Микроэлементы. Железо – широко распространенный в природе элемент

Железо

Железо – широко распространенный в природе элемент. В теле человека содержится от 3 до 5 г железа. Из этого количества 70 – 80% приходится на железо гемоглобина.

Железо обнаружено в составе более чем 70 различных по своей функции ферментов.

Железосодержащие биомолекулы выполняют четыре основные функции:

1) транспорт электронов (цитохромы, железосеропротеиды);

2) транспорт и депонирование кислорода (миоглобин, гемоглобин, эритрокруорин, гимэритрин, хлорокруорин);

3) участие в формировании активных центров окислительно-восстановительных ферментов (оксидазы, гидроксилазы, супероксиддисмутаза и др.);

4) транспорт и депонирование железа (сидерофилины, и среди них наиболее изученный трансферрин, гемосидерин, ферритин, сидерохромы).

Железо входит в состав гемоглобина и миоглобина, фермента каталазы и др., благодаря которым оно участвует в кроветворении, тканевом дыхании и выполняет другие функции. Оно входит в состав гемопротеид-цитохрома Р-450, участвующего в обезвреживании чужеродных веществ, поступающих в организм человека. Другой фермент, содержащий железо, – тиреопероксидаза – принимает участие в синтезе гормонов щитовидной железы. Железо фермента миелопероксидазы принимает участие в процессах фагоцитоза и лизиса микроорганизмов, т. е. поддержании иммунитета.

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. В продуктах есть вещества, которые угнетают всасывание железа: фитин, клетчатка отрубей, соевый белок, фосфаты, некоторые компоненты чая и кофе.

Железо из животной пищи усваивается в несколько раз лучше (до 30%), чем из растительной (до 10%). Так, по данным ВОЗ, алиментарные железодефицитные состояния широко распространены среди всех слоев населения развивающихся стран, где преимущественно растительное питание. В экономически же развитых странах (Англия, Франция, Швеция и др.) выявляется только скрытый дефицит железа.

Суточная потребность взрослого человека в железе составляет в среднем 10 – 18 мг.

Недостаточность железа является наиболее частой причиной проявления анемии. По данным ВОЗ, 80% всех алиментарных анемий составляют железодефицитные. Дефицит железа, или гипосидероз, до сих пор остается широко распространенной патологией, которой страдает каждый пятый житель нашей планеты. При этом снижается концентрация гемоглобина, содержание эритроцитов в крови, активность железосодержащих ферментов. Причиной заболевания является недостаточно сбалансированное питание. Нормализация гемоглобина наступает обычно через 3 – 4 недели с начала лечения. Содержание железа в некоторых пищевых продуктах приведено в таблице 6.7.

Таблица 6.7. Содержание железа в пищевых продуктах

Встречаются также и состояния, связанные с избыточным содержанием железа в организме, – сидероз, или гиперсидероз. Экзогенный (обусловленный внешними причинами) сидероз нередко наблюдается у шахтеров, участвующих в разработке красных железных руд, и у электросварщиков. Эндогенный (из-за внутренних причин) сидероз чаще всего возникает в результате повышенного разрушения гемоглобина в организме. К ранним симптомам сидероза относится увеличение печени, что затем вызывает сахарный диабет и прогрессирующее потемнение кожи.

Медь

Медь – один из важнейших незаменимых микроэлементов. Медь участвует в процессах образования крови, белковом и углеводном обмене, окислительно-восстановительных реакциях организма. Она входит в состав окислительно-восстановительных ферментов (аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы), активизирует действие витаминов группы В. Суточная потребность – 2 мг.

Источники меди – печень, особенно говяжья, мясо, рыба, бобовые, орехи, овсяная и гречневая крупы. Поступающая в организм медь усваивается лишь на 30%, а остальное количество выводится через желудочно-кишечный тракт.

Цинк

Цинк обнаружен во всех органах и тканях, где его количество колеблется в широких пределах. Скелетные мышцы наиболее богаты цинком.

В настоящее время цинк найден в более, чем в 200 металлоферментах, участвующих в самых различных метаболических процессах, включая синтез и распад углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот. Алкогольдегидрогеназа, присутствующая в печени и других органах, окисляет этанол, другие первичные и вторичные спирты, стероиды, а также витамин А.

Цинку принадлежит важная роль в синтезе белка и нуклеиновых кислот. Он присутствует во всех изученных в настоящее время нуклеотидилтрансферазах, а его открытие в обратных транскриптазах впервые позволило установить тесную взаимосвязь с процессами канцерогенеза. Цинк необходим для стабилизации структуры ДНК, РНК и рибосом.

