Микроэлементы: бодрость, здоровье, долголетие Скальный Анатолий

Люди давно обратили внимание на то, что многие болезни связаны с недостаточностью поступления и содержания в организме определенных макро– и микроэлементов (МЭ). Была, например, обнаружена связь между дефицитом железа и возникновением анемии. В конце прошлого века была доказана роль дефицита йода в патогенезе эндемического зоба. С тех пор объем информации о роли дефицита или избытка определенных микроэлементов в формировании болезней лавинообразно возрастает.

Из 92 встречающихся в природе химических элементов 81 обнаружен в организме человека.

12 элементов называют структурными, так как они составляют 99 % элементного состава человеческого организма (С, О, Н, N, Ca, Mg, Na, К, S, P, F, Cl).

Микроэлементами (МЭ) называют химические элементы, присутствующие в организме человека в очень малых («следовых») количествах. Это в первую очередь 15 эссенциальных (жизненно необходимых, от англ. «essential») элементов – Fe, I, Сu, Zn, Co, Cr, Mo, Ni, V, Se, Mn, As, F, Si, Li, а также условно-эссенциальные B, Br. Элементы Сd, Pb также являются серьезными кандидатами на эссенциальность, так как в экспериментах на лабораторных животных, которых содержали на рационе, обедненном кадмием и свинцом, была показана их необходимость для нормальной жизнедеятельности. При искусственно созданной нехватке этих, считающихся токсичными, элементов у животных развивались болезни крови, бесплодие, иммунодефициты и другие отклонения в состоянии здоровья, что подтверждает справедливость слов Парацельса: «нет токсичных веществ, а есть токсичные дозы».

Жизнь на Земле зарождалась в океане – растворе всевозможных элементов. Поэтому в первую очередь макро и микроэлементы, участвующие практически во всех биохимических процессах, стали 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.

Микроэлементы играют значительную роль в адаптации, то есть приспособлении при заболеваниях. Ряд элементов, широко представленных в природе, редко встречается у человека, и наоборот. В этом проявляются отработанные за миллиарды лет механизмы саморегуляции накопления элементов – активное и избирательное использование элементов внешней среды для поддержания баланса и построения организма независимо от меняющихся параметров внешних условий.

Таблица 1

Примечание: положительный или отрицательный характер воздействия химического элемента зависит от того, в какой химической форме и в составе какого соединения он находится. Между различными элементами существуют сложные отношения, и для правильной оценки их воздействия на организм следует учитывать существование синергизма и антагонизма между ними. Кроме того, влияние любого химического элемента на организм существенно зависит от возраста, пола и других характеристик человека.

^a Международные нормы рекомендованного ежедневного потребления (1989).

Источник: Паиш, Джонс, 1997.

Благодаря современным достижениям медицинской науки имеется возможность «точечного» воздействия на микроэлементный состав организма конкретного человека одним или несколькими ведущими в определенном заболевании микроэлементами, запускающими в дальнейшем процессы саморегуляции. В результате баланс организма нормализуется, что способствует восстановлению его нарушенных функций. Разработано большое количество препаратов, содержащих микроэлементы. Микроэлементы при их дополнительном введении в виде фармпрепаратов или биологически активных добавок к пище в основном медленно накапливаются в организме. Поэтому лечение заболеваний препаратами микроэлементов – процесс, с одной стороны, длительный, с другой – абсолютно безопасный и дающий высокий терапевтический эффект при правильной индивидуальной диагностике дефицитов или избытков химических элементов в организме.

По классификации, основанной на количественном признаке, все минеральные элементы делят на три группы в соответствии с их содержанием в организме: макроэлементы, микроэлементы (МЭ) и ультрамикроэлементы (табл. 2).

Таблица 2

Система классификации по количественному признаку проста и удобна, но она не дает ответа на главный вопрос – какова биологическая роль того или иного элемента в организме. Кроме того, количественное содержание некоторых элементов в организме может значительно варьировать в зависимости от среды обитания человека, питания, трудовой принадлежности (это, в частности, относится к фтору, ванадию, селену, стронцию, молибдену, кадмию).

По мнению ряда ученых, микро– и ультрамикроэлементы вообще не следует отождествлять с минеральными веществами по той причине, что в организме они содержатся главным образом в виде органических соединений или комплексов, обладающих биологической активностью. Однако это обстоятельство, по-видимому, не является основанием для обособления микроэлементов в особую группу биологически активных веществ.

С точки зрения науки о питании микроэлементы являются столь же необходимыми компонентами пищи, как и другие минеральные элементы, независимо от того, в какой форме они поступают в организм.

Классификация, основанная на биологической роли элементов, представляет наибольший интерес для физиологов, биохимиков и специалистов в области питания человека. Согласно этой классификации минеральные элементы, обнаруженные в организме, делят на три группы:

1) жизненно необходимые (эссенциальные);

2) вероятно (условно) необходимые;

3) элементы с малоизученной или неизвестной ролью. Эта классификация представлена в табл. 3.

Таблица 3

Группа жизненно важных элементов включает в себя все макроэлементы, часть микро– и ультрамикроэлементов. Это подтверждает мысль о том, что порядок концентрации того или иного микроэлемента в организме еще не определяет его биологического значения.

Элемент может быть отнесен к группе жизненно необходимых, если он удовлетворяет следующим требованиям:

• постоянно присутствует в организме в количествах, сходных у разных индивидуумов;

• ткани по содержанию данного элемента всегда располагаются в определенном порядке;

• синтетический рацион, не содержащий этого элемента, вызывает у животных характерные симптомы недостаточности и определенные биохимические изменения в тканях;

• эти симптомы и изменения могут быть предотвращены или устранены путем добавления данного элемента в пищу.

Таким образом, элемент считается жизненно необходимым (эссенциальным), если при его отсутствии или недостаточном поступлении организм перестает расти и развиваться, не может осуществить свой биологический цикл, в частности не способен к репродукции. Введение недостающего элемента устраняет признаки его дефицита и возвращает организму его жизнеспособность.

При гипомикроэлементозах – заболеваниях, вызываемых дефицитом эссенциальных МЭ – возникают болезни недостаточности, при самых разнообразных формах контакта организмов с токсичными МЭ возникают интоксикации – отравления.

Сложность проблемы состоит в том, что сами эссенциальные МЭ при определенных условиях могут вызывать токсические реакции, а отдельные токсические МЭ при определенной дозировке и экспозиции могут обнаруживать свойства эссенциальных МЭ, то есть оказываться полезными и даже жизненно важными.

При приеме препаратов минералов и микроэлементов очень важно знать суточную потребность человека в них, а также взаимодействие основных элементов при их одновременном потреблении (табл. 4) и усвояемость каждого из них в желудочно-кишечном тракте (Приложение I).

Таблица 4

Всем перечисленным требованиям к жизненно важным элементам в свете современных данных удовлетворяют 15 из них. Даже такой элемент, как фтор, обладающий очевидным профилактическим эффектом против кариеса зубов и, по-видимому, способствующий костеобразованию, не включен в эту группу. Дело в том, что до настоящего времени не удалось воспроизвести симптомы недостаточности фтора в эксперименте при содержании на рационе, дефицитном по этому элементу. Необходимо отметить, что воспроизведение пищевой недостаточности иногда затруднительно вследствие чрезвычайно малой потребности организма в изучаемых элементах и наличия их следов в компонентах очищенного рациона (соевом белке, глюкозе, сахарозе, желатине, казеине и пр.).

