Роль макроэлементов и микроэлементов в развитии и формировании здоровья детей

Видео: Детское здоровье - витамины, БАДы Vision для детей

Из 92 имеющихся в природе химических элементов 81 присутствует в организме человека. Минеральные вещества входят в состав всех жидкостей и тканей. Регулируя более 50 000 биохимических процессов, они необходимы для функционирования мышечной, сердечно-сосудистой, иммунной, нервной и других систем- принимают участие в синтезе жизненно важных соединений, обменных процессах, кроветворении, пищеварении, нейтрализации продуктов обмена- входят в состав ферментов, гормонов (йод – в состав тироксина, цинк – инсулина и половых гормонов), влияют на их активность.

Наличие ряда минеральных веществ в организме в строго определенных количествах – непременное условие для сохранения здоровья человека. Важно помнить, что макро- и микроэлементы не синтезируются в организме, они поступают с пищевыми продуктами, водой, воздухом. Степень их усвоения зависит от состояния органов дыхания и пищеварения. Обмен минеральных веществ и воды, в которой они растворены, неразделимы, а ключевые элементы депонируются в тканях, по мере необходимости извлекаются в кровь. Совокупность процессов всасывания, распределения, усвоения и выделения находящихся в виде неорганических соединений веществ составляют минеральный обмен.

Минеральные вещества поступают в организм человека в основном пищевым (алиментарным) путем в неактивном состоянии и активизируются, образуя различные соединения с высокомолекулярными белками. Содержание минеральных веществ изменяется в зависимости от сезона. Весной уровень макро- и микроэлементов понижается, а в начале осени увеличивается. Пусковым механизмом ассимиляции элементов в желудочно-кишечном тракте является снижение их концентрации в тканевых депо или другие регуляторные процессы, вызванные нарушением соотношения между макро- и микроэлементами или биологическими веществами (гормонами, цитокинами, факторами роста, ферментами).

Суточная потребность взрослого человека в макроэлементах колеблется от 2 г (калий) до 300 мг (магний). Микроэлементы требуются в значительно меньших дозах - несколько миллиграммов (например, железо - 12 мг) и даже микрограммов (например, йод- 150 мкг- селен - 60 мкг).

Содержание всех микроэлементов в биосфере невелико, не более 1% ее массы. Основным источником микроэлементов в биосфере являются первичные изверженные породы. Микроэлементы находятся в породах в виде различных соединений, входящих в состав минералов, а некоторые встречаются в самородном виде (например, медь, олово, никель). Выветривание изверженных горных пород приводит к разрушению некоторых минералов и образованию новых. Этот процесс во многом связан с деятельностью различных организмов, в частности, в формировании почв принимают активное участие микроорганизмы. Почвы наследуют черты материнских горных пород, в том числе по составу различных элементов. Микроэлементы мигрируют из почвы в тела растений, в грунтовые и поверхностные воды, откуда попадают в организм

человека и животных. С другой стороны, количество микроэлементов в почве постоянно пополняется вследствие разрушения минералов, отмирания растений и смерти животных, составные части которых попадают в почву. Кроме того, почва обогащается разными элементами, попадающими в нее с атмосферными осадками и искусственным путем - с удобрениями сельскохозяйственных угодий. Таким путем осуществляется миграция микроэлементов и создается их конкретный пейзаж в тех или иных географических зонах.

Все микроэлементы по отношению к потребностям человеческого организма могут быть условно разделены на три группы.

1. Эссенциальные микроэлементы - незаменимые компоненты пищевых рационов. Они необходимы для нормальной жизнедеятельности. К ним относятся: йод, фтор, селен, медь, цинк, кобальт, марганец, молибден, никель, хром, ванадий, олово, кремний. Дефицит этих микроэлементов приводит к определенным проявлениям.

? Нейтральные, или инертные микроэлементы, не оказывающие явного физиологического или токсического воздействия на организм. К ним относятся, например, серебро, барий, рубидий, бор, литий.

