Мінеральні речовини

Багато мікроелементів забезпечують біохімічні функції гормонів (йод, хром, біологічними субстратами яких є  відповідно тироксин, трийодтиронін та ін.), вітамінів (кобальт, селен, біологічними субстратами яких є вітамін В₁₂ і токоферол), металоферментів (цинк, мідь, марганець, молібден, хром, селен), активаторів ферментів (цинк, марганець, молібден, хром, нікель).

Останнім часом у дослідах на тваринах встановлено незамінність миш'яку, титану, літію. Так, зазначалося, що при дефіциті миш'яку в раціоні у тварин порушується репродуктивна функція, а при нестачі кремнію — утворення хрящової та кісткової тканин. Титан необхідний для формування шерсті, волосся, для процесів росту та диференціації скелета тварин. Літій активує синтез ДНК в епітеліальних клітинах молочної залози. Біологічні функції багатьох елементів, ідентифікованих в організмі людини, ще не з'ясовані. Так, встановлено біологічні ефекти стронцію, бору, брому, кадмію, свинцю, але ще не доведено, що ці речовини є життєво необхідними. Невелика кількість елементів (свинець, кадмій, миш'як, ртуть і фтор) спричиняють здебільшого токсичну дію. Проте чітко розмежувати мікроелементи на токсичні і життєво необхідні неможливо, адже токсичний ефект значною мірою залежить від дози.

Велике  значення має не тільки абсолютний вміст мікроелементів у продуктах, а й їх засвоюваність. У резорбції і засвоєнні мікроеле- ментів відіграють роль багато факторів. Засвоєння окремих мікроелементів (наприклад, кобальту, йоду) залежить від їхнього вмісту в специфічних хімічних сполуках (вітаміни, гормони та ін.). Так, хром у вигляді глюкозотолерантного фактора резорбується значно ефективніше, ніж тривалентний хром, а шестивалентний хром зовсім не засвоюється.

Залізо належить до кровотворних елементів. Понад 60% заліза, яке міститься в організмі людини, сконцентровано в гемоглобіні. Залізо бере участь у перенесенні кисню, який надходить з повітря, в тканини організму, в окисних процесах, входить до складу багатьох окисних ферментів (пероксидази, цитохромів, цитохромоксида-зи та ін.), стимулюючи внутрішньоклітинні процеси обміну.

При дефіциті заліза спостерігається  зменшення концентрації гемоглобіну та кількості еритроцитів у крові, рівня заліза в сироватці крові, зниження активності залізовмісних білків та ферментів в органах і тканинах і, як наслідок, виникає залізодефіцитна анемія. Здебільшого вона буває у дітей на першому році життя у зв'язку з вичерпанням запасів заліза в організмі і недостатнім його надходженням з їжею, адже в материнському молоці, молочних продуктах та сумішах міститься мало заліза.

У нормі всмоктується лише близько 10% заліза, яке надходить з їжею. Проте при зменшенні його запасів в організмі резорбція збільшується до 70—80%.

У здорових людей  рівень засвоєння заліза коливається залежно від типу харчування: від 1 % при рослинному до 10—25% при м'ясному. Незначне засвоєння заліза із рослинних продуктів свідчить про наявність у них інгібіторів засвоєння (фітати та фосфати рослинних продуктів). Гальмують засвоєння заліза чай, яйця. Вважають, що таніни чаю утворюють хелатні сполуки із залізом, і це знижує їхню резорбцію в кишках. Незначна засвоюваність заліза із яєць пов'язана, очевидно, з наявністю фосфопротеїнів у жовтках. Засвоєння заліза збільшується при додаванні аскорбінової кислоти в продукти харчування, а також при включенні в раціон фруктів.

Добова потреба  в залізі становить для чоловіків 15 мг, для жінок — 18 мг.

Залізо — широко розповсюджений елемент. Він міститься в субпродуктах, м'ясі, яйцях, квасолі, овочах, ягодах, хлібопродуктах. Однак у легкозасвоюваній формі залізо є тільки в м'ясних продуктах, печінці, яєчному жовтку.

Мідь, як і залізо, належить до кровотворних елементів. Вона необхідна для перетворення неорганічного заліза, яке надходить з їжею, на органічно зв'язану форму, для стимуляції дозрівання ретикулоци-тів (молодих форм еритроцитів) і перетворення їх на зрілі форми — еритроцити,  а також для перенесення заліза до кісткового мозку.

Про участь міді в тканинному диханні  свідчить факт існування ферментів, до складу яких входить мідь (цитохромоксидаза, церуло-плазмін та ін.).

