header
header
+7 (812) 903-48-84
Санкт-Петербург, пос. Репино,
Приморское шоссе, 422 б,

Минеральные вещества и микроэлементы

27.07.2015

Часть I. ПИТАНИЕ -ПРОЦЕСС БИОЛОГИЧЕСКИЙ

Глава 1

Казалось бы, обычное млекопитающее...

Минеральные вещества и микроэлементы

Источниками необходимых организму человека минеральных веществ и микроэлементов служат пищевые продукты и вода. Ряд минеральных веществ чрезвычайно важен для организма: прежде всего, это кальций, железо, йод. Потребности в некоторых микроэлементах удовлетворяются за счет поступления их в виде составной части аминокислот (так, потребности в сере обеспечиваются метионином и цистином) и витаминов (к примеру, кобальт входит в состав витамина Вп).

В большинстве случаев рациональное питание полностью обеспечивает потребности организма в минеральных веществах и микроэлементах. Однако отклонения в питании и влияние условий среды могут приводить к развитию специфических заболеваний. Например, с жесткостью воды (содержанием в ней различных минеральных веществ и микроэлементов) связывают распространение ряда заболеваний почек и миокарда. При высоком содержании минеральных веществ в питьевой воде повышается риск развития мочекаменной болезни. С другой стороны, относительная недостаточность жесткости воды увеличивает вероятность развития заболеваний сердечной мышцы (Хау, 1979).

Чтобы удостовериться в наличии экологической специфики регуляции обмена минеральных веществ, микроэлементов и витаминов, достаточно лишь некоторых примеров.

КАЛЬЦИЙ необходим организму для формирования костной ткани. Недостаток этого минерального вещества приводит к недоразвитию костей, которое проявляется в виде рахита у детей и остеомаляции (потере жесткости костной ткани) у взрослых. Поступление кальция в организм может широко варьировать, причем устанавливается баланс между интенсивностью его всасывания в кишечнике и выведением. Основные для человека источники кальция — питьевая вода, а также молоко и кисломолочные продукты.

Важный элемент регуляции кальциевого баланса в организме — воздействие ультрафиолетового излучения Солнца (фактор, который по большому счету относится к космическим!). Образовавшийся в результате фотосинтеза в подкожной жировой клетчатке витамин D переносится с током крови в печень и почки, где превращается в активную форму. Содержание в организме активированного витамина (он обозначается как D3) регулируется паращитовидными железами. Витамин в форме D3 направляется в кишечник, кости и почки, где, собственно, и оказывает активное воздействие на минеральный обмен.

Существует множество доказательств того, что при недостатке солнечного облучения и соответствующем дефиците витамина D (а следовательно — нарушении обмена кальция) популяция оказывается в условиях, неблагоприятных для выживания и размножения. При рахите таз деформируется настолько, что его родовой канал может сужаться всего до 60% нормы (акушеры называют эту специфическую патологию «рахитически суженным тазом»). Нормальные роды при этом становятся затруднительными, а в тяжелых случаях — невозможными.

Насколько серьезное влияние на популяцию может оказать распространение в ней рахита, показали исследования при раскопках вымершей колонии викингов в Херйолфснес (Гренландия). На кладбище поселения были обнаружены скелеты только молодых женщин, причем все они имели выраженные рахитические деформации таза, при которых нормальные роды невозможны. Датские археологи и антропологи полагают, что нарушения обмена кальция вследствие дефицита витамина D сыграли едва ли не решающую роль в исчезновении некогда процветавшей колонии.

Проблемы с регуляцией кальциевого обмена испытывают и многие группы современного населения планеты. Потребление кальция в достаточных количествах важно для подростков и молодых женщин европеоидной и монголоидной рас, особо подверженных нарушениям обмена витамина D. В мусульманских регионах сочетание недостатка кальция в пище при малом воздействии ультрафиолета на кожу женщин, носящих паранджу, может приводить к остеомаляции.

Наиболее яркий и характерный для нашей страны пример нарушения обмена микроэлементов — широко распространенная на территории России ЙОДНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ. Йод входит в состав гормона тироксина, синтезируемого в щитовидной железе. Дефицит йода приводит к задержке роста и нарушениям формирования скелета. Организм способен лишь частично компенсировать недостаток поступления йода путем увеличения размеров щитовидной железы (в результате развивается зоб) и повышения ее активности. Более полутора миллиардов человек на планете проживает в регионах, почвы которых бедны йодом. В Российской Федерации это Северный Кавказ, долины крупных рек Сибири, Урал, Забайкалье, Дальний Восток, Центрально-европейская часть. В зонах йодной недостаточности находятся 52 из 89 входящих в состав РФ регионов. В этих областях у населения, не получающего добавок йода с пищей, могут развиваться эндемический зоб и бесплодие, а в тяжелых случаях йодной недостаточности — специфические формы задержки физического (карликовость) и психического развития (кретинизм).

