Основные микро-, макро- минералы и микроэлементы

Особенно уязвимы в этом отношении дети, организм которых претерпевает изменений, а также пожилые люди и беременные женщины. Поэтому есть веские основания узнать подробнее о роли минералов.

Общая информация о макро- и микроминералах

Минеральные вещества, наряду с витаминами и другими биологически активными веществами, являются обязательными элементами, необходимыми для нормальной работы организма. Минералы составляют 4-6% (~2.5 кг) от общей массы тела человека.

Минералы содержатся в:

• костной ткани;
• тканевых белках;
• энзимах;
• в составе крови;
• в некоторых витаминах.

81 элемент присутствует в организме человека. Минеральные вещества входят в состав всех жидкостей и тканей, регулируя более 50 000 биохимических процессов.

Общая характеристика минералов

• Не синтезируются в организме, должны поступать из пищи.
• Являются незаменимыми, абсолютно необходимы для протекания биохимических реакций.
• Не содержат калорий.
• Не являются сами по себе источником энергии, но необходимы для ее производства.
• Являются структурными элементами тканей (нервов, мышц, костей, зубов, крови, лимфы, мягких тканей).

Классификация минеральных веществ

По количественному содержанию в теле человека минералы делят на:

• Макроминералы (макроэлементы) — содержатся в теле человека в достаточно больших количествах, более 0,01 % от общей массы тела. 8 минералов — Фосфор (P), Сера (S), Кальций (Ca), Калий (K), Магний (Mg), Натрий (Na), Хлор (Cl), Кремний (Si).
• Микроминералы (микроэлементы) — содержатся в теле человека в количестве менее 100 мг. Наиболее значимые для организма — Железо (Fe), Йод (I), Медь (Cu), Цинк (Zn), Кобальт (Co), Хром (Cr), Молибден (Mo), Никель (Ni), Ванадий (V), Селен (Se), Марганец (Mn), Фтор (F), Литий (Li).

Классификация по количественному признаку (макро- и микроэлементы) удобна, но она ничего не говорит о важности и биологической роли элемента в организме. Количественное содержание некоторых элементов в организме значительно отличается в зависимости от места обитания человека, питания, экологической обстановки, основной деятельности (в большей степени это относится к фтору, ванадию, селену, стронцию, молибдену, кадмию).

Микронутриенты

Микроэлементы еще часто называют микронутриентами. Эта группа веществ в свою очередь классифицируется на два типа:

• Эссенциальные, то есть жизненно важные вещества. Их дефицит наблюдается в редких случаях. В этот перечень входит железо, селен, марганец, молибден и еще ряд компонентов.
• Условно эссенциальные вещества — это литий, ванадий, кремний, бром.

По другой классификации все микроэлементы делятся на:

• стабильные — их содержание составляет до 0,05%;
• нестабильные — это 20 веществ, которые присутствуют в организме в очень мизерных количествах ниже одной сотой процента;
• загрязняющие вещества, при избытке которых непременно следуют болезни.

Все макро и микроэлементы распределены в организме неравномерно. Их концентрация может изменяться в разные периоды жизни, например, в период полового созревания увеличивается потребность в них организма. На концентрацию могут оказывать влияние внешние факторы и внутренние.

Распределение макроэлементов в организме

Для определения важности минерала в организме необходимо учитывать критерии жизненной необходимости (роль минерала в обеспечении жизненно важных процессов).

Эссенциальные вещества

• Жизненно необходимые для организма вещества называются эссенциальными.
• Постоянно присутствуют в организме.
• Распределяются по ткани в определенном порядке.
• Низкое содержание элемента в рационе вызывает определенные изменения в метаболизме и симптомы дефицита, является причиной развития заболеваний.
• Добавление данного элемента в пищу или в виде добавок устраняет симптомы дефицита.
• Группа эссенциальных элементов постоянно пополняется по мере изучения свойств минералов. Например, кадмий, ранее считавшийся токсичным веществом, оказался эссенциальным, но в микродозе.

Общие функции микро- и макроэлементов

• Микроэлементы в организме включены в состав ферментов и других важных соединений.
• Входят в состав гормонов (йод входит в состав гормонов щитовидной железы, цинк входит в состав инсулина и половых гормонов).
• Обеспечивают кислотно-щелочное равновесие в организме.
• Поддерживают иммунные реакции.
• Обеспечивают сокращение и расслабление мышц.
• Обеспечивают перенос кислорода и процессы тканевого дыхания (в митохондриях).
• Регулируют нервные сигналы.
• Участвуют в процессе кроветворения, костеобразования.
• Поддерживают осмотическое давление, регулируют транспорт веществ в клетку.

