yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Фізиологія та анатомія->Содержание->6.5. Обмен минеральных веществ

Возрастная физиология и анатомия

6.5. Обмен минеральных веществ

Для нормального функционирования организма необходимо посту­пление минеральных веществ, которые определяют структуру и функ­ции многих ферментативных систем и процессов, обеспечивают их нормальное течение, участвуют в пластическом обмене. У новорож­денного ребенка минеральные вещества составляют 2,5 % от массы тела, у взрослого — 5 %. Минеральные соли содержатся в пище в ко­личестве, достаточном для поддержания жизнедеятельности. Только хлорид натрия вводится дополнительно. Для растущего организма и во время беременности минеральных солей требуется больше. Не­обходимо дополнительно вводить соли калия, магния, натрия, хлор и фосфор. При избыточном употреблении минеральных солей они могут откладываться про запас: хлорид натрия — в подкожной клет­чатке, соли кальция — в костях, соли калия — в мышцах. При нехват­ке солей в организме они поступают из депо.

Изучение биологического воздействия минеральных веществ на организм было начато в 1891 г. русским ученым В.И. Вернадским. Он предположил, что в составе живых организмов есть элементы земной коры. В настоящее время их делят на макро- и микроэлементы. Мак­роэлементы необходимы человеку ежедневно в граммовых количест­вах, потребность в микроэлементах не превышает миллиграммов или даже микрограммов, а содержание их в организме составляет менее 0,005 %.

Макроэлементы

К макроэлементам относятся кальций, магний, натрий, калий, фосфор, сера, ванадий, каждый из которых выполняет в организме несколько функций.

Кальций — самый распространенный макроэлемент в организме человека. Общее содержание его составляет 1 кг. 99 % кальция входит в состав скелета, 1 % — в состав зубов. Зубной кальций обменивается очень медленно, лишь 4-6 г образуют быстро обмениваемый каль­ций. Кальций необходим для осуществления процесса свертывания крови, нервной проводимости, сокращения скелетной и сердечной мускулатуры. На усвояемость кальция большое влияние оказывает сочетание его с другими компонентами пищи. Например, при посту­плении его вместе с жирами усвояемость резко снижается. Хорошо утилизируется кальций из продуктов, одновременно богатых и фос­фором. Оптимальное соотношение кальция и фосфора — 2:1, что имеет место в молоке и молочных продуктах, являющихся основными пищевыми источниками кальция. Особенно много кальция содер­жится в сырах, а также бобовых, сое, арахисе. Из молочных продуктов всасывается 20—30 % кальция, из растительных — 50 %. Потребность в кальции возрастает в детском возрасте в связи с ростом костной ткани, у беременных и кормящих женщин, после травм и переломов костей.

Для развития ребенка наиболее важно соотношение кальция и фос­фора. С обменом этих веществ связаны рост костей, окостенение хрящей и окислительные процессы в организме. Наибольшая потреб­ность в кальции наблюдается на первом году жизни: в 8 раз больше, чем на втором году, и в 13 раз больше, чем на третьем, затем она сни­жается, составляя 0,7—2,4 г в сутки. Оптимальное соотношение между концентрацией солей кальция и фосфора для детей дошкольного воз­раста составляет 1:1, в возрасте 8—10 лет — 1,5:1, у подростков — 2:1. Такое соотношение способствует нормальному развитию скелета.

У женщин потребность в кальции увеличивается в период климак­са. В это время дефицит его в костной ткани приводит к развитию ос- теопороза с повышенной хрупкостью костей, склонностью к их пере­ломам. Суточная доза кальция колеблется в пределах 550-1300 мг в зависимости от возраста. Очень важно, чтобы к 25-30 годам в орга­низме сформировалась максимальная масса костной ткани. При ста­рении костная ткань теряет часть кальция, что называется деминера­лизацией костей, которая с возрастом захватывает все части скелета. Это способствует развитию различных заболеваний скелета, в том числе остеохондроза, более частым переломам костей.

Общее содержание магния в организме взрослого человека состав­ляет 21—24 г, из которых 50—70 % находится в костной ткани. При де­фиците магния он частично высвобождается из костей. Магний явля­ется универсальным регулятором биохимических и физиологических процессов в организме, так как участвует в энергетическом и пласти­ческом обмене. Он участвует более чем в 300 биохимических реакциях. Особое значение имеет магний в функционировании нервной системы и проводящей системы сердца. Хорошая обеспеченность организма магнием способствует лучшей переносимости стрессовых ситуаций, подавлению депрессии. Существенно увеличивается потребность ор­ганизма в нем при физических нагрузках, у спортсменов в процессе длительных тренировок, а также при стрессовых ситуациях. Ежеднев­ная потребность в магнии организма взрослого человека составляет 300—400 мг. У лиц, занимающихся тяжелым физическим трудом, у спортсменов, беременных и кормящих женщин она возрастает на 150 мг в сутки. Значительное количество магния содержится в орехах и зерновых культурах, рыбе и свежих фруктах (особенно бананах). Недостаточное содержание магния в организме проявляется синдро­мом «хронической усталости», снижением умственной работоспо­собности, ослаблением внимания и памяти. Могут наблюдаться тре­мор и судороги скелетной мускулатуры (икроножных и подошвенных мышц). Гипермагниемия встречается редко.