? Токсические микроэлементы - поступление их в организм даже в небольших дозах приводит к тяжелым последствиям из-за нарушения многих важных функций. К ним относятся, например, ртуть, свинец, мышьяк.

Условность такой классификации связана с тем, что некоторые эссенциальные микроэлементы при поступлении в организм в большом количестве вызывают тяжелые токсические реакции, например, кобальт, марганец, хром. С другой стороны, некоторые токсические микроэлементы в очень маленьких дозах с успехом используются в медицине, в частности, в гомеопатии. Постоянное развитие науки все более сокращает список нейтральных элементов, который еще несколько десятков лет назад был значительно более длинным, чем сегодня. Постепенно все больше микроэлементов переходит из второй группы в первую, это происходит по мере определения их роли в различных жизненных процессах.

Хлорид натрия (поваренная соль) является одним из важнейших электролитов организма. В плазме крови на долю натрия приходится приблизительно 93% всех катионов, а хлорид находится на первом месте среди анионов. Средняя концентрация в плазме крови натрия - 142 миллиэквивалента в литре (мэкв/л), хлорида - 103 мэкв/л. По сравнению с концентрацией в крови содержание ионов натрия и хлора во внутриклеточной жидкости значительно меньше. Более 95% соли выводится из организма через почки, при этом ведущую роль играют ионы натрия, за которыми пассивно следуют ионы хлора при фильтрации крови в почечных клубочках и обратной реабсорбции электролитов в почечных канальцах.

Обмен ионов натрия тесно связан с обменом ионов калия. Богатая калием пища вызывает повышенное выделение натрия из организма, и наоборот, потребление большого количества натрия (поваренной соли) приводит к потере калия.

Преимущественное потребление продуктов животного происхождения приводит к сбалансированному поступлению в организм ионов калия и натрия. Натрий и хлориды содержатся практически во всех продуктах. Больше всего их в хлебе (ржаном и белом - 900 и 1000 мг ионов натрия и 1025 и 621 мг ионов хлора соответственно на 100 г продукта. В мясе (говядине, свинине) ионов натрия и хлора соответственно 55-51 и 76-38 мг на 100 г продукта, или в среднем около 110 мг поваренной соли на 100 г продукта. Много поваренной соли в различных консервированных продуктах, солениях и маринадах, поскольку при их приготовлении необходимо использование хлорида натрия. По последним рекомендациям достаточно потреблять в сутки 1 г натрия (около 2,5-3 г поваренной соли) и 1,5 г хлорида, конечно, если не происходит повышенной потери соли с потом при обильном потении. В сутки при соблюдении стандартных диет в пищевых продуктах и хлебе без их дополнительного подсаливания человек получает 4-5 г соли.

Магний. В организме человека содержится около 25 г магния. Большая его часть находится в костях в виде фосфата и бикарбоната магния. Кости, вероятно, можно считать депо этого элемента. Приблизительно 20% магния содержится в различных мягких тканях, преимущественно в связи с белками. Наряду с калием (и в отличие от натрия), магний является преобладающим катионом (положительно заряженным ионом) в клетке. Внутриклеточная концентрация магния - 10 миллимолей в литре (ммоль/л), что в 10 раз превышает концентрацию магния в плазме крови. Большая часть внутриклеточного магния находится в митохондриях - внутриклеточных структурах, играющих важнейшую роль в энергетическом обмене. Наряду с кальцием, магний принимает активное участие в регуляции сократимости мышц и нервно-мышечной проводимости. Доказано, что магний тормозит сокращение гладкой мускулатуры, препятствуя тем самым ее спазму. Магний также является стабилизатором богатого энергией соединения - аденозин-трифосфата (АТФ) и необходим для поддержания нормальной активности более 300 ферментов.

Суточная потребность здорового человека в магнии - 300 мг. У больных с дисбиозом кишечника может быть нарушен обмен макроэлементов. Больные вполне могут принимать с пищей на 50-70% магния больше, то есть 450-500 мг, что легко достижимо за счет использования обычных продуктов и воды (поэтому в естественных условиях редко бывает истинный дефицит магния, за исключением случаев, когда имеет место синдром нарушенного всасывания - мальабсорбции).