Микроэлементы в составе ферментов

• Ферменты или энзимы — сложные молекулы белка, ускоряющие химические реакции в живых системах. Более 25% всех ферментов для проявления полной каталитической активности нуждается в ионах металлов. Например, медь и железо входят в состав или активируют около 30 ферментов, а цинк — более 200.
• Железо — входит в состав Цитохрома, обеспечивает процессы детоксикации в организме.
• Медь — входит в состав Цитохромоксидазы, участвует в процессах клеточного дыхания.
• Хром — входит в состав фермента, ускоряющего усвоение инсулина.
• Магний — входит в состав ферментов, участвует в углеводном и фосфорном обмене, в поддержании постоянной температуры тела, в образовании белков.
• Калий, натрий — входят в состав АТФазы, необходимой для транспорта микроэлементов через клеточную мембрану.
• Молибден — входит в состав некоторых ферментов (ксантиноксилазы, альдегидоксилазы, сульфатоксидазы), участвует в тканевом дыхании.

Баланс микроэлементов

Макро и микроэлементы являются основой всех организмов. Человек, получая микроэлементы из внешней среды, находится в постоянной зависимости от химического состава воды, пищи, воздуха. Баланс микроэлементов может нарушаться при недостаточном и/или избыточном их поступлении в организм. Дефициты эссенциальных МЭ вызывают болезни недостаточности, при контакте организма с избытком токсичных МЭ возникают интоксикации — отравления.

Польза микроэлементов

Поскольку для нормального функционирования организма главным условием является баланс микроэлементов, поэтому даже малейший сдвиг уровня содержания может отразиться негативно на состоянии здоровья. От нутриентов, например, зависит течение таких важнейших процессов:

• кроветворение;
• синтез ферментов;
• производство гормонов;
• метаболизм;
• усвоение витаминов;
• рост костных тканей и их прочность.

Огромное влияние эта группа веществ оказывает на уровень иммунной защиты. Именно за счет микронутриентов формируется нужный баланс щелочей и кислот, они обеспечивают функциональность клеточной мембраны и работоспособность репродуктивной системы. Без них не проходит один из самых важных процессов - кислородный обмен.

Последствия нарушения баланса микроэлементов

При нарушении баланса концентрации микроэлементов в организме активность выработки или разрушения различных соединений (гормонов, белков и др.) изменяется в геометрической прогрессии.

• При потере молекулой алкогольдегидрогеназы всего одного атома цинка из четырех, в десятки раз снижает активность фермента (плохо нейтрализуется алкоголь).
• При дефиците цинка снижается активность угольной ангидразы, отвечающей в организме за утилизацию CO (угарного газа).
• Нехватка железа и меди нарушает синтез гемоглобина.
• Дефицит хрома приводит к снижению активности фактора толерантности к глюкозе, отвечающего за чувствительность организма к сахару.

Даже небольшой дефицит какого-либо микроэлемента влечет за собой нарушение обмена веществ, снижение адаптационных способностей организма и нарушает качество жизни

Что опасней: недостаток или избыток?

Специалисты утверждают, что оба варианта дисбаланса представляют практически равносильную угрозу для здоровья.

Дефицит приводит к серьезному сбою всех функций, что неизменно отражается на общем здоровье. Особенно опасна нехватка микроэлементов, которые в дефиците на территории проживания человека. В такой ситуации восполнить дефицит можно только за счет питания и дополнительно приема комплексов. Например, есть регионы, где не хватает йода. При нехватке в организме данного элемента обязательно последуют нарушения в работе щитовидной железы, что повлечет серьезные проблемы умственного развития детей.

Причиной избытка может быть только бесконтрольный прием препаратов с содержанием определенного комплекса веществ. Существует также определенный риск для тех, кто трудится на химическом предприятии. В случае аварии тогда может в организм попасть повышенное количество, например, меди. Но при сильной интоксикации развивается яркая клиническая картина, которую невозможно пропустить мимо.

Вызвать повышенное содержание цинка, что тоже опасно, может привычка хранить продукты питания в оцинкованной посуде.

Тяжелее всего переносится избыток хлоридов. Интоксикация бывает настолько сильной, что все нередко заканчивается летальным исходом. Избыток солей вызывает задержку жидкости, что увеличивает риск инфарктов и инсульта.

