Метаболізм вітамінів і мінеральних речовин (стр. 23 )

Гіперфосфатемія виникає при:

· збільшенні споживання фосфору або вітаміну D із їжею;

· інтенсивному вивільненні фосфору з клітин, яке спостеріга-ється під час голодування, при ацидозі, у хворих на цукровий діабет;

· надходженні фосфору з кісток унаслідок гіперпаратирео-їдизму, ниркової недостатності, злоякісних пухлин;

· зниженні екскреції фосфатів через надмірну секрецію гормону росту, дефіцит ПТГ, ниркову недостатність.

Ознаки гіперфосфатемії. Значне використання фосфору підвищує ризик розвитку вторинного гіперпаратиреозу, остео-порозу, сечокам′яної хвороби, артеріокальцинозу.

6.1.6. Сірка (S)

Сірка міститься у рослинах у вигляді неорганічних та органічних сполук (глікозидів, сірковмісних амінокислот і віта-мінів). Деякі бактерії здатні продукувати сірку, окремі види грибів синтезують сірковмісний антибіотик – пеніцилін.

В організм людини сірка надходить переважно з білками їжі, у складі S-вмісних амінокислот – метіоніну, цистеїну, цистину. Доступною для організму також є сірка, яку містять інші органічні сполуки – вітамін В1, коензим-А, ліпоєва кислота, біотин, деякі сульфоліпіди та глікопротеїни (хондроїтинсуль-фат). Неорганічні сполуки сірки (солі сірчаної та сірчистої кислоти) не засвоюються в організмі людини та екскретуються з фекаліями. Під час довготривалої кулінарної обробки кількість сірки в продуктах знижується.

Джерела:

· продукти тваринного похо­дження: яловичина, риба, сир, молоко, яйця, молюски, морепродукти;

· продукти рослинного похо­дження: капуста, квасоля та всі бобові, крупи – вівсяна, гречана, зернові.

Добова потреба дорослої людини у сірці становить 4–5 г і повністю забезпечується повноцінним білковим харчуванням.

Всмоктування. Сірка потрапляє в організм людини у формі органічних і неорганічних сульфатів, а також у складі білків. Органічні сполуки сірки розщеплюються у кишечнику, сульфати абсорбуються у незмінному вигляді, сірковмісні амі-нокислоти – шляхом активного транспорту.

Залізо та фтор сприяють засвоєнню сірки у кишечнику, As, Ba, Fe, Pb, Mo і Se, навпаки, перешкоджають її всмоктуванню.

Нормальний вміст S у крові становить 0,1–1,0 мг/100 мл.

Поширення у тканинах. Організм людини містить від 150 до 200 г сірки. Вона знаходиться у всіх тканинах організму. Особливо багаті на сірку м′язи, кістки, нервова та сполучна тка-нини, печінка, кров, шкіра. У тканинах сірка знаходиться у формі сульфатів, сульфітів, сульфідів, тіолів, тіоефірів, сульфо-нових кислот та ін. Сірка є складовою частиною незамінних амінокислот – метіоніну, цистеїну, цистину; гормонів – інсуліну, кальцитоніну; вітамінів – біотину, тіаміну, а також інших біологічно активних речовин – гепарину, глутатіону, коензиму-А, кератину, меланіну, ліпоєвої кислоти, хондроїтин-сульфату, таурину та ін. У вигляді сульфат-аніону (SO42-) сірка міститься у рідинах і тканинах організму.

Обмін сірки регулють ті самі фактори, що контролюють метаболізм білків, – гормони гіпофіза, надниркових залоз, статевих залоз, щитоподібної залози.

Екскреція. Сірка екскретується переважно з сечею у вигляді неорганічних сульфатів. Незначна кількість її виводиться через шкіру та легені. Під час катаболізму сірковмісних амінокислот утворюються неорганічні сульфати, які шляхом кон′югації у печінці трансформуються у ефіри.

