Микроэлементы и их роль в организме человека

Микроэлементы и  их роль в организме человека 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

В последнее время  заметно возрос интерес к изучению роли микроэлементов в многообразии физиологических функций организма. В организме человека обнаружен 81 элемент, по количественному содержанию их подразделяют на макро-и микроэлементы.

Микроэлементы –  химические элементы, которые содержатся в организме человека в незначительном количестве (менее 0,0001%) и необходимы для обеспечения их нормальной жизнедеятельности. К микроэлементам принадлежит более 30 элементов.

Микроэлементы требуются  организму человека в минимальных  количествах. Они составляют всего 4% веса взрослого человека. Из организма  они выводятся в количестве около 25 г в сутки, в составе минеральных  солей. Поэтому ежедневно нужно  эти микроэлементы «вернуть»  организму в такой же усвояемой форме в продуктах органического происхождения.В организм человека микроэлементы поступают с продуктами питания, водой, воздухом, где накапливаются в различных его тканях.

Биологическая роль и функции микроэлементов в организме  человека различны. Микроэлементы являются экзогенными химическими факторами, играющими значительную роль в таких  жизненно важных процессах, как рост, размножение, кроветворение, клеточное  дыхание, обмен веществ и др.  Большое количество металлов входит в состав ферментов, обеспечивая  их биологическую активность. Кроме  того, ионы микроэлементов играют роль активаторов некоторых ферментативных превращений, обеспечивают формирование и сохранность нативной структуры биополимеров. Часть микроэлементов выполняет структурную роль, входит в состав биологически активных соединений, например йод входит в состав гормонов щитовидной железы, кобальт – к витамину В12, железо – к гемоглобину, магний – к хлорофиллу и т.д. Недостаток или избыток микроэлементов в организме является причиной некоторых заболеваний человека. 
 
 
 
 

Цинк  (Zn)

Суточная потребность  в цинке составляет 10-15мг.

Биологическая роль цинка была установлена приблизительно 120 лет назад, хотя ранозаживляющие  свойства цинковой мази были известны древним египтянам около 5000 лет  назад. Однако и сегодня биохимические  свойства этого микроэлемента продолжают изучаться, и эти исследования приносят новые, порой неожиданные сведения.

Цинк в качестве кофермента участвует в более, чем 70 ферментативных реакций в организме, обеспечивающих синтез белков, метаболизм нуклеиновых кислот, участвующих в росте и половом созревании организма.

Цинк обеспечивает синтез важнейших пищеварительных  ферментов в поджелудочной железе, а также участвует в образовании  специальных транспортных частиц (хиломикронов), в составе которых пищевые жиры могут всасываться в кровь.

Цинк наряду с  витаминами группы В является важным регулятором функций нервной системы. В условиях дефицита цинка могут возникать эмоциональные расстройства, эмоциональная неустойчивость, раздражительность, а в очень тяжелых случаях - нарушения функций мозжечка.

Все больше данных накапливается  в пользу участия цинка в процессах  созревания лимфоцитов и реакциях клеточного иммунитета. Так при дефиците цинка  в организме отмечаются нарушение  и угнетение практически всех звеньев системы иммунитета:

-   снижение  числа клеток центрального органа  иммунитета - тимуса и угнетение  выработки им регуляторного вещества - тимулина;

-    снижение  защитной противомикробной активности  нейтрофилов и макрофагов;

-    снижение  активности важнейших клеточных  факторов иммунитета;

-     снижение  выработки защитных антител.

Причем, после введение в организм цинка устраняются  перечисленные выше нарушения.

При недостатке цинка  в организме может развиваться  также ряд других серьезных нарушений: замедление роста (в первую очередь  костей), сухость и ранимость кожи, гнойный дерматит, выпадение волос; нарушение ночного зрения и светобоязнь; эмоциональная неустойчивость, раздражительность, нарушение координации движений мозжечкового происхождения; иммунодефицитные состояния.

