Текст книги "Микроэлементы: бодрость, здоровье, долголетие"

Как определить нарушения обмена микроэлементов

В современной практике диагностики макро– и микроэлементов в организме человека приняты методы его определения в цельной крови, моче, волосах, слюне, зубном дентине и костной ткани. Одни методы – например, определение элементов в крови и моче, уже давно используются многими специалистами для тестирования токсичных тяжелых металлов (например, свинца) при интоксикации их в организме человека; другие, такие как определение микроэлементов в волосах, ногтях, костной ткани, только сейчас входят во врачебную практику.

Для определения уровней содержания различных макро– и микроэлементов в организме человека приняты методы количественного анализа этих элементов в биосубстратах человека. Процедура количественного выделения элементов из всех типов биологических проб (за исключением рентгенофлуоресцентного метода in vivo), как правило, выполняется методом «мокрого озоления» (в растворе азотной или азотной+хлорной кислот) в открытой посуде или под давлением (в специальных автоклавах, тефлоновых бомбах, установках микроволнового разложения). Широко используются методы пламенной и атомноабсорбционной спектрофотометрии, отличающиеся высокой чувствительностью и возможностью определения очень низких концентраций микроэлементов в биосубстратах. Эти методы, как правило, используются при анализе цельной крови и мочи. В последнее время получили широкое распространение и считаются весьма эффективными методы определения элементов в органах и биосредах человека с помощью атомной спектрометрии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, которые позволяют в одной пробе одновременно определить 20 и более макро– и микроэлементов, что очень важно при оценке взаимодействия и взаимовлияния одних элементов с другими в организме человека. Так, на базе «Центра биотической медицины» проводится аналитическое определение элементного состава волос и ногтей, которое коррелирует с уровнем загрязнения окружающей среды, может отражать профессиональные заболевания, помогает диагностировать ряд болезней и дать прогнозную оценку возможности их возникновения.

Отметим, что кроме вышеназванных аналитических методов при определении макро– и микроэлементного состава биосубстратов человека используются нейтронно-активационный, лазерный спектрографический, вольт-амперметрический, полярографический, колориметрический, потенциометрический, рентгенофлуоресцентный и другие методы.

В последнее время все больший интерес представляет исследование волос для выявления состояния обмена микроэлементов в организме и токсического воздействия отдельных тяжелых металлов. Имеющиеся данные определенно показывают, что содержание микроэлементов в волосах отражает элементный статус организма в целом и пробы волос являются интегральным показателем минерального обмена. Во многих отношениях волосы являются благоприятным материалом для такого рода исследований и имеют ряд преимуществ: проба может быть получена без травмирования больного, для хранения материала не требуется специального оборудования, волосы не портятся и сохраняются без ограничения во времени. Анализ волос при постоянном совершенствовании аналитической базы открывает новые возможности для контроля уровня элементов в человеческом организме и оценки загрязнения окружающей среды.

Схема. Анализ волос по методу доктора Скального

Раннее выявление обменных расстройств, возникающих в результате воздействия на организм факторов окружающей среды, несбалансированного питания, имеющихся заболеваний и связанных с ними лечебных мероприятий требуют использования в практике различных служб здравоохранения современных, чувствительных и, желательно, нетравматичных (неинвазивных) методов диагностики. Одним из таких методов является оценка минерального баланса в организме человека путем количественного определения элементного состава таких биологических объектов, как волосы, ногти, моча, слюна, пот, грудное молоко, спермальная жидкость и др. С помощью атомно-абсорбционного, атомно-эмиссионного, нейтронно-активационного и других методов анализа.