Біологічна роль сірки

· Активний сульфат – фосфоаденозилфосфосульфат (ФАФС) бере участь у реакціях транссульфування.

· Сірка є компонентом багатьох білків та сульфоліпідів.

· У складі сульфгідрильних (-SН) груп – компонент активних центрів ферментів – ацилтранспортуючого протеїну (АТП), мультиензимного комплексу синтетази жирних кислот.

· Забезпечує просторову орієнтацію молекул білків, підтримуючи їх третинну та вторинну структури за рахунок утворення дисульфідних містків (S-S) між залишками цистеїну у поліпептидних ланцюгах.

· Залізосірковмісні (FeS) білки входять до складу дихального ланцюга мітохондрій та монооксигеназних ланцюгів мікросомального окиснення.

· S-Аденозилметіонін – активна форма сірковмісної амінокислоти метіоніну:

o ко-субстрат у реакціях трансметилювання;

o ініціююча амінокислота на стадії ініціації трансляції.

· S-вмісні вітаміни – біотин, тіамін, пантотенова кислота, ліпоєва кислота є коферментами ензимів.

· Гексозамінсульфат і уронові кислоти – важливі компоненти мукополісахаридів, залишки сульфітованої галактози містяться у сульфоліпідах.

· Знешкодження сторонніх речовин та продуктів катабо-лізму – індолу, скатолу, фенолу, стероїдів відбувається за участі активного сульфатіона (ФАФС). Нетоксичні кон'югати, що утворюються, виводяться із сечею.

· НS-КоА, ацил-КоА, S-Аденозилметіонін, ФАФС – макроергічні сполуки, які містять високоенергетичний сульфат і беруть участь у багатьох біохімічних процесах.

Дефіцит сірки в організмі спостерігається рідко. Основна його причина – порушення регуляції обміну сірки. Дефіцит може виникати при:

· недостатній кількості білків у їжі;

· у курців через порушення всмоктування S у ШКТ.

Ознаки дефіциту сірки. До цього часу відсутні клінічні дані про специфічні порушення, які виникають при дефіциті сірки в організмі. Відомі лише патології обміну сірковмісних амінокис-лот – гомоцистинурія, цистатіонурія.

Можливі прояви дефіциту сірки – симптоми захворювань печінки, суглобів, шкіри, а також симптоми порушення обміну сірковмісних біологічно активних сполук: метіоніну, ліпоєвої кислоти, глутатіону, біотину, тіаміну, таурину та ін.

Надлишок сірки. Сірка у чистому вигляді нетоксична для людини. Є свідчення, що надходження 0,7 г сірки на добу має токсичний вплив на кишечник, що пов'язане із перетворенням її кишковою мікрофлорою на сульфід водню, що викликає інтоксикацію. Дані про токсичну дію органічної сірки з харчових продуктів на організм людини відсутні.

Частіше спостерігаються хронічні та гострі отруєння сполуками сірки – сірководнем, сірковуглецем, сірчастим газом (оксид сірки (ІV) - SО2).

Останнім часом одним із джерел надмірного надходження сірки в організм людини є сульфіти, наявні у харчових продуктах як консерванти.

Ознаки надлишку сірки: загальна слабкість, головний біль, запаморочення, нудота, свербіж і висипи на шкірі, почерво-ніння та набрякання кон'юнктиви, дефекти рогівки ока, відчут-тя піску в очах, світлочутливість, сльозотеча, бронхіт, анемія, розлади травлення. Гостре отруєння супроводжується втратою свідомості, судомами, психічними розладами.

Використання сірки

У медичній практиці здавна вико-ристовувалася дезінфекційні властивості сірки та бактерицидні властивості сірчистого газу. Сірка діє як проносний та протигельмінтний засіб; входить до складу препаратів, які застосовують для лікування гінекологічних і шкірних, захворювань, артропатій, отруєнь важкими металами.

