6.5. Физиологическое значение биоэлементов

6.5. Физиологическое значение биоэлементов

Знание роли различных макро– и микроэлементов, необходимых человеку как биологическому виду, постоянно дополняется новыми данными. Осознание проблемы дисбаланса макро– и микроэлементов у спортсменов привело к появлению первых попыток индивидуальной коррекции их биохимического статуса, включающих оценку элементного, витаминного, ферментного и антиоксидантного баланса.

У спортсменов при больших физических нагрузках напряженность обменных процессов резко возрастает, а значит, увеличивается потребность в витаминах и макро– и микроэлементах. Для ряда витаминов доказано, что их прием должен регулироваться, исходя из энергозатрат. Относительно макро– и микроэлементов таких данных нет, однако точно известно, что с потом, мочой, слюной выделяется значительное количество многих элементов, нарушая их баланс в организме, вызывая определенные физиологические и патологические сдвиги. Следовательно, учитывая значимость элементов в сохранении гомеостаза, совершенно очевидна необходимость их поставки в определенных пропорциях людям, особенно спортсменам.

Натрий. В организм человека натрий поступает ежедневно в виде хлорида натрия в достаточно больших количествах: 12–15 г. Натрий играет весьма важную роль в регуляции осмотического давления и водного обмена, при нарушении которых отмечаются следующие признаки: жажда, сухость слизистых оболочек, отечность. Он оказывает значительное влияние и на белковый обмен. Обмен натрия находится под контролем щитовидной железы и регулируется в основном альдостероном.

Суточное потребление натрия составляет около 4–7 г.

В организме человека натрий выполняет внеклеточные функции, а именно:

– поддержание осмотического давления и рН среды;

– формирование потенциала действия путем обмена с ионами калия;

– транспорт углекислого газа;

– гидратацию белков;

– солюбилизацию органических кислот.

Внутри клеток натрий необходим для поддержания нейромышечной возбудимости и работы натрий-калиевого насоса, обеспечивающих регуляцию клеточного обмена различных метаболитов. От натрия зависит транспорт аминокислот, сахаров, различных неорганических и органических анионов через мембраны клеток.

Основные проявления дефицита натрия:

– исхудание, слабость;

– кожные сыпи, выпадение волос;

– поносы, кишечные колики;

– судорожные сокращения скелетных мышц;

– угнетение центральной нервной системы Основные проявления избытка натрия:

– утомление, возбуждение;

– неврозы;

– дисфункция надпочечников;

– нарушение выделительной функции почек;

– жажда;

– отеки;

– гипертензия;

– остеопороз.

Коррекция дисбаланса натрия в организме. Нарушение обмена натрия в организме можно регулировать с помощью диеты с пониженным или повышенным содержанием его в продуктах, а также с помощью препаратов, восполняющих дефицит или устраняющих избыток элемента. К препаратам, восполняющим дефицит натрия, относятся солевые растворы типа регидрона. Препараты альдостерона (верошпирон), диуретики устраняют избыток натрия в организме человека.

Калий. Соединения калия поступают в организм с пищей. В организме взрослого человека содержится 160–180 г калия (около 0,23 % от общей массы тела). Его биоусвояемость организмом составляет 90–95 %. Соли калия быстро всасываются и быстро выводятся из организма с мочой, потом и через желудочно-кишечный тракт.

Калий является основным внутриклеточным катионом. Его концентрация в клетках на порядок выше, чем вне клеток. Главной функцией калия является формирование трансмембранного потенциала и распространение изменения потенциала по клеточной мембране путем обмена с ионами натрия по градиенту концентраций. Вместе с натрием и хлором калий является постоянным составным элементов всех клеток и тканей.

Суточное потребление калия составляет примерно 2000 мг.

Основные функции калия в организме:

– поддержание постоянства состава клеточной и межклеточной жидкости;

– поддержание кислотно-щелочного равновесия;

– обеспечение межклеточных контактов.

Основные проявления дефицита калия:

– психическое истощение, чувство усталости, депрессия, снижение работоспособности;

– мышечная слабость;

– ослабление защиты организма от токсических воздействий;

– истощение надпочечников, снижение адаптационных возможностей организма;

– обменные и функциональные нарушения в миокарде, изменение ритма сердечных сокращений, сердечная недостаточность;

– сухость кожи, ломкость волос;

– тошнота, рвота и атония кишечника.

