Микроэлементы. 3

Микроэлементы

Микроэлементы (синоним: следовые элементы, трейс-элементы) — химические элементы, присутствующие в тканях человека, животных и растений в так называемых следовых количествах (тысячные доли процента и ниже). Микроэлементы, содержание которых в тканях живых организмов ниже 10^-5 весовых % (золото, ртуть, уран, радий и некоторые другие), называют ультрамикроэлементами. Микроэлементами называют также химические элементы, содержащиеся в следовых количествах в водах, почвах, горных породах.   

 Биологическая роль М. определяется их участием практически во всех видах обмена веществ организма; они являются кофакторами многих ферментов, витаминов, гормонов, участвуют в процессах кроветворения, роста, размножения, дифференцировки и стабилизации клеточных мембран, тканевом дыхании, иммунных реакциях и многих других процессах, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность организма.   

 В организме человека обнаружено  около 70 химических элементов (в т.ч. микроэлементов), из которых 43 считаются эссенциальными (незаменимыми). Кроме эссенциальных М., являющихся незаменимыми факторами питания, дефицит которых приводит к различным патологическим состояниям, существуют токсичные М., представляющие собой основные загрязнители окружающей среды и вызывающие у человека заболевания и интоксикации. При определенных условиях эссенциальные М. могут проявлять токсическое действие, а некоторые токсические М. в определенной дозе обладают свойствами эссенциальных. Потребность человека в М. колеблется в широких пределах и для большинства М. точно не установлена. Всасывание М. происходит главным образом в тонкой кишке, особенно активно — в двенадцатиперстной кишке. Из организма М. выводятся с калом и мочой. Некоторая часть М. выделяется в составе секретов экзокринных желез, со слущенными клетками эпителия кожи и слизистых оболочек, с волосами и ногтями. Каждый микроэлемент характеризуется специфическими особенностями всасывания, транспорта, депонирования в органах и тканях и выделения из организма.    

 Содержание М. в органах и тканях человека составляет от 10^-2 до 10^-7% от массы органа. Оно более высокое в паренхиматозных органах (например, печени), наименьшее — в цереброспинальной жидкости и плазме крови. Неравномерное распределение М. в организме связано с их специфическим участием в деятельности различных органов. Содержание М. в организме изменяется в зависимости от времени года и возраста. В частности, с возрастом повышается концентрация в тканях алюминия, титана, кадмия, никеля, цинка, свинца, а концентрация меди, марганца, молибдена, хрома снижается. В крови увеличивается содержание кобальта, никеля, меди и уменьшается содержание цинка. Во время беременности и в период лактации в крови становится в 2—3 раза больше меди, марганца, титана и алюминия.   

 Обеспеченность М. обусловлена их содержанием в воде и пищевых продуктах, количественным соотношением М. между собой и усвояемостью тех веществ, в составе которых М. поступают в организм. Содержание М. в пищевых продуктах во многом зависит от геохимической зоны. Существуют районы со значительными отклонениями концентрации определенных М. в почве и воде от нормы (как в сторону уменьшения, так и увеличения), что отражается на содержании этих М. в продуктах растительного и животного происхождения.   

 Большая часть М. поступает в организм-с пищевыми продуктами растительного происхождения. В молочных и мясных продуктах содержание М. невысоко. В коровьем молоке обнаружено 22 микроэлемента (железо, марганец, медь, цинк, кобальт, молибден, кремний, фтор, йод и др.), однако концентрация их в молоке очень низкая. В мясных продуктах в умеренных количествах присутствуют серебро, молибден, медь, титан, цинк. В продуктах моря содержатся довольно в больших количествах серебро, мышьяк, кадмий, фтор, литий, никель.   

 Широкое распространение М. в природе и невысокая потребность в них человека объясняют относительную редкость возникновения патологических состояний, обусловленных недостаточным или избыточным поступлением М. в организм человека. Однако дефицит, избыток или дисбаланс содержания М., особенно в эндемичных регионах, могут приводить к развитию заболеваний, синдромов или патологических состояний, объединяемых термином «микроэлементозы». Некоторые болезни, в основе которых лежит недостаточность М., могут быть генетически обусловленными. При интоксикации М. существенное значение имеет не только превышение дозы, но и нарушение механизмов превращения микроэлемента и выведения его из организма. Роль большинства эссенциальных М. в организме человека изучена достаточно хорошо; данных об участии других М. в процессах обмена веществ и энергии мало, хотя наличие их в организме человека доказано.   