6.2. Мікроелементи

Для нормального перебігу метаболічних процесів організм людини потребує не менше 13 мікроелементів: залізо, йод, мідь, марганець, цинк, кобальт, молібден, селен, хром, фтор, кремній, нікель, бром. Потреба в них становить менше 200 мг. Роль мікро-елементів полягає у підтриманні сталості внутрішнього середо-вища організму, а саме: осмотичного тиску, кислотно-лужного балансу, транспорту речовин через мембрани, енергетичних процесів, кровотворення, тромбоутворення, формування кісток, функціонування м′язів, нервової системи, ферментних систем.

Роль ванадію, нікелю, олова та деяких інших мікроелементів у метаболічних процесах організму вивчена недостатньо. Чим менша концентрація елемента в тканинах, тим складніше встановити його біологічну роль у біохімічних процесах.

Довгий час вважалося, що недостатність більшості мікроеле-ментів, окрім заліза та йоду, в організмі людини розвивається рідко. Останніми роками з’ясувалося, що екологічні проблеми, сучасний спосіб життя населення мегаполісів, хронічні стреси, неякісні харчові продукти та вода, неконтрольоване вживання лікарських засобів, що зв’язують, або виводять необхідні мінеральні речовини, геологічні особливості деяких регіонів Землі призводять до зростання дефіциту необхідних для людини мікроелементів і накопичення токсичних. Хронічна інтоксикація організму такими важкими металами, як ртуть, свинець, кадмій, миш’як, хром, нікель завдає непоправної шкоди здоров′ю.

Дефіцит або надлишкове накопичення окремих мікроеле-ментів і пов′язані з цим порушення метаболізму можуть бути виявлені тільки через декілька років. Часто віддзеркаленням мікроелементного статусу організму є концентрація останніх у волоссі. Вміст мінеральних речовин у волоссі у декілька разів перевищує їх кількість у сечі та крові. У сироватці крові можна визначити від 6 до 8 елементів, а у волоссі – до 30. Дослідження волосся можуть допомогти діагностувати приховані форми дефіциту чи надлишку мікроелементів в організмі, які ніяк не проявляються клінічно.

6.2.1. Залізо (Fe)

Залізо значно поширене у продуктах тваринного та рослинного походження. Близько 20 % заліза ми отримуємо з м'ясних продуктів, 6 % – з рослинною їжею.

Джерела:

· продукти тваринного похо­дження: яловича та свиняча печінка, свіже м'ясо, риба, жовток яйця, молоко, селезінка, нирки, серце, молюски;

· продукти рослинного похо­дження: злакові культури, бобові, горіхи, крупи – гречана, вівсяна, пшоно, овочі, фрукти;

· залізо, яке вивільняється при розпаді Fe-вмісних білків, повторно використовується в організмі.

Добова потреба у залізі залежить від віку, статі, ваги та стану здоров’я людини і становить 10–20 мг:

· дорослі чоловіки: 10 мг;

· дорослі жінки: 20 мг;

· вагітні: 10 мг;

· жінки в період лактації: 25 – 30 мг;

· діти: 10 – 15 мг.

Найвища потреба у Fe спостерігається у дитячому та підлітковому віці, у період інтенсивного росту організму; під час вагітності, втрати крові у період менструації; при туберку-льозі, виразковій хворобі, ревматоїдному артриті, паразитарних інфекціях та ін.

Всмоктування. Добовий раціон людини повинен містити не менше 20 мг заліза. Тільки 10 % його засвоюється, але саме на рівні абсорбції у кишечнику регулюється загальний вміст заліза в організмі людини.

Розчинні неорганічні солі заліза легко всмоктуються у тонкій кишці. Соляна кислота, яка наявна у шлунку, сприяє вивільненню Fe3+ із негемінових залізовмісних білків.

