В поддержании гомеостаза в организме

Минеральные вещества, как и белки, жиры и углеводы, являются необходимыми для нормальной жизнедеятельности компонентами пищи человека, так как им принадлежит ряд важнейших функций: осуществление химических и физиологических процессов, построение тканей. В зависимости от количественного содержания в организме минеральные вещества подразделяются на макроэлементы (это кальций, фосфор, железо, магний, хлор, калий, натрий, хлор и сера) и микроэлементы (хром, цинк, марганец, йод, фтор, медь и др.), содержание которых ничтожно мало. Для наглядности можно привести такой пример: в организме взрослого человека содержится около 1 кг кальция, 0,5 кг фосфора, по 150 г калия, натрия и хлора, 25 г магния, 4 г железа.

Поваренная соль. Большая часть натрия в организме находится в связанном с хлором состоянии. Большая часть хлорида натрия, содержащегося в организме, находится во внеклеточной жидкости. Натрий является главным катионом в плазме крови, составляя более 90% от их общего количества. Поваренная соль имеет большое физиологическое значение для организма: участвует в секреции соляной кислоты в желудке, в транспорте аминокислот, углеводов и калия, способствует всасыванию глюкозы. Избыток натрия в организме сопровождается задержкой тканями воды, что провоцирует развитие отеков и затрудняет работу сердца и почек. Понижение в суточном рационе соли лежит в основе диетического лечения больных. Суточная потребность в поваренной соли составляет 10–12 г в сутки. Снижение количества поваренной соли до 4–5 г в сутки совершенно безопасно и рекомендуется при лечении ряда заболеваний, в частности при лечении заболеваний органов кровообращения и почек, сопровождающихся большими отеками, гипертонической болезни и ожирения. Бессолевая диета, содержащая не более 1 г соли в сутки, должна применяться лишь ограниченное время, так как она не может покрыть постоянных потребностей организма. Увеличенное введение соли необходимо при ее больших потерях при различных состояниях: частой рвоте, поносе, аддисоновой болезни. Задержка или потеря натрия ведут к пропорциональной задержке или потере воды, при этом осмотическое постоянство сохраняется за счет изменения объема жидкости. Поваренная соль поступает в организм с твердой (в большей части) и жидкой пищей: сыром, соленой рыбой, мясными и рыбными консервами, квашеными овощами, хлебом, овощными рассолами. Выведение натрия из организма происходит преимущественно почками, этот процесс регулируется гормоном надпочечников – альдостероном.

Калий в организме человека содержится преимущественно внутриклеточно, где его концентрация в 30 раз выше, чем в плазме крови. Суточная потребность в калии составляет 4 г. Калий, связанный с белками, играет очень важную роль в обмене веществ, способствуя накоплению клетками энергии. Калий необходим для нормального функционирования сердца и скелетных мышц. Необходимо помнить о том, что пища, богатая калием (орехи, бананы, картофель, морковь, абрикосы), вызывает повышенное выведение натрия, и наоборот. При преимущественном потреблении продуктов животного происхождения человек получает сбалансированное количество натрия и калия. При питании растительной пищей, богатой калием, необходимо дополнительное введение натрия.

Кальций содержится во всех тканях организма. Наряду с фосфором он входит в состав костей, 99,5% кальция, находящегося в организме, содержится к костной ткани. Кальций необходим для нормальной возбудимости нервной системы, сократимости мышц, является активатором многих ферментов и гормонов, представляет собой важный компонент, необходимый для свертывания крови. Всасывание кальция происходит в тонком кишечнике при помощи витамина D, который входит в состав транспортной системы кальция. Суточная потребность в кальции составляет 800–1200 мг. Если в рационе содержатся продукты, богатые определенными минеральными и органическими кислотами, может возникнуть дефицит кальция. Это связано с тем, что эти кислоты, связываясь с ионами кальция, превращаются в нерастворимые соли, которые очень плохо всасываются. При снижении содержания кальция в крови возникают тетанические судороги, недостаточное его количество в питании вызывает остеомаляцию. Основными природными источниками кальция являются молоко и молочные продукты — 0,5 л молока обеспечивают суточную потребность организма в нем. Невсосавшийся кальций выводится из организма в основном с калом (до 80%), небольшая его часть выводится с мочой и потом.