Кроме того, цинк во взаимодействии с марганцем оказывает  заметное влияние на состояние половой  функции, а именно неактивность некоторых  половых гормонов, выработку сперматозоидов, развитие мужских половых желез  и вторичных половых признаков. Кроме того, в последнее время  рассматривается роль цинка в  предотвращении гипертрофических процессов  в предстательной железе. Это происходит вследствие того, что цинк способен подавляеть активность фермента (5а-редуктазы), вследствие чего замедляется нежелательный процесс превращения тестостерона в "опасный" дегидротестостерон, накопление которого стимулирует разрастание тканей предстательной железы. Напротив, дефицит цинка может приводить к снижению функции яичек, их атрофии, уменьшению выработки спермы, уровня тестостерона и снижению потенции у мужчин (В.А.Дадали, 1998). Подтверждением этого является факт устранения половых расстройств на фоне дополнительного назначение цинка.

 Во взаимодействии  с витамином А цинк повышает эффективность лечения труднозаживающих ран, послеоперационных процессов, ожогов, особенно у больных диабетом или с нарушенным кровообращением, что может быть связано с антиоксидантными свойствами цинка, который является активным центром одного из важных ферментов (супероксиддисмутазы), обеспечивающего антиоксидантную защиту клеточных мембран.

Из продуктов питания  цинком богаты креветки, устрицы, сельдь, макрель, печень, мясо, семена тыквы, подсолнечника, грибы, зерновые. 

Селен  (Se)

Суточная потребность  в селене колеблется в пределах от 30 до 100 мкг. 

Еще в середине XX века селен не только не рассматривался наукой о питании, но даже считался очень токсичным элементом с  канцерогенными свойствами. Однако уже  в 60-х гг. было установлено, что причиной эндемической кардиомиопатии у животных и людей (болезнь Кешана) является дефицит селена в почве. В 70-е гг. свойства селена были всесторонне изучены, и было показано, что данный элемент необходим для функционирования одного из ключевых ферментов антиоксидантной системы организма (глутатионпероксидазы), который предотвращает активацию перекисного окисления липидов клеточных мембран, вследствии которого может развиваться нарушение структурной и функциональной целостности мембран клеток и снижение устойчивости клеточных структур к повреждающим воздействиям.

Особенно страдает при недостатке селена сердечно-сосудистая система, что проявляется прогрессирующим атеросклерозом и слабостью сердечной мышцы, а в условиях хронического дефицита селена может развиваться практически неизлечимая кардиомиопатия. Кроме того, было показано, что селен является необходимым коферментом основного фермента синтеза гормонов щитовидной железы (йодпероксидазы).

При дефиците селена возможно постепенное нарушение  функций поджелудочной железы, вплоть до дистрофии, сопровождающееся также  нарушением усвоения жиров, витамина Е и снижением уровня инсулина, что ведет к глубоким нарушениям сахарного обмена вплоть до развития сахарного диабета.

Назначение препаратов селена одновременно с витамином Е значительно усиливало противораковый эффект при изучении экспериментальных опухолей.

Селен также способствует усилению продукции защитных антител  уменьшению числа и тяжести приступов бронхиальной астмы. 

 Нормальное поступление  селена в организм снижает  риск возникновения злокачественных  опухолей желудочно-кишечного тракта  и простаты в 2 раза, а также  препятствует распространению метастазов  опухолей. Кроме того, совместно  с цинком и индолами селен  способствует предупреждению развития  аденомы простаты.

Интересно заметить, что, как было показано в последнее  время, знаменитые лечебные сорта зеленого чая, поставлявшиеся с целью достижения здоровья и долголетия в императорские  дворцы в Древнем Китае, выращивались как раз в тех горных провинциях, в почвах которых уже в настоящее  время с помощью современных  аналитических методов определяется высокое содержание селена.

Наиболее богаты селеном семена растений, печень, почки, молоки рыб и т.д.

Важно подчеркнуть, селен и цинк наилучшим образом  усваиваются в органической форме  в виде хелатных соединений. Именно это обстоятельство позволяет данным микроэлементам:

1) более активно  проникать через мембрану в  клетки организма, что повышает  их биодоступность;

2) повышает их  биологическую активность в 3-5 раз по сравнению с неорганическими  препаратами селена и цинка. 
 

 Йод  (J)

Суточная потребность  йода составляет 100-200мкг.

