Роль микроэлементов в кроветворении. Медь . Никель. Кобальт. Селен. Цинк.

Обновлено: 20.05.2024

ГлавнаяHelixbook Основные эссенциальные (жизненно необходимые) и токсичные микроэлементы (13 показателей)

Определение концентрации эссенциальных и токсических микроэлементов, используемое для оценки нутриентного статуса и диагностики острой и хронической интоксикации.

Синонимы русские

Селен, цинк, кобальт, марганец, магний, медь, железо, кальций, ртуть, мышьяк, свинец, кадмий, алюминий.

Синонимы английские

Selenium, Zinc, Cobalt, Manganese, Magnesium, Copper, Iron, Calcium, Mercury, Arsenic, Lead, Cadmium, Aluminium.

Метод исследования

Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой.

Единицы измерения

Мкг/л (микрограмм на литр), мг/л (миллиграмм на литр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь, разовую порцию мочи, волосы, ногти.

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Исключить из рациона алкоголь в течение 24 часов до исследования.
  • Детям в возрасте до 1 года не принимать пищу в течение 30-40 минут до исследования.
  • Детям в возрасте от 1 до 5 лет не принимать пищу в течение 2-3 часов до исследования.
  • Не принимать пищу в течение 12 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
  • Исключить (по согласованию с врачом) прием мочегонных препаратов в течение 48 часов до сбора мочи.
  • Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Неорганические ионы являются необходимыми составляющими метаболизма человека наряду с белками, жирами, углеводами и витаминами. Как правило, их концентрация в организме очень мала, что находит отражение в их названии - микроэлементы. Они выполняют целый ряд функций: входят в состав ферментов, обеспечивают стабилизацию сложных белковых структур, нуклеиновых кислот и мембран и абсолютно необходимы на любой стадии развития человека. В группу микроэлементов входят селен, цинк, кобальт, марганец, медь и железо, а также кальций и магний. Как недостаток, так и избыток микроэлементов может приводить к поражению различных систем органов. Некоторые неорганические ионы (ртуть, мышьяк, свинец, кадмий и алюминий) оказывают крайне негативное воздействие уже при минимальных концентрациях и поэтому относятся к классу токсических элементов. Концентрацию микроэлементов и токсических ионов измеряют при оценке нутриентного статуса организма, а также при подозрении на острую или хроническую интоксикацию.

Баланс микронутриентов может меняться и зависит от таких факторов, как физиологическое состояние организма, пол, возраст, степень физической и умственной нагрузки, питание, наличие сопутствующих заболеваний и прием лекарственных препаратов. Несмотря на то что есть суточные нормы микронутриентов, следует помнить, что потребность в них индивидуальна.

У пожилых людей риск развития дефицита эссенциальных элементов выше. Это связано как с дистрофическими изменениями в желудочно-кишечном тракте, так и с особенностями питания в этой возрастной группе. При старении снижается секреция соляной кислоты в желудке, что приводит к избыточному росту микрофлоры кишечника и дисбиозу, затрудняющему нормальное усвоение микронутриентов. Суточная потребность в микронутриентах с возрастом остается на том же уровне, что и в молодом возрасте. В результате около 85 % людей в домах престарелых и 65 % госпитализированных пожилых людей страдает от недостаточности питания. Дефицит эссенциальных элементов не имеет выраженной клинической картины. Он проявляется постепенным снижением когнитивных функций (внимание, восприятие, память), мышечной и костной массы, замедлением заживления ран, повышенной утомляемостью, иммунодефицитом, анемией и другими неспецифическими признаками. Кроме того, дефицит эссенциальных элементов имеет некоторое сходство с хронической интоксикацией токсическими элементами, что обуславливает необходимость комплексного анализа.

Другой группой пациентов, нуждающихся в адекватном мониторинге нутриентного статуса, являются пациенты с тяжелым течением заболеваний, а также находящиеся на аппарате искусственного дыхания и получающие полное парентеральное питание. Нормализация уровня микронутриентов в этих клинических ситуациях связана с лучшим прогнозом и более высокими показателями выживаемости. Следует также отметить, что сочетанное назначение препаратов, содержащих разные микроэлементы, витамины и минералы, может быть неэффективным, если не производить комплексной лабораторной оценки их концентрации в организме. Так, например, добавление цинкосодержащих препаратов корректирует дефицит цинка, но в то же самое время препятствует реабсорбции меди.

Особую группу представляют пациенты, находящиеся на гемодиализе. Уровни натрия, кальция, калия и бикарбоната в диализной жидкости строго контролируются во избежание нарушения водно-щелочного и кислотно-основного баланса во время и после процедуры. Однако концентрация других ионов не учитывается, в результате чего при длительном диализе может возникнуть дефицит микронутриентов. Длительный гемодиализ связан с понижением концентрации селена, марганца и цинка. С другой стороны, диализная жидкость может стать источником токсических элементов. Несмотря на очень низкую концентрацию токсических элементов в диализате, длительное лечение диализом может приводить к накоплению в организме высоких доз алюминия, кадмия, меди и свинца, учитывая необходимость в большом объеме диализата (более 300 л/неделю).

Также риску хронического отравления алюминием, кадмием, свинцом, ртутью и мышьяком подвержены рабочие, занятые на горнодобывающей и металлообрабатывающей промышленности.

Для получения дополнительной информации о нутриентном состоянии пациента исследование основных эссенциальных и токсичных микроэлементов дополняют анализом на витамины, антиоксиданты и жирные кислоты.