Среди 15 жизненно необходимых элементов 9 являются катионами (участвуют в реакциях в форме положительно заряженных частиц) – это кальций (Са²⁺), натрий (Na⁺), калий (К⁺), магний (Mg²⁺), марганец (Mn²⁺), цинк (Zn²⁺), железо (Fe²⁺), медь (Cu²⁺) и кобальт (Co²⁺), а 6 других являются анионами (отрицательно заряженными) или содержатся в сложных анионных группировках – хлорид (Cl^-), йодид (I^-), фосфат (РО₄^3-), сульфат (SO₄^2-), молибдат (МоО₃^2-) и селенит (SeO₃^2-).

Вероятно, необходимые элементы также постоянно обнаруживаются в различных биосредах в относительно стабильных количествах, но не удовлетворяют всем перечисленным выше требованиям. Участие этих элементов в обменных процессах может ограничиваться отдельными тканями и в ряде случаев требует экспериментального подтверждения.

Что касается элементов, роль которых в организме мало изучена или неизвестна, то, по мнению многих ученых, они просто случайно накапливаются в организме, поступая с пищей и не выполняя какой-либо полезной функции. Однако, как писал великий поэт Владимир Маяковский, «если звезды зажигают, значит, это кому-нибудь нужно». Поэтому строго ограничивать группу жизненно важных элементов нельзя, так как возможно открытие биологической роли новых элементов. Например, только в последние десятилетия появились экспериментальные и клинические данные об участии в метаболических процессах фтора, хрома, кремния, мышьяка, а о селене как чрезвычайно необходимом элементе стало известно всего 20–25 лет назад.

Таким образом, микроэлементы (МЭ) – это группа химических элементов, которые содержатся в организме человека и животных в очень малых количествах, в пределах 10^-3-10^-12 %.

МЭ – это не случайные составные части тканей и жидкостей живых организмов, а компоненты закономерно существующей очень древней и сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций организма на всех стадиях развития.

Каким образом микроэлементы поступают в организм человека?

Все химические элементы, включая продукты вулканической растительности, космической активности и различных руд, поступают в организм в основном с растительной и животной пищей и питьевой водой.

Небольшая часть химических элементов попадает в организм человека с атмосферным воздухом и пылью через бронхолегочную систему. Прежде чем попасть в организм человека, вулканические породы и рудные материалы разрушаются под воздействием геологических процессов, климата, ветров, микроорганизмов, воды. Усвоенные бактериями и другими микроорганизмами минералы превращаются из «неживого» вещества в «живое», которое уже может быть использовано растениями для их роста и питания. В результате деятельности микроорганизмов безжизненная порода преобразуется в почву, избирательно обогащенную или обедненную теми или иными химическими элементами и являющуюся источником питания для растений. В свою очередь растения, в составе которых химические элементы находятся в виде сложных бионеорганических соединений, могут быть усвоены животными и человеком. Для представителей морской флоры и фауны задача насыщения организма химическими элементами более упрощена, по сравнению с обитателями суши, так как они постоянно находятся в уникальном солевом растворе, содержащем химические элементы в относительно легкоусвояемых формах. В связи с этим продукты моря являются очень ценными источниками жизненно важных микроэлементов, так как их элементный состав более постоянен и менее зависим от разрушительной деятельности человека. Может быть, именно поэтому во многих приморских странах и регионах (Япония, Корея, Китай, Австралия, Средиземноморье) наблюдаются высокие показатели здоровья, менее распространены так называемые «болезни цивилизации» и наблюдается рост народонаселения? Попадание в почву пестицидов, гербицидов, минеральных удобрений, как правило, нарушает ее экосистемы, приводит к гибели микроорганизмов и других важных звеньев питательной цепи, что проявляется в обеднении почв, растений и животных и, в конечном счете, человека макро– и микроэлементами. Органические и неорганические выбросы промышленных предприятий также существенно нарушают кругооборот химических элементов в природе, особенно на суше, и ведут к изменению химического состава всех ее обитателей.

Не всем живым организмам, включая человека, удается приспособиться к лавинообразным изменениям состава окружающей среды, что проявляется в виде снижения способности к воспроизводству, повышении частоты обычных и появления новых болезней вследствие общего ослабления организмов и – в зонах критического нарушения гармонии в биосфере – к преждевременной гибели. В современной России и многих странах СНГ, Европы этот процесс проявляется в виде снижения рождаемости, преждевременного старения и смерти людей, «ренессансу» казавшихся побежденными болезней, таких как туберкулез, гепатит, дифтерия и другие, появления новых опасных болезней (ВИЧ, губчатый энцефалит и др.). Ученые стали предупреждать даже о начале депопуляции (снижении численности населения) многих стран, включая Россию. Естественно, причины серьезных изменений в современном человеке не ограничены только обеспеченностью его микроэлементами. Важная, может быть даже ведущая, роль в этих негативных процессах принадлежит социально-психологическим катаклизмам, потрясшим Россию и другие страны, возникшие на обломках СССР. Однако несомненно, что сочетание разных биологических и социальных причин и явилось пусковым механизмом накопления и, образно выражаясь, всеобщей хронификацией болезней на фоне отсутствия какой бы то ни было «всеобщей диспансеризации» населения и профилактики.

Итак, сохранение сложнейшего естественного процесса превращения «неживых» компонентов окружающей среды в легко усвояемое растениями и животными живое вещество является залогом поддержания жизнедеятельности как отдельных видов, так и жизни в целом на Земле. Нормальный процесс поступления в организм питательных веществ, в том числе микроэлементов – основное условие здоровой жизни человека.

Почему современный человек испытывает дефицит микроэлементов?

Мы есть не только то, что мы едим, мы скорее являемся тем, что мы усваиваем. А усвоение химических элементов, как и других питательных веществ, является процессом сложным и плохо контролируемым человеком.

Прежде всего следует отметить, что при переходе от традиционной (натуральной) к современной (индустриальной) кухне существенно изменился состав потребляемой пищи. Образовался разрыв между количеством получаемых человеком калорий и содержанием в пище питательных веществ, таких как витамины, минералы и микроэлементы (см. таблицу 5).

Таблица 5

(Источник: Министерство сельского хозяйства США, 1963, 1997,

цит. по: П. Бергнер. Целительная сила минералов,

особых питательных веществ и микроэлементов.

М: Крон-Пресс, 1998)

За какихто 100 лет революционные изменения в питании человека привели к распространению так называемых болезней цивилизации, большинство из которых (см. таблицы 6 и 7) связаны с дефицитом микроэлементов в рационе. Поэтому, чтобы обеспечить современного человека необходимым набором минеральных веществ, возникла жизненная потребность в искусственном обогащении рациона витаминами, минералами и микроэлементами за счет добавления их в продукты питания и практически обязательного дополнительного употребления препаратов и биологически активных добавок к пище. Сегодня большинство жителей США, европейских стран, Японии и все увеличивающаяся часть населения менее развитых стран вынуждены регулярно употреблять дополнительные количества питательных веществ. Так, по данным американских ученых-диетологов (Бергнер, 1998), среднестатистический рацион современного американца обеспечивает лишь 50–60 % рекомендованной суточной потребности в магнии (дефицит магния отмечен у 75–85 % обследованных жителей США), лишь на 50 % – меди, селена, кальция, около 70 и 90 % человек недополучают с пищевыми продуктами цинка и хрома. Большинство пожилых жителей развитых стран страдает от нехватки меди и марганца (особенно женщины), а также калия. Среди подростков и беременных женщин особенно часто встречается дефицит железа и цинка.

Таблица 6

Таблица 7

(Цит. по: Бергнер П. Целительная сила минералов, особых питательных веществ и микроэлементов.