Фосфор входит в состав костной ткани в виде особого соединения — оксиаппатита, которое представляет собой сложную соль и участвует в белковом обмене. Содержание его в клетках в 50 раз больше, чем в крови. Фосфор в виде фосфатов входит в состав нуклеиновых кислот и нуклеотидов (ДНК, РНК), участвует в процессах кодирования и хранения генетической информации. Энергетические соединения фосфора – АТФ – накапливают энергию, освобождающуюся при различных процессах жизнедеятельности клетки. Неорганический фосфат входит в состав буферной системы крови и регулирует ее кислотно-основное равновесие. Этот показатель является очень важным, даже незначительные его изменения могут привести к тяжелым нарушениям в организме. Большая часть фосфора, содержащегося в крови, входит в состав эритроцитов. Эффективность всасывания фосфора во многом зависит от содержания в рационе кальция. Оптимальным для всасывания фосфора является соотношение калия и фосфора в пропорции 1:1. Избыточное поступление фосфора приводит к развитию повышенного содержания фосфора в крови, что провоцирует развитие мочекаменной болезни. Этот факт имеет большое значение у детей младшего возраста, у них органы еще не сформированы до конца и не могут обеспечить его полноценное выведение. При нарушениях обмена фосфора возникает размягчение костной ткани у взрослых и развивается рахит у детей. Обмен фосфора тесно взаимосвязан с обменом кальция, поэтому очень важно их количественное соотношение: фосфора должно быть вдвое больше кальция. Постоянную концентрацию фосфора в организме обеспечивают витамин D и гормон паращитовидных желез. Суточная потребность в фосфоре составляет около 2 г. Содержание фосфора максимально в молочных продуктах, рыбе и мясе. Не всосавшийся в тонком кишечнике фосфор выводится с мочой (до 60%) и калом.

Железо, являясь составной частью миоглобина и гемоглобина, входит в состав цитохромов и ферментов, принимающих участие в окислительно-восстановительных реакциях. Из 4 г железа, содержащегося в организме взрослого человека, большая часть (около 2,5 г) приходится на гемоглобин, около 0,4 г – на активное железо, входящее в состав различных гемопротеидов – веществ, представляющих собой комплекс белка и железа. Остальная часть железа находится в депонированном состоянии. Недостаток железа вызывает развитие железодефицитной анемии, в основе которой лежит причина, связанная с нехваткой ионов железа для синтеза гемоглобина. Всасывание железа происходит преимущественно в тощей кишке. Ведущая роль во всасывании железа принадлежит желудочному соку и соляной кислоте, которые способствуют образованию растворимых форм железа. А именно в такой форме железо может беспрепятственно всасываться. Всасывание железа, входящего в состав гема гемоглобина, не требует каких-либо дополнительных условий. Большая часть всосавшегося железа потребляется костным мозгом на построение эритроцитов, средняя продолжительность жизни которых – около 4 месяцев. Суточная потребность в железе составляет 10 мг у мужчин и 20 мг у женщин. К продуктам, в которых содержится большое количество железа с высокой биодоступностью, т.е. способностью всасываться, относятся телятина, коровья печень и рыба. Из организма невсосавшееся железо выводится с мочой и калом. У женщин ежемесячная потеря железа происходит с менструальной кровью.

Магний в организме содержится в основном в виде солей (в сыворотке крови, эритроцитах, скелете). Органом-депо магния являются кости. Содержание магния в клетках во много раз превышает его содержание во внеклеточной жидкости. Всасывание магния происходит в тонкой кишке. Магний входит в состав многих ферментативных систем, участвующих в обменных процессах, тем самым объясняется его большая значимость для организма. Суточная потребность в магнии у взрослого человека составляет от 400 до 500 мг. При недостатке этого элемента развиваются депрессивные состояния, появляется мышечная слабость, наблюдается склонность к судорожным состояниям. Недостаточное содержание магния в организме может быть причиной заболеваний желудочно-кишечного тракта со склонностью к жидкому стулу.

Йод. В организме взрослого человека содержится до 40 мг йода, основная часть которого сосредоточена в щитовидной железе. Это обусловлено тем, что йод участвует в построении гормонов щитовидной железы – тироксина и трийодтиронина. Йод является единственным микроэлементом, который участвует в построении гормонов. Гормон щитовидной железы – тироксин – играет исключительно важную роль в организме человека: участвует в контроле энергетического и основного обмена, во многом определяет умственное и физическое развитие. Содержание йода в крови изменяется в зависимости от состояния щитовидной железы. При недостаточном поступлении йода в организм формируется эндемический зоб. Эндемический зоб представляет собой компенсаторное увеличение щитовидной железы на малое поступление йода в организм и направлен на увеличение объема железы с целью захвата большего количества йода, циркулирующего в крови. Зоб получил название эндемического, так как он развивается у достаточно большого количества людей, проживающих на одной территории, где снижено количество йода в окружающей среде, т.е. в воде, почве, пищевых продуктах. Суточная потребность взрослого человека в этом микроэлементе составляет от 150 до 200 мкг. Большое количество йода содержится в морепродуктах. Для профилактики развития эндемического зоба рекомендуется употреблять йодированные соль, хлеб.