Роль витаминов, микроэлементов и эритропоэтина в кроветворении

Железо не является единственным микроэлементом, участвующим в кроветворении. Велика роль и других незаменимых микроэлементов. Кроме того, имеются данные, свидетельствующие о том, что нарушения в обмене железа сказываются на метаболизме других металлов и других важных медиаторов клеточной функции. Особенное значение это имеет при беременности, когда развивающийся плод уязвим к недостаточности микроэлементов.

МЕДЬ - является одним из основных незаменимых микроэлементов, входящих в состав важнейших ферментов, опосредующих в организме жизненно важные процессы, например, дыхание и эритропоэз .Медь находится в тесной связи с изменениями в обмене железа. Медь необходима для эритро- и гранулоцитопоэза. Она участвует в созревании и стимуляции ретикулоцитов и других гемопоэтических клеток, путём активации цитохромоксидазы. Медь способствует устойчивости мембраны клеток и мобилизации железа, его транспорту из ткани в костный мозг. Медь считается основным активатором гемоглобина. В составе супероксиддисмутазы она принимает участие в функционировании антиоксидантной системы. При дефиците меди нарушаются эритро- и гранулоцитопоэз, что способствует развитию гипохромной анемии и нейтропении. Во время недостаточности меди, значительно понижается продолжительность жизни эритроцитов, однако ещё не известен механизм этого явления.

МАРГАНЕЦ - является одним из незаменимых микроэлементов, служит кофактором многих мультиферментных систем, в свою очередь, детерминирующих важнейшие биохимические и физиологические процессы в организме, а именно, синтез нуклеиновых кислот, метаболизм различных гормонов. Имеются также данные об участии марганца в синтезе функционально способных молекул гемоглобина.

ЦИАНКОБАЛАМИН (В12) - обеспечивает нормальный гемопоэз путем активации созревания эритроцитов.

ФОЛИЕВАЯ КИСЛОТА (В9 ) - влияет на биосинтез ДНК в клетках костного мозга;стимулирует эритро-, лейко- и тромбопоэз.

АСКОРБИНОВАЯ КИСЛОТА (С) - облегчает всасывание железа в желудочно-кишечном тракте; влияет на включение железа в синтез гема в костном мозге; участвует в процессе высвобождения железа из депо.

РЕТИНОЛ (A) - участвует в мобилизации железа из депо.

РИБОФЛАВИН (В2 ). При дефиците рибофлавина в организме увеличивается экскреция железа с мочой.

ПИРИДОКСИН (В6 ). Дефицит пиридоксина отражается на состоянии аминокислотного обмена (лизина, гистидина, метионина) специфически участвующих в процессе всасывания железа в кишечнике и синтезе Hb.

В2 и В6 - являясь коэнзимами окислительно-восстановительных процессов, оказывают влияние на гемопоэтическую функцию костного мозга.

ЭРГОКАЛЬЦИФЕРОЛ (D) - участвуют в переносе железа из депо в костный мозг и его абсорбции из крови.

РОЛЬ ЭРИТРОПОЭТИНА В ЭРИТРОПОЭЗЕ.

Эритропоэтин (ЭПО) - белок, фактор роста. Занимает центральное место в регуляции эритропоэза. Вырабатывается в почках. Является физиологическим регулятором продукции эритроцитов и играет ключевую роль в приспособлении этой продукции к метаболическим потребностям в кислороде. Оказывает стимулирующий эффект на костный мозг. Способствует пролиферации ранних эритроидных предшественников, поддерживает их выживание при созревании (препятствует апоптозу), оказывает стимулирующий эффект на синтез Hb и на включение железа клетками костного мозга.

На основе многолетних исследований, проведенных в 1995-2005 гг. в лаборатории клинической биохимии ГУ НЦАГиП РАМН (руководитель проф. В.А.Бурлев) был разработан алгоритм диагностики, профилактики и лечения ЖДС у беременных.

Железодефицитная анемия и беременность. Роль меди и марганца в метаболизме железа

Т.Н. Сокур, В.А. Бурлев, Е.Н. Коноводова, Ю.В. Федорова
ФБГУ Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. В.И. Кулакова России, г. Москва, (директор - академик РАМН, профессор Г.Т. Сухих)

    Несмотря на успехи в развитии медицины анемия беременных является до сих пор наиболее распространенным видом анемий вообще и патологических состояний беременности в частности. По данным ВОЗ частота анемии при беременности в разных странах составляет от 21 до 80% (если судить по уровню гемоглобина) и 49-80% (если оценивать по уровню сывороточного железа). (16,17) В России за последние годы отмечается значительное увеличение частоты дефицита железа и как следствие железодефицитной анемии (ЖДА) у беременных.

Существует зависимость между частотой выявления ЖДА у беременных женщин и уровнем социально-экономического развития региона. В индустриально развитых странах распространенность ЖДА у беременных не превышает 20%, тогда как в развивающихся странах она может достигать 80%. В России этот показатель составляет 35-40% (7).

Данные статистики свидетельствуют о том, что при длительном течении анемии нарушается функция плаценты, развивается плацентарная аточность. Так, гипотрофия плода встречается в 25%,а гипоксия плода - в 35% случаев. Часто (у 4050%) присоединяется преэклампсия, преждевременные роды наступают у 1 1 -42%, слабость родовой деятельности отмечается у 1 0-1 5%, гипотонические кровотечения в родах возникают у 1 0% рожениц, послеродовой период осложняется гнойно-септическими заболеваниями у 1 2% и гипогалактией у 38% родильниц(4).