 Для определения содержания М. в организме широко используются методы, позволяющие проводить массовые обследования, что чрезвычайно важно для практического здравоохранения. К таким методам относятся атомно-абсорбционная спектрофотометрия, атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой, масс-спектрометрия. Наряду с ними используются электрохимический анализ, рентгенофлюоресцентный анализ, нейтронно-активационный анализ, фотоядерный анализ.    

Бром. Наибольшее содержание отмечают в мозговом веществе почек, щитовидной железе, ткани головного мозга, гипофизе. Бром при чрезмерном накоплении угнетает функцию щитовидной железы, препятствуя поступлению в нее йода. Соли брома оказывают тормозящее действие на ц.н.с., активируют половую функцию, увеличивая объем эякулята и количество сперматозоидов в нем. Бром входит в состав желудочного сока, влияя (наряду с хлором) на его кислотность. Суточная потребность в броме составляет 0,5—2 мг. Основными источниками брома в питании человека являются хлеб и хлебопродукты, молоко и молочные продукты, бобовые. В норме в плазме крови содержится около 17 ммоль/л брома (около 150 мг / 100 мл плазмы крови).    

Ванадий. Наибольшее содержание обнаруживают в костях, зубах, жировой ткани. Ванадий оказывает гемостимулирующее действие, активирует окисление фосфолипидов, влияет на проницаемость митохондриальных мембран, угнетает синтез холестерина. Он способствует накоплению солей кальция в костях, повышает устойчивость зубов к кариесу. При избыточном поступлении в организм ванадий и его соединения проявляют себя как яды, поражающие систему кровообращения, органы дыхания, нервную систему и вызывающие аллергические и воспалительные заболевания кожи.    

Железо. Являясь составной частью гемоглобина, железо принимает участие в процессе кроветворения и переносе кислорода кровью из легких в ткани. Железо необходимо и для нормального использования кислорода в тканях, а именно в процессах биологического окисления, обеспечивающего организм энергией.

Железо причастно к образованию  гормонально-активных форм витамина D, где важная роль принадлежит также  аскорбиновой кислоте и витамину В2, что является примером тесного взаимодействия витаминов и минеральных веществ.

Также железо, витамин В2 и витамин С совместно участвуют в превращении проколлагена в коллаген, а также в обезвреживании и выведении из организма разнообразных чужеродных веществ, лекарств и ядов. Железо входит в состав ферментов, осуществляющих разрушение образующихся в организме перекисных (свободно-радикальных) соединений: перекиси водорода и органических перекисей.

Всего в организме взрослого  человека содержится около 4,0 г железа. Из них 2,5 г составляет железо гемоглобина, 0,3 г - функционально активное железо тканей (миоглобин, выполняющий в  мышцах функцию Депо кислорода, различные  гемсодержащие ферменты, негемовое железо). Остальное количество приходится на долю транспортной формы железа.

Железо усваивается в желудке  и кишечнике, но преимущественно  в двенадцатиперстной кишке, причем двухвалентное железо усваивается  гораздо лучше трехвалентного, содержащегося  в пищевых продуктах. Восстановители, такие как аскорбиновая и лимонная кислоты, животный белок, некоторые органические кислоты, превращают трехвалентное железо в двухвалентное и тем самым повышают его адсорбцию. Способствуют его всасыванию некоторые простые углеводы - лактоза, фруктоза, сорбит, а также аминокислоты -гистидин, цистеин и лизин.

 Учитывая, что в кишечнике всасывается не более 10% железа, поступающего с пищей, рекомендуемая норма его потребления составляет для мужчин 8-10 мг в сутки, для девушек и женщин детородного периода - 18-20 мг. Во время беременности рекомендуемая норма потребления установлена на уровне 25-27 мг в сутки.

 Недостаточное потребление железа - причина широкого распространения среди женщин как скрытых (латентных), так и явных форм железодефицитных состояний и анемии. Следует заметить, что в качестве дополнительных факторов, вызывающих дефицит этого элемента, является прием некоторых лекарственных средств (аспирин, индометацин), избыточное потребление кофеи чая, недостаток в пище ионов меди.

При железодефиците с самого начала страдает весь организм, а анемия является поздней стадией болезни. Начальные признаки дефицита железа неспецифичны и выражаются в легкой утомляемости, головных болях, повышенной возбудимости или, напротив, депрессии; развивается сердцебиение, поверхностное дыхание, боли в области сердца, головокружение и склонность к обморокам, дискомфорт желудочно-кишечного тракта, отсутствие или извращение аппетита и вкуса, сухость слизистой оболочки полости рта и языка, неровная поверхность и трещины красной каймы губ.