Йод является незаменимым  компонентом гормонов щитовидной железы, обладающих одним из самых широких  спектров биологического действия.Во-первых, это регуляция энергетического обмена, активация метаболизма жиров и углеводов, что приводит к расходованию жировых отложений и холестерина. Во-вторых, это регуляция возбудимости и функциональной активности как центральной, так и периферической нервной систем (очень важным представляется влияние на нервную регуляцию сердечной деятельности).

В-третьих, это регуляция  роста, физического и полового созревания организма. В-четвертых, это влияние  на состояние психической и интеллектуальной активности. В-пятых, это участие  в энергетическом обеспечении процессов  приспособления организма к различным  экстремальным условиям окружающей среды.

При выраженном дефиците йода происходит значительная задержка роста, нарушение полового созревания и недоразвитие половых органов, задержка умственного развития вплоть до слабоумия.

В условиях недостатка йода происходит резкое снижение интенсивности  всех видов обмена, в особенности  жирового, в связи с чем одной из причин развивающегося ожирения (особенно в пожилом возрасте) может быть скрытая недостаточность йода и гормонов щитовидной железы. При йодной недостаточности могут наблюдаться разрастания и увеличение щитовидной железы.

Важно заметить, что  в настоящее время недостаточность  йода организме есть явление очень  распространенное в районах, удаленных  от основного природного источника  йода - морской воды, не говоря уже  об эндемичных районах, почвы которых и, соответственно, продукты сельского хозяйства и животноводства крайне обеднены данным микроэлементом. При этом доля морепродуктов в сложившемся у нас традиционном типе питания явно недостаточна, чтобы как-то компенсировать дефицит йода.Вследствие этого, а также в связи с недостаточной организацией в стране массовой профилактики недостаточности йода, количество людей с наличием дефицита йода составляет в настоящее время около 60-70 млн. Это подтверждает высокую потребность населения в продуктах и биологически активных пищевых добавках, содержащих йод.

 В наибольших  количествах он содержится в  морских продуктах растительного  и животного происхождения. 

Железо(Fe)

Суточная потребность  железа составляет около 10мг для мужчин и 20мг для женщин.

Одна из главных  функций железа в организме - это  его участие в процессах кроветворения  образования гемоглобина эритроцитов, который необходим для переноса кислорода из легких ко всем его тканям и клеткам. Железо также входит в состав важнейшей группы ферментов (цитохромов), которые обеспечивают процессы тканевого дыхания, а также метаболизма и обезвреживания чужеродных токсических веществ (в т.ч. канцерогенов). Кроме того, такие важные ферменты антиоксидантной системы организма, как каталазы и пероксидазы, также включают в свой состав атомы железа.

В то же время железо необходимо организму для поддержания  системы защитного иммунитета. Так  дефицит железа приводит к нарушению  функции клеточного иммунитета, осуществляемого  Т-лимфоцитами. В специальных экспериментах  было показано, что при дефиците железа отмечается высокая заболеваемость и смертность подопытных животных в  результате бактериальных инфекций.

Важно знать, что  усваиваемость железа в организме в несколько раз выше, если железо поступает в виде органических соединений, по сравнению с неорганическими. Причем назначение даже больших доз неорганического железа в виде фармацевтических препаратов (большинство из которых построено на основе сульфата железа) может не только не принести эффекта, но даже еще ухудшить усвоение пищевого железа вследствие расстройств пищеварения, за счет раздражения слизистой оболочки желудка и кишечника, что еще более ухудшает процесс всасывания и усвоения железа в органах и тканях организма. 

 Однако, если железо поступает в организм в виде пищевых веществ растительного и животного происхождения, то оно более естественно усваивается организмом. Это происходит потому, что в растениях железо присутствует в виде легко усваиваемых солей, а в животной пище - в связи с аминокислотами и белками. Более того, железо в составе пищевых веществ, особенно в растительных, как правило, сочетается с другими микронутриентами - витамином С, В6, В12, фолиевой кислотой, марганцем, цинком, которые способствуют процессам более активного всасывания железа. 

МЕДЬ (Си)

Суточная потребность  организма в меди 0,7 - 5 мг; незначительная часть ее поступает с воздухом, основная - с пищей и водой.