Особенно много магния содержится в злаках (необработанных), листовых зеленых овощах и бобовых, а также в орехах и морепродуктах (креветках, моллюсках). Предложены также таблетки, содержащие 200 мг магния в виде хелатного комплекса. При грамотно построенной диете, обогащенной магнием, этого макроэлемента, поступающего с пищей и питьевой водой, должно быть достаточно.

Кальций. Если больные длительное время принимают системные глюкокортикоидные гормоны (например, преднизолон в таблетках) или имеют синдром мальабсорбции, у них могут возникнуть изменения в костях, деминерализация костей. В основном это связано с потерей кальция костной тканью. В организме содержится около 1200 г кальция, и 99% этого количества сосредоточено в костях в виде оксиапатита. Минеральный компонент костной ткани находится в состоянии постоянного обновления, которое регулируется двумя типами клеток. Один из них - остеокласты (греч. osteon - «кость») - осуществляет рассасывание костного вещества с последующим выходом кальция и фосфора в кровь. Данный процесс поддерживает уровень этих электролитов в крови на нормальном уровне. Другой тип клеток - остеобласты. Эти клетки способствуют кальцификации костной ткани - отложению фосфорно-кальциевых солей. В результате такого непрерывного обновления растут кости скелета. У взрослого человека скелет обновляется полностью за 10-12 лет, у детей - за 1-2 года. У взрослых за сутки из костей выводится до 700 мг кальция и столько же кальция откладывается заново. В регуляции всасывания в кишечнике кальция и его обмена, в частности, в костной ткани, принимает участие витамин D, а также гормоны паращитовидных желез (паратиреоидин) и щитовидной железы (тиреокальцитонин). Всасывание и транспорт кальция в тонком кишечнике регулируют активные формы витамина D, которые образуются в почках под влиянием паратиреоидина (паратгормона). В костях этот гормон стимулирует остеокласты, то есть рассасывание кости и поступление кальция в кровь, а тиреокальцитонин (кальцитонин) стимулирует остеобласты то есть отложение кальция в костях и их синтез кости и соответственно снижает уровень кальция в крови.

Суточная потребность взрослого человека в кальции - 1000 мг (1 г). Основным источником кальция для детей является грудное молоко, в 100 мл которого содержится до 40 мг кальция. Много кальция в твороге (150-170 мг на 100 г продукта). Он содержится также в твердых сортах сыра, яичных желтках, бобовых (например, в фасоли 65 мг кальция на 100 г), белокочанной и цветной капусте, репе, инжире, шпинате. В продуктах животного происхождения и в большинстве фруктов содержание кальция незначительно.

Железо. Является компонентом важнейших железосодержащих белков в том числе ферментов, в которые входит как в виде гема, так и в негемовой форме. Основная масса железа в виде гема включена в гемоглобин. Кроме того, железо в такой же форме входит в состав цитохрома Р-450, цитохрома G5, цитохромов дыхательной цепи митохондрий, антиоксидантных ферментов (каталаза, миелопероксидаза). Поэтому этот микроэлемент важен не только для обеспечения организма кислородом, но и функционирования дыхательной цепи и синтеза АТФ, процессов метаболизма и детоксикации эндогенных и экзогенных веществ, синтеза ДНК, инактивации токсических перекисных соединений. Железосодержащие соединения играют важную роль в функционировании иммунной системы, прежде всего, клеточного звена.

Наиболее явная форма проявления дефицита железа - железодефицитная анемия, за которой могут скрываться серьезные нарушения в организме (хронические потери крови при внутренних кровотечениях).При дефиците железа наблюдается бледность кожных покровов, инъекция сосудов склер, дисфагия, повреждаются слизистые оболочки полости рта и желудка, истончаются и деформируются ногти.

Золото. Усиливает бактерицидное действие серебра. Металлическое золото нетоксично, в отличие от органических производных, используемых как лекарственные препараты. Возможно участие золота в нормализации иммунных процессов в организме.