Весьма часты железодефицитные состояния и анемии у детей  первых лет жизни - после перехода на самостоятельное питание, когда  запасы железа, полученные от матери во внутриутробном периоде и при  кормлении грудью, быстро исчерпываются, а его поступление с обычными продуктами питания оказывается  недостаточным для растущего  детского организма.

Следствием этого дефицита являются повышенная утомляемость, слабость детей, сниженный иммунитет, частые недомогания, повышенная склонность к простудным заболеваниям. Недостаток железа во внутриутробном периоде (при плохой обеспеченности им организма матери) и в первые годы жизни ребенка - одна из частых причин задержки его роста и развития, в том числе умственных, познавательных способностей, так как дефицит железа в этот период отрицательно сказывается на формировании развивающегося детского мозга. Особая группа риска возникновения железодефицитных состояний - подростки (в период роста, наступления менструаций у девочек). Избыток железа в тканях и органах способствует повышению продукции свободных радикалов и увеличивает потребность организма в витамине Е. Повышенный уровень железа может также предшествовать развитию заболеваний сердца и злокачественных опухолей.    

Йод. Йоду принадлежит исключительно важная роль в обмене веществ и поддержании здоровья человека. Он входит в состав гормонов щитовидной железы: тироксина и трийодтиронина, которые контролируют интенсивность энергетического обмена, активно влияют на физическое и психическое развитие человека, дифференцировку и развитие органов и тканей, состояние центральной нервной системы. В пище и воде йод присутствует в виде йодидов, которые всасываются на протяжении всего пищеварительного тракта. Место концентрации йода - щитовидная железа. Для полного и надежного удовлетворения физиологической потребности в йоде рекомендуемая норма его потребления, по последним данным, составляет: для детей от 1 года до 8 лет - 90 мкг, от 9 до 13 лет - 120 мкг, старше 14 лет и взрослых мужчин и женщин - 150 мкг; для женщин во время беременности - до 220 мкг и в период кормления грудью - до 290 мкг в сутки. Йодный дефицит наиболее выражен у сельских жителей и малообеспеченных групп населения. Дефицит йода может в течение длительного времени развиваться без ярких внешних проявлений, поэтому он получил название «скрытый голод». Исследования последних двух десятилетий убедительно показали: недостаток йода в первую очередь сказывается на интеллекте человека. Дефицит йода у беременной женщины и новорожденного нарушает развитие центральной нервной системы ребенка, ведет к его умственной отсталости: от легкой степени и до явного кретинизма. При этом могут пострадать не только ум и память, но и слух, зрение и речь. Другими проявлениями этого дефицита являются: низкий рост (вплоть до карликовости), снижение иммунитета и, как следствие - большая подверженность инфекционным заболеваниям. Во взрослом состоянии люди, испытывающие недостаток йода, страдают умственной заторможенностью, труд их малопроизводителен, они не способны выполнять высококвалифицированную работу. При недостаточном поступлении в организм йода синтез гормонов щитовидной железы нарушается, что ведет к тяжелому расстройству всех зависящих от этих гормонов физиологических процессов. Одновременно происходит разрастание щитовидной железы, направленное как бы на попытку восполнить нехватку тироксина путем увеличения массы синтезирующей его ткани. В результате возникает эндемический зоб, на фоне которого может развиться рак щитовидной железы.    

Кобальт. Наибольшее содержание отмечают в крови, селезенке, костях, яичниках, гипофизе, печени. Стимулирует процессы кроветворения, участвует в синтезе витамина В₁₂, улучшает всасывание железа в кишечнике и катализирует переход так называемого депонированного железа в гемоглобин эритроцитов. Способствует лучшей ассимиляции азота, стимулирует синтез мышечных белков. Кобальт влияет науглеводный обмен, активизирует костную и кишечную фосфатазы, каталазу, карбоксилазу, пептидазы, угнетает цитохромоксидазу и синтез тироксина (см. Тиреоидные гормоны). Избыток кобальта может вызвать кардиомиопатию, оказывает эмбриотоксическое действие (вплоть до внутриутробной гибели плода).