Основные проявления избытка калия:

– повышенная возбудимость, раздражительность, беспокойство, потливость;

– слабость и парезы мышц, дегенеративные нервно-мышечные расстройства;

– нейроциркуляторная дистония;

– аритмии, ослабление сократительной способности мышцы сердца;

– параличи скелетных мышц;

– кишечные колики.

Коррекция недостатка и избытка калия в организме. При дефиците калия в организме могут быть полезными следующие рекомендации:

– ограничение психических и нервных перегрузок, организация правильного режима труда и отдыха;

– увеличение потребления продуктов с повышенным содержанием калия: молока и молочных продуктов, томатов, петрушки, абрикосов, кураги, изюма.

При избытке калия в организме необходимо ограничить его поступление извне, принять меры к нормализации регуляции обмена и лечению сопутствующих заболеваний.

Магний поступает в организм с пищей и водой. Особенно богата магнием растительная пища. Часть ионизированного элемента отщепляется от магнезиальных солей пищи еще в желудке и всасывается в кровь. Основная часть труднорастворимых солей магния переходит в кишечник и всасывается только после их соединения с жирными кислотами; в желудочно-кишечном тракте абсорбируется до 40–45 % поступившего магния. В крови человека около 50 % элемента находится в связанном состоянии, а остальная часть – в ионизированном.

В организме взрослого человека содержится около 140 г магния (0,2 % от массы тела), причем ? от этого количества приходится на костную ткань. Выводится из организма в основном с мочой. Норма поступления составляет 200–400 мг в течение суток.

Магний является важнейшим внутриклеточным элементом. Он участвует в обменных процессах, тесно взаимодействуя с калием, натрием и кальцием; является активатором для множества ферментативных реакций. Нормальный уровень магния в организме необходим для обеспечения энергетики множества жизненно важных процессов, регуляции нервно-мышечной проводимости, тонуса гладкой мускулатуры. Магний стимулирует образование белков, регулирует хранение и высвобождение АТФ, снижает возбуждение в нервных клетках.

Магний укрепляет иммунную систему, обладает антиритмическим действием, способствует восстановлению сил после физических нагрузок. Магний легко вступает в обменные реакции с кальцием. Эти два элемента легко вытесняют друг друга из соединений. Дефицит магния в диете, богатой кальцием, обусловливает задержку кальция во всех тканях, что ведет к их обызвествлению.

Основные проявления дефицита магния:

– утомляемость, раздражительность;

– потеря аппетита, тошнота, рвота, диарея;

– заболевания сердечно-сосудистой системы (магний зависимые аритмии, ангиоспазмы, стенокардия);

– истощение функции надпочечников;

– мышечная слабость, судороги мышц;

– иммунодефициты.

Основные проявления избытка магния:

– вялость, сонливость, снижение работоспособности;

– диарея.

Коррекция недостатка и избытка магния в организме. При недостаточном поступлении магния в организм необходимо избегать психических и нервных перегрузок, увеличить потребление продуктов с повышенным содержанием этого элемента, ограничить прием фармпрепаратов.

Кальций в больших количествах содержится во многих пищевых продуктах и ежедневно поступает в организм с пищей. Значительное его количество содержится в молочных продуктах. В меньших количествах он присутствует в огородной зелени, овощах, орехах и рыбе.

Всасывание кальция происходит в тонком кишечнике, главным образом в двенадцатиперстной кишке. Здесь желчные кислоты образуют с солями кальция комплексные соединения, которые затем проходят через кишечные ворсинки.

Кальций является важной составляющей частью организма; его общее содержание – около 1,4 %. В организме он распределен неравномерно: около 99 % его количества приходится на костную ткань и лишь около 1 % содержится в других органах и тканях. Кальций обеспечивает опорную функцию костей. В то же время костная ткань выполняет функцию депо элемента в организме. Выводится кальций из организма через кишечник и почки.

Катионы кальция, входящие в состав плазмы крови и тканевых жидкостей, участвуют в поддержании гомеостаза, в регуляции сердечных сокращений и свертывании крови.

Кальций очень активен: доминирующее положение этого элемента в конкуренции с другими металлами и соединениями за активные участки белков определяется химическими особенностями его иона – наличием двух валентностей и сравнительно небольшим атомным радиусом. Поэтому кальций может успешно конкурировать с тяжелыми металлами на всех этапах метаболизма. Метаболизм кальция находится под влиянием околощитовидных желез, кальцитонина (гормон щитовидной железы) и кальцеферолов (витамин D). Суточная потребность организма в кальции составляет 800–1500 мг.