При дефіциті міді в організмі людини порушуються  резорбція та використання заліза, що призводить до анемії та зниження активності мідьвмісних ферментів. Змінюється біосинтез фосфоліпідів, унаслідок чого виникає порушення утворення оболонки нервових волокон, тобто демієлінізація центральної нервової системи, а також змінюється координація рухів (атаксія). Порушується процес кістко-утворення, що призводить до змін у формуванні скелета. Змінюється утворення кератину та пігменту волосся, що спричиняє виникнення дефектів волосся (втрата забарвлення та кучерявості, облисіння); утворення двох простих білків — колагену і еластину. Це призводить до зменшення маси серцевого м'яза (атрофія) і розростання сполучної тканини (фіброз) у серцевому м'язі, до розривів судин, порушення серцево-судинної діяльності й навіть до раптової смерті.

Добова  потреба в міді дорослих людей  становить 2—3 мг.

Мідь  міститься у тваринних і рослинних  продуктах. Найбільше її в печінці (3 000—3 800 мкг на 100 г), сирі (700 мкг), рибі, м'ясі, яйцях (130—210 мкг на 100 г). Багато також у зернових продуктах (хліб, крупи — 260—640 мкг на 100 г).

Кобальт — також кровотворний мікроелемент. Він активує процеси утворення еритроцитів та гемоглобіну, впливає на виникнення молодих форм еритроцитів (ретикулоцитів) та їх перетворення на зрілу форму. Кровотворний ефект кобальту виявляється за достатньої кількості міді і не виникає при дефіциті заліза і міді. Кобальт є складовою частиною вітаміну В₁₂. При дефіциті цього вітаміну розвивається злоякісна (перніціозна) анемія Аддісона—Бірмера.

Нестача кобальту в організмі обумовлена недостатністю абсорбції кобаламіну. Він необхідний для здійснення двох ферментних реакцій, які займають важливе місце в метаболізмі: синтезі метіоніну з го-моцистеїну і перетворенні метилмалонілу в сукциніл — КоА, який необхідний для утилізації насичених жирних кислот. Крім того, організму потрібен неорганічний кобальт для включення у фермент гліцил-гліциндипептидазу, а також для стимуляції утворення еритроцитів.

Середньодобове  вживання кобальту є достатнім в  межах 0,05— 0,2 мг.

Основним  джерелом кобальту є овочі та зернові  продукти. В більшості продуктів тваринного та рослинного походження його кількість незначна: усього 1—2 мкг. Відносно високим вмістом кобальту характеризуються такі продукти, як печінка яловича, буряк, суниці, полуниці, вівсяна крупа. Трохи менше цього елементу в сирах, картоплі, капусті, рибі, чорній смородині, редисці.

Марганець. Фізіологічне значення та біологічна роль марганцю різноманітні. Основною біологічною властивістю марганцю є його зв'язок з процесами осифікації та зі станом кісткової тканини. Це обумовлене тим, що він має виражений активуючий вплив на кісткову фосфатазу. Марганець стимулює процеси росту. Зазначено його позитивну дію на функцію органів кровотворення. Встановлено зв'язок між марганцем та функцією ендокринних залоз і особливо його вплив на статеві залози та пов'язаний з їхньою діяльністю статевий розвиток та розмноження. Важливим аспектом біологічної дії є його ліпотропні властивості: він попереджує ожиріння печінки, сприяє загальній утилізації жиру в організмі. Встановлено зв'язок між марганцем та обміном деяких вітамінів (аскорбінової кислоти, тіаміну).

При дефіциті марганцю виникають анемія, зниження інтенсивності росту організму, анормальний розвиток скелета (остеопороз), зрощення  кісток,  порушення  кісткоутворення  внутрішнього  вуха.

Добова  потреба в марганці дорослих становить 5—10 мг.

Марганець міститься у рослинних і тваринних продуктах. Найбільше його у горіхах (4200 мкг на 100 г), зернових виробах (400—1800 мкг), печінці (260—315 мкг), картоплі, салаті (300 мкг), капусті (170 мкг).

Цинк. Біологічна роль цинку різноманітна. Він входить до складу багатьох ферментів, зокрема карбоангідрази, яка виконує в процесі газообміну основну функцію виведення з організму вуглекислоти. Гіпоглікемічна дія цинку зумовлена його участю в синтезі інсуліну. Крім того, цинк бере участь у реалізації біологічної дії інсуліну.

Недостатність цинку (гіпоцинкоз) дуже поширена серед  населення багатьох країн світу. Описано три види патології залежно від дефіциту цинку:

- хвороба Прасада, яка характеризується затримкою росту дітей  (навіть карликовістю), відставанням статевого розвитку (гіпогонадизм), припиненням росту кінців кісток (епіфізів), потовщенням 
шкіри, втратою свідомості, зниженням апетиту, збільшенням маси 
печінки та селезінки;

- спотворені форми апетиту, відчуттів смаку і запаху. Хворі на 
цю  форму недостатності цинку можуть  поїдати землю (геофагія). 
У них виявляють низький рівень цинку в плазмі крові, еритроцитах, 
волоссі та сечі. Різновидом цієї форми недостатності цинку є знижене 
відчуття смаку. Цей симптом описаний у людей, які перенесли тяжкі 
інфекційні захворювання, а також: у дітей із затримкою росту, в ра 
ціонах яких переважають рафіновані вуглеводи з низьким вмістом 
цинку та недостатня кількість м'ясних продуктів. Зміна  смакових 
відчуттів при недостатності цинку пояснюється порушенням синтезу 
цинковмісного білка (густина) привушними слинними залозами вна- слідок порушення їхньої структури. Зміна смаку, як правило, супроводжується погіршенням відчуття запаху, аж до повної його втрати;

- запалення шкіри кінцівок (дерматит) та слизових оболонок порожнини рота, анального отвору, статевих органів, які супроводжуються гнійним запаленням нігтьового ложа (пароніхія) та загальним облисінням (алопецією).