Йодная недостаточность (особенно в период внутриутробного развития) приводит к отставанию детей в физическом и психическом развитии, интеллектуальной деградации, в тяжелых случаях — к кретинизму. Согласно проведенным в Китае исследованиям, уровень интеллекта у жителей регионов с хроническим недостатком йода на 10—15% ниже, чем у населения благополучных областей.

Нарушения обмена йода могут провоцироваться специфическими диетами. Некоторые растения семейства крестоцветных, в том числе капуста и репа, содержат так называемые зобогенные вещества; людям, постоянно потребляющим эти овощи, следует принимать повышенные количества йода. Неблагоприятные последствия влияния зобогенных веществ хорошо видны на памятниках древнерусского искусства: явно увеличенную щитовидную железу можно различить у персонажей многих русских «классических» икон. Причина этого в том, что капуста и репа составляли основу русской кухни

вплоть до XVII века. Такая диета в сочетании с характерной для почв Центральной России йодной недостаточностью приводила к широкому распространению зоба. Только в XVII—XVIII веках, когда подвижность населения России резко возросла, обмен продуктами между регионами стал более интенсивным, а место репы начал занимать картофель, частота поражений щитовидной железы стала снижаться.

Борьба с йодным дефицитом в большинстве стран проводится централизованно. Самый надежный и простой способ — «йодирование» поваренной соли, то есть добавление в нее йода, находящегося в связанном состоянии. В ряде случаев препараты йода добавляются в другие продукты повседневного употребления, в частности, в хлеб.

Наконец, несколько слов о ВИТАМИНАХ — сравнительно простых низкомолекулярных органических соединениях различной химической структуры.

Витамины не представляют органической ценности, но входят в состав коферментов, и таким образом служат чрезвычайно важными компонентами системы обмена веществ. Недостаточное поступление с пищей или полное отсутствие каждого из витаминов приводит к специфическому нарушению метаболизма, сопровождающемуся характерной симптоматикой (развивается гипо- или авитаминоз).

Общим признаком витаминов, как класса питательных веществ, служит то, что они не могут синтезироваться самим организмом, по крайней мере, в достаточном количестве (поэтому, строго говоря, витамин D, о котором уже упоминалось, правильнее относить не к витаминам, а к стероидным гормонам: при определенных условиях он может вырабатываться и активироваться практически всеми вариантами генотипов человека). Поскольку разные виды животных и растений различаются по способности к синтезу тех или иных веществ, то соединение, являющееся «витамином» для одного вида, совсем не обязательно будет служить «витамином» для другого. Например, подавляющее большинство млекопитающих способно синтезировать аскорбиновую кислоту из содержащейся в собственных тканях глюкозы. Но примерно 25 миллионов лет назад у предков низших и высших обезьян и человека произошла мутация, изменившая ход метаболического процесса, приводившего к автотрофному синтезу аскорбиновой кислоты. В результате для современных приматов, включая человека, аскорбиновая кислота превратилась в вещество, которое организм должен получать извне — то есть в витамин.

В тропических регионах, богатых источниками витамина С, потеря способности к автотрофному синтезу аскорбиновой кислоты оказалось безразличным, а впоследствии даже благоприятным, с точки зрения отбора, признаком. Энергия поступавших с пищей углеводов могла расходоваться не на обеспечение процессов автотрофного синтеза аскорбиновой кислоты, а на повышение общей физической активности, на длительное вынашивание детеныша при беременности. Все большая доля энергии стала использоваться для питания очень крупного, по сравнению с другими животными, мозга: у низших обезьян на поддержание работы мозга приходится 10—13%, а у человека около 20% от общего объема энерготрат организма.

Неблагоприятные аспекты потери способности к автотрофному синтезу витамина С проявились, когда древние люди начали расселяться во внетропические области. Продукты растительного происхождения здесь не столь разнообразны и доступны, как в тропиках. Соответственно, ниже и поступление с ними аскорбиновой кислоты, а значит, существует опасность развития гипо- и авитаминозов (цинги). В Арктике, например, человек мог обеспечить себя достаточным количеством витамина С, только используя в пищу целый комплекс разнообразных продуктов: различных частей растений, свежего мяса (точнее, крови животных), содержимого желудка травоядных животных (оленей) и т. п.