Известно, что содержание и особенно соотношение элементов в биообъектах являются чувствительным индикатором минерального баланса и эффективность таких определений возрастает с увеличением числа учитываемых признаков (в данном случае определяемых в одной пробе элементов). Процесс и признаки нарушения метаболизма минеральных элементов – один из наиболее чувствительных и рано диагностируемых показателей «сбоя» механизмов иммунитета. И многоэлементный анализ дает важную информацию для выявления и мониторинга острых и хронических заболеваний, нарушений иммуно-компетентных систем, то есть для диагностики и прогнозирования течения многих заболеваний, которые обусловлены негативными изменениями иммунной системы. В целом ряде работ, опубликованных в последнее десятилетие за рубежом, показана информативность мультиэлементного анализа в решении проблем, связанных с повышением частоты онкологических, сердечно-сосудистых, нервно-психических и обменных заболеваний в определенных регионах и для различных профессиональных, социальных и возрастных групп населения. Например, китайскими учеными была обнаружена положительная зависимость между высокой заболеваемостью раком носоглотки и показателем соотношения никель/pH в питьевой воде. В другом исследовании было показано, что повышение уровня заболеваемости множественным склерозом (для жителей исследованного района Финляндии) в значительной степени зависит от высоких концентраций растворимых форм железа, цинка, хрома, алюминия и низким содержанием растворимых форм калия, кальция, магния, стронция и селена в почвах. Многими учеными была установлена связь между повышенным содержанием свинца и кадмия и пониженным – цинка в пробах волос и наличием у детей расстройств психической сферы (умственная отсталость, сниженная способность, дислексия), гиперактивности. Все эти примеры свидетельствуют о достоверной зависимости между ростом частоты возникновения различных патологий и наличием неблагоприятных факторов окружающей среды. При этом загрязнение природной среды тяжелыми металлами вызывает, помимо прямого токсического действия, развитие элемент-дефицитных состояний, связанных с содержанием в организме биогенных и жизненно необходимых элементов, например таких, как магний, цинк, железо, селен и др. Многие тяжелые металлы, выступая как антагонисты этих элементов, могут вызывать значительные нарушения минерального баланса.

Кроме выявления интоксикации организма человека, некоторые биосубстраты человека, выбранные как тест-объекты для определения элементного состава и оценки минерального баланса (цельная кровь, моча, волосы и др.), могут быть использованы для оценки профессионального воздействия и воздействия промышленных атмосферных выбросов, химического загрязнения почвы и вод, уровня урбанизации.

Мультиэлементный анализ биосубстратов человека в рамках методов диагностики и коррекции нарушений минерального обмена может быть использован также для решения задач санитарногигиенического нормирования природных сред, контроля за качеством питьевой воды и пищевых продуктов и биомониторинге окружающей среды. Положительный опыт подобного рода накоплен и за рубежом, и в нашей стране, в частности в «Центре биотической медицины» (ЦБМ).

На основании методических указаний по «Скрининговым методам…» (1989), рекомендаций МАГАТЭ и ряда других руководств в ЦБМ принята следующая схема обследования по выявлению микроэлементозов и патологических состояний, обусловленных нарушениями минерального обмена, и их профилактики и коррекции. За основной тест-объект приняты пробы волос (или ногтей), хотя в определенных случаях производится отбор проб крови и мочи. Следует заметить, что среди диагностических биосубстратов (кровь, моча, ногти, зубы и слюна) волосы обладают самой высокой информативностью для оценки воздействия токсичных веществ.

1. Заполнение специальной анкеты на каждого пациента, включающей паспортные данные; сведения о цвете, окраске, обработке волос; особенностях питания; тип конституции; расовая принадлежность; наличие вредных привычек (табакокурение и злоупотребление алкоголем); профессиональная вредность (место работы); сведения по применению лекарственных, витаминных и минеральных препаратов; сведения по проведенным ранее медицинским обследованиям и копии анализов, по оперативным вмешательствам; основные жалобы; анамнез жизни и заболевания.

2. Отбор проб биосубстратов.

3. Пробоподготовка-промывка (проб волос), обезжиривание, высушивание до суховоздушной массы, взвешивание, «мокрое озоление» в концентрированной, химически чистой для анализа, азотной кислоте при нагревании до полного растворения образца.

4. Калибровка аналитического оборудования, испытание стандартных химических образцов, измерение концентраций элементов в образцах.

5. Статистическая и графическая обработка результатов, интерпретация результатов врачом-специалистом.

6. Проведение консультации с установлением причинно-следственных связей, установление предварительного диагноза, необходимости дообследования и консультаций «узких» специалистов для подтверждения диагноза.

Стандартная форма «Центра биотической медицины», гарантирующая пациенту оригинальность получаемой услуги

Существует ошибочное, хотя и широко распространенное, мнение о возможности коррекции дисбаланса элементного состава организма человека путем обогащения рациона питания теми или иными продуктами, содержащими необходимые минеральные элементы. Однако следует принимать во внимание то, что присутствие в пищевых продуктах и воде необходимых макро– и микроэлементов (что особенно очевидно для жителей сельских территорий) зависит в значительной степени от так называемого «локального биогеохимического круговорота» элементов, который определяет содержание макро– и микроэлементов в пищевых растениях и животных. Дефицит или избыток тех или иных элементов в организме человека, как правило, является следствием дефицита или избытка этих элементов, проходящих по пищевой цепи: от почвы – к растениям и животным – к человеку. При развившемся дефиците любого элемента недостаточно пищевой коррекции, даже если для этой цели используются продукты из других регионов, почвы которых обогащены необходимым микроэлементом.

