическая роль ванадия недостаточно изучена. Полагают, что ванадий участвует в регуляции углеводного обмена и сердечно-сосудистой деятельности, а также в метаболизме тканей костей и зубов. Считается, что ванадию свойственны функции катализатора окислительно-восстановительных процессов. Ванадий является ингибитором и, возможно, регулятором Na+ -K+ -АТФ-азы, рибонуклеазы и других ферментов. Ванадий усиливает поглощение кислорода тканями печени, катализирует окисление фосфолипидов изолированными ферментами печени, и возможно, оказывает влияние на уровень сахара в крови. Ванадий оказывает действие на некоторые функции глаз, печени, почек, миокарда, нервной системы. Токсическая доза для человека: 0,25 мг. Летальная доза для человека: 2-4 мг.
Индикаторы элементного статуса ванадия.
Оценка содержания ванадия в организме проводится по результатам исследований крови, мочи, волос. Концентрация ванадия в плазме крови составляет 0,015-1,0 мкг/л, моче – 0,2- 1,0 мкг/л, волосах – 0,005-0,5 мкг/г. В качестве показателя интоксикации организма ванадием используют результаты определения цистина в крови, моче, волосах и ногтях.
Пониженное содержание ванадия в организме.
Недостаток ванадия может сопровождаться снижением уровня холестерина и повышением содержания триглицеридов, печеночных липидов и фосфолипидов в плазме крови, увеличением гематокрита. При выращивании коз на диете, специально обедненной ванадием, наблюдалось увеличение числа выкидышей и смертности среди новорожденных животных. При этом наступление смерти часто сопровождалось судорогами (конвульсиями). У опытных животных отмечалась деформация скелета (задних конечностей) и увеличение объема щитовидной железы. В опытах на крысах было показано, что введение ванадия на фоне дефицита йода или действия других струмогенных факторов, способно оказывать положительный эффект на восстановление функций щитовидной железы.
Причины дефицита ванадия:
• недостаточное поступление.
Основные проявления дефицита ванадия:
• увеличение риска развития атеросклероза, сахарного диабета.
Повышенное содержание ванадия в организме.
Ванадий является относительно токсичным элементом. Установлено, что ванадий может тормозить синтез жирных кислот, подавлять образование холестерина. Ванадий ингибирует ряд ферментных систем, тормозит фосфорилирование и синтез АТФ, снижает уровень коэнзимов А и Q, стимулирует активность моноаминоксидазы и окислительное фосфорилирование. Известно также, что при шизофрении содержание ванадия в крови значительно повышается. Избыточное поступление ванадия в организм обычно связано с экологическими и производственными факторами. При остром воздействии токсических доз ванадия у рабочих отмечаются местные воспалительные реакции кожи и слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей, скопление слизи в бронхах и альвеолах. Возникают и системные аллергические реакции типа астмы и экземы; а также лейкопения и анемия, которые сопровождаются нарушениями основных биохимических параметров организма. При введении ванадия животным (в дозах 25-50 мкг/кг), отмечается замедление роста, диарея и увеличение смертности. Повышенное содержание белков и хрома в рационе снижает токсическое действие ванадия.
Причины избытка ванадия:
• избыточное поступление;
Основные проявления избытка ванадия:
- при острой интоксикации:
• воспалительные реакции кожи и слизистых оболочек глаз, глотки, верхних дыхательных путей;
• аллергические реакции (экзема, астмоподобные состояния);
• лейкопения, анемия;
- при хронической интоксикации:
• снижение содержания в организме аскорбиновой кислоты;
• снижение содержания цистина в волосах;
• повышение частоты заболеваний бронхолегочной системы;
• увеличение риска развития новообразований.
Синергисты и антагонисты ванадия.
В настоящее время синергисты ванадия не выявлены. Антагонистами ванадия являются хром и содержащиеся в пище белки.
Коррекция избытка и недостатка ванадия в организме.
При дефиците ванадия следует использовать пищевые продукты, богатые ванадием и БАД, содержащие ванадий. Для выведения из организма избыточных количеств ванадия и ликвидации явлений интоксикации, применяются комплексообразователи (ЭДТА) и препараты хрома.