М.: КронПресс, 1998)

По нашим данным, полученным в результате обследования 30 000 жителей Российской Федерации, дефициты магния, цинка и железа являются типичными для большинства детей, подростков и пожилых людей. Максимальная нехватка селена обнаружена нами у людей в возрасте 45–55 лет и тех, кто старше 70 лет. Мы назвали этот феномен «селеновой ямой» и считаем, что он является одной из причин повышенной заболеваемости и смертности наших граждан в этих возрастных группах от новообразований и сердечно-сосудистых заболеваний, обусловливаемых, как правило, дефицитом антиоксидантов, к которым относится и селен. Изучение специалистами «Центра биотической медицины» содержания химических элементов в индивидуальных рационах молодых женщин-москвичек показало, что они предпочитают употреблять в пищу продукты, бедные йодом, селеном, цинком, кальцием (дефицит выявлен соответственно в 65, 57, 39 и 30 % случаев, см. рис. 1). Однако поступление с пищей таких элементов, как фосфор, магний, медь, железо, отличается от нормы незначительно. Почему же мы встречаемся с проявлением дефицита этих химических элементов намного чаще? Ответ на этот вопрос частично дают сведения, приведенные в таблице.

Рис. 1. Распространенность дефицитов химических элементов в рационе питания и волосах женщин 25–34 лет г. Москвы

Во-первых, существенные количества витаминов и микроэлементов исчезают из продуктов в процессе их обработки, приготовления блюд. Многие блюда при одновременном употреблении «мешают» усвоению компонентов друг друга. Не надо также забывать о том, что среднестатистические данные о содержании питательных веществ бывают весьма далеки от реальных, так как на химический состав продуктов влияют место и условия их получения, хранения и переработки. Естественно, что растения, выращенные на чрезвычайно бедных микроэлементами почвах Нечерноземья России, а также молоко и мясо, полученные от коров, пасущихся на истощенных пастбищах, зачастую загрязненных тяжелыми металлами, соединениями серы, выбрасываемыми промышленными предприятиями и автотранспортом, не могут дать человеку необходимые для его полноценной жизни компоненты. Отрицательно действует и неуемное потребление рафинированных (очищенных) продуктов, сахара, сладких безалкогольных напитков, консервов, длительное хранение замороженных продуктов, особенно мясных и рыбных, а также нередко «варварская» кулинарная обработка пищи. В качестве иллюстраций приведем несколько фактов из интересной и полезной книги Пола Бергнера «Целительная сила минералов», изданной у нас в стране в 1998 году. Так, при консервировании зеленого горошка содержание меди в нем по сравнению со свежим горохом снижается на 53 %, цинка – на 43 %, магния – на 45 %, марганца – на 26 %. При получении белого хлеба из цельной пшеницы теряется 68 % цинка, 83 % марганца, 55 % меди, 8 % железа. При злоупотреблении сахаром организму требуются повышенные количества витаминов и микроэлементов, таких как медь, цинк и хром.

Как указывает П. Бергнер, в связи с общим изменением состава сельхозпродуктов за период с 1914 по 1992 г. содержание железа в американских яблоках снизилось почти на 90 %(!), кальция на 48 %, магния на 83 %, в капусте содержание кальция упало с 248 мг на 100 г продукта до 47 (то есть в 5 раз), магния – с 66 до 15 мг (в 4 раза), железа – с 1,5 мг до 0,59 мг на 100 г продукта (более чем в 2 раза). Из вышеприведенных данных следует, что современному человеку не очень-то следует доверять полезности старых рецептов, приготовленных из тех же продуктов, от которых (в плане химического состава) уже мало что осталось. Старая английская поговорка: «Ешь по яблоку в день – и тебе не понадобится врач», увы, изжила себя, как канула в Лету девственная природа, почти полностью исчезли с нашего стола натуральные продукты, дичь, мясо без антибиотиков, гормонов и других небезобидных для здоровья веществ.

Таким образом, современный человек питается больше, вкуснее, быстрее (какое там тщательное пережевывание; да и жевать зачастую нечего, так как продукты содержат мало клетчатки, сухожилий, хрящей), а в конечном итоге хуже и неполноценно. Поэтому перед современным обществом стоит дилемма: или полный возврат к натуральному хозяйству (что уже практически невозможно), или дальнейшее вынужденное обогащение пищи синтетическими витаминами (тут альтернативы нет) и природными или искусственно созданными соединениями макро и микроэлементов. По нашему мнению, как и по мнению других специалистов в области питания, необходимо использовать обе эти возможности и, в зависимости от материальных факторов, сознательности, информированности и желания людей, увеличивать в потреблении долю продуктов, выращенных по законам природы. Ибо, как гласит латинская пословица: «Природу побеждают, только подчиняясь ее законам».

В развитых странах мира увеличение потребления продуктов питания, выращенных в естественных условиях, становится осознанной необходимостью для все возрастающего числа людей. Как правило, все большее число жителей Америки, Европы, Японии понимают, что современный человек – это не тот, кто объедается в закусочных, барах и ресторанах, ведет праздную и пассивную жизнь, а тот, кто следит за своим питанием, старается потреблять простую, выращенную в натуральном хозяйстве и «невкусную», с точки зрения обычного обывателя-чревоугодника, пищу – мюсли, проросшие зерна, соевые продукты, хлеб с отрубями, зелень, морскую капусту, и запиваемую не лимонадом, а столовой минеральной водой. Он много работает, но при этом не забывает заниматься физкультурой, регулярно употреблять витамины, микроэлементы и получает радость от общения с семьей, друзьями. То есть полноценная и продолжительная здоровая жизнь не терпит лени и невежества. «Хочешь жить – умей питаться», двигаться и постоянно развивать свои способности. Я считаю, что химические элементы – это нить, на которую нанизана жизнь, и они являются хорошим индикатором баланса организма и окружающей среды. Жизнь человека продолжается, пока остается желание жить, постоянно подкрепляемое энергией полноценной жизни, пока удается поддерживать духовную и материальную гармонию внутри себя и баланс с внешним миром. По моему мнению, здоровье человека – это внешние (видимые) проявления и ощущения, отражающие его внутреннюю гармонию и сохранение баланса с окружающей его средой.

Неосознанное ощущение физической и духовной гармонии (баланса) между собой и окружающим миром человек воспринимает как счастье.

Что происходит с микроэлементами после их поступления в организм человека?

Микроэлементы поступают в организм человека тремя основными путями:

• через желудочно-кишечный тракт с продуктами питания и питьевой водой, напитками (так называемый воднопищевой рацион, около 80–90 %);

• ингаляционно – с вдыхаемым воздухом;

• через кожу и слизистые.

На схеме А в общих чертах представлено, как микроэлементы поступают в организм, как происходит их обмен и как они выводятся из организма. Следует помнить, что:

• как правило, у здоровых взрослых среднего возраста баланс микроэлементов «нулевой», то есть организм поглощает и выводит одни и те же количества микроэлементов;

• у детей, а также при особых состояниях у взрослых (беременность, состояние после заболеваний, переломов, ожогов и травм) при наличии растущей опухоли баланс микроэлементов может быть положительным, то есть организм удерживает большие, чем в состоянии равновесия, количества микроэлементов, необходимых для процессов роста тканей;

• у пожилых людей, а также при ряде заболеваний (например, распад опухолей, дизентерия, поносы, мочекаменная болезнь и др.), облучении, лечении гормонами, антибиотиками и другими препаратами, интоксикациях может наблюдаться отрицательный баланс – преобладание выведения химических элементов над их поступлением.

Схема 1. Основные пути и механизмы регуляции обмена макро и микроэлементов в организме человека (по Kollmer, 1983 с дополнениями А.В.Скального, 2000).