Суточная потребность составляет 40—70 мкг. Основные источники в питании — молоко, хлеб и хлебопродукты, овощи, печень, бобовые. В норме в плазме крови содержится примерно 20—600 нмоль/л (0,1—4 мкг/100 мл) кобальта,    

Кремний. Наибольшее содержание определяют в бронхолегочных лимфатических узлах, хрусталике глаза, мышечной оболочке кишечника и желудка, поджелудочной железе. Содержание кремния в коже максимально у новорожденных, с возрастом оно уменьшается, а в легких, наоборот, возрастает в десятки раз. Соединения кремния необходимы для нормального развития и функционирования соединительной и эпителиальной тканей. Полагают, что присутствие кремния в стенках сосудов препятствует проникновению в плазму крови липидов и их отложению в сосудистой стенке. Кремний способствует биосинтезу коллагенов и образованию костной ткани (после перелома количество кремния в костной мозоли увеличивается почти в 50 раз). Считают, что соединения кремния необходимы для нормального протекания процессов липидного обмена.Пыль кремнийсодержащих неорганических соединений может вызвать развитие силикоза, силикатоза, диффузного межуточного пневмокониоза. Еще более ядовиты кремнийорганические соединения.

Суточная потребность в диоксиде кремния SiO₂ составляет 20—30 мг. Источниками его являются вода и растительные пищевые продукты. Дефицит кремния приводит к так называемой силикозной анемии. Повышенное поступление в организм кремния может вызвать нарушения фосфорно-кальциевого обмена, образование мочевых камней.    

Марганец. Марганец входит в состав многих ферментов, регулирующих углеводный и жировой обмены и осуществляющих  антиоксидантную защиту. Он участвует в метаболизме аминокислот, витаминов В и Е, продукции энергии и половых гормонов, стимулирует образование антител, усиливает действие инсулина. Особое значение марганец имеет в реализации функции опорно-двигательного аппарата, центральной нервной системы и половых желез. Марганец предотвращает негативное воздействие избытка железа на организм, способствует снижению уровней холестерина и триглицеридов. В сочетании с кальцием марганец способствует предотвращению развития предменструального синдрома. Концентрация марганца особенно высока в тканях мозга, печени, почек, поджелудочной железы. Усвоение марганца увеличивается при одновременном поступлении в организм цинка, витамина С и аминокислот.

 Уровень адекватного, т. е. достаточного потребления марганца для взрослых мужчин составляет 0,2-0,3 мг, на 1 кг веса человека. Установлено, что дефицит марганца нарушает рост и развитие скелета, ухудшает минеральную плотность костей, нарушает пигментацию кожи, вызывает задержки роста волос и ногтей, увеличивает риск возникновения диабета, астматических явлений, раннего климакса и дисфункции яичников. В повышенных количествах марганец проявляет нейротоксические свойства. Верхний уровень его допустимого потребления составляет 11 мг в сутки.

    Медь. Медь - один из важнейших незаменимых микроэлементов. Вместе с железом она принимает непосредственное участие в процессах кроветворения; она играет важную роль в процессах биологического окисления, обеспечивающих организм энергией. Также медь необходима для нормального обмена железа, в частности для его транспорта - переноса между различными органами и тканями и, прежде всего, для использования запасов железа, хранящихся в печени. Этот минерал необходим также для поддержания здорового состояния нервной системы и суставов. Потребность в меди возрастает при воспалительных заболеваниях и склонности человека к болезни суставов. Медь, вместе с витамином В6 участвует в образовании белков соединительной ткани: эластина кровеносных сосудов и коллагена, образующего белковый каркас костей скелета.

Кроме того, медь входит в состав ферментов, играющих важную роль в системе антиоксидантной  защиты организма. С этим обстоятельством  связывают и роль меди в поддержании активного иммунитета. Половина содержащегося в организме количества меди приходится на мышцы и кости, 10% - на ткани печени. Небольшие количества этого элемента находятся в легких, кишечнике, селезенке, коже и волосах, а также во всех эндокринных органах. Усвоение меди происходит главным образом в верхних отделах пищеварительного тракта. Адсорбция в сильной степени зависит от химических форм, в которых находится медь – сульфид меди и порфирин меди усваиваются плохо, а комплекс меди с аминокислотами усваивается хорошо.

Суточная потребность - 30 мкг/кг для взрослых, 80 мкг/кг - для детей раннего возраста, 40 мкг/кг - для детей старшего возраста. Предполагать возможность глубокого дефицита меди у населения экономически развитых стран нет оснований, тем не менее, умеренный недостаток этого элемента, по-видимому, может иметь место. Дополнительной причиной дефицита данного элемента может являться однообразные молочные диеты, в связи с низким содержанием меди в молочных продуктах. При дефиците меди наблюдается анемия при одновременном накоплении в печени избытка железа, ухудшение координации движений, дефект соединительных тканей за счет нарушения синтеза коллагена, остеопороз, диарея, выпадение волос, общая слабость, бледность кожи и ее поражения, нарушения со стороны дыхательной системы, раздражительность, замедление роста. При избыточном содержании меди иногда наблюдаются депрессии, раздражительность, тошнота, рвота, нервозность, боли в мышцах и суставах.    