Только индивидуальный подбор минеральных и других препаратов, направленных на нормализацию микроэлементного баланса организма, окажет реальную и эффективную помощь при развившемся патологическом состоянии.

Оптимальным для пациента является разумное сочетание коррекции микроэлементного статуса минеральными и другими препаратами и пищевой диеты. Диеты следует придерживаться и после окончания оздоровительного курса назначения микроэлементных препаратов.

Проблема распространенности дефицитов и избытков микроэлементов у населения России и СНГ: диагноз и прогноз

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 – в 6-22 % случаев.

По данным специалистов возглавляемой мною автономной некоммерческой организации «Центр биотической медицины» (ЦБМ), наиболее распространенными гиперэлементозами в индустриальных районах России является избыток свинца (превышение биологически допустимого уровня (БДУ) в волосах в среднем от 20 до более чем 30 % среди детей дошкольного возраста в городах Южного Урала (Златоуст, Карабаш, Челябинск), Королев (Московская обл.), в меньшей степени – марганца, мышьяка, ртути, кадмия (превышение БДУ в 1-10 % случаев), а также превышение фоновых значений по таким элементам, как железо, цинк, алюминий, медь, хром, в 10–30 % случаев.

Формирование свинцового загрязнения окружающей среды городов происходит в результате деятельности промышленных предприятий и автомобильного транспорта, использующего этилированный бензин. По данным Ю.Е. Сает и др. (1990), в городах машиностроительного типа содержание свинца в волосах детей в 13 % случаев было превышающим БДУ, тогда как в чистом районе превышение было отмечено только у 6,6 % детей, при этом отмечено, что содержание Рb в волосах детей рабочих в среднем в 1,8 раза больше, чем у детей административного персонала. В зоне максимального воздействия выбросов медеплавильного комбината избыток Рb обнаружен в 64 % случаев.

Среди взрослого населения элементозы также довольно распространенное явление. Так, в частности, при обследовании сотрудников (320 человек) агрегатного завода АО «КамАЗ» (Набережные Челны, Татарстан), который является в целом благополучным в плане охраны труда работающих, выявлена типичная для России ситуация с распространенностью элементозов.

Для работников современных предприятий характерна частота избытка элементов в пределах от 2 до 19 % (в среднем 9 %), тогда как частота дефицитов каждого из элементов колеблется от 0,7 до 27,6 %, в среднем 17 %.

По данным проведенных исследований, распространенность эндемического зоба у детей и подростков в центральной части России составила 15–25 %, а по отдельным регионам – еще выше (до 40 %). Наиболее неблагоприятная обстановка сложилась в сельских районах. В Тамбовской и Воронежской областях, ранее не считавшихся эндемичными, частота зоба у школьников достигала 15–40 %. При этом отмечалось 2-3-кратное снижение выделения йода с мочой – важного критерия степени обеспеченности детей данным микроэлементом. Выраженный йодный дефицит обнаружен на обширных территориях Западной (Тюменская область) и Восточной Сибири (Красноярский край, Якутия).

Следует отметить, что ряд областей России (Брянская, Тульская, Калужская, Орловская), пострадавшие при аварии на Чернобыльской АЭС, являются эндемичными по зобу. Дефицит йода обусловил повышенное накопление радиоактивного йода в щитовидной железе у значительного числа жителей (особенно детей)! вскоре после аварии и ныне является фактором повышенного риска развития онкологических заболеваний.

Таким образом, микроэлементозы представляют в современной России проблему национального масштаба, причем в большей степени среди населения распространены дефициты макро– и микроэлементов. В целом около ²/₃ взрослых и ³/₄ детей могут быть отнесены в группы риска по гипоэлементозам, то есть дефициту от одного до нескольких важнейших макро и микроэлементов одновременно.