В организме взрослого  человека содержится 70-120 мг меди. В  цельной крови здорового человека содержится 1250 мг/л меди; а по другим данным - 0,18 ммоль/л, в сыворотке - 104,5 мкг%, в плазме - 12,59 мкмоль/л или 0,05 мг%. Ионы меди очень реактивны и, как считается, существуют в тканях организма не свободно, а в комплексе с более крупными молекулами поступают к местам, где они требуются.Попадая в желудочно-кишечный тракт, она образует комплексные соединения с аминокислотами, пептидами и полипептидами.

Дефицит меди отрицательно сказывается на кроветворении, всасывании железа, состоянии соединительной ткани, процессах миелинизации в нервной системе, усиливает предрасположенность к бронхиальной астме, аллергодерматозам, кардиопатиям, витилиго и многим другим заболеваниям, нарушает менструальную функцию женщин.

Повышенное содержание меди в организме отмечается при  острых и хронических воспалительных заболеваниях, бронхиальной астме, заболеваниях почек, печени, в том числе у  детей, инфаркте миокарда, и некоторых  злокачественных новообразованиях.

Хроническая интоксикация медью и ее солями может приводить  к функциональным расстройствам  нервной системы, печени и почек, изъязвлению и перфорации носовой  перегородки, аллергодерматозам.

Печень и почки, крабы, креветки, омары, лангусты, орехи, листовые овощи, горох, фасоль, мука грубого  помола и хлеб из нее, содержат медь и молибден в требуемых количествах. Однако не следует переедать более нормы (100 г в день). 
 

Магний (Mg)

Участвует во всех иммунных процессах как противотоксичный, противострессовый, противоаллергический, противоанафилактический, проивовоспалительный фактор.

Витамин В6 действует только в присутствии магния.

Магний играет роль в процессе сретывания крови, в создании эстрогенов (женского гормона), а также в работе кишечника, желчного пузыря, простаты. 

Недостаток магния может вызвать у человека страхи, нервозность, нетерпение, бессонницу, головную боль, постоянное чувство  усталости, неконтролируемое раздражение.При недостаткке магния, организм "крадет" его из костей.

Источники магния: орехи, зелень, овсяные хлопья, горошек, шоколад, какао, кукуруза. 
 

КОБАЛЬТ (Со)

Суточная потребность 1 4-78 мкг

Кобальт — составная  часть молекулы витамина В12 (кобаломин), недостаток которого наиболее ощутим в местах быстрого деления клеток, например, в кроветворных тканях костного мозга и нервных тканях. Кроме того, организм нуждается в кобальте для включения в фермент глицил-глицилиндипептидазу, а также для стимуляции эритропоэза.

 Наиболее характерными  проявлениями дефицита кобальта  и его органически связанной  формы — витамина В12 — являются  анемии (например, анемия Аддисон-Бирмера). При исключительно вегетарианской диете и недостаточном поступлении кобаломина у женщин может нарушаться менструальный цикл, у наблюдаемых пациентов отмечаются дегенеративные изменения в спинном мозге, нервные симптомы. При дефиците кобаломина может отмечаться гиперпигментация кожи. Следует отметить, что часто анемии и проявления недостаточности кобальта и кобаламина вызваны не их дефицитом, а снижением их усвоения, которое, как правило, зависит от наличия мукопротеина, синтезируемого в слизистой оболочке желудка.

Основные источники: кислое молоко, почки, яйца, пшеница, гречка, какао, кукуруза. 

Марганец (Мn)

Суточная потребность  — 2—9 мг

Марганец играет важную роль в метаболизме клетки. Он входит в состав активного центра многих ферментов, является также компонентом  супероксиддисмутаз, играющих определенную роль в защите организма от вредных воздействий перекисных радикалов.

Гипоманганоз у детей и взрослых может приводить к нарушению углеводного обмена по типу инсулиннезависимого диабета, гипохолестеринемии, задержке роста волос и ногтей, повышению судорожной готовности, аллергозам, дерматитам, нарушению образования хрящей, остеопорозу. Недостаточность марганца фиксируют при различных формах анемии, нарушениях функций воспроизводства, задержке роста, уменьшении массы тела и др. При развитии остеопороза прием кальция усугубляет дефицит марганца, т.к. затрудняет его усвоение в организме. Кишечной абсорбции препятствует также фосфаты и железо.