Натрий — основной катион плазмы крови, определяющий вели­чину осмотического давления. Обычно за сутки взрослый человек принимает от 5 до 15 г натрия. Основным пищевым источником его является поваренная соль. В условиях обычной жизнедеятельности человека дефицит натрия маловероятен, так как его достаточно в боль­шинстве пищевых продуктов. Дополнительное количество натрия мо­жет потребоваться только после интенсивных физических нагрузок, когда он теряется с потом. Суточная потребность в натрии детей — 25-40 мг.

Калий — основной внутриклеточный ион, тогда как главный вне­клеточный ион — натрий. Калий играет существенную роль в регулиро­вании многочисленных функций организма. Он участвует в процессе проведения нервных импульсов и способствует лучшей деятельности головного мозга, повышая снабжение его кислородом, снижает арте­риальное давление, осуществляет сокращения сердечной мышцы. Суточное потребление калия составляет 900 мг. Богаты калием цитру­совые, все зеленые овощи, картофель. При низкоуглеводной диете (мало овощей и фруктов) возможно понижение его уровня в организ­ме, что приводит к развитию общей слабости и ослаблению рефлек­сов. Усиливает выведение калия из организма употребление алко­гольных напитков, кофе, сахара. Нередко люди для снятия чувства усталости выпивают большое количество кофе, но возникающий при этом дефицит калия приводит к обратному результату, что сопровож­дается различными нарушениями сердечного ритма. Повышенное содержание калия в крови может возникнуть при чрезмерной физи­ческой нагрузке или при избыточном потреблении калия и также приводит к нарушению сердечного ритма. Суточная потребность де­тей в калии — 12—30 мг.

Фосфор — элемент, необходимый для многих жизненно важных физиологических процессов, в том числе для минерализации костной ткани. 80 % его находится в костной ткани, остальные 20 % — в фер­ментных системах. Фосфор широко распространен в пищевых про­дуктах, и случаи его недостаточности у здорового человека неизвестны. Наибольшее его количество содержится в рыбе, мясе, яйцах, зерновых продуктах, орехах. Однако для всасывания фосфора из пищи необхо­димо наличие многих факторов, в частности витамина Б. Фосфор участвует практических во всех физиологических и химических про­цессах организма. Он необходим для нормальной структуры костей и зубов, является обязательным компонентом нуклеиновых кислот и ферментных систем. Потребление фосфора достигает максимума в юности, причем у мужчин оно выше, чем у женщин. Для населения экономически развитых стран существует проблема избыточного по­требления фосфора. Кроме того, важно не только абсолютное количе­ство потребляемого с пищей фосфора, но и оптимальное соотношение фосфора и кальция в пищевом рационе (как описано выше). Однако в реальных условиях оптимальное соотношение кальция и фосфора встречается только в молоке и молочных продуктах, в большинстве же продуктов фосфора значительно больше, чем кальция. Так, в хлебе и картофеле соотношение кальция и фосфора равно 1:5, а в мясе и ры­бе — до 1:20. Таким образом, в рационе современного человека соот­ношение кальция и фосфора отличается от оптимального в сторону избыточного потребления фосфора. Все это может вызвать измене­ния в костной ткани и почках.

Ванадий участвует в метаболизме холестерина и синтезе ряда гор­монов. Снижение его содержания приводит к ослаблению репродук­тивной функции. Естественные источники ванадия — грибы, соя, зе­лень, злаки, печень и морепродукты. При избытке его появляются признаки нарушения функций печени и почек, а также угнетения функции костного мозга.

Сера поддерживает упругость и здоровый вид кожи. Она необходи­ма для образования кератина — белка, находящегося в суставах, воло­сах и ногтях, входит в состав почти всех белков и ферментов, способ­ствует секреции желчи в печени. Сера имеется во всех продуктах с высоким содержанием белка: мясе, яйцах, бобовых, молоке, рыбе. Дефицит ее может возникнуть при недостатке белка в рационе и у ку­рильщиков.

