БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

В статье представлены сведения о значении содержания микроэлементов в организме человека.Микроэлементы являются катализаторами биохимичес-ких процессов, участвующих во всех видах обменов и играют значительную роль в адаптации организмакак в норме, так и при патологических состояниях. Микроэлементы широко представленные в природе, могут редко встречаться у человека, и наоборот. Сказано о распределении МЭ в тканях и органах при различных заболеваниях. Определение содержания микроэлементов в биоин-дикаторных средах человека может позволить диагностировать и предупреж-дать развитие тех или иных заболеваний.

Ключевые слова: микроэлементы, биологическая роль.

Одним из перспективных направлений современной медицины, позволяющих решить вопросы этиологии и патогенеза заболеваний, является выявление и определение изменений в содержании макро- и микроэлементов, а также их коррекция.

Учитывая биологическую роль микроэлементов, участие металлов и радиоизотопов практически во всех биохимических процессах в организме человека, вопросы загрязнения окружающей среды волнуют сегодня не только экологов, но и врачей всех специальностей. Стабильность химического состава является одним из важнейших и обязательных условий нормального функционирования организма. Соответственно, отклонения в содержании химических элементов, вызванные экологическими, профессиональными, климатогеографическими факторами или заболеваниями приводят к широкому спектру нарушений в состоянии здоровья. Все живые существа на 99% состоят из 12 наиболее распространенных элементов, входящих в число первых 20 элементов периодической системы Д.И.Менделеева. Известно, что отклонения в поступлении в организм макро — и микроэлементов, нарушение их соотношений в рационе питания непосредственно сказываются на деятельности организма, могут снижать или повышать его сопротивляемость, а, следовательно, и способность к адаптации. Организм здорового человека обладает четкой саморегулирующейся системой гомеостаза, в которых немаловажную роль играют химические элементы. Их уровень в крови и тканях организма подчиняется определенным физиологическим закономерностям. Элементный гомеостаз — это частная форма общей гомеостатической системы организма, нарушения которой отражаются на способности организма к адаптации в экстремальных условия. Согласно данным Л.Е.Панина, микроэлементы играют существенную роль в молекулярных механизмах адаптации. Установлены закономерные корреляции между геохимическими и климатическими особенностями и распространением ряда заболеваний. Адаптация организма сопровождается значительной перестройкой метаболических процессов, в том числе и биогенных элементов. Это приводит к сдвигам элементного гомеостаза и возникновению дефицита макро- и микроэлементов, что влечет за собой повышенную потребность организма в них.

Дефицит, или избыток макро- и микроэлементов в организме человека приводит к снижению резистентности организма к неблагоприятным факторам окружающей среды, формированию иммунодефицитных состояний, нарушению функции систем антиоксидантной защиты, хронизации болезней, повышению риска развития распространенных заболеваний, снижению качества жизни и эффективности лечебных мероприятий.

В настоящее время накоплено множество данных, подтверждающих зависимость элементного состава живых организмов, в т.ч. человека, от содержания химических элементов в среде обитания, т.е. состав внутренней среды организма испытывает влияние внешней среды.

В цикле работ показано, что повышенное содержание в почве, воде, атмосферном воздухе макро- и микроэлементов согласуется с повышением уровня элементов в волосах, моче и крови детей, пуповинной крови и плаценте.

Попав в организм человека, химические элементы распределяются между органами и тканями, избирательно в них накапливаясь. Макро- и микроэлементы неравномерно распределяются между разными органами и тканями. Самые большие концентрации элементов обнаруживаются в костной ткани, коже и ее придатках, печени и мышцах. Концентрация того или иного химического элемента в определенной части тела, как правило, отражает его значимость для функционирования ткани или органа. Так, йод максимально накапливается в щитовидной железе, что определяет его основополагающее влияние на деятельность этого органа эндокринной системы. Фтор накапливается в эмали зубов; цинк в половых органах, коже, волосах, поджелудочной железе; железо в эритроцитах и т.д.

Макро- и микроэлементы распространены в окружающей среде очень неравномерно: в больших количествах содержатся (по отношению к человеческому организму) такие МЭ как Al, Si, Fe, Zr, Mn, Zn, а также макро­элементы — К и Caв земной коре и небольшие их концентрации в пресной, морской воде и атмосфере. Накопление многих из этих элементов, их кон центрирование свидетельствует о высокой потребности в них живых организмов для осуществления процессов жизнедеятельности.