При хронической  интоксикации марганцем характерными являются астенические расстройства: повышенная утомляемость, сонливость, снижение активности, круга интересов, ухудшения памяти.

В неврологическом  статусе отмечается гипомимия, дистония или гипертонус, возможно оживление или снижение сухожильных рефлексов, гиперестезия в дистальных отделах конечностей, периферические и центральные вегетативные нарушения. При выраженной форме интоксикации ведущим в клинической картине является паркинсонизм.

Продукты питания, содержащие марганец – это, прежде всего, зерновые: пшеница, рожь, гречка, пшено, рис, овсянка. Бобовые тоже богаты этим элементом: его много в фасоли и чуть меньше в горохе. В основном марганец содержится именно в растениях: укропе, малине, чёрной смородине, бруснике, чернике, черёмухе, землянике, моркови, шпинате, петрушке, зелёном чае, орехах. В рыбе и мясе животных марганца совсем мало. 

 ХРОМ (Сr)

Считается, что норма  хрома для взрослого человека - 150 мг в сутки.

Участвует в регуляции  углеводного обмена, деятельности сердечной  мышцы, сосудов.

При избыточном поступлении  в организм, особенно шестивалентного  хрома, может оказывать канцерогенный  и аллергизирующий эффекты. Наиболее часты поражения кожи — дерматиты и экземы, а также астматические бронхиты, реже бронхиальная астма. При длительном контакте возможно заболевание раком легкого. Кроме специфических эффектов, контакт с соединениями хрома предрасполагает к более частому развитию гастритов, гепатитов, астеноневротических расстройств.

Отличные источники  хрома: пивные дрожжи, печень. 

Молибден(Мо)

Суточная потребность  в молибдене 200-300 мкг

Молибден — это  жизненно необходимый элемент, который  сосредоточивается в органоидах клетки: ядре, рибосомах, хромопластах, митохондриях. Его высокое содержание обнаружено в печени, почках, коже и  аорте. Молибден постоянно присутствует в тканях мозга человека в период эмбрионального развития, он обнаружен  в сером веществе головного мозга, в зонах зрения, слуха, обоняния и  вкуса, во всех тканях и органах, входит в состав других ферментов.

Молибден – элемент, входящий в состав более ста ферментов, влияет на процессы обмена веществ  в организме, развитие и рост организма.  Этот микронутриент способствует удержанию фтора в организме, укрепляя эмаль зубов и предохраняя их от разрушения.

Его количество можно  пополнить, употребляя в пищу семена подсолнечника, овес, ячмень, гречиху, чеснок, морковь, цветную капусту. Все  виды бобовых также содержат молибден. 

Фтор(F)

Потребность-1.5-4 мг.

Фтор играет важную роль в процессах костеобразования, формирования зубной эмали и дентина. Он угнетает процессы тканевого дыхания, окисления жирных кислот, тормозит активность костной фосфатазы и  деятельность щитовидной железы.

Обеднение организма  человека фтором способствует развитию кариеса зубов, пародонтоза с  поражением десен, челюсти и выпадения  зубов.

При высоком содержании фтора в пищевых продуктах, почве  и воде (свыше 1,2 г на 1 л) и избыточном поступлении в организм человека возникает интоксикация, именуемая  флюорозом, которая характеризуется "крапчатостью" эмали, нарушением процессов окостенения (остеосклероз), нарушение тканевого дыхания, обмена жиров, углеводов, железа, кальция, фосфора, марганца. Нарушаются функции щитовидной и паращитовидной желез, печени. У детей деформируются и становятся хрупкими кости, раннее окостенение скелета. При флюорозе на поверхности зубов появляются темные пятна и трещины, зубы крошатся без зубной боли.

Большинство продуктов  питания содержит в среднем 0,2-0,3 мг фтора на 1 кг, в рыбе его –  от 5 до 15 мг, а в молоке – от 0,1 до 0,2 мг на 1 кг.Богаты фтором продукты моря (рыба, креветки, кальмары, мидии и т. д.). Хорошим источником фтора служат мясо животных, чай, хлеб из муки грубого помола, крупы из недробленого зерна. 
 