Поступая во внутреннюю среду организма, микроэлементы взаимодействуют с другими компонентами пищи, воды, воздуха – белками, углеводами, минералами, витаминами, микрофлорой кишечника, а также токсикантами и лекарствами, из-за чего их усвоение через слизистые, кожу может существенно изменяться. Например, присутствие достаточного количества белка в пище способствует лучшему усвоению цинка, а избыток фитатов, кальция, железа, меди, кадмия или свинца может мешать абсорбции, то есть всасыванию в желудочно-кишечном тракте и транспортировке этого микроэлемента во внутренние органы и ткани организма.

В приложении I показано, насколько отличается друг от друга усваиваемость в желудочно-кишечном тракте микроэлементов. Важно не забывать, что для лучшего усвоения микроэлементов необходимо, чтобы они поступали в организм в виде соединений с органическими молекулами, так называемыми биолигандами. Неорганические соли микроэлементов усваиваются значительно хуже, поэтому, выбирая для лечения или профилактики препараты, содержащие микроэлементы, нужно всегда обращать внимание на форму, в которой находится микроэлемент. Если это сульфаты, окиси, карбонаты микроэлементов, то они усваиваются хуже, чем так называемые хелатные соединения микроэлементов (в виде комплексов с органическими кислотами, аминокислотами) (ацетаты, глюконаты, аспарагинаты, глутаматы, лактаты, аскорбаты, пиколинаты и др., соединения с аминокислотами метионином, цистеином и др.), сложные комплексные препараты на основе пивных дрожжей, спирулины, торфа и др.

Исходя из вышесказанного, применение микроэлементов в виде простых или сложных органических комплексов позволяет снижать дозы действующих веществ в препаратах или БАДах и уменьшать риск нежелательных эффектов. Например, при использовании сульфатов железа, цинка, меди, магния нередко отмечаются тошнота, иногда рвота, расстройства стула, чего практически не наблюдается при применении, например, аспарагинатов цинка или меди, с помощью которых в 2–3 и более раз может быть снижена дозировка микроэлементов и проявляется более быстрый и выраженный лечебный эффект.

Дефицит микроэлементов в организме может развиваться не только в результате недостаточного их поступления с пищей или избыточного содержания элементов-антагонистов (противников), мешающих усвоению, но также и вследствие избыточных потерь (выведение) микроэлементов под влиянием различных факторов, таких как стресс, болезни, интоксикации. В основе всех процессов, усиливающих выведение микроэлементов, лежит взаимодействие микроэлементов между собой, с минералами, упоминавшимися выше так называемыми биолигандами, образующими комплексы с микроэлементами, а также испытывающих регулирующее воздействие нервной и эндокринной систем (см. схему 1).

С одной стороны, нарушение баланса микроэлементов вне и внутри организма приводит к возмущению и далее к перестройке обменных процессов, а с другой – изменение деятельности вегетативной нервной системы и эндокринной системы запускает механизмы, влияющие на усвоение и выведение микроэлементов. Так, при стрессе отмечены усиленные потери организмом магния, марганца, цинка, при нарушении выделения инсулина поджелудочной железой – магния и цинка; повышенная потливость может стать причиной развития дефицитов магния и цинка, нарушение баланса женских половых гормонов – меди и цинка. Если при резком изменении обмена микроэлементов их поступление извне (с пищей, лекарствами) не увеличивается, то организм включает запасные варианты: усиление усвоения микроэлементов, находящихся в дефиците (иногда усвояемость в желудочно-кишечном тракте увеличивается в несколько раз) в течение определенного времени, а также «откачка» микроэлементов из органов и тканей – депо, где микроэлементы откладываются организмом «про запас» – костей, мышц, печени, кожи, жировой ткани.

Если оба этих механизма не восстановят своевременно равновесие между потребностью для выполнения жизненно важных функций и реальной обеспеченностью микроэлементами, то может наступить (и наступает) частичное ограничение функций с перспективой их полного прекращения (адаптация-дезадаптация-предболезнь-болезнь-смерть).

Если обратить внимание на всасывание в желудочно-кишечном тракте, то выявляется следующая закономерность: анионы, то есть отрицательно заряженные ионы (J, F, Se, Cl), относительно легко всасываются (70–95 %) и их баланс регулируется в основном за счет выделения через моче-выделительные пути; катионы, то есть ионы с положительным зарядом, микроэлементы (Cr, Zn, V, Мn и др.) абсорбируются значительно хуже, и их баланс регулируется в основном за счет выделения через желудочно-кишечный тракт. Практически все микроэлементы лучше усваиваются в виде органических комплексов (аспарагинаты, глюконаты, оротаты металлов и др.).

Таким образом, в основном химические элементы поступают в организм человека с питьевой водой и пищей. Исключение составляет только Si, большие количества которого могут попадать в организм ингаляционным путем в виде пыли, песка, содержащих соединения этого элемента (SiO₂, Si₂O₃ и др.).

В приморских районах и на небольших островах в виде аэрозолей и испарений в организм через дыхательную систему и кожу могут попадать существенные количества J.

Выделение же химических элементов происходит более разнообразными путями.

Так, с мочой преимущественно выделяются Se, Fe, J, Co, Cd, В, Br, Ge, Mo, Nb, Rb, Cs, Те, Sb, с потом – Se, много F, Pb, Sn, Ni. С волосами – Hg.

И все же основные количества химических элементов выводятся из организма с калом, то есть после переработки поступившей в желудочно-кишечный тракт пищи.

Известно, что лишь после появления воды и растворения в ней солей, присутствующих в земной коре, на Земле появились и стали развиваться живые организмы. По мнению профессора Б.А. Шендерова (2001), именно вода, минеральные соли и симбиотические ассоциации микроорганизмов являются основой возникновения и эволюции растений и животных, включая человека. В связи с этим, делает вывод ученый, первым условием нормального функционирования любого организма следует признать оптимальное содержание в нем и окружающей среде указанных элементов.

Мы разделяем точку зрения ряда современных ученых, относящих микроэлементную (элементную) систему к базовым системам регуляции всех функций, а иммунную, окислительную/антиокислительную, гуморальную, нервную системы – к дополнительным (надстроечным). Такая классификация, по нашему мнению, наиболее правильно определяет место каждого из многочисленных регуляторных механизмов, сформировавшихся в ходе эволюции. Она позволяет врачам, экологам и биологам правильнее оценить значение различных лечебных и профилактических средств и пищевых продуктов для жизнедеятельности человека.

К сожалению, сегодня роль этих природных регуляторов жизнедеятельности как основополагающих средств в профилактике и лечении хронических заболеваний недооценивается. В результате лечебно-профилактическая помощь строится как бы в перевернутом с ног на голову виде, и лечебный процесс по сути своей зачастую является антифизиологичным, неестественным.

Среднестатистический современный врач не использует в полной мере лечебные свойства микроэлементов, минералов, микроорганизмов потому лишь, что, как правило, недостаточно информирован и не имеет опыта применения этих средств, а главное, не понимает их «иерархию», место и способ приложения.

Одним из выдающихся достижений конца XX в., по мнению многих специалистов по вопросам питания, является разработка и начало внедрения в практическую жизнь концепции «пробиотики и функциональное питание».

Пробиотики – это микроорганизмы и вещества микробного и иного происхождения, в том числе макро и микроэлементы, оказывающие благоприятное влияние на функционирование микрофлоры человека, способствующие лучшей адаптации его к окружающей среде в конкретной экологической ситуации.