Молибден. Наибольшее содержание отмечают в печени, почках, пигментном эпителии сетчатки глаза. Является частичным антагонистом меди в биологических системах. Активирует ряд ферментов, в частности флавопротеины, влияет на пуриновый обмен. При дефиците молибдена усиливается образование ксантиновых камней в почках, а его избыток приводит к повышению в крови концентрации мочевой кислоты в 3—4 раза по сравнению с нормой и развитию так называемой молибденовой подагры. Избыток молибдена способствует также нарушению синтеза витамина В₁₂ и повышению активности щелочной фосфатазы.   

 Суточная потребность в молибдене  составляет 0,1—0,5 мг (около 4 мкг на 1 кг массы тела). Основными источниками являются хлеб и хлебопродукты, бобовые, печень, почки. В плазме крови в норме содержится в среднем от 30 до 700 нмоль/л (около 0,3—7 мкг/100 мл) молибдена.    

Никель. Наибольшее содержание обнаруживают в волосах, коже и органах эктодермального происхождения. Подобно кобальту никель благотворно влияет на процессы кроветворения, активирует ряд ферментов, избирательно ингибирует многие РНК (см. Нуклеиновые кислоты). При избыточном поступлении никеля в организм в течение длительного времени отмечаются дистрофические изменения в паренхиматозных органах, нарушения со стороны сердечно-сосудистой, нервной и пищеварительной систем, изменения в кроветворении, углеводном и азотистом обменах, нарушения функции щитовидной железы и репродуктивной функции. У лиц, проживающих в районах с высоким содержанием никеля в окружающей среде, наблюдаются кератиты, конъюнктивиты, осложняемые изъязвлением роговицы, Потребность в никеле не установлена. Много никеля в растительных продуктах, морской рыбе и продуктах моря, печени, поджелудочной железе, гипофизе.    

Селен. Жизненно важную роль селена принято связывать с его антиоксидантными свойствами. Однако следует иметь в виду, что сам селен как элемент антиоксидантом не является. Его роль в защите организма от разрушительного действия процессов свободнорадикального окисления связана с тем, что он входит в состав важного фермента антиоксидантной системы организма, важнейшими звеньями которой являются аскорбиновая кислота и витамин Е. Будучи антиокислителем, селен обладает защитным влиянием на цитоплазматические мембраны, не допуская как их изменения, так и генетических нарушений ДНК, способствуя таким образом нормальному росту клеток. Селен также входит в состав другого важного фермента, необходимого для нормального образования и обмена йодсодержащих гормонов щитовидной железы. Именно поэтому при дефиците селена йод может оказаться не в состоянии выполнить надлежащим образом свои жизненно важные функции в организме человека. Селен необходим также для поддержания функции поджелудочной железы и эластичности тканей. Кроме того, селен влияет на метаболизм серы за счет своего сходства с ней. Наиболее интенсивно всасывание селена происходит в двенадцатиперстной и в несколько меньшей степени - в тощей и подвздошной кишках. Следует заметить, что селен почти не усваивается организмом в присутствии углеводов (сладкие и мучные продукты). Селен широко распространен в тканях, наибольшие его концентрации находятся в почках и печени. В печени его концентрация отличается наибольшим постоянством. Рекомендуемая норма потребления селена для взрослых мужчин и женщин составляет 55 мкг, а максимальный верхний уровень безопасного потребления - 400 мкг в сутки. Основной причиной этого недостатка, как и в случае с йодом, является низкое содержание селена в почве и производимой на этих почвах сельскохозяйственной продукции: как растительной, так и животной. Особенно бедны селеном почвы регионов, подвергавшихся оледенению или другим воздействиям, разрушившим ее плодородный слой. При недостатке селена активность антиоксидантной системы в целом неизбежно снижается, в результате чего страдает иммунная система и клетки сердечной мышцы. Наиболее яркое проявление селенового дефицита - болезнь Кешана, выявленная в свое время в одноименной провинции Китая с исключительно низким потреблением селена: менее 20 мкг в сутки. В основе этой болезни лежит тяжелое дистрофическое поражение сердца, проявляющегося в аритмиях, увеличении размеров сердца и точечных некрозах миокарда, за которыми часто следует сердечная недостаточность. При недостатке селена страдают не только сердце, сосуды и печень, но и развивается дистрофия поджелудочной железы, сопровождающаяся нарушением усвоения жиров и возникновением дефицита жирорастворимых витаминов, в частности витамина Е. У детей недостаток селена может проявляться в виде дистрофии, задержек роста и развития. Установлено также, что недостаток селена в несколько раз увеличивает предрасположенность человека к раковым заболеваниям. Следует помнить, что селен высокотоксичен; поэтому там, где в почве и продуктах наблюдается избыток селена, может проявляться гиперселеноз с быстрым облысением, разрушением ногтей, зубов, различными поражениями кожи и нарушениями со стороны нервной системы.     