Термин «биотики», впервые введенный А.И.Венчиковым в 1942 г., характеризует их как химические вещества экзогенного происхождения, которые входя в биохимические структуры и системы организма способны не только участвовать в качестве жизненно необходимых агентов в ходе физиологических процессов, но и нормализовать их, а также повышать сопротивляемость организма воздействию вредных агентов. К биотикам можно отнести микроэлементы, витамины, а также в определенных случаях и некоторые макроэлементы (железо, кальций, сера). Термин «биотики» был введен в обращение в связи с необходимостью охарактеризовать принцип лечения, основанный на применении микроэлементов в качестве естественных (физиологических) агентов. Микроэлементы входят во внутренние, биохимические системы организма и обладают свойством повышать сопротивляемость — стимулировать его общую жизнедеятельность. Тем самым «биотики» противопоставляются другим средствам, действующих путем подавления жизнедеятельности организмов (напр. микробов) и в силу этого приводящих их к гибели. Следовательно, можно воздействовать на больной организм двумя путями: или прямым влиянием на микробы (антибиотики), или с помощью повышения защитных свойств организма (биотики). Антибиотики в той или иной мере обладают токсическими свойствами в отношении организма человека, биотики их полностью лишены.

Микроэлементы являются важнейшими катализаторами различных биохимических процессов, участвующих во всех видах обменов и играют значительную роль в адаптации организма в норме и, особенно в патологии. Ряд микроэлементов, широко представленных в природе, может редко встречаться у человека, и наоборот. В этом проявляются особенности накопления микроэлементов — активное и избирательное использование элементов внешней среды для поддержания гомеостаза и построения организма вне зависимости от меняющихся параметров внешних условий.

По предложению академика РАМН А.П.Авцына и его коллег в 1991 г. для обозначения всех патологических процессов, вызванных дефицитом, избытком или дисбалансом макро- и микроэлементов, было введено понятие микроэлементозов.

Микроэлементы — это группа химических элементов, которые содержатся в тканях в очень малых количествах, в пределах 10

12 ., 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. Из 92 — х встречающихся в природе элементов – 81 обнаружен в организме человека. Для осуществления жизненно важных функций для элемента существует оптимальный диапазон концентраций. При дефиците или избыточном накоплении элементов в организме могут происходить серьезные изменения, обуславливающие нарушение активности прямо или косвенно зависящих от них ферментов. Применение минералов и металлов в лечебных целях известно со времен древнейших цивилизаций Китая, Индии, Месопотамии. Во времена Парацельса (15 век) начали применять соли в качестве лекарств; вплоть до начала XX века металлы и их соединения широко использовались в медицине. Лечебные свойства элементов и их соединений, как правило, близки или идентичны. К таким соединениям относятся и комплексы с компонентами, свойственными живому организму. С развитием химии, ученые стали чаще отмечать, что действие, например, металлов, может быть усилено при образовании ими соединений с лекарственными веществами, специфичными по отношению к тому или иному заболеванию.Элементы — металлы и лиганды (например, глутаминовая, аспарагиновая, липоевая, аскорбиновая кислоты и др), могут выступать в качестве активаторов или ингибиторов различных ферментов, что обуславливает их существенную роль в энзимотерапии различных заболеваний. В современной медицине металлолигандные комплексы, наряду с их использованием в качестве самостоятельных терапевтических агентов, являются важными компонентами режимов рационального питания, требующих набора необходимых элементов в легкоусваиваемой форме.

Важной особенностью функционирования макро- и микроэлементов, в организме является их взаимодействие друг с другом; часто это взаимодействие проявляется в виде синергических и антагонистических эффектов. Так показано, что между 15 жизненно необходимыми элементами существует 105 двухсторонних и 455 трехсторонних взаимодействий. Это положение является естественной основой для изучения проявлений и оценки развития дисбаланса микроэлементного гомеостаза, столь характерного при дефиците одного эссенциального МЭ. В принципе, правильно сбалансированная диета обеспечивает организм всеми необходимыми микроэлементами, однако, стрессы, физические или психоэмоциональные нагрузки способствуют усиленному обмену микроэлементов, а также их ускоренному выведению, а заболевания органов пищеварения и грубые нарушения питания препятствуют их нормальному усвоению.

Также немаловажным является состояние экологической обстановки: содержание микроэлементов в воде, почве и воздухе либо недостаточно или чрезвычайно много, что приводит к тем же последствиям. Многие необходимые нашему организму микроэлементы при определенных обстоятельствах становятся опасными. Микроэлементный состав организма может нарушаться при недостаточном поступлении эссенциальных микроэлементов, а также при избыточном поступлении токсических доз. Причем, с учетом сложных антагонистических и синергических взаимовлияний и отношений между МЭ, картина интоксикации или возникновения патологического состояния может быть сложной для интерпретации. В этом случае очень важна адекватная диагностика микроэлементов, связанная, в первую очередь, с точным количественным определением МЭ в индикаторных субстратах человека.