Как установлено нами в ходе 12-летних исследований в различных регионах России и СНГ, около ¹/₃ населения в той или иной степени подвержено гиперэлементозам (избыточное накопление одного или нескольких элементов в организме), а в индустриальных районах, и особенно зонах экологического бедствия, этот показатель может достигать 90 % среди детского и взрослого (по отдельным профессиональным группам) населения (например, г. Пласт Челябинской области).

АЗБУКА ЭЛЕМЕНТОВ

А организму без воды – и ни туды, и ни сюды (Na)

В человеческом организме содержится около 100 г натрия. Основное его количество находится в жидкостях организма, мышцах. В организм взрослого человека ежедневно поступает 4,4 г натрия. Выводится этот элемент в основном с мочой (3,3 г в сутки), потом (0,9 г), в меньшей степени – с калом (0,1 г), слезами, в некотором количестве выводится в волосах при их росте. Всасывание натрия происходит в равной степени в толстом и тонком отделах кишечника, незначительная часть (1–7%) всасывается в желудке.

Натрий – это внеклеточный электролит, играющий важнейшую роль в водно-солевом обмене, регуляции нервно-мышечной деятельности, функции почек. Повышенное содержание в волосах отражает, как правило, нарушение водно-солевого обмена, дисфункцию коры надпочечников и гипофиза. Это явление может встречаться при избыточном потреблении NaCl (поваренной соли), сахарном диабете, нарушении выделительной функции почек, склонности к гипертонии, отекам, неврозах. Люди, особенно дети, с избытком Na часто легко возбудимы, впечатлительны, гиперактивны, у них может быть повышена жажда, потливость.

Иногда возможно накопление Na в волосах при длительном контакте с морской водой и отдельными видами моющих средств.

Натрий – антагонист, то есть «противник» калия и лития, поэтому избыток натрия может вызвать недостаток этих элементов в организме.

При исследовании больных алкоголизмом и лиц, страдающих неврологическими заболеваниями, нами было обнаружено снижение уровня натрия в волосах у тех людей, которые неоднократно перенесли черепно-мозговые травмы, страдали заболеваниями гипофиза.

Содержание Na (мг) в 100 г продуктов

Суточная потребность – 1000–2000 мг

Еще не встал – уже устал (K)

В теле взрослого человека содержится около 140 г калия (0,2 % массы). Из этого количества 98,5 % калия находится внутри, а 1,5 % – вне клеток организма. Всасывание калия из воды и пищи в кишечнике составляет почти 100 %. Из 3–4 г калия, поступающих ежедневно в организм человека, основная часть (около 90 %) выводится почками, некоторое количество выделяется также с калом (0,36 г) и потом (0,13 г).

Калий – важнейший внутриклеточный элемент-электролит и активатор функций ряда ферментов. Калий особенно необходим для «питания» клеток организма, деятельности мышц, в том числе миокарда, поддержания водно-солевого баланса организма, работы нейроэндокринной системы. Пониженное содержание калия в организме обычно приводит к астении (психическому и физическому истощению, переутомлению), нарушению функции почек и истощению функции надпочечников, риску нарушения обменных процессов и проводимости в миокарде, пролапсу митрального клапана, нарушению регуляции артериального давления, развитию эрозивных процессов в слизистых (например, желудочно-кишечный тракт – язвенная болезнь, эрозивный гастрит), эрозии шейки матки у женщин, иногда сахарному диабету; снижает работоспособность, а также замедляет заживление ран, нарушает нервно-мышечную проводимость. Больных нередко беспокоит сухость кожи, тусклость и слабость волос.

У женщин с дефицитом калия может быть связана эрозия шейки матки, угроза невынашивания и бесплодия.

Развитие дефицита калия чаше всего связано с заболеваниями почек, тонкого кишечника, эндокринной системы, переутомлением, злоупотреблением слабительными и мочегонными, гипотензивными и гормональными препаратами, избыточным поступлением в организм натрия (Na) и цезия (Cs). Избыток калия может привести к дефициту Са.

По нашим наблюдениям, у женщин с нехваткой калия и нарушенным соотношением K/Na часто бывают проблемы с беременностью (трудности с вынашиванием, часто – преждевременные роды) и даже наблюдается бесплодие. Устранение нами дефицита калия с помощью диеты и назначение препаратов этого элемента нередко давало прекрасный результат даже при многолетнем бесплодии.