Цинк выполняет многообразные функции в организме: участвует в процессах дыхания, белкового и нуклеинового обмена, формировании иммунитета. Он необходим для синтеза 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 биологического действия витаминов А и фолиевой кислоты (кроветворение). Цинк играет важную роль в реализации гормональных функций в организме. Он непосредственно влияет на продукцию и функционирование инсулина, а тем самым на весь спектр инсулинозависимых процессов. У мужчин 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 эстрогенозависимые процессы. Он 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, стимулирует синтез антител и оказывает противовирусное действие. Он повышает устойчивость к стрессам и простудным заболеваниям, обладает антивирусным и антитоксическим свойствами.

Суточная потребность в цинке составляет 10 – 15 мг.

Избыток цинка вызывает серьезные физиологические нарушения организма.

Следует помнить, что пищевые продукты, особенно кислые и жировые, нельзя обрабатывать в цинковой посуде, так как цинк может переходить в продукты и, накапливаясь в больших количествах, вызывать отравления людей. Исключение составляет только холодная питьевая вода.

Основным источником цинка для людей являются продукты животного происхождения: печень, говядина, яйца.

Содержание цинка в пищевых продуктах приведено в таблице 6.8.

Таблица 6.8. Содержание цинка в пищевых продуктах.

Йод

Йод относится к важнейшим эссенциальным микроэлементам, которые постоянно содержаться в живых организмах и являются незаменимыми. Это микроэлемент, необходимый для синтеза гормонов щитовидной железы, без которых невозможно нормальное функционирование человеческого организма. В организме взрослого человека содержится 20 – 50 мг йода и около 1/3 его приходится на долю щитовидной железы, которая является важнейшим органом внутренней секреции, вырабатывающим тиреоидные гормоны, и именно они заставляют дышать ткани нашего тела, регулируют все виды обмена веществ и деятельность каждого органа, включая головной мозг. Йод находится и в других органах, в крови он циркулирует в форме иодида и в связанном с белками состоянии.

Недостаток поступления йода в пищу вызывает переустройство функций щитовидной железы и формируется зоб. Установлено, что йододефицитные заболевания (ЙДЗ) – один из наиболее распространенных неинфекционных заболеваний человека.

Дефицит йода увеличивает частоту врожденного гипотиреоза, ведет к необратимым нарушениям мозга у плода и новорожденных, приводит к умственной отсталости (кретинизму, олигофрении).

По мнению экспертов ВОЗ, недостаточность йода является самой распространенной формой умственной отсталости, которую можно предупредить. Исследованиями, выполненными в последние годы в развитых странах мира, установлено, что средние показатели умственного развития в регионах с выраженным йодным дефицитом на 15 – 20% ниже, чем без такового.

Практически на всей территории центральной части России поступление йода в организм с пищей и водой снижено. По данным исследований доктора мед. наук, профессора Г.А.Герасимова и канд. мед. наук Н.Ю.Свириденко, реальное потребление йода составляет всего 40 – 80 мкг в день, т. е. в 2 – 3 раза ниже рекомендуемого уровня. В этой связи медико-социальное и экономическое значение йодного дефицита в России огромно и заключается оно в существенной потере интеллектуального, образовательного и профессионального потенциала нации, так как более или менее выраженный дефицит йода наблюдается практически на всей территории нашей страны.

Недостаточное потребление йода создает серьезную угрозу здоровью около 100 млн. россиян и требует проведения мероприятий по массовой и групповой профилактике. Профилактика дефицита йода и его неблагоприятных последствий занимает одно из приоритетных направлений в коррекции питания современного человека. На конференции ФАО/ВОЗ в Риме еще в 1992 г. было принято решение ликвидировать дефицит йода к 2000г. Однако, как показывают исследования состояния здоровья населения России, наблюдается тенденция к ухудшению обеспеченности йодом населения в течение последнего десятилетия.

Йододефицитные заболевания можно предотвратить путем проведения массовой йодной профилактики при помощи фрамацевтических таблетированных препаратов, биологически-активных добавок (БАД) различных форм, а также пищевых продуктов богатых йодом или им обогащенных.

Суточная потребность человека в йоде – 0,10 – 0,15 мг.

Для регулирования содержания йода в пище в продукты питания, в воду и в поваренную соль вводят йод. Наиболее эффективным способом предупреждения дефицитных состояний и оптимизации обеспеченности организма йодом является использование для приготовления и досаливания пищи йодированной соли с содержанием йодида 25 – 55 мкг/г.

Следует отметить, что количество йода в одних и тех же продуктах значительно колеблется в зависимости от концентрации микроэлемента в почве и в воде. Высокое содержание йода наблюдается в морских водорослях (ламинарии) – 160–800 мг/100 г сухой массы, морской рыбе и морепродуктах – 300–3000 мкг/100 г. Йод содержится (в среднем, мкг/100 г) и в таких пищевых продуктах, как: яйца (60), молоко (45), лук (44), щавель (39), капуста белокочанная (37), морковь, печень говяжья (35), картофель (32), фасоль (24), хлеб ржаной, баклажаны (14), огурцы (11), хлеб пшеничный, горох (10), рыба речная (9).