Дефицит железа в конце беременности имеет место у всех без исключения беременных, только у некоторых он может проявляться в скрытой форме, т.е. железодефицитных состояниях (ЖДС).

Различают три стадии дефицита железа: предлатентный (ПДЖ), латентный (ЛДЖ) и манифестный (МДЖ) [1].

Железодефицитная анемия (ЖДА) является заключительным этапом железодефицитных состояний (ЖДС) и возникает при снижении гемоглобинового фонда железа (6,15).

Знания о роли железа в организме человека и его участии в процессах тканевого дыхания имеют большое значение для понимания патогенеза ЖДА. Упрощенный взгляд на этиологию и терапию ЖДА пренебрегает фактом, что на гомеостаз железа влияет более 200 белков и соответствующих генов, кодирующих эти белки. Поэтому у пациента может быть повышенный риск возникновения ЖДА даже при нормальном потреблении железа (21).

Железо является одним из наиболее распространенных и значимых микроэлементов человеческого организма. Оно принимает участвует в четырех основных биохимических процессах организма: 1 - транспорт электронов (цитохромы, железосеропротеиды); 2 -транспорт и депонирование кислорода (миоглобин, гемоглобин); 3 - участие в формировании активных центров окислительно-восстановительных ферментов (оксидазы, гидроксилазы, СОД); 4 - транспорт и депонирование железа (трансферрин, ферритин, гемосидерин, сидерохромы, лактоферрин), что обеспечивает перенос кислорода, участие в процессах окисления, синтезе белков, влияет на количество и функциональные свойства Т-лимфоцитов, входит в состав нервных клеток (9).

Установлено, что низкое содержание железа в организме приводит к ослаблению иммунной системы, снижается насыщенность тканей гранулоцитами и макрофагами, угнетается фагоцитоз, снижается ответ лимфоцитов на стимуляцию антигенами, а также образование антител в связи с низкой активностью ферментов, белков, рецепторного аппарата клеток, в состав которых входит железо.

У небеременной женщины детородного возраста суточная потребность в железе составляет около 1 8 мг, во время беременности и кормления грудью в сутки требуется дополнительно около 2,5 мг железа. Потребность в железе возрастает ко II триместру до 6,3 мг/сут (19).

Часть увеличенных потребностей во время беременности покрывается за счет запасов железа и с помощью адаптивного увеличения количества всасываемого железа. Однако когда запасы железа малы, а с пищей поступает плохо усваиваемое железо, необходимо дополнительное снабжение железом (20). Дисбаланс поступления железа и его расходования в организме беременной составляет около 60 мг в сутки.

Несмотря на свое название ЖДА не является результатом только дефицита железа. Любой микроэлемент оказывает свои биологические функции в контексте многих других микроэлементов. Они входят в состав ферментов, витаминов, гормонов и других биологически активных веществ. Незаменимыми микроэлементами (эссенциальными) являются: железо, йод, медь, марганец, цинк, кобальт, молибден, селен, хром, фтор (11).

С наступлением беременности при отсутствии дополнительных поступлений начинается формирование дефицита микроэлементов (МЭ) в эритроцитах: хрома, марганца, кобальта, меди, селена, йода. Не всегда адекватно оценивается роль МЭ в этиопатогенезе анемий. С увеличением срока беременности снижается частота истинного монодефицита железа, который переходит в полидефицитный микроэлементоз организма, отмечающийся более чем у 60% беременных. Ярко выраженное снижение МЭ в эритроцитах, тесно коррелирующие с показателями красной крови, наблюдается во II триместре беременности (3).

Железо является не единственным микроэлементом, необходимым для синтеза гемоглобина. На процессы кроветворения помимо железа влияют такие микроэлементы как железо, медь, цинк, марганец, магний (1).

Медь и марганец также необходимы для участия в синтезе гемоглобина и эритроцитов и для антиоксидантной защиты организма. Кроме того, особое внимание уделяется взаимодействиям марганца и меди, так как это имеет особое значение для фармакотерапии анемических состояний (22).

Особая роль в деятельности основных жизненно важных функций принадлежит меди. Суточная потребность его составляет 2-5 мг (0,031-0,079 мкмоль/л). Концентрация меди у здоровых людей в крови постоянная и увеличивается только при беременности и стрессе, а также при ЖДА. В организме новорожденного содержание меди в несколько раз выше, чем у взрослого и к 6-12 месяцам жизни его уровень снижается до значений взрослого человека (1).

Медь входит в состав медьсодержащего энзима церулоплазмина, который осуществляет в кровотоке окисление двухвалентного железа в трехвалентное (5). Медь необходима для поступления железа в митохондрии. Ее недостаток приводит к сокращению продолжительности жизни эритроцитов, хотя ее непосредственная роль в процессах гемопоэза остается неясной. Предполагается, что действие меди на обмен железа реализуется через феррохелатазу, включающую железо в состав гема. Кроме того, она повышает абсорбцию железа в кишечнике и обеспечивает связывание абсорбированного железа с железосвязывающим белком - трансферрином.

Связь между железом и медью становится очевидной как в случае чрезмерного поступления одного из элементов, так и случае дефицита. Недостаток меди вызывает перегрузку организма железом из-за отсутствия мобилизации, а недостаток железа вызывает увеличение содержание гепатической меди. Ключевую роль в обмене меди играют гепатоциты. Поступившая в них медь связывается с металлотионеином, регулирующем содержание меди в печени на уровне транскрипциим-РНК (1).

С началом беременности снижается концентрация меди в сыворотке крови, доходя до минимума к концу гестации. Таким образом, на протяжении всей беременности происходит перераспределение МЭ-состава как в сыворотке крови, так и в эритроцитах. С конца первой половины беременности организм матери передает МЭ растущему плоду (5).