Содержание К (мг) в 100 г продуктов

Суточная потребность – 300-3000 мг

Кальций – это не только кости (Ca)

В организме взрослого человека содержится до 1000 г кальция, из них всего 14 г – в мягких тканях и жидкостях, в том числе 0,3 г – в крови, 0,9 г – в мышцах, 0,4 г – в коже, 0,12 г – в мозге. Основное же количество этого элемента сосредоточено в костной ткани. В сутки в организм взрослого человека должно поступать около 1 г кальция, причем 0,74 г впоследствии выделяется с калом, 0,18 г – с мочой, 0,03 г – с потом.

Кальций – это макроэлемент, играющий важную роль в функционировании мышечной ткани, миокарда, нервной системы, кожи и особенно костной ткани. Достаточное присутствие активного пула кальция реализуется в активизации процессов мышечного сокращения. Усвоение кальция из пищи повышено у спортсменов и лиц, занимающихся физическим трудом, по сравнению с таковым у людей, ведущих малоподвижный образ жизни. Кальций усваивается в костях, где образует депо по принципу пьезоэлектрического эффекта, то есть переходу кальция в костную ткань способствует двигательная активность.

Избыток кальция в организме может приводить к дефициту цинка и фосфора, в то же время кальций препятствует накоплению токсичного свинца в костной ткани.

Остеопороз очень распространен у женщин старше 40 лет. При этом остеопороз – редкое явление для спортсменов, находящихся в состоянии постоянных мышечных нагрузок, при условии достаточного поступления кальция в организм. В то же время для спортсменов, резко закончивших свою спортивную карьеру, спортсменов, находящихся в периоде реабилитации после переломов, травм, а также для космонавтов во время космических полетов дефицит кальция в костях – характерное явление.

Восполнение дефицита кальция проводится проведением 2–3 раза в год курсов кальцийсодержащих препаратов. Наряду с уже давно использующимися для восполнения потерь кальция таких препаратов, как кальция глюконат, кальция глицерофосфат, в последнее время стали активно применяться кальция глубионат, кальция лактобионат, добавление витамина С (Кальций-С, 1000 (Сандоз), Кальцинова (КРКА, Словения), отличающиеся повышенной биодоступностью и биоусвояемостью.

В свете последних исследований интересно применение препаратов кальция в сочетании с магнием, таких как Берокка Ca+Mg (Ф. Хоффманн-Ля-Рош, Швейцария), доломит (Валмарк, Чехия), доловит с селеном (Наттерман, Германия), пиимакс (Финляндия) и др.

Усиливается усвоение кальция при использовании комбинации с препаратами магния (Магне В6 (Санофи, Франция), Био-Магний (ЦБМ, Россия), Асмаг (Фармаполь, Польша) и т. д.). В случае сочетанного недостатка кальция и магния рекомендуется в первую очередь восполнить дефицит магния и затем приступать к сочетанной магниево-кальциевой терапии (смотри раздел «Магний»).

Токсичные металлы, в частности свинец, стронций, способны нарушать обмен кальция и вызывать обычно наблюдаемые при этом нарушении заболевания. В нашей практике было много случаев, когда назначение препаратов кальция в сочетании с выведением свинца положительно влияло на состояние здоровья, особенно у детей, пожилых людей, рабочих, контактировавших со свинцом на производстве. Так, например, обогащение кальцием рациона питания детей в г. Карабаш Челябинской области, ставшем известным «благодаря» массовой заболеваемости среди детей, вызванной деятельностью медеплавильного комбината, позволило резко снизить частоту проявления заболеваний опорно-двигательного аппарата, нервной системы. По нашему мнению, свинец и другие тяжелые металлы в этом городе так отрицательно влияли на здоровье детей потому, что их поступлению не препятствовали кальций и магний – естественные защитники организма от тяжелых металлов – так как питьевая вода и продукты питания в этом городе содержат очень мало кальция и магния.

В таблице 11 приведен перечень пищевых продуктов с высоким содержанием Ca^*.

Таблица 11

Пищевые продукты, рекомендуемые для обогащения рациона кальцием

Содержание Ca (мг) в 100 г продуктов

Суточная потребность – 1000–1500 мг

*Данные по содержанию Ca и всех остальных элементов в продуктах питания и суточной потребности (для взрослых) цитируются по справочным материалам ФАО/ВОЗ, по: Lieberman & Bruning, 1990 и отечественным справочникам: Химический состав пищевых продуктов, 1987-89; Смоляр, 1991 и др.