Какие патологические состояния может вызвать дефицит микроэлементов

Люди, которые тщательно следят за своим здоровьем без труда могут определить даже без специальных анализов, какого микронутриента не хватает в организме. Приведем несколько примеров:

• Если стремительно увеличивается вес, значит, не хватает хрома или марганца.
• В основе многих проблем с пищеварением лежит дефицит хрома и цинка.
• Ломкие ногти обычно у людей, в организме которых недостаточно селена и кремния. Эти компоненты отвечают за хорошее состояние волос.
• При появлении на коже аллергии или высыпаний можно заподозрить нехватку цинка и селена.
• Недостаток марганца и меди может спровоцировать появление пигментных пятен, что часто наблюдается во время беременности.

Самым востребованным микронутриентом является цинк. Данный элемент отвечает за работу предстательной железы и выработку половых гормонов. При его низкой концентрации развивается дисбактериоз и пищевая аллергия.

Волосы человека представляют собой самую сложную структуру, поскольку в них присутствует 2-3 десятка микроэлементов. В моче и крови всего до десятка таких веществ

Распространенность дефицитов микроэлементов 

В мире

• Йод — 2 млрд. человек.
• Железо — 2 млрд. человек.
• Цинк — 3 млрд. человек.

В России

Йод — более 50% субъектов РФ являются йоддефицитными, 60% населения проживает в регионах с природно-обусловленным дефицитом йода.

Распространенность среди детского населения железодефицитных анемий составляет 90–96%.

Причины дефицитов микроэлементов

• Однообразное питание, дефицит овощей и фруктов в рационе.
• Увеличение потребления рафинированных (очищенных), продуктов (белая мука, сахар, кондитерские изделия).
• Интенсивная технологическая обработка пищевых продуктов.
• Низкая биодоступность минералов из-за присутствия в пищевых продуктах деминерализующих веществ (щавелевая кислота, фитины, пищевые волокна), подавляющих усвоение кальция, железа, цинка и др.
• Ограничение грудного вскармливания (причина дефицитов макро- и микроэлементов у детей).
• Нарушение всасывания в кишечнике по причине воспалительных процессов.
• Водопроводная очистка воды.
• Истощение почвы и использование удобрений.
• Избыток некоторых веществ в пище приводит к дефициту других из-за нарушения всасывания (конкуренция за всасывание).
• Особые состояния: стресс, травмы, заболевания, беременность и т.д.

Потери минералов при помоле зерна

Причины переизбытка макро- и микроэлементов

У здоровых взрослых в случае полноценного питания, организм сохраняет баланс между поглощением и выделением микро- и макроэлементов.

• В некоторых случаях может происходить излишнее накопление эссенциальных веществ.
• У детей, а также при особых состояниях у взрослых (беременность, состояние после заболеваний, переломов, ожогов и травм) организм может удерживать большие количества микроэлементов, чем необходимо.
• При некоторых генетические особенностях, связанных с задержкой микроэлементов в организме, например, накопление железа при гемохроматозе, накопление меди при болезни Вильсона Коновалова.
• Употребление алкоголя может способствовать накоплению железа.
• Переизбыток некоторых веществ в пище вызывает накопление других микроэлементов (кадмий нарушает работу гепсидина и увеличивает накопление железа).
• Хроническое воспаление может вызывать излишнее накопление железа.
• Использование металлической посуды без защитного покрытия (цинковая, медная, алюминиевая, чугунная, железная посуда).
• Работа с вредными условиями труда (с красками, с металлами).
• Использование некачественной питьевой воды (с высоким содержанием фтора, железа и т.д.).
• При нарушении работы органов выделения (почки, кишечник).

Примеры дисбалансов микроэлементов

• Тяжелые металлы способны вытеснять и замещать в молекулах ферментов и других биологически активных веществ «нужные» микроэлементы, что ведет к ухудшению обмена веществ в организме.
• Стресс приводит к потери организмом магния, марганца, цинка.
• Нарушение выделения инсулина поджелудочной железой ведет к потере магния и цинка.
• Повышенная потливость может быть причиной развития дефицитов магния и цинка.
• Нарушение баланса женских половых гормонов приводит к дефицитам меди и цинка.

Эффективные формы макро- и микроэлементов

Микроэлементы лучше усваиваются организмом из пищи или в комплексе с органическими кислотами, аминокислотами (ацетаты, глюконаты, аспарагинаты, глутаматы, лактаты, аскорбаты, пиколинаты и др., соединения с аминокислотами метионином, цистеином и др.) и в виде комплексных препаратов на основе пивных дрожжей, спирулины, торфа и др. 

При использовании биологически активных форм препаратов может быть снижена дозировка микроэлементов в несколько раз при сохранении выраженного лечебного эффекта. Неорганические соли микроэлементов (сульфаты, окиси, карбонаты) усваиваются значительно хуже.

При использовании неорганических форм могут возникать побочные явления:

• тошнота;
• рвота;
• расстройства стула.