Йод. Регулирует работу щитовидной железы и гипофиза, предупреждает накопление радиоактивного йода, обеспечивает защиту от действия радиации. Йод является структурным компонентом гормонов щитовидной железы - тироксина Т4 и трийодтиронина Т5. Предшественником Т4 и ТЗ, являющихся низкомолекулярными веществами, является йодированный белок щитовидной железы - тиреоглобулин, ограниченный протеолиз которого приводит к образованию Т4. ТЗ образуется из Т4 в процессе дейодирования под влиянием Se-зависимой дейодиназы. Таким образом, йод и селен метаболически тесно связаны - йод в организме не функционирует без селена.

Основная метаболическая функция этих гормонов состоит в повышении синтеза АТФ и связанном с этим увеличении потребления кислорода митохондриями в процессе окислительного фосфорилирования. Через этот универсальный механизм гормоны щитовидной железы оказывают на организм системное действие. Поэтому дефицит йода приводит к снижению основного обмена. Прежде всего, он сказывается на состоянии центральной нервной системы. Ребенок должен получать необходимое количество йода еще в утробе матери. У детей гипотиреоз приводит к глубоким нарушениям высшей нервной деятельности, неполному развитию интеллектуальных возможностей человека, кретинизму. У взрослых дефицит йода приводит к психической инертности, заторможенности, снижению мыслительных способностей, уменьшению силы и частоты сердечных сокращений, диастолической гипертонии. Вследствие торможения энергообеспечивающих процессов происходит недоокисление продуктов обмена, что ведет к нарушению эндоэкологического состояния организма и его "зашлаковыванию". Одновременно тормозится окисление холестерина и накопление его атерогенных форм, что ведет к раннему атеросклерозу, а в сочетании с нарушениями функций сердечно-сосудистой системы - к инфаркту миокарда и инсульту. Из-за дефицита энергопродукции имеет место генерализованное снижение мышечного тонуса, вялость поперечно-полосатой и гладкой мускулатуры, в том числе ЖКТ.

Дефицит йода приводит к иммунодефицитам, увеличению риска развития опухолей, в первую очередь щитовидной железы. Нозологической формой проявления дефицита йода является эндемический зоб - заболевание весьма распространенное в йоддефицитных регионах России.

Фтор. Необходим для формирования, роста и функционирования костей и зубов. Наиболее яркие проявления дефицита фтора - зубной кариес и остеопороз. Во многих регионах вода содержит недостаточное количество фтора, поэтому в этих случаях целесообразно фторирование водопроводной питьевой воды, поскольку вода - основной источник фтора. Фтор также содержится в морской рыбе и чае. Избыток фтора (встречающийся в некоторых регионах, где вода содержит избыточное его количество) приводит к развитию флюороза. При этом фтор накапливается в костях и в зубной эмали, которая становится пятнистой из-за образования желтых и коричневых пятен.

Магний. В организме взрослого человека содержится около 25 г магния, главным образом в костях в виде фосфатов и бикарбоната. Физиологическая функция магния обусловлена его участием в качестве кофактора в ряде важнейших ферментативных процессов. Магний является структурным компонентом широкого круга (приблизительно 300) ферментов, в том числе АТФ-зависимых ферментов. Этим определяется системное влияние магния на энергетические процессы во всех органах и тканях, прежде всего, активно энергопотребляющих (сердце, нервная система, работающие мышцы). С этим связан широкий спектр фармакологической активности магния. Он обладает кардиопротекторным действием, оказывая благоприятное влияние на сердце при нарушении ритма, при инфаркте миокарда, улучшая кислородное обеспечение миокарда, ограничивая зону повреждения. Одновременно, магний проявляет сосудорасширяющее действие и способствует снижению артериального давления.

Магний является антистрессовым макроэлементом, оказывает нормализующее действие на состояние нервной системы и ее высших отделов (особенно в сочетании с витамином В6) при нервном напряжении, депрессиях, неврозах.