Марганец также является одним из незаменимых МЭ, значительная часть которого сосредоточена в митохондриях. Он способствует мобилизации плазменного железа. Он служит кофактором многих мультиферментных систем, в свою очередь детерминирующих важнейшие биохимические и физиологические процессы в организме: синтез нуклеиновых кислот и метаболизм разных гормонов. Марганец - это эссенциальная часть супероксиддисмутазы, играющей ключевую роль в регуляции свободнорадикальных процессов клеточного метаболизма, в частности реализации функции тромбоцитов, обеспечении нормальной секреции инсулина, синтеза холестерина, регуляции хондрогенеза и т.д. Кроме того, имеются данные об участие марганца в синтезе функционально способных молекул гемоглобина (10). При дефиците железа биоусвояемость марганца повышается. Анализ функциональных взаимосвязей между функциями железа и марганца показал, что марганец влияет на функцию 22 белков, вовлеченных в гомеостаз железа. Большинство белков вовлечены в ответ организма на состоянии гипоксии (23).

Следует заметить, что в современных условиях экологического неблагополучия организм беременной женщины подвергается воздействию различных экзотоксикантов, что приводит к накоплению продуктов их метаболизма, активации процессов перекисного окисления липидов (1). В этих условиях железо, медь и марганец расходуются на катализацию процессов детоксикации, что приводит к ЖДА в сочетании с микроэлементозом (13).

При исследовании концентрации железа, меди и марганца в крови матери, плода и ткани плаценты было обнаружено, что при ЖДА происходит снижение железа в крови матери и плода и повышение в ткани плаценты. Это расценено как компенсаторная реакция системы мать-плацента-плод на кумулирование поступающего извне железа.

В организме человека все три микроэлемента находятся в конкурентном динамическом равновесии. Повышенное поступление в организм одного из них нарушает баланс других за счет потребления этим микроэлементом белков-переносчиков. В то же время при введении в организм сразу трех микроэлементов наблюдается их синергизм (10). Поэтому комбинация железо-медь-марганец лучше удовлетворяет потребности организма беременной женщины, чего не происходит при поступлении только одного из них.

Таким образом, недостаток меди и марганца, как и железа, может принимать участие в развитии ЖДС (1 2).

«Золотым стандартом» лечения ЖДА является назначение препаратов железа (ПЖ). Однако есть данные, доказывающие, что применение ПЖ у беременных улучшает гематологические и феррокинетические показатели, но не предупреждает известных неблагоприятных последствий дефицита железа на течение беременности, родов, послеродового периода, состояние плода и новорожденного [10, 15].

Поэтому в настоящее время растет интерес к проблеме поиска новых методов лечения ЖДА у беременных, способных оказывать эффект не только на состояние матери, но и предупреждать неблагоприятные осложнения со стороны плода, обусловленные нарушением функционирования фетоплацентарного комплекса (ФПК).

Следовательно, можно выделить два перспективных направления в решении проблемы. Первое заключается в своевременной диагностике и коррекции стадий ЖДС, предшествующих МДЖ (предлатентного и латентного дефицита железа), которое позволяет предупреждать развитие МДЖ и ассоциированных с ним акушерских осложнений . Второе - совершенствование методов терапии МДЖ с использованием ПЖ в комбинации с микроэлементами и витаминами, подразумевающее комплексное воздействие не только на организм беременной, улучшающее ее самочувствие и лабораторные показатели, но также направленное на коррекцию нарушения ФПК (например, с применением ангиопротекторов).

На основании этого нами было проведено сравнительное исследование в двух группах по изолированному применению ПЖ и сочетанию ПЖ с ангиопротектором [24]. Единственным антианемическим препаратом, который содержит двухвалентное железо в сочетании с медью и марганцем и потому соответствует физиологии обмена железа, является препарат Тотема («Лаборатория Иннотек Интернасиональ», Франция). Тотема выпускается в виде питьевого раствора в ампулах по 10 мл №20. В одной ампуле содержится 50 мг элементарного Fe в форме глюконата, 1,33 мг марганца и 0,7 мг меди. Жидкая форма препарата способствует лучшему всасыванию, чем таблетированные формы ПЖ, благодаря равномерному распределению на большей поверхности слизистой, и лучше переносится, так как создаются меньшие локальные концентрации. Для коррекции нарушений ФПК был выбран ангиопротектор Флебодия 600 (улучшает микроциркуляцию, повышает резистентность капилляров, улучшает диффузию кислорода к тканям.) Флебодия, благодаря высокому содержанию очищенного диосмина (600 мг) в одной таблетке, удобно применять 1 раз в сутки и обладает лучшей переносимостью, чем ангиопротекторы, содержащие в составе смесь диосмина с гиспередином (сырье для производства диосмина).

Целью исследования явилась сравнительная оценка эффективности лечения МДЖ у беременных комплексным препаратом железа Тотема и Тотема в сочетании с ангиопротекторным препаратом Флебодиа 600.

Под наблюдением находилось 52 беременных с МДЖ легкой степени тяжести. Из них 1-ю группу составили 31 беременная с МДЖ, получавших препарат железа Тотема по 1 ампуле 2 раза в день и Флебодиа 600 по 1 таблетке 1 раз в день. Вторую группу составили 21 беременная с МДЖ, получавших только Тотему по 1 ампуле 2 раза в день. Степень тяжести анемии оценивали по А.А. Митереву. Возраст больных колебался от 19 до 38 лет и в среднем составил 28,7+1,5 лет [24].