Фтор. Наибольшее содержание отмечено в зубах и костях. Фтор в низких концентрациях повышает устойчивость зубов к кариесу, стимулирует кроветворение, репаративные процессы при переломах костей и реакции иммунитета, участвует в росте скелета, предупреждает развитие старческого остеопороза. Избыточное поступление фтора в организм вызывает флюороз и подавление защитных сил организма. Фтор, являясь антагонистом стронция, снижает накопление радионуклида стронция в костях и уменьшает тяжесть лучевого поражения от этого радионуклида. Недостаточное поступление фтора в организм является одним из экзогенных этиологических факторов, вызывающих развитие кариеса зубов, особенно в период их прорезывания и минерализации. Антикариозный эффект обеспечивает фторирование питьевой воды до концентрации в ней фтора около 1 мг/л. Фтор вводят также в организм в виде добавки в поваренную соль, молоко или в виде таблеток. Суточная потребность во фторе составляет 2—3 мг. С пищевыми продуктами, из которых фтором наиболее богаты овощи и молоко, человек получает около 0,8 мг фтора, остальное его количество должно поступать с питьевой водой. В плазме крови в норме содержится около 370 мкмоль/л(700 мкг/100 мл) фтора.    

Цинк. Этот микроэлемент входит в качестве кофактора в состав более 350 различных ферментов, и трудно назвать какой-либо биохимический или физиологический процесс, в котором бы он не принимал участия. Цинк выполняет многообразные функции в организме: участвует в процессах дыхания, белкового и нуклеинового обмена, формировании иммунитета. Он необходим для синтеза белка, в том числе коллагена, регулирует вкусовую и обонятельную чувствительность, защищает печень от химического повреждения, необходим для формирования костей, участвует в процессе предотвращения формирования свободных радикалов, способствует регенерации эритроцитов и гемоглобина, обеспечивает реализацию кроветворного действия витамина А и фолиевой кислоты. Цинк играет важную роль в реализации гормональных функций в организме: он непосредственно влияет на продукцию и функционирование инсулина (а тем самым на весь спектр инсулинзависимых процессов), участвует в синтезе мужских и женских половых гормонов. Вместе с витамином А и витамином С препятствует возникновению иммунодефицитов, стимулирует синтез антител, оказывает антистрессовое и противовирусное действие.  Цинк необходим также ля развития мозга и формирования поведенческих реакций. Цинк препятствует развитию куриной слепоты-нарушение ночного видения. Вместе с витамином В6 обеспечивает метаболизм ненасышенных жирных кислот и синтез простогландинов. Участвует в образовании хиломикронов-транспортные частицы, в составе которых пищевые жиры могут всасываться в кровь. Цинк обнаружен во всех органах и тканях, где его количество колеблется в широких пределах, но наиболее богаты цинком скелетные мышцы. Всасывание элемента происходит в тонкой кишке. Рекомендуемые нормы потребления цинка для взрослых мужчин 11 мг, для женщин - 8 мг, во время беременности и лактации - соответственно 11 и 12 мг в сутки. Основная причина недостаточного потребления цинка - его низкое содержание в почвах и, как следствие, в пищевых продуктах. Дефицит цинка может вызвать снижение вкусовой и обонятельной чувствительности, истончение и расслоение ногтей, появление на них белых пятен, бесплодие, развитие анемий, повышение уровня холестерина, нарушение ночного зрения, потере сексуальной активности, угнетение сперматогенеза, вплоть до бесплодия, рецидивирующие простуды и грипп, кожные поражения, замедленное заживление ран.

Тотальный дефицит цинка  способствует усилению роста опухолей.

