Метаболізм вітамінів і мінеральних речовин (стр. 30 )

Надлишок бору. Сполуки бору належать до сильнодійних токсичних речовин. Професійна інтоксикація бором можлива у робітників металургійної, хімічної промисловості, при вироб-ництві скла, лаків, фарб, абразивів та ін. У людини та тварин, які вживають рослинну їжу з надлишком бору, розвиваються ознаки отруєння – «борний ентерит». Це ендемічне захворювання спостерігається у ендемічних регіонах, де у ґрунтах і воді міститься надмірна кількість бору.

Верхня межа безпечного добового споживання мікроеле-мента для людини становить 13 мг, кількість від 10 до 20 г/добу є смертельною.

Ознаки надлишку бору. Нетривале вдихання парів бору викликає подразнення дихальних шляхів і очей.

Гостра інтоксикація сполуками бору супроводжується нудотою, блюванням, діареєю, судомами, олігурією, порушен-ням функції нирок, болями у м′язах, психічними порушеннями, летаргією.

Нетривале вживання надмірної кількості сполук бору викли-кає подразнення ШКТ – втрату апетиту, нудоту, блювання, пронос та зневоднення організму.

Хронічна інтоксикація бором призводить до значних розладів травлення, розвитку «борного ентериту», анемії, висипань на шкірі та її лущення, зниження статевої активності, випадіння волосся. Згодом розвиваються ознаки ушкодження печінки, нирок, ЦНС, зниження репродуктивної функції.

Дефіцит бору спостерігається рідко і виникає при недостатньому його споживанні. Зниження вмісту мікроелементу впливає на обмін інших мінеральних речовин, тому визначити ознаки дефіциту досить важко.

Ознаки недостатності бору. Відомо, що нестача бору призводить до захворювань суглобів, розвитку остеопорозу, порушень формування кісток та роботи ендокринних залоз, затримки росту та зниження розумових здібностей у дітей, нервових розладів у дорослих, уролітіазу, гіперхромної анемії.

Використання бору

У медичній практиці сполуки бору використовують як антисептичні, протипедикульозні, протигрибкові засоби, а також вони мають лікувальний ефект при захворюваннях кісток. Бор застосовують при борнейтронозахватній терапії злоякісних новоутворень (вибіркове ураження клітин злоякісних пухлин).

6.2.12. Хром (Cr)

Назва елемента походить від грец. сhromа (фарба, колір) через яскраве забарвлення сполук хрому. Хром – полівалентний елемент, може утворювати 3, 4, 6 валентні сполуки. В організмі людини наявні 3- та 6-валентні сполуки хрому. Найбільшу роль в організмі людини відіграє Cr3+.

Хром міститься у продуктах тваринного та рослинного походження у невеликій кількості. Значні втрати мікроелемента (до 80–98 %) відбуваються під час обробки продуктів.

Джерела:

· продукти тваринного похо­дження: м′ясо, птиця, яєчний жовток, яловича печінка, сир, риба, морепродукти;

· продукти рослинного похо­дження: пророщені зерна пшениці, висівки, крупи, томати, шпинат, боби, банани, кукурудзяна олія, деякі спиртні напої;

· пивні дріжджі, гриби.

Рекомендована добова потреба споживання Cr для дорос-лих людей становить 50–200 мкг. Оптимальним вважається 150 – 200 мкг/добу. Повноцінне харчування повністю забезпечує організм людини хромом.

Потреба у хромі підвищується з віком, при стресі, напруженій фізичній роботі, інфекціях, травмах, цукровому діабеті, вагітності, збільшенні вживання простих вуглеводів.

Всмоктування. В організм людини хром надходить з проду-ктами харчування, водою, повітрям. Він погано засвоюється у ШКТ. Абсорбція неорганічних сполук Cr становить усього 0,5–1,0 %, його комплексних сполук вище – 20–25 %. Шестивалент-ний хром засвоюється у 3–5 разів краще, ніж тривалентний. Біодоступність мікроелемента підвищується за наявності оксалатів, знижується при дефіциті заліза. Здатність організму до засвоєння Cr знижується з віком.

Абсорбція хрому відбувається переважно у тонкому кишеч-нику за спільним з цинком механізмом.

Нормальна концентрація Cr у крові – 6,0 – 20 мкг/100мл. У крові новонароджених вміст хрому значно вищий, ніж у дорослих.

Поширення у тканинах. Хром транспортується до тканин, зв′язуючись з трансферином і альбуміном крові. Він знаходиться у цитозолі, мікросомах і мітохондріях всіх клітин організму. Найбільша кількість його зосереджена у печінці, нирках, кишечнику, щитоподібній залозі, легенях, хрящах, кістках. В організмі людини міститься від 6 до 12 мг хрому. З віком кількість його зменшується. З невідомих причин вміст хрому у кістках та шкірі представників східних народів у 2 рази вище, ніж у європейців.