Основные проявления дефицита кальция:

– общая слабость, повышенная утомляемость;

– боли, судороги в мышцах;

– боли в костях, нарушения походки;

– декальцинация скелета, остеопороз, деформация позвонков, переломы костей;

– нарушения иммунитета;

– снижение свертываемости крови, кровоточивость.

Основные проявления избытка кальция:

– подавление возбудимости скелетных мышц и нервных волокон;

– уменьшение тонуса гладких мышц;

– повышение содержания кальция в плазме крови;

– повышение кислотности желудочного сока, гиперацидный гастрит, язвы желудка;

– отложение кальция в органах и тканях;

– почечнокаменная болезнь;

– увеличение свертываемости крови.

Коррекция недостатка и избытка кальция в организме. Устранение дефицита кальция может быть достигнуто как изменениями в рационе питания, так и приемом кальцийсодержащих пищевых добавок.

Как правило, избыток кальция связан с метаболическими, гормональными нарушениями, передозировкой препаратов кальция, а не с избыточным его потреблением с пищей и водой. В случае избыточного накопления кальция в организме необходимо отменить препараты, содержащие кальций, витамин D и применять антагонисты элемента: магний, фосфор, цинк, железо. Эти антагонисты замедляют усвоение кальция и могут ускорить процессы выведения его из организма.

Фосфор в больших количествах присутствует во многих пищевых продуктах (молоко, мясо, рыба, хлеб, овощи). Большая часть потребляемого с пищей фосфора всасывается в проксимальном отделе тонкого кишечника. Всасывание, распределение и выведение его из организма в значительной степени связано с кальциевым обменом.

Содержание фосфора в теле взрослого человека около 1 %. В организме основное количество фосфора находится в костях (около 85 %), много фосфора в мышцах и нервной ткани. Из организма фосфор выводится с мочой и калом.

Значение фосфора для организма человека огромно. Он находится в биосредах в виде фосфат-иона, который входит в состав неорганических компонентов и органических биомолекул. Фосфор входит в состав белков, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, фосфолипидов. Соединения фосфора в виде АТФ и АДФ являются уникальными источниками энергии для всех живых клеток. Значительная часть энергии, образующаяся при распаде углеводов и других соединений, аккумулируется в богатых энергией органических соединениях фосфорной кислоты. Фосфор играет важную роль в деятельности головного мозга, сердца, мышечной ткани. Суточная потребность человека в фосфоре составляет 1,3 г.

Основные проявления дефицита фосфора:

– повышенная утомляемость, снижение внимания, слабость, истощение;

– боли в мышцах;

– снижение сопротивляемости к инфекциям;

– дистрофические изменения в миокарде;

– кровоизлияния на коже и слизистых оболочках;

– остеопороз.

Основные проявления избытка фосфора:

– отложение в тканях малорастворимых фосфатов;

– почечнокаменная болезнь;

– развитие анемии, лейкопении;

– кровотечения, кровоизлияния;

– декальцинация костной ткани.

Коррекция недостатка и избытка фосфора в организме. Восполнение дефицита фосфора в организме происходит путем увеличения потребления богатых фосфором пищевых продуктов.

Тактика лечения гиперфосфатемии зависит от состояния почек, обычно лечение проводится путем введения бедных фосфатами растворов, применением гидроокиси алюминия.

Железо в организм поступает с пищей. Пищевые продукты животного происхождения содержат этот элемент в наиболее легко усваиваемой форме.

В организме взрослого человека содержится 3–5 г железа; почти две трети этого количества входит в состав гемоглобина.

Основной функцией железа в организме является перенос кислорода и участие в окислительных процессах. Большая часть железа в организме содержится в эритроцитах; много железа в клетках мозга. Железо играет важную роль в процессах выделения энергии, в ферментативных реакциях, в обеспечении иммунных функций, метаболизме холестерина. Дефицит, так же как и избыток железа, отрицательно влияет на здоровье человека. Оптимальная интенсивность поступления железа составляет 10–20 мг/сут.

Основные проявления дефицита железа:

– развитие железодефицитных анемий;

– головные боли и головокружения, слабость, утомляемость, непереносимость холода, снижение памяти и концентрации внимания;

– замедление умственного и физического развития у детей, неадекватное поведение;

– учащенное сердцебиение при незначительной физической нагрузке;

– растрескивание слизистых оболочек в углах рта, атрофия вкусовых сосочков;

– угнетение клеточного и гуморального иммунитета.

Основные проявления избытка железа:

– отложение железа в тканях и органах, сидероз;

– головные боли, головокружение, повышенная утомляемость, слабость;

– пигментация кожи;

– печеночная недостаточность;

– повышение риска развития атеросклероза, болезней печени и сердца и т. д.;

– потеря аппетита, уменьшение массы тела.