Проведенное исследование показало, что у беременных с манифестным дефицитом железа в 38% случаев выявляются нарушения маточно-плацентарного и/или фетоплацентарного кровотока. Как сочетанное применение препарата железа Тотема и Флебодиа 600, так и изолированное применение Тотемы у беременных с МДЖ легкой степени тяжести приводят к достоверному повышению гематологических показателей, исчезновению клинических признаков анемического и сидеропенического синдромов. Прирост среднего значения НЬ после лечения по отношению к исходному уровню составил 8,5 и 9,4%; RBC - 9 и 6,6%; Ht - 9,2 и 7,1 %; СЖ - 42,6 и 25,6% соответственно в 1-й и 2-й группах. Однако комбинированное лечение МДЖ, включающее ангиопротектор Флебодиа 600, имеет ряд преимуществ, заключающихся в оказании положительного влияния на функционирование системы мать-плацента-плод, которое подтверждается допплерометрическими данными, полученными в нашей работе [24].

Так, согласно полученным результатам, на фоне сочетанной терапии Тотема+Флебодиа 600, исходно более тяжелые нарушения маточно-плацентарного и фетоплацентарного кровотока по сравнению с таковыми в группе, получавшей Тотему, к концу лечения нормализовались. Улучшение кровотока в системе мать-плацента-плод отразилось на функционировании плаценты, что подтверждается конечным результатом беременности - средняя масса и рост новорожденных от матерей, получавших сочетанное лечение, были достоверно выше таковой в группе матерей, получавших только препарат железа. Соответственно, состояние детей при рождении было лучше в группе получавших Тотему+Флебодиа 600 (оценка по шкале Апгар достоверно выше).

Таблица. 1. Показатели физического развития и состояние новорожденных при рождении у обследованных женщин с МДЖ (MSE)

Роль эссенциальных микроэлементов в жизнедеятельности человека

Минеральный состав внутриклеточной жидкости строго поддерживается на определенном уровне.

Элементы вместе с водой являются строительным материалами, кофакторами и катализаторами биохимических реакций, стабилизаторами белков и ферментов, обеспечивая постоянство осмотического давления, кислотно-щелочного баланса, процессов всасывания, секреции, кроветворения, костеобразования, свертывания крови. Благодаря присутствию элементов осуществляется процесс мышечного сокращения, нервной проводимости и внутриклеточного дыхания. Химические элементы в организме находятся в виде различных соединений и солей, их влияние на организма обусловлено дозой элемента. Для каждого элемента существует свой физиологический рабочий диапазон концентраций, обеспечивающий нормальное протекание физиологических реакций в организме.

Нарушенная экология, возросший темп жизни с неизбежным нарастанием стрессовых ситуаций, методы обработки продуктов питания, «убивающие» биологически активные вещества ведут к нарушению металло-лигандного гомеостаза и сдвигу равновесия в сторону увеличения или уменьшения концентрации элемента. Накопление элементов или их дефицит способствует активации альтернативных путей метаболизма, который в ряде случаев приводят к патологическим состояниям.

Химические элементы классифицируются в зависимости от их роли в организме. 98% тела человека состоит из органических элементов: H, C, N, O. Вместе с неорганическими элементами Na, Mg, K, Ca, P, S, Cl они составляют основу клеток и тканей, выполняя структурообразующую функцию. К эссенциальным или жизненно необходимым микроэлементам относятся Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Se, I, при их отсутствии нарушаются базовые реакции деления и размножение клеток. К условно-эссенциальным микроэлементам относятся Li, V, Cr, B, F, Si, As, их роль до конца не определена. Существуют также «токсические металлы», которые в минимальных концентрациях способны оказывать стимулирующее воздействие на организм, но в высоких концентрациях проявляют токсические эффекты.

Микроэлементы составляют лишь 0,02% организма, но способны изменять протекание важнейших биологических реакций. Анализ волос или мочи позволяет выявить избыточное накопление микроэлементов или их дефицит. Содержание микроэлементов в волосах отражает микроэлементный статус организма в целом, поэтому пробы волос являются интегральным показателем минерального обмена. Волосы помогают диагностировать хронические заболевания, когда они себя еще ничем не проявляют.

Железо (Fe)

Железо является жизненно необходимым элементом для организма. Железо входит в состав гемсодержащих белков (гемоглобин и миоглобин) и участвует в переносе кислорода. Железо также входит в состав цитохромов (сложные белки, относящиеся к классу хромопротеидов), участвующих в процессах тканевого дыхания.

Общее содержание железа в организме человека составляет 3-5 г. Из этого количества 57% находится в гемоглобине крови, 23% — в тканях и тканевых ферментах (ферритин и гемосидерин), а остальные 20% — депонированы в печени, селезенке, костном мозге, мышцах и представляют собой "физиологический резерв" железа. Железо существует в двух формах: окисленной (Fe3+) и воcстановленной (Fe2+). Восстановленная форма лучше усваивается организмом. Только 10 % поступившего железо всасывается в кишечнике.

  • мужчины: 8-10 мг/сут;
  • женщины: 15-20 мг/сут;
  • беременных женщины: 30-40 мг/сут;
  • дети: 4-18 мг/сут.

Недостаток железа приводит к тяжелым расстройствам, наиболее важным из которых является железодефицитная анемия. Железодефицитная анемия может привести к сердечной недостаточности.