Екскреція. Хром, який не абсорбувався у кишечнику, виводиться з фекаліями. Близько 80 % Cr, що засвоївся у ШКТ, екскретується нирками – 5–10 мкг/добу, решта виводиться через легені, шкіру, з жовчу через кишечник, з волоссям та потом. Екскреція хрому з сечею підвищується при багатій на вуглеводи дієті, у спортсменів під час інтенсивних тренувань.

Біологічна роль

В організмі людини хром наявний у двох формах – Cr3+ і Cr6+. Тривалентний катіон бере активну участь у метаболізмі вуглеводів, ліпідів, білків. Шестивалентний хром більш токсичний, крім того, його сполуки здатні викликати мутагенний і канцерогенний ефект.

· Метаболізм вуглеводів. Найважливішою функцією Cr є його участь у регуляції вуглеводного обміну і рівня глюкози у крові. Хром – компонент низькомолекулярного комплексу «фактора толерантності до глюкози», який збільшує про-никність клітинних мембран для глюкози, регулює її вико-ристання та депонування у клітинах, тобто разом з інсуліном сприяє засвоєнню глюкози тканинами. Хром збільшує чутли-вість клітинних рецепторів до інсуліну, полегшуючи їх взає-модію, і зменшує потребу організму в гормоні. Він підсилює дію інсуліну в усіх метаболічних процесах, які цей гормон регулює.

· Метаболізм ліпідів. Вплив хрому на ліпідний обмін також опосередковується його регулювальною дією на активність інсуліну. Хром знижує рівень холестеролу в крові та запобігає утворенню атеросклеротичних бляшок у судинах, зокрема в аорті.

· Метаболізм білків. Стимулює включення амінокислот – метіоніну, гліцину, серину, α-аміно-ізобутирату у білки, разом з інсуліном виявляє анаболічний ефект – сприяє синтезу протеїнів.

· Інші функції. Хром бере участь у регуляції роботи серцевого м'яза, функціонуванні кровоносних судин, сприяє нормальному росту та розвитку дитячого організму.

Дефіцит хрому в організмі людини виникає внаслідок:

· його недостатнього надходження – 20 мкг/добу і менше;

· підвищеного використання під час вагітності, інфекційних захворювань, стресових станів, оперативних втручань;

· втрати при вживанні легкозасвоюваних вуглеводів, надмір-ному фізичному навантаженні.

Ознаки дефіциту хрому. Недостатність хрому проявляється:

а) порушенням вуглеводного обміну – зниженням толерант-ності до глюкози, гіперглікемією, глюкозурією, втратою ваги, підвищенням ризику розвитку цукрового діабету;

б) порушенням ліпідного обміну – збільшенням рівня холе-стеролу і триацилгліцеролів у крові, ризиком розвитку атеросклерозу, артеріальної гіпертензії, ішемічної хвороби серця;

в) неврологічними змінами – підвищеною стомлюваністю, безсонням, головними болями, зниженням чутливості кінцівок, порушенням координації та пам′яті;

г) зниженням репродуктивної функції, тремором кінцівок.

Надлишок хрому може призвести до суттєвих порушень метаболізму в організмі людини. Сполуки тривалентного хрому мають низьку токсичність, тому що вони погано всмоктуються і викликають лише подразнювальний ефект на ШКТ. Токсична доза Cr3+ дорівнює 200 мг/доб, летальна – 3 г/доб. Сполуки Cr6+ дуже токсичні. Поріг токсичності Cr6+ – 5 мг/добу. Його сполуки мають канцерогенну, тератогенну, мутагенну, нефротоксичну та гепатотоксичну дію. Для оцінки інтоксикації організму хромом визначають його концентрацію в сечі та еритроцитах, останні акумулюють переважно Cr6+. Визначення хрому у плазмі чи сироватці крові не має значення, бо ці рідини містять безпечний Cr3+.

Інтоксикація хромом виникає у робітників промислових підприємств унаслідок його надмірного надходження з повітрям. Випадків отруєння хромом при нормальному харчуванні не зафіксовано, але можливе через надмірне використання в їжу біологічно активних добавок або підсилення всмоктування за умов нестачі цинку та заліза.

Ознаки недостатності хрому: запальні процеси дихальних шляхів, бронхіти, алергія, бронхіальна астма, дерматити, екзема, виразки, неврологічні розлади, порушення функцій ШКТ, нирок, серця і судин, печінки – хромовий гепатоз, збільшення ризику розвитку онкологічних захворювань.

Використання хрому

У медицині хром використовують у складі біологічно активних добавок та вітамінно-мінеральних комплексів. Ізотопи хрому застосовують у радіоізотопній діагностиці.

6.2.13. Кремній (Sі)

Назва мікроелемента походить від грец. kremnos (гора). Кремній другий за поширенням (після кисню) елемент у земній корі та один із найбільш важливих мікроелементів у нашому організмі. Він утворює довгі складні молекули, які виконують фіксуючу функцію у клітинах. Кремній не спостерігається у природі у вільному вигляді. Найбільша кількість його сполук знаходиться у прісній і морській воді – 3 мг/л.