При сахарном диабете магний предотвращает сосудистые осложнения и в сочетании с цинком, хромом, селеном улучшает функцию бета-клеток поджелудочной железы. При заболеваниях органов дыхания способствует расширению бронхов и снятию бронхоспазма. В обоих случаях магний является важным фактором терапии (в сочетании с основными средствами).

Медь. Медь играет важную роль в процессах биосинтеза гема и, соответственно, гемоглобина. Поэтому ее недостаток, так же как и железа, может привести к возникновению анемии. Медь входит в структуру цигохромоксидазы - терминального фермента дыхательной цепи митохондрий и, следовательно, необходима для процессов генерации энергии в клетке. Медь играет важную роль в антиоксидантной защите организма, т.к. вместе с цинком входит в структуру тканевого антиоксидантного фермента - супероксиддисмутазы и антиоксидантного белка плазмы крови - церрулоплазмина, который является переносчиком этого металла. Медь обладает противовоспалительными и антисептическими свойствами (возможно, за счет антиоксидантного действия). Регулирует обмен катехоламинов, серотонина, тирозина, меланина, способствует повышению активности инсулина и более полной утилизации углеводов.

Этот микроэлемент принимает участие в формировании структуры белков соединительной ткани - коллагена и эластина, которые являются структурными компонентами костной и хрящевой ткани, кожи, легких, стенок кровеносных сосудов. Поэтому дефицит меди может привести к формированию аневризмы аорты и сосудов головного мозга. По этой же причине недостаток меди приводит к деминерализации костной ткани и остеопорозу.

Медь участвует в образовании миелиновых оболочек нервов, дегенерация которых приводит к рассеянному склерозу и другим тяжелым нарушениям нервной системы.

Медь содержится в субпродуктах, морепродуктах, баранине, курином мясе, меде, орехах, семечках, вишне, какао.

Селен. Роль микроэлемента селена в организме определяется в первую очередь его включением в состав одного из важнейших антиоксидантных ферментов - Se-зависимой глютатионпероксидазы, которая защищает клетки от накопления продуктов перекисного окисления, предупреждая тем самым повреждение ее ядерного и белоксинтезирующего аппарата. Селен является синергистом витамина Е и способствует повышению его антиоксидантной активности. Селен входит в состав фермента - йодтиронин-5-дейодиназы (контролирующего образование трийодтиронина), в состав белков мышечной ткани и, что особенно важно, белков миокарда. В виде селенпротеина является составной частью тестикулярной ткани. Поэтому дефицит селена приводит к ослаблению антиоксидантного статуса, антиканцерогенной защиты, обусловливал миокардиодистрофию, иммунодефициты.

Помимо этого селен проявляет антимутагенный, антитератогенный, радиопротекторный эффекты, стимулирует антитоксическую защиту, нормализует обмен нуклеиновых кислот и белков, улучшает репродуктивную функцию, нормализует обмен эйкозаноидов (простагландинов, простациклинов, лейкотриенов), регулирует функцию щитовидной и поджелудочной желез. В силу изложенного селен относится к геропротекторам.

Серебро. Обладает выраженным бактерицидным, антисептическим, противовоспалительным, вяжущим действием. Серебро - естественный бактерицидный металл, эффективный против 650 видов бактерий, которые не приобретают к нему устойчивости, в отличие от практически всех антибиотиков. Серебро действует антибиотически против многих простейших и даже вирусов. Предполагают, что серебро подавляет ферменты, контролирующие энергетический обмен инфектантов.

Фосфор. Значение фосфора и его роль в обменных процессах организма определяется соединениями, в состав которых он входит. Неорганический фосфор выполняет структурные функции: входит в состав костной ткани и фосфолипидов мембранных структур клетки- является компонентом буферной системы крови, других биологических жидкостей, обеспечивает поддержание кислотно-щелочного равновесия. Органические соединения фосфора входят в состав нуклеиновых кислот и принимают участие в процессах роста, деления клеток, хранения и использования генетической информации- являются центральным звеном энергетического обмена (в результате эстерификации неорганического фосфата и его связывания в виде богатой энергией пирофосфатной связи АТФ)- участвуют в ферментативных процессах, обеспечивая проявление биохимических функций ряда витаминов, регуляцию обменных процессов (через цАМФ), проведение нервного импульса и мышечного сокращения.