Селен

В ходе эволюции для поддержания нормальной жизнедеятельности в организме человека сформировались и функционируют три основные системы – антиоксидантная, иммунная и детоксикационная. Одним из микроэлементов, который участвует в работе всех этих систем, является селен.

В последнее время все большее внимание уделяется изучению селена с точки зрения его воздействия на организм человека. Как было установлено исследованиями, этот микроэлемент принимает активное участие в целом ряде метаболических реакций. В свете последних данных, селен необходим для нормальной работы щитовидной железы, так как он – один из микроэлементов, поддерживающих ее жизнедеятельность. А ведь именно эта железа принимает участие в большинстве обменных реакций. Сбои в работе щитовидной железы приводят к нарушению роста и развития организма, кретинизму и другим заболеваниям. Поэтому недостаточность селена в организме в конечном счете вызывает такие серьезные болезни, как анемия, диабет, инфаркт миокарда, рак.

Основная биологически активная форма селена в организме – селеноцистеин. Селеносодержащие протеины – это группы ферментов, принимающих участие в образовании ферментативного звена антиоксидантной защиты. К ним относят глутатионпероксидазы, служащие катализаторами при восстановлении пероксида водорода и органических пероксидов, что превентирует процесс окислительного разрушения биомембран в организме. Эти ферменты играют важную барьерную роль при поступлении агрессивных пероксидных соединений вместе с компонентами пищи. Активная работа глутатионпероксидаз поддерживается именно за счет селена.

Селен в качестве активного центра выступает и в таких селеноцистеиновых ферментах, как дейодиназы. Они принимают деятельное участие в нормализации работы щитовидной железы. Их основная задача состоит в трансформации тетрайодтрионина в активный тиреогормон трийодтрионин. Здесь как раз и проявляется необходимость соблюдения баланса совместного присутствия в организме йода и селена. Только при таких условиях становится возможной эффективная деятельность щитовидной железы.

В ряде стран успешно реализуются национальные программы по ликвидации селенодефицита человека. Например в Финляндии, начиная с 1981 г., селен является обязательной составляющей минеральных удобрений, вносимых под зерновые и кормовые культуры. Такой подход позволил достигнуть увеличения продолжительности жизни финнов на 15 – 18 лет. В других странах – США, Англии, Франции, Голландии – селеном обогащают корма животных.

ВОЗ рекомендует потреблять 50 мкг селена в сутки. Согласно международным рекомендациям, суточная лечебно-профилактическая доза селеносодержащих препаратов для взрослого человека составляет 100 мкг.

Доза селена 1 мг в сутки для человеческого организма токсична.

Основными пищевыми источниками селена для человека являются продукты моря – рыба (особенно сельд), крабы, омары, лангусты, креветки и кальмары; субпродукты – свиные и говяжьи почки, печень и сердце; яйца.

Из продуктов растительного происхождения богаты селеном пшеничные отруби, проросшие зерна пшеницы, зерна кукурузы, томаты, дрожжи, грибы и чеснок. Дрожжи, особенно пивные, считаются наилучшим источником селена не только потому, что в них его много, но и потому, что он находится в легко усвояемой и биологически активной форме.

Фтор

Почти 99% всего фтора в организме находится в твердых тканях. Фтор обладает высоким сродством к белковой матрице эмали и включается в эмаль зубного зачатка еще до начала его минерализации. Фтор обнаруживает выраженную избирательность к твердым тканям и принимает участие в их минерализации. Элемент играет существенную роль не только в начальных стадиях минерализации твердых тканей, но и способен предупреждать их деминерализацию.

При недостатке поступления фтора в организм у детей и взрослых развивается кариес зубов. Отмечена прямая корреляция между низким содержанием фтора в рационе (в частности, питьевой воде) частотой возникновения кариеса зубов.

При избытке фтора развивается флюороз зубов и костей скелета. При этом на зубах появляются пятна белого, желтого или коричневого цвета. Зубы становятся более хрупкими, ломкими, наблюдается их повышенная истираемость.

Фторид-ион, поступающий с пищей, всасывается в желудке и тонкой кишке, причем скорость и степень этого процесса определяется величиной дозы, типом соединений фтора, качественным и количественным составом пищи. Усвоение происходит по принципу простой диффузии.

Потребность организма во фторе – 0,5 – 1,0 мг в сутки.

Основным источником фтора являются такие пищевые продукты, как рыба (особенно треска и сом), баранина, телятина, овсяная каша, хлеб грубого помола, печень, орехи, чай. В местностях, в которых почвы и воды обеднены фтором, его добавляют в воду, воду фторируют.