Микроэлементы

Микроэлементы присутствуют в организме в небольших количе­ствах (0,005 % от массы тела) и по степени необходимости располага­ются в следующем порядке: железо, йод, медь, марганец, цинк, ко­бальт, молибден, селен, хром, фтор, кремний, никель, мышьяк. Еще недавно считалось, что недостаточность микроэлементов, кроме же­леза и никеля, развивается крайне редко. В настоящее время установ­лена физиологическая роль многих микроэлементов и выявлены де­фициты метаболизма, связанные с их недостатком. Например, ранее была известна только токсическая роль селена, а сейчас установлено его антиоксидантное действие. Дефицит селена в почве, а следова­тельно, в растительных и животных продуктах выявлен в Беларуси, во многих регионах Прибалтики, Украины, России. Использование син­тетических питательных смесей для детей раннего возраста создает риск недостаточности элементов для нормальной жизнедеятельности человеческого организма. Загрязнение окружающей среды и созда­ние синтетических пищевых продуктов ведет к возможности дефици­та некоторых микроэлементов или их чрезмерного распространения.

Железо относится к важнейшим микроэлементам. Оно входит в состав гемоглобина эритроцитов, миоглобина и многих ферментов, участвует в процессах кроветворения, обеспечивает фагоцитоз и им­мунитет.

В организме человека содержится 3,5-5 г железа: 65 % в гемогло­бине, 31 % — в депо, 4 % — в миоглобине и плазме крови. Суточная потребность в железе составляет 10-15 мг. У детей потребность в же­лезе выше, чем у взрослых. Из общего количества железа, получаемо­го взрослым человеком с пищей за сутки (10 г), усваивается лишь 1-1,5 мг. Такое же количество ежесуточно теряется при слущивании эпидермиса и кишечного эпителия. Если в организм поступает мень­шее количество железа, его всасывание возрастает до 5—6 мг. Потреб­ность организма в железе повышается в период роста, при беременно­сти, во время менструаций. При недостаточном поступлении железа с пищей (неполноценное питание, диета с недостаточным количест­вом мясных продуктов) возникает дефицит его, что приводит к разви­тию железодефицитной анемии. Поданным ВОЗ, в мире ею страдает около 600 млн человек. В Европе заболевание встречается у 40 % жен­щин, 15 % мужчин, 90 % беременных, а в некоторых африканских и азиатских странах — у 70-90 % населения.

Значение йода в жизнедеятельности человеческого организма очень велико. Во многих регионах земного шара имеется дефицит йода в почве и питьевой воде, вследствие чего население указанных рай­онов получает недостаточное его количество. Согласно данным ВОЗ, более 30 % населения мира проживают в районах, где отмечается не­достаточное потребление йода. Проблема йодного дефицита чрезвы­чайно актуальна для Беларуси и России. Так, более чем на 70 % терри­тории России выявлен недостаток йода в воде, почве и продуктах питания. Около 20 млн населения земли вследствие дефицита йода имеют умственную отсталость. Суточная потребность взрослого че­ловека в йоде составляет 150 мкг, беременных женщин — 200 мкг.

Практически на всей территории Беларуси реальное потребление йода меньше рекомендуемой нормы и не превышает 40—80 мкг в день, что соответствует понятию «минимальный умеренный дефицит йода», который характеризуется как «скрытый голод йода». Особенно боль­шое значение дефицит йода имеет во время беременности, при фор­мировании плода, его нервной и эндокринной систем и является факто­ром риска развития у ребенка кретинизма. При дефиците йода у детей возникают нарушения психических функций, увеличивается заболе­ваемость, снижается успеваемость. Коррекция дефицита йода обес­печивается путем изменения характера питания или дополнительным приемом йодсодержащих препаратов. Рекомендуется употреблять в пищу естественные продукты, богатые йодом. К ним относятся мор­ская капуста, морская рыба и другие морепродукты, овощи, выра­щенные на почве, богатой йодом. К сожалению, этими продуктами полностью устранить дефицит йода у большинства жителей Беларуси весьма сложно. В наших условиях целесообразно употреблять йоди­рованную соль, йодированную воду, обогащенные йодом хлеб и мо­лочные продукты, адаптированные молочные смеси для детей.

Медь — жизненно необходимый микроэлемент, так как входит в состав белков. В организме человека содержится 150 мг меди, из них 10— 12 мг в печени, остальное количество — в других органах и тканях. Суточная потребность в меди около 2-3 мг. Приобретенная недоста­точность меди встречается редко.

Кобальт входит в состав молекулы витамина В12, участвует в кро­ветворении, процессах роста и размножения совместно с цинком, медью, железом. Для взрослого человека суточная потребность в ко­бальте составляет около 0,05-0,1 мг. Основной естественный его ис­точник — зеленые листовые овощи.