Дефицит цинка в детском возрасте приводит к замедлению роста и  задержке полового созревания подростков.Наибольшее содержание обнаруживают в печени, предстательной железе, сетчатке глаза. Входит в состав фермента карбоангидразы и других металлопротеинов. Влияет на активность тройных гормонов гипофиза, участвует в реализации биологического действия инсулина, обладает липотропными свойствами, нормализует жировой обмен, повышает интенсивность распада жиров в организме и предотвращает жировую дистрофию печени. Участвует в кроветворении. Необходим для нормального функционирования гипофиза, поджелудочной железы, семенных пузырьков, предстательной железы. При обычном питании гипоцинкоз у человека развивается редко. Причиной недостаточности цинка может стать избыточное содержание в рационе продуктов из зерновых, которые богаты фитиновой кислотой, препятствующей всасыванию солей цинка в кишечнике. Недостаточность цинка проявляется замедлением роста и недоразвитием половых органов в юношеском возрасте, анемией, гепатоспленомегалией, нарушением оссификации, алопецией. Дефицит цинка во время беременности приводит к преждевременным родам, внутриутробной гибели плода или рождению нежизнеспособного ребенка с различными аномалиями развития. У новорожденных дефицит цинка может быть генетически обусловлен нарушением всасывания цинка в кишечнике. Оно проявляется рецидивирующей диареей, пузырьковыми и гнойничковыми заболеваниями кожи, блефаритом, конъюнктивитом, иногда — помутнением роговицы, алопецией. Суточная потребность в цинке составляет (в мг): у взрослых — 10—15; у беременных женщин — 20, кормящих матерей — 25; детей — 4—5; детей грудного возраста — 0,3 мг на 1 кг массы тела. Наиболее богаты цинком говяжья и свиная печень, говядина, желток куриного яйца, сыр, горох, хлеб и хлебопродукты, куриное мясо.    

Другие микроэлементы. Роль других М. изучена меньше. Установлено, что концентрация ионов серебра в очагах воспаления повышена, что связано, по-видимому, с его антисептическим действием. Алюминий участвует в построении эпителиальной и соединительной ткани, регенерации костей, влияет на активность пищеварительных ферментов. Бор усиливает действие инсулина. Титан участвует в построении эпителиальной ткани, образовании костной ткани, кроветворении. Барий оказывает уплотняющее действие на ткани, наибольшее его количество содержится в тканях глаза.

Микроэлементы, их значение для организма человека в современных  экологических условиях

Я знаю, люди состоят из атомов,

                                                                частиц, как радуги из светящих-

                                                                ся пылинок или фразы из букв.

                                                                Стоит изменить порядок, и наш

                                                                смысл меняется.

                                                                 “Химия и жизнь”  № 3 1985 г.

 
Микроэлементы – это не случайные ингредиенты тканей и жидкостей живых организмов, а компоненты закономерно существующей очень древней и сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций организмов на всех стадиях развития. Выделены три основополагающих принципа ее функционирования: 1) избирательное поглощение микроэлементов; 2) избирательная концентрация их в определенных организмах, органах, тканях и некоторых органеллах клетки; 3) селективное выделение. Эти механизмы поддерживают микроэлементный гомеостаз. 
 
По классификации, основанной на количественном признаке, все минеральные элементы делятся на три группы в соответствии с их содержанием в организме:  

1.  
   макроэлементы: Са, Р, К, Na, S, Cl, Mg; 
2.  
   микроэлементы (МЭ): Fe, Br, Cd, Zn, F, Sr, Mo, Cu, Si, Cs, J, Mn, Al, B, Rb, Pb и 
3.  
   ультрамикроэлементы: Se, Ti, Sc, Co, V, Cr, As, Ni, Li, Ba, Ag, Sn, Be, Ga, Ge, Hg, Zr, Bi, Sb, U, Th, Rh. 

 
Система классификации по количественному  признаку проста и удобна, но она  не дает ответа на главный вопрос –  какова биологическая роль того или  иного элемента в организме. Кроме  того, количественное содержание некоторых  элементов в организме может  значительно варьироваться в  зависимости от среды обитания человека, его рациона питания и трудовой принадлежности (это утверждение, в  частности, относится к F, V, Se, Sr, Mo и Cd).  
 