Залізо всмоктується з кишечнику у вигляді більш розчинної форми Fe2+. Відновлення Fe3+ до Fe2+ відбувається під дією кишкової фероредуктази за участі вітаміну С та глутатіону. Аскорбінова кислота та амінокислоти здатні утворювати з залізом хелатні комплекси, у вигляді яких Fe2+ швидко абсорбується. Гем всмоктується у нативному вигляді, залізо з нього вивільняється під дією гемоксидази ентероцитів.

Залізо у вигляді Fe2+ транспортується з порожнини кишечника у ентероцити за допомогою специфічного білка, що транспортує двовалентні катіони. У клітинах кишечника залізо накопичується у складі феритину, або надходить у кров і транспортується до тканин у комплексі з трансферином.

Всмоктування заліза залежить від багатьох факторів: складу їжі, кислотності кишкового соку, стану здоров'я людини. Гемінове залізо гемоглобіну та міоглобіну з продуктів тваринного походження всмоктується краще, ніж негемінове, що переважає у рослинах. Вітамін С, глутатіон, деякі види м′яса, риби, птиці підвищують абсорбцію заліза, а чай, кофе, соя, зернові, оксалати, шоколад, рослинні волокна знижують. Соляна кислота сприяє засвоєнню Fe, у більш лужному середовищі цей процес гальмується.

Нормальна концентрація Fe у сироватці крові – 8,53 – 28,06 мкмоль/л.

Транспорт заліза. Близько 1 % заліза зосереджено у трансферині – глікопротеїні фракції β1-глобулінів крові, основ-ному переноснику заліза. Апотрансферин (білкова частина трансферину) зв'язує 2 атоми Fe3+ за наявності НСО3-, пере-творюючись на трансферин. Ступінь насичення трансферину плазми залізом коливається від 30 до 33 %. Зв'язуванню з апобілком передує окиснення Fe2+ до Fe3+ за участі ферооксидази ІІ та цирулоплазміну. Нестача церулоплазміну знижує ступінь використання заліза у кровотворенні. Трансферин переносить залізо до клітин ретику-лоендотеліальної системи, кісткового мозку, де відбувається синтез еритроцитів; до клітин, у яких залізо включається у залізо - та гемовмісні білки, коферменти, цитохроми та ін. Після зв'язування молекули білка з відповідними рецепторами залізо вивільняється у клітини-мішені, апотрансферин знову може бути використаний для утворення нових молекул трансферину.

Поширення у тканинах. Загальний вміст заліза в організмі людини коливається від 2,3 до 3,8 грама. У дорослих чоловіків його кількість вища, ніж у жінок. Близько 60 % заліза зосереджена у складі гемоглобіну крові, 20% – у тканинах, решта – депонується у печінці, селезінці, кістковому мозку.

В організмі людини існує два основних пула заліза: функціонально активне Fe та депонована форма.

1. Функціонально активне залізо бере участь у метаболічних процесах у складі:

· гемовмісних протеїнів: гемоглобіну, міоглобіну, каталази, пероксидази;

· цитохромів;

· трансферину;

· Fe-вмісних ферментів: ксантиноксидази, цитохром С-ре-дуктази, Ацил-КоА-дегідогенази, аконітази, НАД-редуктази, сукцинатдегідрогенази та ін.

2. Депоноване залізо міститься переважно у складі двох білків – феритину та гемосидерину.

Залізо утворює з апоферитином нетоксичний комплекс – феритин, який є формою депонування мікроелемента у крові, печінці, селезінці, кістковому мозку, слизовій оболонці кишечнику.

Гемосидерин вміщує більшу кількість заліза, ніж феритин. Залізо гемосидерину доступне для утворення гемоглобіну, але мобілізація його з гемосидерину відбувається значно повіль-ніше, ніж з феритину.

Циркуляція заліза в організмі людини ( рис. 16). Загалом за 1 добу в організмі дорослої людини обертається від 35 до 40 г заліза.