Проблема коррекции обмена макро- и микроэлементов является весьма актуальной, особенно в странах занимающих большие территории. Дефицит ряда эссенциальных микроэлементов, т.е. жизненно необходимых (селена, цинка, железа, йода, марганца) и интоксикация токсичными микро-элементами (ртуть, свинец, мышьяк) способствуют росту частоты злокачественных новообразований: кожи, мозга, желудочно-кишечного тракта, лимфопролиферативных заболеваний; инфекционной патологии — грибковые, вирусные и бактериальные инфекции; аутоиммунных заболеваний — ревматоидный артрит, системная красная волчанка, дерматомиозит, системная склеродермия, рассеянный склероз; дегенеративных заболеваний — атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, болезнь Альцгеймера и.т.д.

Оценка элементного статуса человека является основным вопросом определения влияния на здоровье человека дефицита, избытка или нарушения тканевого перераспределения макро- и микроэлементов. Эта оценка проводится либо путем прямого определения содержания элементов в органах и тканях человека, либо косвенно — путем изучения различных биохимических реакций и процессов, в которые вовлечены эти элементы. Следует отметить, что главной задачей всегда является выбор наиболее подходящих для целей исследования биосубстратов и методов анализа.

Наиболее информативными для целей гигиенической, донозоологической диагностики следует считать ткани или органы, которые вовлечены в процессы депонирования и аккумуляции химических элементов для их дальнейшего функционального использования.

По мнению многих авторов, оценка состояния обмена макро-и микроэле­ментов и их применение в восстановительной медицине является одним из наиболее перспективных направлений, поскольку ее основным объектом являются преморбидные формы нарушения здоровья, когда на первый план выступают неспецифические проявления психического и соматического неблагополучия, тесно связанные с состоянием обмена элементов.

1 Т.ШШарманов. Питание – важнейший фактор здоровья человека. — Алматы: Асем-Систем, 2010. – 480 с.

2 Т.В. Юдина, В.Н. Ракитский, М.В. Егорова, А.В. Скальный Микроэлементный и антиоксидантныи статус человека: развитие современных методических проблем донозологической диагностики //»Микроэлементы в медицине» ,2003. — Т.4., Вып.1

3 Агаджанян Н.А., Скальный А.В. Химические элементы в среде обитания и экологический портрет человека. – М.: Изд-во КМК, 2000. – 83с.

4 А.В. Скальный Микроэлементозы человека: гигиеническая диагностика и коррекция// журнал «Микроэлементы в медицине», №1. — 2000. — C. 83

5 Л.А. Решетник, Е.О. Парфенова Биогеохимическое и клиническое значение селена для здоровья человека//»Микроэлементы в медицине», 2001. — Т.2., Вып.2

6 Г.В. Воронова Бронхолёгочная патология на территории чувашской республики и её связь с микроэлементами//»Микроэлементы в медицине», 2001. — Т.2., Вып.3

7 М.Г. Скальная, В.А. Демидов, А.В. Скальный О пределах физиологического (нормального) содержания Ca, Mg, P, Fe, Zn И Cu в волосах человека «Микроэлементы в медицине», 2003. — Т.4., Вып.2

8 А.И. Полунин, В.М. Мирошников, А.А. Николаев, В.В. Думченко, Д.Л. Луцкий Использование препарата цинка в лечении мужской субфертильности //»Микроэлементы в медицине», 2001. — Т.2., Вып.4. – С.14.

9 Т.Г. Решетова, А.И. Рывкин, Н.С. Побединская, Е.Н. Андрианова, Е.Е. Стеблецова, О.В. Кузнецова, Т.В. Крупина Особенности минерального гомеостаза у детей с бронхиальной астмой//»Микроэлементы в медицине», 2001. — Т.2., Вып.4. – С.8.

10 Л.А. Решетник, Е.О. Парфенова Биогеохимическое и клиническое значение селена для здоровья человека //»Микроэлементы в медицине», 2001. — Т.2., Вып.2. – С.21.

11 В.Л. Сусликов Современные проблемы и перспективы медицинской микроэлементологии// журнал «Микроэлементы в медицине», №1. — 2000. — C. 24.

Микроэлементтердің адамдың өміріндеғі биологиялалық мағынасы

Түйін: Мақалада микроэлементтердің көлемі адам баласының ағзасындағы мағынасыкөрсетілінген. Әрбір ауруда ішкі ағза мен жүйелерде микроэле-менттер қалай бөлінеді. Микроэлементтер биохимиялық үдерістің катализаторлары болып табылады, барлық көріністерде қатынасушының айырмашылыктары және маңызды рөллі, бойдың бейімделулеріне қандай шамада, және патологиялық күйлерінде ойнайды. Микроэлементтер табиғатта жаңадай ұсынылды, бас адамның адам тектес — қарамастан теріс біледі.Адам баласының биоиндикатордық ортада микро-элементердің мөлшерін зерттеуі ауруды диагноздау мен алдына алу мүм-кіндік береді.

Түйінді сөздер: мироэлементтер, биологиялық мағынасы.