Микрофлора человека активно участвует в процессах минерального обмена. Микроорганизмы желудочно-кишечного тракта играют важную роль в регулировании всасывания и выведения таких химических элементов, как Na, К, Са, Mg, Р, Cl, Fe, Zn, Mn, Se, Cu. С другой стороны, состояние микрофлоры пищеварительного тракта в значительной степени зависит от поступления с пищей химических элементов. В первую очередь, взаимное положительное влияние оказывают микроэлементы и бифидо, лактобактерии. Хорошо известно об изменении скорости роста и накопления биомассы различных бактерий в зависимости от количественного содержания в среде культивирования Fe, Zn, Со и других элементов.

Своеобразной формой пробиотиков являются продукты функционального питания. В отличие от пробиотиков, они поступают в организм человека не в виде препарата или биологически активной добавки к пище (таблетки, капсулы и т. п.), а как традиционный пищевой продукт. Кроме того, концентрация действующего начала в пробиотиках бывает слишком высокой, и поэтому они назначаются только на определенное время, тогда как в продуктах функционального питания эти концентрации близки к физиологическим и поэтому такие продукты могут применяться длительное время. В ближайшие годы наиболее перспективным, по мнению экспертов в области пищевых технологий, являются разработки продуктов питания на основе минералов и микроэлементов (H.J. Watzke, 1998), живых микроорганизмов человеческого происхождения, пищевых биологических белков, углеводов, сывороточных белков и антиоксидантов растительного происхождения.

Благодаря многочисленным исследованиям, в том числе отечественных авторов (А.В. Скальный, 1997; Л.А. Решетник, 2000; Е.О. Парфенова, 2000 и др.), в качестве одной из важнейших категорий функционального питания стали рассматривать селен-содержащие продукты питания. Так, нами был найден способ получения синезеленой водоросли, обогащенной селеном (А.В. Скальный, А.Х. Тамбиев, В.К. Мазо, Н.Н. Кирикова). В фирме «Эней-Вита» разработана технология получения пробиотика, содержащего биодоступный селен. Проведенные эксперименты доказали хорошую переносимость созданных препаратов. Биологически активные добавки к пище «Селен-Вита» и «Селен-Витасил», полученные на основе этих пробиотиков, являются перспективным средством профилактики и лечения заболеваний, связанных с окислительной средой.

Исследования, проведенные при нашем участии в Иркутской государственной медицинской академии Л.А. Решетник и Е.О. Парфеновой, показали эффективность применения живых бифидобактерий и препаратов топинамбура у детей с оксалатной нефропатией. Успех объясняется тем, что благодаря нормализации микробной среды живыми бифидобактериями и инулином, которым богат топинамбур, увеличивалось всасывание селена в желудочно-кишечном тракте и вследствие этого повышался его уровень в крови.

Таблица 8

Пробиотики и продукты функционального питания, не являясь лекарствами, должны использоваться прежде всего для улучшения состояния человека, то есть в профилактической и восстановительной медицине. Согласно имеющимся прогнозам в ближайшие 20 лет доля пробиотиков и продуктов функционального питания на мировом продуктовом рынке может вырасти с сегодняшних 3 % до 30 %. В результате продажа традиционных лекарственных средств может быть снижена на 35–50 %.

Биотиками называют химические вещества внешнего происхождения, которые входят в биохимические структуры и системы организма и не только участвуют в физиологических процессах, но и нормализуют их, повышают сопротивляемость организма действию вредных агентов, как правило, выступая в роли биологических катализаторов.

К биотикам могут быть отнесены микроэлементы, витамины, а в определенных случаях и некоторые макроэлементы (например, железо, кальций, сера).

Наименование «биотики» было впервые применено (А.И. Венчиков, 1942) в связи с необходимостью охарактеризовать принцип лечения, основанный на применении микроэлементов в качестве естественных (физиологических) агентов. Микроэлементы входят во внутренние биохимические системы организма и обладают свойством стимулировать его жизнедеятельность. Этим самым биотики противопоставляются другим средствам, действующим путем подавления жизнедеятельности организмов (например, микробов).

Таким образом, возможны два кардинально противоположных принципа воздействия на организм, пораженный болезнетворными микробами, либо путем прямого влияния на микроорганизмы антибиотиками, либо повышая защитные свойства организма с помощью биотиков. Антибиотики в той или иной мере проявляют токсические свойства и в отношении организма человека, биотики же полностью лишены их.

Не следует, однако, считать биотиком каждый находящийся в организме элемент. Если он имеет значение пластического материала или только создает определенное физико-химическое состояние среды (физико-химический остов для протекания жизненных процессов), то нет основания именовать его биотиком. Но с того момента, как элемент начинает принимать активное участие в самом ходе жизненного процесса (например, во внутриклеточном обмене веществ или его гормональной регуляции) и способствовать повышению сопротивляемости организма действию вредоносных агентов, естественно будет причислять его к биотикам. И необязательно такой элемент должен принадлежать к группе микроэлементов. Некоторые из макроэлементов могут также обладать свойствами биотиков. Примером может служить хотя бы сера. Как биотик она входит в состав сульфгидрильных групп, а также некоторых витаминов (например, В1 – тиамин), гормонов (инсулин) – то есть продуктов, участвующих в ферментативных и гормональных процессах обмена веществ. Но та же самая сера – пластический материал, присутствующий в белках тканей, где она – всего лишь «инертное» составляющее (например, в опорных тканях – рогах, шерсти). Процессы, происходящие в организме, отличаются высокой динамичностью, и элемент, входящий в его состав в качестве пластического материала, участвует, конечно, в какой-то мере и в общем обмене веществ (кальций костей, сера белков). Такие свойства элементов необходимо иметь в виду при определении биотиков.

В силу того, что агенты, обладающие свойствами биотиков, имеют принципиально важное значение, их необходимо особо выделить, дав соответствующее наименование. Свойством биотиков могут обладать продукты, принадлежащие к разным группам веществ (макро– и микро, ультрамикроэлементы, витамины), но они приобретают эти свойства лишь при определенных условиях их применения. Микроэлементы, например, как таковые имеют разные качества: в больших концентрациях обладают токсическими свойствами, в малых – наоборот, биотическими! Наименование их по количественному признаку содержания в организме вообще удобно, так как оно является общим и не предрешает их физиологических свойств. При изучении же физиологических свойств микроэлементов важно искать у них качества биотиков. У всех ли микроэлементов можно установить такие качества и все ли из них тогда называть биотиками – вопросы будущих исследований.

Теперь, уважаемые читатели, вам, наверное, ясно, почему созданный мною Центр носит название «Центр биотической медицины». Мы искренне верим (и ежедневная практика укрепляет эту веру) в то, что биотические принципы лечения и профилактики более всего соответствуют главнейшему принципу врачевания – «не навреди». Используя их в сочетании с современными методами диагностики, мы сможем скорее приблизиться к медицине будущего – точной, объективной и эффективной науке, способной оказывать помощь с учетом индивидуальных особенностей каждого человека.

Как микроэлементы оказывают свое влияние на организм?

Микроэлементы находятся в организме главным образом не в виде свободных ионов, а в связанном (с белками, аминокислотами, другими органическими соединениями) состоянии, они входят в состав активных центров многих ферментов. Так, 90 % меди в сыворотке крови связано с ₂-глобулинами, в частности белком церулоплазмином, обладающим аниоксидантными, противовоспалительными свойствами, а также аминокислотами и лишь несколько процентов меди находится в виде свободных ионов. Около 70 % железа в организме человека входит в состав гемоглобина, 20–25 % находится в связанном виде (ферритин, гемосидерин) в печени, костном мозге, селезенке. Медь и железо входят в состав или активируют около 30 ферментов, а цинк – более 200.