Коррекция недостатка и избытка железа в организме. Необходимо помнить, что железо является окисляющим агентом, поэтому не следует принимать железо в избыточных количествах. В случаях дефицита железа прием железосодержащих препаратов и БАПД нужно совмещать с приемом антиоксидантов: витаминов С и Е.

При хроническом избытке железа, его отложении в тканях и органах (сидероз) применяют кровопускания, используют гепатопротекторы, препараты цинка и другие средства.

Цинк. В организм цинк попадает с пищей. Особенно много его содержится в говядине, печени, морских продуктах, овсяной муке, моркови, горохе и орехах. Для лучшего усвоения цинка организмом необходимы витамины А и В6. Усвоению цинка препятствует медь, марганец, железо и кальций. Кадмий способен вытеснять цинк из организма.

Цинк является кофактором большой группы ферментов, участвующих в белковом и других видах обмена, поэтому он необходим для нормального протекания многих биохимических процессов. Этот элемент требуется для синтеза многих белков, в том числе коллагена, и формирования костей. Цинк принимает участие в процессах деления и дифференцировки клеток, в формировании Т-клеточного иммунитета, функционировании десятков ферментов, инсулина, поджелудочной железы, полового гормона дигидрокортикостерона. Считается, что оптимальная интенсивность поступления цинка в организм 10–15 мг/сут.

Основные проявления недостатка цинка:

– раздражительность, утомляемость, нарушения сна;

– гиперреактивность;

– депрессивные состояния;

– снижение остроты зрения;

– потеря вкусовых ощущений;

– снижение аппетита;

– диарея;

– уменьшение массы тела, исхудание;

– расслаивание ногтей, появление на них белых пятен;

– снижение уровня инсулина, риск развития сахарного диабета;

– задержка роста, позднее половое созревание;

– снижение оплодотворяющей способности сперматозоидов;

– преждевременные роды, рождение ослабленных детей, стерильность у женщин;

– снижение Т-клеточного иммунитета, снижение сопротивляемости инфекциям.

Основные проявления избытка цинка:

– нарушения функций иммунной системы, аутоиммунные реакции;

– нарушения состояния кожи, волос, ногтей;

– ослабление функции печени и поджелудочной железы;

– снижение содержания в организме железа, меди, кадмия.

Коррекция дисбаланса цинка в организме. Для коррекции дефицита цинка в организме следует увеличить его поступление с пищей, богатой белком животного происхождения, ограничить употребление спиртных напитков. Легкий и умеренный дефицит цинка можно ликвидировать с помощью БАД, содержащих цинк в виде хелатных соединений (аспарагинат, глюконат, пиколинат), ацетата, неорганических солей в дозах, обеспечивающих поступление 5–20 мг цинка в сутки в течение 3–6 мес.

Медь. В организм медь поступает в основном с пищей. В некоторых овощах и фруктах ее содержится от 30 до 230 мг. Считается, что оптимальная интенсивность поступления меди в организм составляет 2–3 мг/сут. Дефицит меди в организме может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мг/сут и менее), а порог токсичности для человека равен 200 мг/сут. Медь способна проникать во все клетки, ткани и органы. Ведущую роль в метаболизме меди играет печень, поскольку здесь синтезируется белок церулоплазмин, обладающий ферментативной активностью и участвующий в регуляции гомеостаза этого элемента.

Медь является жизненно важным элементом, который входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, тканевом дыхании и т. д. Она имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий, эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков. Медь обладает выраженным противовоспалительным действием, способствует усвоению железа. Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов.

Основные проявления дефицита меди:

– торможение всасывания железа, нарушение гемоглобинообразования, угнетение кроветворения;

– ухудшение деятельности сердечно-сосудистой системы, ведущее к увеличению риска ишемической болезни сердца;

– ухудшение состояния костной и соединительной ткани, нарушение минерализации костей, остеопороз, переломы костей;

– увеличение щитовидной железы;

– задержка полового развития у девочек, нарушение менструальной функции, бесплодие;

– нарушение липидного обмена, угнетение функций иммунной системы;

– ускорение старения организма.

Основные проявления избытка меди:

– функциональные расстройства нервной системы (ухудшение памяти, депрессия, бессонница);

– нарушение функции печени и почек;

– аллергодерматозы;

– гемолиз эритроцитов, появление гемоглобина в моче, анемия.