Избыточное накопление железа приводит к отложению металла в органах (печень, поджелудочная железа, суставы, сердце). Явления отравления железом выражаются рвотой, диареей, падением артериального давления, параличом ЦНС и воспалением почек. При лечении железом могут развиться запоры, так как железо связывает сероводород, что ослабляет моторику кишечника. Избыток железа в организме может привести к дефициту меди, цинка, хрома и кальция, а также к избытку кобальта.

Йод (I)

Йод необходим на всех этапах жизнедеятельности. Период младенчества и раннего детства являются критическими в отношении дефицита йода. Йод входит в состав гормонов щитовидной железы тироксина (T4) и трийодтиронина (T3). Йод необходим для роста и дифференцировки клеток всех тканей организма человека, внутриклеточного дыхания, регуляции трансмембранного транспорта натрия и гормонов.

Общее количество йода в организме составляет 25 мг, из них 15 мг аккумулирует щитовидная железа. Значительное количество йода содержится в печени, почках, коже, волосах, ногтях, яичниках и предстательной железе.

  • взрослые: 100-150 мкг/сут;
  • беременные: 175-200 мкг/сут;
  • дети: от 60 до 150 мкг/сут.

При недостаточном поступлении йода у взрослых увеличиваются размеры щитовидной железы, замедляется основной обмен, наблюдается падение артериального давления. У детей недостаток йода сопровождается резкими изменениями всей структуры тела: ребенок отстает в умственном и физическом развитии.

Избыток йода в организме наблюдается при гипертиреозе. Развивается Базедова болезнь, сопровождающаяся экзофтальмом, тахикардией, раздражительностью, мышечной слабостью, потливостью, исхуданием, склонностью к диарее. Повышение основного обмена ведет к гипертермии, дистрофическим изменениям кожи и ее придатков, раннему поседению, депигментации кожи на ограниченных участках (витилиго), атрофии мышц.

Марганец (Mn)

Важен для репродуктивных функций и нормальной работы центральной нервной системы. Марганец участвует в синтезе нейромедиаторов, улучшает мышечные рефлексы, обеспечивает развитие соединительной и костной ткани, увеличивает утилизацию жиров, усиливает эффекты инсулина.

3-5 % поступившего марганца всасывается. Наиболее богаты марганцем трубчатые кости и печень, поджелудочная железа. Марганец содержится в клетках, богатых митохондриями.

  • взрослые: 2-5 мг/сут;
  • для детей в 2 раза выше.

При недостатке марганца нарушаются процессы окостенения во всем скелете, трубчатые кости утолщаются и укорачиваются, суставы деформируются. Нарушается репродуктивная функция яичников и яичек.

Избыток марганца усиливает дефицит магния и меди.

Медь (Cu)

Медь принимает участие в поддержание эластичности связок, сухожилий, кожи и стенок легочных альвеол, стенок капилляров, а также прочности костей. Медь входит в состав защитных оболочек нервных волокон, участвует в процессах пигментации, так как входит в состав меланина. Медь влияет на углеводный обмен, посредством усиления процессов окисления глюкозы и торможения распада гликогена мышц и печени. Медь обладает противовоспалительными действиями, помогает при борьбе с бактериальными агентами. Медь является кофактором ферментов антиоксидантной защиты и помогает нейтрализовать действие свободных радикалов.

Общее содержание меди в организме человека составляет примерно 100-150 мг. Лучше всего организм усваивает двухвалентную медь. В тонком кишечнике всасывается до 95% меди, поступившей с пищей. Основное "депо" меди в организме — печень, поскольку синтезирует белок-переносчик меди церулоплазмин.

  • взрослые: 1 мг/сут;
  • дети: от 0,5 до 1 мг/сут.

При недостатке меди в организме наблюдаются: задержка роста, анемия, дерматозы, депигментация волос, частичное облысение, потеря аппетита, сильное исхудание, понижение уровня гемоглобина, атрофия сердечной мышцы. Избыток меди приводит к дефициту цинка и мoлибдена, а также марганца.

Молибден (Мо)

Способствует метаболизму углеводов и жиров, является важной частью фермента, отвечающего за утилизацию железа, в связи с чем помогает предупредить анемию. Принимает участие в обмене мочевой кислоты, включении фтора в состав эмали зубов, гемопоэзе.

Биодоступность молибдена составляет 50%. Молибден не депонируется в организме, а распределяется между клетками крови.

  • взрослые: 45-100 мкг/сут;
  • дети: от 0,5 до 1 мг/сут.

Селен (Sе)

Элемент антиоксидантной защиты, хорошо сочетается с витамином Е. Селен помогает поддерживать должную эластичность тканей. Селен усиливает иммунитет, поэтому активно используется в онкологической практике, в лечении гепатитов, панкреатитов, кардиомиопатий. Селен защищает организм от тяжёлых металлов.

Всасывается в тонком кишечнике, депонируется в почках, печени, костном мозге.

  • женщины: 50 мкг/сут;
  • беременные: 65 мкг/сут;
  • мужчины: 70 мкг/сут;
  • дети: 10-50 мкг/сут.

При дефиците селена в организме усиленно накапливаются мышьяк и кадмий, которые, в свою очередь, еще больше усугубляют его дефицит.

Избыток селена приводит к гепато- и холецистопатиям, изменениям работы нервно-мышечного аппарата (боли в конечностях, судороги, чувство онемения). Избыток может привести к дефициту кальция.