Участие микроэлементов ускоряет или замедляет течение тех или иных биохимических процессов в организме человека, то есть микроэлементы выступают в роли катализаторов или ингибиторов этих процессов. В результате в организме повышается или понижается концентрация отдельных белков, жиров, углеводов, ферментов, других необходимых для жизни веществ, и таким образом замедляется или ускоряется восстановление поврежденных тканей, рост и развитие клеток, возрастает или снижается насыщение организма кислородом, углекислым газом и др., то есть изменяется тканевое дыхание. При этом необходимо помнить, что при нарушении баланса концентрации микроэлементов в организме и тканях человека активность выработки или утилизации различных соединений (гормонов, белков и др.) изменяется не в арифметической, а в геометрической прогрессии. Так, при потере молекулой угольной ангидразы, отвечающей в организме за утилизацию CO (угарного газа) всего одного атома, а молекулой алкольдегидрогеназы – одного из четырех атомов цинка, активность этих ферментов снижается в десятки раз (то есть плохо нейтрализуются угарный газ и алкоголь). Нехватка железа и меди нарушает, соответственно, нормальный синтез гемоглобина и витамина B₁₂, что ведет к малокровию. Дефицит селена приводит к нарушению антиоксидантной активности глютатионпероксидазы, хрома – к снижению активности фактора толерантности к глюкозе, отвечающего за чувствительность организма к сахару, и так далее. С другой стороны, механизм токсического действия многих тяжелых металлов обусловлен их способностью вытеснять и замещать в молекулах ферментов и других биологически активных веществ «нужные» микроэлементы-антагонисты, что ведет к изменению свойств этих веществ и, естественно, ухудшает обмен веществ в организме.

Таким образом, микроэлементы оказывают свое действие на организм человека в основном опосредованно, через изменение деятельности ферментов, гормонов, белков, витаминов и прочих биологически активных веществ, содержащих микроэлементы в своем составе или чувствительных к изменению их концентраций в окружающей среде.

С кем и против кого «дружат» микроэлементы

Минеральные вещества могут взаимодействовать как между собой, так и с другими питательными веществами и другими факторами. Это взаимное влияние типа синергизма или антагонизме осуществляется в самой пище, пищеварительном канале, а также в процессе тканевого и клеточного метаболизмов.

С практической точки зрения знание этих закономерностей позволяет предупреждать нежелательные формы взаимодействия и явления так называемых вторичных дефицитов макро– и микроэлементов у человека.

На рис. 2 представлена наиболее совершенная, на наш взгляд, схема, отражающая синергизм и антагонизм макро– и микроэлементов в организме (направление стрелки отражает характер взаимодействия).

Рис. 2. Взаимодействие химических элементов (по B. Momcilovic, 1987)

Схема, разумеется, не отражает всех возможных вариантов взаимодействия. Кроме того, нельзя недоучитывать также и возможную специфику взаимосвязей у представителей разного пола, при различных физиологических состояниях, в различное время на года, под влиянием различных психоэмоциональных и физиологических нагрузок.

Вероятность взаимодействия между минеральными веществами вследствие их лабильности и способности к образованию связей значительно больше, чем между другими питательными веществами.

Синергистами считают элементы, которые: а) взаимно способствуют усвоению друг друга в желудочно-кишечном тракте; б) взаимодействуют в осуществлении какой-либо обменной функции.

Антагонистами можно считать элементы, которые: а) тормозят всасывание друг друга в желудочно-кишечном тракте; б) оказывают противоположное влияние на какую-либо биохимическую функцию в организме. Так, фосфор и магний, цинк и медь взаимно тормозят абсорбцию друг друга в кишечнике, а кальций ингибирует абсорбцию цинка и марганца (но не наоборот).

К чему приводят дефицит и избыточное поступление микроэлементов?

Рис. 3. Причины возникновения и последствия микроэлементозов (по: Скальный, Кудрин, 2000)

Таблица 9

Многолетний опыт работы ЦБМ показывает, что около 80 % населения имеют более или менее выраженный дисбаланс микроэлементов.

В настоящее время в биологии и медицине активно развивается учение о микроэлементозах. Заболевания, вызываемые токсическим действием веществ, находящихся в организме в очень малых количествах, известны с античных времен, и каждое из них называлось по имени того химического элемента, с которым было связано их происхождение. Например, отравление ртутью и свинцом именовали соответственно меркуриализмом и сатурнизмом, серебром – аргирией.

Загрязнение окружающей природной среды, во многом связанное с микроэлементами из группы тяжелых металлов, вызывает серьезную озабоченность своими негативными последствиями для здоровья различных групп населения. В настоящее время все большее значение приобретают так называемые техногенные микроэлементозы. Известно, что в непосредственной близости от многих промышленных предприятий образуются зоны с повышенным содержанием свинца, мышьяка, ртути, кадмия, никеля и других токсичных микроэлементов, представляющих угрозу для здоровья и даже жизни человека. В то же время в результате водного и воздушного переноса этих токсикантов могут загрязняться территории, находящиеся на значительном отдалении. Так, особую тревогу вызывает обширное, на уровне биосферы Земли, загрязнение нашей планеты свинцом индустриального происхождения. За последние несколько лет свинец стал в России наиболее распространенным токсикантом из группы тяжелых металлов, высокая концентрация которого в природных средах и накопление его в организме человека обусловлены, прежде всего, промышленными отходами и выбросами и неконтролируемым резким увеличением количества автомобилей, работающих на низкокачественном этилированном бензине и выбрасывающих с выхлопными газами значительные объемы свинца в виде твердых частиц.

Загрязнение окружающей среды токсичными металлами в первую очередь сказывается на детях, так как интенсивное накопление различных вредоносных элементов происходит еще в плаценте. Это приводит к появлению врожденных уродств, снижению иммунитета, развитию множества болезней, зачастую с хронизацией патологического процесса, задержке умственного и физического развития. Вырастает поколение ослабленных людей, восприимчивых к инфекции, с высоким риском развития ИБС и онкопатологии. Некоторые промышленные регионы с особо интенсивным загрязнением окружающей среды могут стать зонами сильных техногенных микроэлементозов.

Большой вклад в развитие учения о биологической роли МЭ для человека внесли в отечественную науку работы А.И. Венчикова, А.И. Войнара, Г.А. Бабенко, Л.Р. Ноздрюхиной. Были созданы школы микроэлементологов-врачей при Ивано-Франковском медицинском институте (проф. Г.А. Бабенко подготовил более 120 кандидатов и докторов медицинских наук), в Донецком и Карагандинском медицинских институтах. Успешно развивались представления о микроэлементозах в Саратовском, Казанском, Воронежском медицинских институтах, в ряде медицинских институтов Средней Азии и Прибалтики. Значительно обогатили науку о МЭ исследования академика А.П. Авцына и профессора А.А. Жаворонкова по экологической и географической патологии, обусловленной дефицитом или избытком МЭ для аномальных геохимических регионов страны. В настоящее время в России учение о микроэлементозах нашло своих активных последователей в лице моих учеников и коллег по АНО «Центр биотической медицины» (ЦБМ) – единственному научномедицинскому исследовательскому учреждению России, специализирующемуся на диагностике и лечении нарушений обмена макро– и микроэлементов у человека, обусловленных загрязнением окружающей среды и влиянием неблагоприятных экологических факторов.

Учитывая биологическую роль микроэлементов, их участие практически во всех биохимических процессах в организме человека, вопросы загрязнения окружающей среды волнуют сегодня не только экологов, но и врачей всех специальностей. В нашей стране по предложению академика РАМН А.П. Авцына и его коллег (Авцын и др., 1983) для обозначения всех патологических процессов, вызванных дефицитом, избытком или дисбалансом макро– и микроэлементов, введено понятие микроэлементозов (табл. 10).