Найбільше кремнію містять рослини, багаті на клітковину, тому надходження мікроелемента в організм людини значною мірою залежить від співвідношення у їжі продуктів тваринного і рослинного походження, а також від ступеня їх очищення та обробки. Рафіновані продукти втрачають до 90 % мікроелемен-та. Внесення у ґрунти значної кількості мінеральних добрив зменшує вміст Sі у рослинах. Зазвичай надходження кремнію з їжею становить 21 – 46 мг/добу.

Джерела:

· продукти рослинного похо­дження: неочищене зерно, хлібні злаки, висівки, коренеплоди, зелені овочі, водорості, ягоди, насіння соняшника, лікарські трави, виноградний сік, вино, пиво;

· продукти тваринного похо­дження: кисле молоко, яйця, ікра;

· мінеральна вода.

Добова потреба у кремнії точно не встановлена, вона коливається від 5 до 20 мг, за іншими даними 20–50 мг/добу.

Потреба підвищується під час вагітності, лактації, у дітей у період інтенсивного росту.

Всмоктування. В організм людини Si надходить з їжею та водою – 3,5 мг, з повітрям – 15 мг. У звичайних умовах кремній погано засвоюється організмом. Лише 4 % його абсорбується у верхніх відділах ШКТ. Дуже добре кремній засвоюється з продуктів, багатих на клітковину.

Нормальна концентрація Si у крові – 30 – 900 мкг/л. Незалежно від надходження кремнію з їжею вміст його у крові залишається стабільним. Кількість кремнію у еритроцитах вища, ніж у плазмі. Високий вміст Si у складі фібриногену. Близько 60 % кремнію у крові людини міститься у комплексі з білками, 30 % – з ліпідами, решта 10 % – його водорозчинні сполуки.

Поширення у тканинах. Метаболізм кремнію в організмі людини вивчений недостатньо. Він знаходиться у всіх тканинах, середній вміст його в організмі дорослої людини дорівнює 2–7 г. Найбільше Si у сполучній тканині – стінці аорти, трахеї, зв’язках, кістках, шкірі, волоссі, лімфовузлах, легенях, надниркових, щитоподібній, підшлунковій залозах, печінці, кришталику ока та ін. Відзначено, що волосся брюнетів містить у 2 рази більше Si, ніж волосся блондинів. Відомий у народі вислів: «З нього пісок сипиться» має під собою біохімічну основу. З віком організм втрачає кремній, вміст його у тканинах зменшується, найбільша кількість Si у шкірі новонароджених дітей. У кровоносних судинах кремній зосереджений головним чином у еластині і меншою мірою в колагені, у гладких м'язах його у багато разів більше, ніж у скелетних.

Екскреція. Основна кількість кремнію виділяється з сечею, частина з фекаліями.

Біологічна роль Si

Біологічна роль кремнію вивчена недостатньо.

· Компонент сполучної тканини:

o сприяє її росту та зміцненню під час ембріонального розвитку і загоєння ран;

o підтримує її структуру, міцність і пружність;

o бере участь у регулюванні транспорту в ній іонів, метаболітів, води.

· Структурний компонент глікозамінгліканів та їх білкових комплексів. За рахунок ковалентних Si-О, а також водневих зв'язків, які утворює ортокремнева кислота з атомами кисню або азоту поліпептидних і полісахаридних ланцюгів, кремній «зшиває» кислі мукополісахариди і протеїни в єдиний комплекс. Вміст кремнію в мукополісахаридах макси-мальний у дитячому віці та мінімальний у літніх людей. Передбачається, що кремній пов'язує ОН-групи уронових кислот, а також нейтральних моносахаридів (арабінози, фруктози, 7-дезоксигептози), що знаходяться у внутріш-ньому просторі між полімерними ланцюгами гліканів.

· Активатор пролінгідроксилази у синтезі колагену.

· Бере участь у прорцесі «остифікації» – формування основної речовини кісток і хрящів, мінералізації кісткової тканини.

· Структурний компонент еластину. Забезпечує еластич-ність, міцність судин, запобігає накопиченню в них холесте-ролу, знижує ризик розвитку атеросклерозу.

· Регулює утворення кератину, підтримує еластичність шкі-ри, запобігає її старінню, сприяє зміцненню волосся та нігтів.

· Впливає на обмін мінеральних речовин – фтору, магнію, кальцію, алюмінію, стронцію.

· Підтримує структуру нуклеїнових кислот, впливає на трансляцію. Експериментально доведено, що кременева кислота здатна «зшивати» макромолекули за рахунок водневих зв′язків.

Кремній – нетоксична речовина у випадку перорального над-ходження в організм. Поріг токсичності дорівнює 500 мг/день.

Надлишок Si виникає у працівників підприємств, які контактують з азбестом, кварцом, склом, цементом, а також у жителів місцевостей з підвищеним вмістом кремнію у воді та повітрі. Вдихання силікатів із повітрям призводить до кристалізації часточок SiO2 у легенях. Легені втрачають еластичність, їх тканини руйнуються, розвивається силікоз. Оксид кремнію, що надходить через паренхіму легень у лімфу, токсичний для макрофагів – основних учасників клітинного імунітету.