Цинк в организме человека составляет менее 0,01 % массы тела, имеет значение в регенерации тканей, входит в состав ферментов, об­ладает антиоксидантными свойствами. Наибольшее количество его содержится в субпродуктах, мясе, нешлифованном рисе, семенах подсолнечника. Дефицит цинка в организме сопровождается ослаб­лением иммунитета, у детей — снижением аппетита, нарушением вкуса и замедлением роста. Недостаточность цинка сказывается на половой функции, ее проявления сходны с теми, которые развивают­ся при старении организма. Опасность дефицита цинка появляется у строгих вегетарианцев, а также курильщиков и страдающих алкого­лизмом.

Большая часть фтора в организме заключена в костях и зубах. По­этому наличие его в пище необходимо для правильного формирова­ния костной и зубной ткани. Рафинированные продукты питания не всегда содержат достаточное количество фторидов, в связи с чем очень важно фторирование питьевой воды, особенно для правильного разви­тия костной системы растущего организма. Недостаточное содержа­ние фтора в организме человека предрасполагает к развитию кариеса зубов и остеопороза. Богатыми его источниками являются морепро­дукты и чай. Физиологическая потребность во фторе составляет 1 мг в сутки. При избыточном его поступлении в организм возникает флюо­роз, проявляющийся появлением светлых пятен на эмали зубов, ис­кривлением коленных суставов и изменениями в позвонках.

Молибден способствует нормальному обмену углеводов и жиров, утилизации железа. Наибольшее его количество содержится в листо­вых овощах, неочищенном зерне и бобовых. Помогает сохранению хорошего общего самочувствия.

Марганец входит в состав ферментных систем и необходим для поддержания нормальной структуры костей. Наибольшее его количе­ство содержится в зеленых листовых овощах, продуктах из неочищен­ного зерна, орехах, чае. При марганцевой недостаточности человек худеет, появляются тошнота, рвота, изменяется цвет волос. В высоко­калорийной, рафинированной мясо-молочной пище марганца не хва­тает, поэтому в рацион надо включать каши из неочищенных круп, хлеб из отрубей, семечки, орехи, зелень.

Селен является биологически активным микроэлементом, входя­щим в состав многих гормонов и ферментов и связанным таким обра­зом с деятельностью всех органов, тканей и систем. Со времени его открытия (1817) и до недавних пор селен относили к ядовитым мик­роэлементам, и обнаружение его в организме считалось признаком отравления. В последние годы взгляды на роль селена для человече­ского организма изменились: он признан незаменимым, жизненно важным микроэлементом. Селен участвует в процессах воспроизвод­ства, развития молодого организма и старения человека, а следова­тельно, во многом влияет на продолжительность жизни. Селен — мощный антиоксидант, он стимулирует образование антител и повы­шает защиту от простудных и инфекционных заболеваний, участвует в выработке эритроцитов, способствует поддержанию и продлению сексуальной активности. В настоящее время установлено, что селен снижает заболеваемость раком на 40 % и уменьшает смертность от рака на 50 %. Для некоторых регионов Беларуси характерна недоста­точная обеспеченность селеном, обусловленная низким уровнем его в продуктах питания. Дефицит селена может вызвать заболевания раз­личных органов и систем, в том числе и онкологические. Недостаточная обеспеченность микроэлементом является одной из причин прежде­временного старения и снижения продолжительности жизни. Основ­ным источником селена для человека служат пшеничная и ржаная мука. Средний уровень селена в пшеничной муке Беларуси в 2—3 раза ниже нормы. Суточная потребность в селене для взрослых людей со­ставляет от 50 до 200 мкг. В настоящее время проблема дефицита селе­на в организме людей привлекает большое внимание.

Бром участвует в регуляции деятельности нервной системв1, воз­действует на функции некоторых эндокринных желез. Суточное по­требление брома взрослым человеком составляет 0,1—1 мг. Наиболее богаты этим элементом зерновые, бобовые и молоко. Чрезмерное на­копление брома в организме сопровождается угнетением функций ЦНС и поражением кожных покровов.

Бор имеет важное значение в формировании костной ткани, пре­дупреждает развитие остеопороза. Суточная потребность в нем — 2 мг. Наибольшее количество бора человек получает с корнеплодами.

Хром участвует в обмене углеводов и жиров, в синтезе инсулина. Дефицит его может вызвать развитие атеросклероза и сахарного диа­бета, гипертензии. Основные пищевые источники хрома — дрожжи, мясные продукты, яичный желток, печень.

Кремний имеет большое значение в процессе роста и формирова­ния костей, хрящевой и соединительной ткани, способствует предот­вращению остеопороза, укреплению клеток кожи, волос и ногтей, снижает хрупкость костей. Наибольшее количество его содержится в корнеплодах и других продуктах, богатых растительной клетчаткой. Кремниевая недостаточность приводит к ослаблению кожных покро­вов: кожа становится сухой и дряблой, а волосы и ногти — сухими и ломкими. Суточная физиологическая потребность в кремнии ко­леблется от 20 до 50 мг.

 

56