Таблица 10

Элементный баланс может нарушаться при недостаточном поступлении жизненно важных МЭ и/или избыточном поступлении в организм токсических МЭ. Причем с учетом сложных взаимовлияний между элементами, картина интоксикации или возникновения патологического состояния и заболеваний может быть очень сложной и трудной для интерпретации. В этом случае очень важна адекватная диагностика микроэлементозов, связанная в первую очередь с точным количественным определением элементов в индикаторных биосубстратах человека.

В последнее время профессор В.Л. Сусликов предложил новый термин – «атомовиты», то есть атомы жизни. Этот термин образован от корней классических языков всех научных терминологий: «atom» – атом химического элемента и «vita» – жизнь. Заостряя терминологический вопрос, необходимо принять во внимание задачи медицины и ветеринарии, так как новый термин, вероятно, найдет отражение в названии болезней человека и животных, обусловленных участием в их развитии отдельных атомов химических элементов.

Атомовиты классифицируются:

1. По количественному содержанию в теле человека:

а) атомовиты стабильные, содержание которых в теле человека не менее 110^-2%, в эту группу входят 12 атомовитов: кальций, калий, магний, железо, натрий, фосфор, хлор, азот, кислород, углерод, водород и сера;

б) атомовиты постоянные, содержание которых в теле человека составляет от 110^-3 до 110^-5%, в эту группу включено 17 атомовитов: йод, кобальт, цинк, медь, марганец, молибден, стронций, кремний, селен, фтор, бор, ванадий, алюминий, барий, хром, литий и бром;

в) атомовиты временные, содержание которых в теле человека составляет от 110^-6 до 110^-12% в эту группу включено пока 20 атомовитов: серебро, золото, кадмий, никель, бериллий, мышьяк, свинец, титан, олово, висмут, ртуть, сурьма, теллур, германий, вольфрам, радий, уран, цирконий, цезий и технеций.

2. По анатомофизиологическим свойствам:

а) атомовиты структурные, играющие в организме роль строительного, пластического материала: кальций, фосфор, углерод, водород, азот, натрий, калий, магний, хлор, кислород, кремний, стронций;

б) атомовиты, принимающие непосредственное участие в биохимических процессах обмена веществ. В этой подгруппе атомовитов следует выделить:

1) атомовиты, входящие в структуру ферментов, пигментов и витаминов: медь, цинк, марганец, стронций, кремний, кобальт, селен, которые следует называть биокаталитическими;

2) атомовиты, входящие в структуру гормонов: йод, хром, фтор, бром, называемые нами эндокринными;

3) атомовиты, участвующие в кроветворении и причастные к клеткам ретикулоэндотелиальной системы (РЭС): железо, медь, мышьяк – гематоатомовиты.

3. По витальному (от латинского «vita» – «жизнь») значению для организма человека:

а) незаменимые, или эссенциальные, атомовиты, которые постоянно требуются организму для нормальной жизнедеятельности, они должны регулярно поступать в организм с водой, пищей и воздухом: кислород, водород, углерод, азот, кальций, фосфор, калий, натрий, сера, хлор, магний, кремний, цинк, железо, медь, йод, марганец, ванадий, молибден, кобальт, селен;

б) условно эссенциальные, или взаимозаменяемые, атомовиты, которые также требуются организму для нормальной жизнедеятельности, однако при отсутствии их в пище, воде и воздухе могут заменяться в организме другими атомовитами;

в) недостаточно изученные атомовиты, которые содержатся в теле человека и, видимо, играют определенную роль, однако формы их содержания и место неизвестны.

Некоторые исследователи подразделяют атомовиты еще на две группы: 1) эссенциальны и 2) токсичные. Однако такое деление вызывает возражение вследствие незаменимости токсических элементов, открытой и опубликованной ранее, с одной стороны, и исходя из закономерности зонального действия атомов химических элементов – с другой.

Таким образом, в последние десятилетия в России созданы и развиваются два прогрессивных направления в учении о биологической роли микроэлементов – учение о микроэлементозах (А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, 1983–1991 гг.) и атомовитозах (В.Л. Сусликов, 1999–2001). Созданные российскими учеными новые подходы в классификации микроэлементов являются приоритетными в мировой науке, основаны на глубоком понимании химической сути процессов возникновения и поддержании жизнедеятельности и служат методической основой медицинской элементологии.

Биогеохимические провинции – мир, в котором мы живем

В процессе эволюции организмы адаптировались к определенному химическому составу среды. Это обусловило, с одной стороны, разнообразие химического состава флоры и фауны, а с другой – определило повышенную чувствительность организмов к изменениям концентрации в среде тех или иных элементов (особенно микро– и ультрамикроэлементов).

Поскольку состав поверхности Земли неоднородный, на ней обнаруживаются области с повышенным или пониженным содержанием тех или иных химических элементов. Эти области, отличающиеся от соседних областей по содержанию в них химических элементов (соединений) и вследствие этого вызывающие различную биологическую реакцию со стороны местной флоры и фауны, получили название биогеохимических провинций.

Биологические реакции организмов на изменение геохимических факторов могут проявляться в следующих формах: а) толерантности (приспосабливаемости); б) образовании новых рас, видов, подвидов; в) эндемических заболеваний; г) уродств и гибели организмов. Последние формы проявляются в случаях резкой недостаточности или избыточности какого-либо элемента в среде (рис. 4).

Рис. 4. Влияние недостатка или избытка микроэлементов на биологические реакции в организме

По мнению известного советского геохимика В.В. Ковальского (1974), основным критерием биогеохимического районирования должна быть изменчивость биохимических пищевых цепей в различных геохимических условиях. Согласно выдвинутой им концепции накопление химических элементов организмами определяется не только их биологической природой и геохимией среды, но и пищевыми цепями, через которые осуществляется связь организмов и среды (почвообразующие породы, почвы, микроорганизмы, вода, воздух, растения, животные, человек). В пищевой цепи может происходить уменьшение концентрации одних химических элементов и накопление других (рис. 5).

Рис. 5. Биологические реакции организмов на изменение содержания химических элементов в среде (В.И. Георгиевский, Б.Н. Анненков, В.Т. Самохин, 1979)

Изучение влияния недостатка или избытка элементов на изменчивость биогеохимических пищевых цепей, промежуточный обмен веществ, адаптацию организмов к условиям среды и возникновение эндемий составляет предмет и задачи нового раздела науки – биогеохимической экологии.

Доказано, что от химического элементного состава среды обитания организмов зависит их морфологическая и физиологическая изменчивость, размножение, рост и развитие. Поэтому нарушения баланса химических элементов в среде, как это происходит в биогеохимических провинциях, вызывает патологические изменения в организме животных и человека. Становится очевидно, что наряду с биогеохимическими эндемиями природного происхождения следует изучать эндемические болезни, являющиеся peaкцией на «неправильный» состав природной среды, измененной техногенной деятельностью человека.

Химические элементы распространены в окружающей среде очень неравномерно. Обращает на себя внимание огромное содержание таких микроэлементов (по отношению к человеческому организму), как кремний, алюминий, железо, цирконий, молибден, цинк, а также макроэлементов калия, кальция и других в земной коре (верхней литосфере) и их небольшие концентрации в пресной, морской воде, атмосфере. Однако в биосфере происходит накопление многих из этих элементов, их концентрирование, что свидетельствует о высокой потребности этих элементов для осуществления процессов жизнедеятельности.

В биосфере концентрируются такие химические элементы, как кислород, калий, сера, углерод, фосфор, хлор, азот, олово, мышьяк, относительно высокое содержание кальция, бора, цинка, бария, стронция, рубидия, меди, свинца.

В связи с различными средами обитания существенно различаются концентрации химических элементов в морских и наземных растениях и животных.