Классификация, основанная на биологической роли элементов, представляет больший интерес для физиологов. Согласно этой классификации, минеральные элементы, обнаруженные в организме делят на три группы:  

1.  
   жизненно необходимые (эссенциальные элементы): Ca, P, K, Cl, Na, Zn, Mn, Mo, J, Se, S, Mg, Fe, Cu, Co; 
2.  
   вероятно (условно) необходимые (условно эссенциальные элементы): F, Si, Ti, V, Cr, Ni, As, Br, Sr, Cd; 
3.  
   элементы с малоизученной или неизвестной ролью: Li, B, Al, Ge, Zr, Sn, Ce, Hg, Vi, Be, Rb, Ag, Sb, Ba, Pb, Ra, U.

 
Группа эссенциальных элементов  включает в себя все макр-, часть микро- и ультамикроэлементов. Поэтому порядок концентрации того или иного микроэлемента в организме не определяет его биологического значения. 
 
Концентрация элементов в живом веществе прямо пропорциональна содержанию их в среде обитания с учетом растворимости их соединений. Химический состав организма есть его признак – видовой, родовой и др.; различные области земной поверхности различаются по элементному составу, что приводит к различию в содержании микроэлементов в организмах и своеобразным биологическим реакциям в ответ на эти различия. 
 
Эти представления лежат в основе учения о биогеохимических провинциях и биогеохимической патологии (эндемических болезнях. Содержание микроэлементов в окружающей среде имеет большое значение для организма человека. Знание аномальных в биогеохимическом отношении регионов и провинций природного происхождения как источников биогеохимических эндемий (постоянно существующих заболеваний) очень важно для эпидемиологической оценки этих очагов, разработки научно обоснованных методов профилактики таких болезней.  
 
Однако в последнее время еще более остро встала проблема техногенных эндемий, т.е. заболеваний антропургического происхождения, возникающих в результате природопреобразующей деятельности человека или существующих в преобразованной человеком среде. Существенные наблюдения накоплены фитопатологами и специалистами по болезням животных. Они показывают, что микроэлементные загрязнения сред жизни по своему значению начинают приобретать характер «лимитирующих факторов», которые угрожают не только нормальному развитию, но и самому существованию различных видов живых существ. 
 
До тех пор, пока реакции организма в ответ на изменения концентраций микроэлементов в среде не выходят за пределы нормы реакции, организм сохраняет гомеостаз, в противном случае развивается экопатология (нарушаются адаптационные механизмы, происходят разбалансирование ферментативных процессов, изменения метаболических превращений). 
 
Микроэлементные загрязнения окружающей среды представляют большую опасность в индустриально развитых странах. Рядом со многими промышленными предприятиями образуются постоянно расширяющиеся техногенные биогеохимические провинции с повышенным содержанием в средах жизни свинца, мышьяка, фтора, ртути, кадмия, марганца, никеля и других элементов. Микроэлементные загрязнения возникают и на значительном отдалении от предприятий в результате трансгрессии (переноса) загрязнителей воздушными массами и водными потоками. Такой перенос может быть эпизодическим (например, в результате катастроф), но может быть и постоянным (например, кислотные дожди, выпадения оксидов серы и азота) и носит не только локальный, но и глобальный характер. 
 
Крупные индустриальные центры представляют собой экстремальные зоны обитания в результате интенсивного загрязнения. Средний уровень микроэлементов намного выше в городах по сравнению с природными ландшафтами: Wo, Hg, Cd, Pb – в 14-50 раз, Sb, Mo, Zn – в 30-400 раз, Сu, Ni – в 8-63 раза, Co, Cr – в 11-46 раз. Распределение их связано с условиями застройки городов. 
 
Агрессивность внешней среды, обусловленная антропогенными изменениями, в настоящее время настолько велика, что ее нельзя игнорировать. В условиях микроэлементных загрязнений происходит накопление различных токсичных элементов в плаценте, волосах, органах эндокринной системы. Происходят явления дизадаптации, нарушения физического и психического развития, аномальные изменения скелета и другие нарушения. 
 
Согласно современным представлениям, ряд микроэлементов является абсолютно необходимым для организма, оптимального состояния его здоровья. Эти химические элементы оказывают большое влияние на жизнь организма, вступая в связь с органическими веществами, синтезируемыми в живых клетках. Они влияют на оплодотворение, развитие, рост, жизнеспособность организма, его иммунологические свойства, дыхательную функцию гемоглобина и прочие важнейшие функции. Процессы метаболизма происходят при участии многих металлоферментов. Вместе с тем каждый элемент имеет присущий ему диапазон безопасной экспозиции, который поддерживает определенные тканевые концентрации и функции; у каждого микроэлемента есть также свой токсический диапазон, когда безопасная степень его экспозиции превышена.