Цинк (Zn)

Цинк входит в состав более 300 ферментов, чем объясняет его влияние на углеводный, жировой и белковый обмен веществ, на окислительно-восстановительные процессы, регуляцию активности генов. Цинк связан с правильным функционированием репродуктивной, неврологической, иммунной систем, ЖКТ и кожи. Присутствие микроэлемента важно для нормального сперматогенеза, органогенеза, работы нейромедиаторов и панкреатических ферментов, правильного развития тимуса, эпителизации ран в процессе заживления и ощущения вкуса.

В организме содержится около 1,5-3 г цинка. Цинк всасывается в тонком кишечнике. Медь является антагонистом цинка, и конкурирует с цинком за всасывание в кишечнике. 99% цинка находится внутриклеточно, 1% — в плазме. Цинк присутствует во всех органах и тканях, но в большей степени цинк депонируют предстательная железа, семенники, мышцы, кожа, волосы.

Физиологическая потребность в цинке составляет: 12 мг/сут для взрослых, 3-2 мг/сут для детей.

Наиболее богаты цинком дрожжи, пшеничные, рисовые и ржаные отруби, зерна злаков и бобовых, какао, морепродукты, грибы, лук, картофель.

При дефиците цинка наблюдается задержка роста, перевозбуждение нервной системы и быстрое утомление. Поражение кожи происходит с утолщением эпидермиса, отеком кожи, слизистых оболочек рта и пищевода, ослаблением и выпадением волос. Недостаточное поступление цинка приводит к бесплодию. Дефицит цинка может приводить к усиленному накоплению железа, меди, кадмия, свинца.

При цинковом отравлении наступает фиброзное перерождение поджелудочной железы. Избыток цинка задерживает рост и нарушает минерализацию костей.

Кобальт (Co)

В организме 1,5 г кобальта. Биодоступность кобальта 20%. В организм кобальт депонируется в печени, костной ткани и мышцах.

Физиологическая потребность в кобальте составляет: 10 мкг/сут для взрослых.

Кобальт содержится в печени, молоке, овощах.

Дефицит кобальта связан с В12-дефицитной анемией, вегетарианством или паразитарной инвазией. Избыток кобальта наблюдается при интоксикации кобальта (вредное производство, разрушение ортопедических имплантантов).

Никель (Ni)

Никель пролонгирует эффекты инсулина, участвует в окислении аскорбиновой кислоты, ускоряет образование дисульфидных групп.

Никель всасывается в кишечнике, биодоступность от 1 до 10 %. Запасы никеля находятся в поджелудочной железе, легких, сердце.

Физиологическая потребность в никеле составляет: 100-200 мкг/сут для взрослых.

Богаты никелем чай, гречиха, морковь и салат.

Дефицит никеля не описан. Избыток никеля наблюдается при его токсическом поступлении, злокачественных новообразованиях легких, ожогах, инсультах и инфарктах. Избыток может проявлять потерей пигментацией кожи.

Роль микроэлементов в кроветворении. Медь . Никель. Кобальт. Селен. Цинк.

ГлавнаяHelixbook Витамины и микроэлементы, участвующие в регуляции иммунной системы (Fe, Cu, Zn, Cr, Mn, Se, Mg, Hg, Ni, Co, Li, витамины C, E, A, B9, B12, B5, B6, D)

Витамины и микроэлементы, участвующие в регуляции иммунной системы (Fe, Cu, Zn, Cr, Mn, Se, Mg, Hg, Ni, Co, Li, витамины C, E, A, B9, B12, B5, B6, D)

Комплексный анализ основных витаминов и микроэлементов, необходимых для нормального функционирования иммунной системы, используемый для оценки нутриентного статуса у пациентов с признаками нарушения иммунного ответа.

Основные микронутриенты иммунитета, микронутриенты при иммунодефиците.

Immune response, vitamins and trace elements, Micronutrients in immunodeficiency, Nutrient status in immunodeficiency.

Высокоэффективная жидкостная хроматография.

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Не принимать пищу в течение 8 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
  • Не курить в течение 30 минут до исследования.

Витамины и микроэлементы играют значительную роль в функционировании иммунной системы. Показано, что дефицит микронутриентов (в особенности цинка, селена, железа, меди) и витаминов (в особенности A, C, E, B6 и фолиевой кислоты) оказывает разноплановые отрицательные эффекты как на врождённый, так и на приобретенный иммунитет. Изолированный дефицит витаминов и микроэлементов встречается достаточно редко, за исключением железа, цинка и витамина A. Чаще наблюдается комплексная недостаточность, обусловленная хроническими инфекционными заболеваниями (туберкулез), заболеваниями пищеварительного тракта, протекающими с мальабсорбцией (хронический панкреатит, болезнь Крона), голоданием (анорексия, хронический алкоголизм), а также естественным старением организма. Это объясняет, почему при оценке нутриентного статуса организма в этих группах пациентов проводят комплексное исследование, позволяющее оценить концентрацию всех необходимых компонентов. Показано, что своевременная диагностика и коррекция дефицита витаминов и микронутриентов позволяет восстановить или по крайней мере улучшить защитные свойства организма.

Значение микроэлементов для иммунитета

Микроэлементы - это соединения, в норме присутствующие в организме в количестве, измеряемом в мкг. Несмотря на малое количество, некоторые из них являются абсолютно необходимыми для жизни - это так называемые эссенциальные микроэлементы (железо, медь, цинк, селен и другие). Микроэлементы выполняют различные функции в организме, самая важная из которых, вероятно, - это участие в ферментативных реакциях в качестве кофакторов ферментов. Роль микроэлементов касается всех аспектов нормальной физиологии человека, в том числе и функционирования иммунной системы. Наибольшее значение для иммунной системы человека имеют следующие микроэлементы:

Селен

Во многих исследованиях было показано, что дефицит селена приводит к иммунодефициту, затрагивающему клеточное и гуморальное звено иммунитета. С другой стороны, восполнение дефицита селена обладает иммуностимулирующим эффектом, в том числе стимулирует пролиферацию цитотоксических Т-лимфоцитов и усиливает активность натуральных киллеров. Также, по-видимому, селен препятствует снижению уровня ответа лимфоцитов на специфические стимулы при старении. Роль селена особенно важна в защите иммунной системы от вирусных инфекций и онкологических заболеваний.