Хром. Важнейшая биологическая роль микроэлемента хрома состоит в регуляции углеводного обмена и уровня глюкозы в крови, поскольку хром является компонентом низкомолекулярного органического комплекса - фактора толерантности к глюкозе (Glucose Tolerance Factor, GTF). Он нормализует проницаемость клеточных мембран для глюкозы, процессы использования ее клетками и депонирования, и в этом плане функционирует совместно с инсулином. Предполагают, что они образуют комплекс, регулирующий уровень глюкозы в крови. Хром увеличивает чувствительность клеточных рецепторов тканей к инсулину, облегчая их взаимодействие и уменьшая потребность организма в инсулине. Он способен усиливать действие инсулина во всех метаболических процессах, регулируемых этим гормоном. Более того, высокий дефицит этого микроэлемента может стать причиной диабетоподобного состояния. Дефицит хрома в организме, помимо повышения уровня глюкозы в крови, приводит к повышению триглицеридов и холестерина в плазме крови и в конечном итоге к атеросклерозу. Влияние хрома на липидный обмен также опосредуется его регулирующим действием на функционирование инсулина. В связи с изложенным, хром имеет большое значение для профилактики сахарного диабета и сердечно-сосудистых заболеваний.

Кроме того, в экспериментах на животных показано, что недостаток хрома приводит к задержке роста, вызывает нейропатии и нарушение высшей нервной деятельности. Необходимо подчеркнуть, что злоупотребление сахаром увеличивает потребность в хроме и, в тоже время, его потерю с мочой.

Хром содержится в бобовых, черном перце, мелиссе, а также в пищевых дрожжах, сыре, мясе, печени.

Цинк. Микроэлемент цинк входит в структуру активного центра нескольких сотен металлоферментов. Он необходим для функционирования ДНК- и РНК-полимераз, контролирующих процессы передачи наследственной информации и биосинтез белков, а тем самым и репаративные процессы в организме- а также фермента ключевой реакции биосинтеза гема, который входит в структуру гемоглобина, цитохромов дыхательных цепей митохондрий, цитохрома Р-450, каталазы и миелопероксидазы. Цинк входит в структуру ключевого антиоксидантного фермента - (Zn, Cu) -супероксиддисмутазы и индуцирует биосинтез защитных белков клетки - металлотионеинов, в силу чего цинк является антиоксидантом репаративного действия.

Цинк играет важную роль в реализации гормональных функций в организме. Он непосредственно влияет на продукцию и функционирование инсулина, а тем самым на весь спекр инсулинзависимых процессов. У мужчин цинк участвует в синтезе тестостерона и функционировании половых желез, в силу чего прослеживается обратная связь между уровнем цинка в организме и потенцией. Являясь ингибитором 5-альфа-редуктазы, цинк регулирует уровень метаболита тестостерона - дигидротестостерона, избыток которого обусловливает гиперплазию простаты. Цинк является необходимым фактором и для женского организма, так как входит в структуру рецепторов для эстрогенов, регулируя таким образом все эстрогензависимые процессы.

Цинк жизненно важен для функционирования тимуса и нормального состояния иммунной системы организма. Являясь, к тому же, компонентом ретинолпереносящего белка, цинк вместе с витамином А (и витамином С) препятствует возникновению иммунодефицитов, стимулируя синтез антител и оказывая противовирусное действие.

Цинк обладает рано- и язвозаживляющим действием, участвует в процессах вкусового восприятия и обоняния, необходим для функционирования центральной нервной системы, в том числе для процессов запоминания.

Цинк содержится в достаточных количествах в мясе, субпродуктах (почках, печени), бобовых, а также в устрицах.

Таблица 3.

Нормы суточного потребления минеральных веществ, мг.

Нормы суточного потребления минеральных веществ, мг.