Так, в «дарах моря» растительного и животного происхождения сконцентрированы такие элементы, как кальций, калий, натрий, магний, сера, хлор, цинк, медь, молибден, железо, йод, никель, титан, стронций, цирконий, хром, литий, бор, лантан.

«Дары природы», предоставляемые человеку на суше, в целом менее богаты макро– и микроэлементами, хотя здесь следует выделить азот, углерод, фтор, а также марганец, алюминий, содержание последних в наземных растениях выше, чем в морских в 10 раз.

Наземные растения являются основным источником такого важного микроэлемента, как марганец, а морские – кальция, железа, циркония, кремния, лития, йода. Представители наземной фауны служат основным резервом для обеспечения человека фосфором, азотом, водородом, то есть макроэлементами, и чрезвычайно бедны хромом, ванадием, марганцем (элементами, принимающими активное участие в регуляции углеводного и жирового обмена, толерантности к глюкозе), в меньшей степени – другими микроэлементами.

В свою очередь, представители морской фауны накапливают в себе повышенные количества цинка, кобальта, меди.

Таким образом, поступление химических элементов с пищей может существенно различаться в зависимости от режима питания, доступности, например морепродуктов для широких слоев населения. Все это не может не сказываться на суточном балансе элементов человека.

В целом, как справедливо отмечали В.А. Книжников и др. (1982), «для населения развитых стран характерно включение в рацион разнообразных продуктов питания, часть из которых производится в других биогеохимических районах, ввиду чего ликвидируются условия, способствующие воздействию на человека биогеохимических особенностей данной местности».

Таким образом, использование в рационе разнообразной пищи со значительной долей привозных продуктов может явиться средством не только предупреждения возникновения эндемических дефицитов или избытков макро– и микроэлементов, но и становится при правильном применении одним из мощных средств профилактики заболеваний биогеохимического происхождения.

Наиболее распространенными гипомикроэлементозами являются цинк, медь и железодефицитные состояния. Низкий уровень цинка в волосах, признанный в качестве индикатора дефицита цинка, встречается в России в среднем у 20–40 % детей, тогда как низкий уровень железа и меди отмечается у 6-22 %.

По данным специалистов возглавляемой мною самостоятельной некоммерческой организации «Центр биотической медицины» (ЦБМ), наиболее распространенный гиперэлементоз в индустриальных районах России – избыток свинца. У детей дошкольного возраста, проживающих в городах Южного Урала (Златоуст, Карабаш, Челябинск) и Королеве (Московская обл.), превышение его биологически допустимого уровня (БДУ) в волосах составляет в среднем 20–30 % и более.

Наблюдается избыток марганца, мышьяка, ртути, кадмия (превышение БДУ в 1-10 % случаев), а также увеличение фоновых значений таких элементов, как железо, цинк, алюминий, медь, хром (в 10–30 % случаев).

Свинцовое загрязнение в городах происходит по вине промышленных предприятий и автомобильного транспорта, использующего этилированный бензин. По данным Ю.Е. Сает и др. (1990), в городах с развитым машиностроением содержание свинца в волосах детей в 13 % случаев превышало БДУ, тогда как в «чистом» районе превышение наблюдалось только у 6,6 % детей. При этом отмечено, что содержание свинца в волосах детей рабочих в среднем в 1,8 раза больше, чем у детей административного персонала. В зоне максимального воздействия выбросов медеплавильного комбината избыток свинца обнаружен у 64 % детей.

Элементозы – довольно распространенное явление и среди взрослых. Так, например, при обследовании 320 работников агрегатного завода АО «КамАЗ» (Набережные Челны, Татарстан), где в целом неплохо обеспечивается охрана труда, выявлена типичная для России распространенность элементозов.

Возникают сложные микроэлементозы и при радиационном поражении. При дефиците стабильных изотопов кальция, калия, йода и других элементов в организме могут усиленно накапливаться радиоактивные изотопы – «двойники», или антагонисты жизненно важных химических элементов. Так, при недостаточном поступлении кальция организм поглощает из окружающей среды повышенное количество стронция и других химических элементов, похожих по структуре на кальций (к примеру, свинец).

Очевидна и обратная зависимость. Получая достаточное для обеспечения нормальной жизнедеятельности количество калия, человек менее «расположен» к усвоению радиоактивного изотопа цезия Cs-137, «двойника» антагониста калия. То есть если клетки обеспечены элементами, необходимыми для их жизнедеятельности, то вероятность поглощения ими подобных по химической структуре, но опасных для организма элементов снижается. Правильно питаясь и принимая недостающие макро– и микроэлементы, можно уменьшить риск поглощения организмом радиоактивных элементов и избежать их разрушительного воздействия.

Радиоактивные изотопы, избыточные облучения приводят к нарушению минерального баланса, к потере организмом необходимых элементов. Каждый человек, подвергшийся воздействию радиации, страдает от дефицита важнейших микроэлементов, в первую очередь кальция, магния, цинка, селена, йода.

После аварии на Чернобыльской АЭС для лечения попавших в зону бедствия широко использовались различные препараты йода и продукты, богатые стабильным изотопом йода. Проведя в 1992–1993 гг. обследование детей из Гомельской области, мы совместно с Государственным научным центром перинатологии, акушерства и гинекологии МЗ РФ рекомендовали для их лечения препараты, содержащие калий, а также рацион, богатый этим элементом. Такие меры помогают предотвратить отрицательное действие радиоактивного цезия – антагониста калия.

Красноречивы результаты проведенного нами сравнительного анализа элементного состава организма у живущих в Москве инвалидов-чернобыльцев и контрольной группы москвичей, не подвергавшихся воздействию повышенных доз радиации. Налицо существенные отличия в обеспеченности многими жизненно важными элементами и уровне токсических химических элементов в организме людей из этих групп. Отмечено, что в волосах чернобыльцев ниже концентрация цинка – элемента, ответственного за множество биохимических функций, в том числе за состояние костной и иммунной систем. Для всех пострадавших характерно более высокое, по сравнению с контрольной группой, содержание свинца, кадмия, лития, мышьяка, никеля – элементов, оказывающих токсическое влияние на организм.

Особым свидетельством нарушения баланса химических элементов в организме ликвидаторов-инвалидов следует считать нарушение соотношения элементов – функциональных антагонистов, вытесняющих друг друга из организма или замещающих в важнейших функциях (например, кальций и свинец, цинк и кадмий, цинк и свинец). Повышенный уровень в волосах калия и натрия обычно рассматривается специалистами как отражение нарушения водносолевого обмена, функции симпато-адреналиновой системы. Не исключено также влияние на обмен калия радиоактивного цезия, его антагониста, а на обмен кальция и цинка – радиоактивных изотопов стронция, цинка и др.

В любом случае у тех, кто подвергался сильному радиационному облучению, состояние элементного баланса нарушено, и для его восстановления, а следовательно, для повышения сопротивляемости организма и воспрепятствия более глубокому развитию обменных расстройств требуется комплекс соответствующих лечебно-профилактических мероприятий.

У многих инвалидов-чернобыльцев, постоянно проживающих в Москве, наблюдается дефицит магния (44 %), цинка (34 %>), фосфора (19 %) и относительно реже, чем в аналогичных возрастных группах жителей других городов России, – меди и калия.

Достаточно часто мы отмечаем у инвалидов-чернобыльцев избыточное содержание (гипермикроэлементоз) кадмия (22 % обследованных) и мышьяка (11 %>). Чаще, чем у остальных взрослых москвичей, встречается избыток свинца (5 %> и 1 %> соответственно), никеля (4 %) и 2 %>), марганца (7 %> и 3 %>).