При недостатності цинку погано загоюються рани. Пронос (діарея) — один із симптомів дефіциту цинку. Ранніми ознаками дефіциту цинку в організмі є психоемоційні розлади: апатія і депресія. Можуть спостерігатися підвищена збудливість, емоційне напруження, тремтіння (тремор) кінцівок, інколи порушення координації рухів (атаксія). Тяжкі симптоми гострого дефіциту цинку виникають при зменшенні вмісту його в плазмі крові нижче 3 мкмоль/л.

Ендогенна недостатність цинку виникає  при алкогольному цирозі печінки.

Добова  потреба в цинку становить 12—15 мг, а для матерів, які годують немовлят, — 25 мг.

Основні джерела легкозасвоюваного  цинку —  продукти тваринного походження (м'ясо, печінка, кров та ін.)

Хром. Головною функцією хрому є його вплив на засвоєння глюкози. Тривалентний хром — активна складова частина водорозчинного компонента глюкозотолерантного фактора, який синтезується в печінці. Основний ефект хрому полягає у запобіганні вираженим порушенням обміну вуглеводів та супровідним хронічним захворюванням, які зумовлені його дефіцитом. З цього випливає, що тривалентний хром необхідний для життєдіяльності людини. Крім того, хром утворює з інсуліном хромінсуліновий комплекс підвищеної активності, і ось чому він потрібен для активації малих доз інсуліну.

Серед населення України виявлено багато людей, які належать до груп ризику щодо виникнення недостатності хрому, адже типові раціони багатьох регіонів насичені рафінованими продуктами, які містять мало цього елементу. При дефіциті хрому погіршується засвоєння організмом глюкози, особливо в осіб середнього та похилого віку, зменшується вміст хрому в крові та волоссі, спостерігаються схуднення, підвищується рівень холестеролу і тріацилгліцеролів у сироватці крові. Спостерігається стійке підвищення рівня інсуліну в крові натще, швидке утворення склеротичних бляшок в аорті. Ризик виникнення недостатності хрому найбільший у дітей, які народилися з малою масою, а також при інсулінозалежному, так званому «юнацькому», діабеті та при діабеті у вагітних. Симптоми недостатності хрому виникають у дітей при білково-енергетичній недостатності, у людей похилого віку, вагітних жінок, а також при парентеральному харчуванні.

Рекомендоване добове споживання хрому становить 50—70 мкг.

Хром  міститься в багатьох продуктах  харчування, але засвоюваність його з різних продуктів неоднакова. Тому визначення лише загальної кількості хрому в харчових раціонах не може свідчити про забезпеченість організму цим мікроелементом. Так, максимальна кількість хрому виявлена в жовтках яєць і в устрицях. Однак найбільшу фізіологічну активність відносно хрому мають дріжджі, а найменшу — м'ясо курей та сухе молоко. У дріжджах хром знаходиться у високоактивній формі, можливо, навіть у вигляді глюкозо-толерантного фактора. Достатньо високий вміст біологічно доступного хрому мають печінка, м'ясо, хліб, сухі гриби та пиво. І, напроти, його немає в овочах та продуктах, виготовлених з них, у яєчному жовтку.

Селен. Фізіологічна роль селену визначається його участю в процесах окислення на рівні трикарбонових кислот і виконанням багатьох функцій, властивих вітаміну Е. Вважають, що селен бере участь в реакції декарбоксилювання а-кетоглутарової кислоти, а токоферол — у системі дегідрогенази а-ліпоєвої кислоти.

Дефіцит селену в харчуванні людей призводить до порушення функцій багатьох органів  і систем. Симптомами недостатності  селену є крововиливи, відкладення фібрину в стінках судин, дистрофічні зміни і фібриноїдне змертвіння (некроз) скелетних м'язів, серця, печінки, нирок, кишок, шкіри та інших органів і тканин, які виявляються у виникненні болю, слабкості, задишки, порушення серцевої діяльності. При хворобі Кешана (ювенільна кардіопатія) спостерігається зменшення концентрації селену в сироватці крові та активності селензалежної глутатіонпероксидази в еритроцитах.

Вважають, що основною причиною виникнення недостатності селену є зменшення пероксидного окислення ліпідів і порушення стабільності клітинних мембран. Більшість селену в організмі людини представлена у вигляді селенвмісних білків, де цей мікроелемент знаходиться у сполуці з амінокислотами.