Коррекция недостатка и избытка меди в организме. Для купирования дефицита меди можно использовать продукты, богатые медью, особенно шоколад, какао, морепродукты, печень, а также медьсодержащие препараты и БАПД (например, «Био-медь» – оригинальный препарат производства АНО ЦБМ). При избыточном накоплении меди используют как диетотерапию, так и гепатопротекторы, желчегонные средства, БАПД и препараты, содержащие цинк, бор, молибден.

Селен. Суточная потребность организма человека в селене составляет 20–100 мкг. Естественным источником его для человека являются пищевые продукты. Высоко содержание селена в чесноке, пшеничных отрубях и белых грибах. Также много селена содержится в оливковом масле, морских водорослях, пивных дрожжах, бобовых, маслинах, фисташках и кешью.

В организме селен стимулирует процессы обмена веществ. Его важной биохимической функцией является участие в построении и функционировании основных антиоксидантных соединений организма.

Селен защищает организм от вредных веществ, образующихся при распаде токсинов. Он является антагонистом ртути и мышьяка, способен защитить организм от кадмия, свинца и таллия.

Селен является элементом, выполняющим многочисленные защитные функции: усиливает иммунную систему организма, способствует увеличению продолжительности жизни.

Основные проявления дефицита селена:

– дерматит, экзема;

– слабый рост и выпадение волос;

– дистрофические изменения ногтей;

– снижение степени иммунной защиты организма;

– недостаточность репродуктивной системы (в основном – мужское бесплодие);

– замедление роста у детей.

Основные проявления избытка селена:

– нестабильные эмоциональные состояния;

– тошнота и рвота;

– «чесночный» запах изо рта и от кожи (образование диметилселенида);

– нарушения функции печени;

– выпадение волос, ломкость ногтей.

Коррекция дисбаланса селена в организме. При умеренном дефиците элемента следует увеличить потребление продуктов, богатых селеном. Следует избегать поступления в организм тяжелых металлов, мышьяка, спиртных напитков. При выраженном дефиците селена следует увеличить его прием в виде БАПД или фармпрепаратов до 100–400 мкг/сут.

Хром. Естественным источником хрома для человека являются растения. Хром содержится во многих овощах, ягодах и фруктах, в некоторых лекарственных растениях (сушеница топяная, мелисса), а также в рыбе, креветках, крабах, печени, куриных яйцах, пивных дрожжах.

Потребность человеческого организма в этом биоэлементе составляет 50–200 мкг/сут.

В организме человека содержится 6 мг хрома. Снижение содержания хрома и усиление его экскреции с мочой отмечено при повышенных физических нагрузках у спортсменов.

Основные функции хрома в организме:

– участвует в регуляции синтеза жиров и обмена углеводов, способствует превращению избыточного количества углеводов в жиры;

– вместе с инсулином действует как регулятор уровня сахара в крови, обеспечивает нормальную активность инсулина; способствует структурной целостности молекул нуклеиновых кислот;

– участвует в регуляции работы сердечной мышцы и функционировании кровеносных сосудов;

– способствует выведению из организма токсинов, солей тяжелых металлов, радионуклидов.

Основные проявления недостатка хрома:

– утомляемость, беспокойство, бессонница, головные боли;

– невралгии и снижение чувствительности конечностей;

– нарушение мышечной координации, дрожь в конечностях;

– изменение уровня глюкозы в крови, увеличение риска развития сахарного диабета;

– изменение массы тела (исхудание, ожирение).

Основные проявления избытка хрома:

– воспалительные заболевания с тенденцией к изъязвлению слизистых оболочек;

– дерматиты и экземы;

– астматический бронхит, бронхиальная астма.

Избыток хрома в организме ведет к увеличению риска онкологических заболеваний.

Коррекция недостатка и избытка хрома в организме. Как дефицит, так и избыток хрома в организме способен привести к существенному нарушению здоровья человека. При недостаточном поступлении хрома в организм необходимо увеличить в рационе количество продуктов с повышенным его содержанием. Для восполнения недостатка хрома в организме рекомендуется прием биологически активной добавки к пище «Хромохел», которую производит АНО ЦБМ. При интоксикации хромом необходимо прекратить его поступление в организм из источника загрязнения и проводить симптоматическое лечение.

Вопросы для самоконтроля

1. Значение питания как важнейшего фактора сохранения и укрепления здоровья.

2. Гигиеническое значение белков, жиров и углеводов.

3. Гигиеническая характеристика наиболее важных витаминов.

4. Потребности организма в минеральных веществах в зависимости от половых, возрастных, профессиональных особенностей.