Фтор также является очень важным микроэлементом. Максимальное его содержание наблюдается в зубах и костной ткани. Фтор при поступлении в организм очень быстро всасывается (аналогично хлоридам). Фтор участвует в образовании костной ткани и формировании эмали и дентина зубной ткани. Соответственно, недостаточное поступление в организм этого микроэлемента вызывает остеопороз и кариес. Суточная потребность фтора у взрослого человека составляет от 3 до 5 мг. При избыточном поступлении фтора в организм развивается заболевание, известное под названием флюороз. Оно проявляется потемнением эмали зубов. Основным источником фтора для организма является вода. При недостаточном содержании в ней фтора применяют фторирование воды, при избытке — дефторирование. Большое количество фтора содержится в рыбе, печени, орехах, баранине и телятине, а также в овсяной крупе.

Медь. Наибольшее количество ее содержится в мозге, печени, сердце и почках. Максимальная концентрация меди содержится в костной и мышечной ткани. Всасывание меди происходит в тонкой кишке. Небольшое количество ее всасывается в желудке. Всасывание меди – очень сложный процесс, так как осуществляется при участии посредника – белка. Медь является неотъемлемым компонентом многих белков и ферментов. Доставка меди к различным органам и тканям осуществляется с помощью церулоплазмина. К тому же церулоплазмин участвует в окислении двухвалентного железа в трехвалентное, ведь только в этой форме железо доступно организму. Медь участвует в образовании АТФ, т.е. выполняет косвенную энергонакопительную функцию, синтез тканевых белков, входит в состав антиоксидантной системы организма. Так как медь широко распространена во многих пищевых продуктах, ее дефицит в организме встречается очень редко. При дефицитных ее состояниях наблюдаются изменения со стороны красной и белой крови и неврологические расстройства. Суточная потребность в меди для взрослого человека составляет 3 мг. К продуктам, наиболее богатым этим микроэлементом, относятся печень, морепродукты, бобовые и гречневая крупа.

Цинк. В организме цинк сосредоточен в основном в коже, волосах и костной ткани. Всасывание цинка происходит в тонкой кишке. Всасывание цинка является очень сложным процессом. Цинк входит в состав многих ферментативных систем и является активатором многих ферментов. Цинк необходим для нормального роста и развития, полового созревания, а в дальнейшем – для поддержания репродуктивной функции, а также для нормального кроветворения и заживления ран. Цинк необходим для нормальной реализации функций вкусовых и обонятельных рецепторов. При недостаточном содержании цинка в пищевом рационе с детского возраста отмечаются карликовость, задержка полового развития, поражение кожи, снижение обоняния и вкусовые извращения. Различают три формы недостаточности цинка: острую, подострую и хроническую. Суточная потребность взрослого человека в цинке колеблется от 15 до 25 мг. Основными продуктами, в которых содержание цинка максимально, являются сыр, мясо птицы, орехи, креветки, зерновые и бобовые.

Марганец. Этот микроэлемент содержится в основном в печени, почках, поджелудочной железе и головном мозге. Всасывается марганец в тонком кишечнике. После всасывания он попадает в кровь, где соединяется с транспортным белком и разносится по организму. Марганец участвует в обмене жиров и углеводов, образовании костной и соединительной тканей, как и цинк, необходим для нормального роста и поддержания репродуктивной функции. Марганец является активатором многих ферментов. При недостаточном поступлении марганца в организм появляются тошнота, рвота, снижение холестерина в крови и массы тела. Суточная потребность в этом микроэлементе у взрослых людей составляет 3–5 мг. В злаковых, бобовых и орехах содержится большое количество марганца. Очень богаты марганцем кофе и чай.

Хром. Наибольшая его концентрация в таких тканях, как костная, мышечная, эпителиальная. С возрастом наблюдается снижение его количества в организме. Всасывание хрома происходит в тонкой кишке. Хром в организме присутствует в виде двух форм: трехвалентного и шестивалентного. Трехвалентный хром играет очень важную физиологическую роль. Хром участвует в регуляции обмена жиров и углеводов, снижает уровень холестерина в крови. Кроме того, хром участвует в поддержании нормальной толерантности к глюкозе, что играет большую роль у лиц пожилого возраста и больных сахарным диабетом. Недостаточное поступление в организм хрома проявляется периферической нейропатией. Суточная потребность в хроме взрослого человека составляет 150—200 мкг. Хром в пищевых продуктах содержится в малых количествах. Говяжья печень, мясо птицы, бобовые и зерновые имеют максимальное содержание этого микроэлемента.