 
 
 
 
 
 

Список использованной литературы:

1. Микроэлементы в медицине. М. Циммерманн
2. Витамины и минеральные вещества: Полная энциклопедия. Емельянова Т.П.
3. Минделл Э. Справочник по витаминам и минеральным веществам, М. : Медицина и питание: Техлит, 1997

Теории, связывающие  развитие многих болезней с дефицитом  микроэлементов, относятся к самым  современным научным разработкам. Исследования ученых подтверждают исключительно  важную роль микроэлементов в здоровом питании человека. Минеральные вещества - вода, неорганические элементы и их соли, входящие в состав тканей растительного  и животного происхождения. Они  играют значительную роль в формировании и построении тканей организма, особенно костей скелета, поддерживают кислотно-щелочное равновесие в организме, осмотическое давление клеточных и внеклеточных жидкостей, определяют состояние водно-солевого обмена, свертывающей системы крови, участвуют в мышечном сокращении, создают необходимые условия  для нормального течения процессов  обмена веществ и энергии. Большое  значение имеют минеральные вещества для образования и формирования белка, для ферментативных процессов.

Нарушение минерального обмена приводит к развитию тяжелых  патологических состояний -остеопорозу, остеомаляции, фосфат- диабету, рахиту, повышению нервно-мышечной возбудимости и др. Повышение или понижение содержания определенных минеральных веществ в организме характерно для многих заболеваний. Например, повышение содержания магния в крови отмечают при гипотиреозе, гипертонической болезни, артритах рахите; снижение концентрации магния в крови наблюдается при закупорке желчевыводящих путей, тиреотоксикозе, при хроническом алкоголизме, а также при нарушении процессов всасывания магния в кишечнике, при панкреатите.

Загрязненная окружающая среда, малоподвижный образ жизни, большие физические и умственные нагрузки, частые стрессовые ситуации, несбалансированное питание приводят к потере здоровья. Минеральные вещества в организме, как необходимая  составная часть питания, могут  во многом защитить от негативных последствий  этих явлений. Также должна быть и  качественная пищевая вода - непременная  и важнейшая составная часть  живых организмов, растительных и  животных. В процессе фотосинтеза  вода вместе с углекислым газом атмосферы  и минеральными веществами почвы  вовлекается в синтез органических веществ. В организмах вода является основной средой, в которой протекает  обмен веществ и энергии; она  составляет субстрат большинства химических ферментативных реакций, лежащих в  основе жизнедеятельности любого организма. Употребление жесткой пищевой воды - реальная профилактика сердечно-сосудистых заболеваний. Мягкая (очищенная) вода, почти лишенная не только необходимых сердцу  микроэлементов - меди и марганца, недостаток которых ведет к повышению уровня холестерина в крови, что увеличивает риск заболеваний сердца и сосудов и т.д.

Основной источник поступления минеральных веществ  в организм человека - пищевые продукты растительного и животного происхождения. Питьевая вода покрывает лишь до 10% суточной потребности в таких  микроэлементах как J, Си, Zn, Mn, Со, Мо и только для отдельных микроэлементов (F, Sr) может служить главным источником их поступления в организм. Содержание разных микроэлементов в пищевом рационе зависит от геохимических условий местности, в которой были получены продукты, а также от набора пищевых продуктов, входящих в рацион. Для населения развитых стран характерно включение в рацион разнообразных продуктов питания, часть из которых производится в других биогеохимических районах, ввиду чего ликвидируются условия, способствующие воздействию на человека биогеохимических особенностей данной местности. 

Содержание микроэлементов в организме человека может существенно  колебаться в зависимости от места  жительства, постоянных пищевых рационов и других причин, определяющих уровень  поступления и накопления данного  микроэлемента, а также в зависимости  от индивидуальных особенностей организма. Количество некоторых микроэлементов в крови поддерживается на сравнительно стабильном уровне (Со, Си, Fe), другие же микроэлементы (Sr, Pb, F) не подвергаются подобной регуляции, а их содержание в крови может заметно колебаться в зависимости от уровня поступления элемента в организм.