Наиболее ярко последствия дефицита цинка наблюдаются при наследственном заболевании, при котором нарушен метаболизм этого элемента, - энтеропатическом акродерматите. Характерной чертой этого заболевания является значительное нарушение Т-клеточного ответа в результате гипоплазии тимуса и лимфатических узлов, что приводит к рецидивирующим бактериальным, вирусным и грибковым инфекциям. Интересно, что добавление цинка в диету пациента с энтеропатическим акродерматитом приводит к полной нормализации работы иммунной системы. Это заболевание, однако, является редким, и случаи тяжелого дефицита цинка встречаются редко. С другой стороны, недостаточность цинка не является редким явлением среди населения. Часто умеренную или легкую недостаточность цинка можно наблюдать у пациентов, находящихся на полном парентеральном питании, получающих пеницилламин или у пожилых пациентов. Хотя в этом случае недостаточность цинка не носит такой серьезный характер, она также приводит к снижению активности Т-клеточного иммунитета, повышению риска инфекций и замедлению заживления ран.

Впервые о меди как об эссенциальном микроэлементе заговорили в 1960 г. при обнаружении дефицита меди у перуанских детей, страдающих от анемии, не отвечающих на лечение препаратами железа. Кроме анемии, у этих детей присутствовала выраженная нейтропения. До сих пор не вполне ясно, каким образом дефицит меди связан с нейтропенией. Возможно, медь необходима для выхода нейтрофилов из костного мозга и их распределения в периферических тканях. Более того, дефицит меди связан не только с количественными нарушениями нейтрофилов, но и качественными: при дефиците меди в нейтрофилах и макрофагах снижена концентрация супероксида - основного компонента оксидативного стресса, отвечающего за борьбу с инфекцией. Впоследствии была доказана роль меди не только во врождённом, но и в приобретенном иммунитете, в частности синтезе интерлейкина-2 (ИЛ-2), необходимого для пролиферации Т-клеток.

Железо

Железо обладает двойственным эффектом на иммунную систему. С одной стороны, дефицит железа может приводить к снижению защитных свойств организма, что обусловлено несколькими механизмами. Во-первых, железо является кофактором миелопероксидазы - фермента нейтрофилов и макрофагов, ответственного за синтез гидроксильных радикалов, необходимых в борьбе против бактериальных патогенов (врождённый иммунитет). Во-вторых, железо способствует дифференцировке и созреванию Т-клеток (приобретенный иммунитет). С другой стороны, избыток железа в организме может являться благоприятным фоном для развития некоторых инфекционных заболеваний. Так, например, было показано, что назначение препаратов железа в действительности увеличивает риск неблагоприятного исхода при малярии, туберкулезе и ВИЧ-инфекции.

Селен, цинк, медь и железо - это основные микроэлементы, необходимые для нормальной работы иммунной системы. Роль других микроэлементов (магний, никель, хром и другие) также важна, однако не является определяющей.

Значение витаминов для иммунитета

Так же, как и в случае с микроэлементами, роль витаминов в организме обширна. Наибольшее значение для иммунной системы человека имеют следующие витамины:

Витамин А

В нескольких исследованиях было показано, что дефицит витамина А связан с дефектами фагоцитоза, нарушением функции Т- и В-клеток, снижением активности натуральных киллеров и снижением продукции интерферона. Восполнение дефицита витамина А, напротив, дает положительный эффект на иммунную систему и повышает устойчивость организма к инфекциям.

Витамин Е

Основная роль витамина Е заключается в его антиоксидантных свойствах. При дефиците витамина Е наблюдается снижение большинства параметров иммунной системы и повышение восприимчивости к инфекциям и риска развития злокачественных опухолей. Это имеет особое значение у пожилых пациентов. Восполнение дефицита витамина Е, напротив, имеет несколько положительных эффектов на иммунную систему, в том числе препятствует снижению клеточного иммунитета при старении или на фоне хронических заболеваний.

Витамин С

Витамин С необходим для всасывания железа, синтеза антител, пролиферации лимфоцитов, осуществления реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ) и некоторых других процессов. Показано, что ежедневное употребление по меньшей мере 150-200 мг витамина С приводит к усилению этих функций и имеет особенно выраженный положительный эффект у пожилых пациентов. Некоторыми исследователями показано, что применение мегадоз витамина С в начале ОРЗ приводит к снижению продолжительности болезни.

Витамины А, С и Е - это основные витамины, необходимые для нормальной работы иммунной системы. Роль других витаминов (фолиевая кислота, витамин В12, В6, D) также важна, однако, по-видимому не является определяющей.

Важно подчеркнуть, что нутриентный статус организма - это динамическое состояние. Несмотря на то что диетологами разработаны нормальные значения витаминов и микроэлементов для разных возрастных групп и полов, следует помнить, что индивидуальные потребности организма могут несколько отклоняться от общепринятых норм. В связи с этим результат этого комплексного анализа, а также последующие диетологические рекомендации следует оценивать комплексе с анамнестическими, клиническими и другими лабораторными данными.

Читайте также: