... наукові дослідження, виконані в останні роки, дозволили встановити життєву необхідність адекватного надходження макро- і мікроелементів з продуктами харчування для механізмів захисту організму від інфекційних агентів.
Елементи, необхідні для побудови і життєдіяльності різних клітин і організмів, називають біогенними елементами. Точно перерахувати всі біогенні елементи ще неможливо через складність визначення дуже низьких концентрацій мікроелементів і встановлення їх біологічних функцій. Для 24 елементів біогенного встановлена надійно. Це елементи 1-й і деякі елементи 2-ий груп по Ковальському.
Мікроелементи беруть участь в регуляції більшості життєвих процесів і біохімічних реакцій в нашому організмі. У цьому сенсі їх роль цілком можна порівняти з регуляторної роллю гормонів, а наслідки хронічного дефіциту - з важкими гормональними порушеннями. Правда, якщо здоровий організм сам здатний синтезувати необхідну кількість гормонів, то більшість мікроелементів він може отримати виключно з їжею або у вигляді медичних препаратів. Будь їх дефіцит розглядається як загальне преболезненное стан, з якого можуть в подальшому розвинутися найрізноманітніші захворювання.
Серед безлічі мікроелементів в організмі всього дев'ять є ессенціальними, тобто їх дисбаланс призводить до виникнення клінічних симптомів. Всі інші є неессенціальнимі - їм характерні певні біологічні функції, але синдроми дефіциту невідомі. Деякі з них є складовими клітин і тканин як результат адаптації до навколишнього середовища. Есенціальним мікроелементи: цинк (Zn), йод (I), хром (Cr), кобальт (Co) (як компонент вітаміну В 12), марганець (Mn), молібден (Mo), магній (Mg), мідь (Cu), селен (Se) і залізо (Fe). Неессенціальние мікроелементи: бор (B), фосфор (P), нікель (Ni), кремній (Si) і ванадій (V).
З точки зору біологічної функції елементи можуть бути розділені на 2 групи:
1 - кофактор ферментів (з активує, регуляторної та структурно-стабілізуючої функцією); есенціальні елементи цієї групи: цинк, магній, марганець, молібден, мідь і залізо.
2 - компоненти молекул (можуть бути знайдені в кістках скелета, системі метаболізму та ін.); есенціальні елементи цієї групи: йод, хром, кобальт і селен.
Для реалізації більшості процесів в організмі необхідні величезні витрати енергії і часу. Щоб скоротити ці витрати, в організмі існують ендогенні каталізатори - ферменти. Більшість процесів протікають з їхньою участю. Але для активації ферментів необхідні активатори - кофактор, коферменти (від лат. Co (cum) - разом і factor - робить). Для більш ніж 300 з ферментів коферментами виступають макро- і мікроелементи. А деякі ферменти містять мікроелементи як невід'ємний компонент своєї структури. Схематично реакції організму можна представити таким чином: субстрат + фермент + мікроелемент-активатор (кофермент) = реакція. Тобто при відсутності мікроелемента реакція або неможлива, або вона буде протікати, але з величезними витратами енергії і часу.
Органи людини по-різному концентрують в собі різні хімічні елементи, тобто мікро- і макроелементи нерівномірно розподіляються між різними органами і тканинами. Більшість мікроелементів накопичується в печінці, кісткової і м'язової тканини. Ці тканини є основним депо (запасником) для багатьох мікроелементів.
Мікроелементи можуть проявляти специфічну спорідненість по відношенню до деяких органам і міститися в них в високих концентраціях. Добре відомо, що цинк концентрується в підшлунковій залозі, йод - у щитовидній, фтор - в емалі зубів, алюміній. миш'як. ванадій накопичуються в волоссі і нігтях, кадмій. ртуть. молібден - в нирках, олово - в тканинах кишечника, стронцій - в пігментного сітківці ока, бром, марганець. хром - в гіпофізі і т.д.
В організмі мікроелементи можуть перебувати як у зв'язаному стані, так і у вигляді вільних іонних форм. Встановлено, що кремній, алюміній, мідь і титан в тканинах головного мозку знаходяться у вигляді комплексів з білками, тоді як марганець - в іонному вигляді.
Кисень і водень - макроелементи. Вони входять до складу води, якої в організмі дорослої людини в середньому міститься близько 65%. Вода нерівномірно розподілена по органам, тканинам і біологічних рідинах людини. Так в шлунковому соку, слині, плазмі крові, лімфі вода становить від 90 до 99,5%. У сечі, сірій речовині головного мозку, нирках - 80%. У білій речовині головного мозку, печінки, шкіри, спинному мозку, м'язах, легенях, серці - 70-80%. Найменше - 40% води міститься в скелеті.
Кальцій переважно концентрується в кістковій тканині, а також і в зубної тканини. Натрій і хлор в основному містяться в позаклітинних рідинах, а калій і магній - АВО внутрішньоклітинних. У вигляді фторидів натрій і калій входять до складу кісткової і зубної тканини. Магній у вигляді фосфату Mg3 (PO4) 2 міститься в твердих тканинах зуба.
У тілі дорослої людини міститься близько 3 кг мінеральних солей, причому 5/6 цієї кількості (2,5 кг) припадає на частку кісткової тканини. Деякі макроелементи (магній, кальцій) і більшість мікроелементів містяться в організмі у вигляді комплексів з біолігандами - амінокислотами, білками, нуклеїновими кислотами, гормонами, вітамінами і т.д. Так, іон Fe2 + в якості комплексоутворювача входить склад гемоглобіну, Co2 + - в вітамін В12, Mg2 + - в хлорофіл. Відомі численні біокомплекси і інших елементів (Cu, Zn, Mo та ін.), Які відіграють важливу біологічну роль в організмі.
Дефіцит мікроелементів може бути обумовлений в основному трьома факторами:
1) недостатнім їх засвоєнням (найчастіше обумовлено зниженням концентрації мікроелементів в продуктах харчування, зниженим всмоктуванням в ШКТ - різні захворювання і вікові зміни в шлунково-кишковому тракті);
2) підвищеним споживанням в фізіологічних і патологічних реакціях організму (характерно для спортсменів в період інтенсивних фізичних навантажень, дітей в період інтенсивного росту і пубертатного періоду, людей похилого віку, вагітних жінок, при будь-яких захворюваннях у зв'язку з активацією імунологічних реакцій і реакцій, спрямованих на збереження гомеостазу);
3) підвищеними втратами (виникають у спортсменів [з потом], при захворюваннях, що супроводжуються ексікозом, лихоманкою [втрати з потім] і т.д.).
При недостатньому надходженні мінеральних компонентів організм може протягом деякого часу заповнювати створився дефіцит шляхом мобілізації їх з тканинних депо, а при надмірному надходженні - підвищенням виведення. Тканинні депо організму мають потужні резервами макроелементів (кальцій, магній - кісткова тканина, калій - м'язи, натрій - шкіра і підшкірна клітковина), тоді як резерви мікроелементів в тканинах незначні. Цим і пояснюються низькі адаптаційні можливості організму до дефіциту мікроелементів в їжі. Мікроелементи мають виражену взаємний вплив, пов'язане з їх взаємодією на рівні абсорбції в шлунково-кишковому тракті, транспорту і участі в різних метаболічних реакціях. Зокрема, надлишок одного мікроелемента може викликати дефіцит іншого. У зв'язку з цим особливого значення набуває ретельна збалансованість харчових раціонів по їх мікроелементному складу, причому будь-яке відхилення від оптимальних співвідношень між окремими мікроелементами може призводити до розвитку серйозних патологічних зрушень в організмі.
Запорука здоров'я - міцний імунітет, фундамент імунітету - макро- і мікроелементи. У зв'язку з тим, що імунна система повинна миттєво реагувати на зміни внутрішнього середовища організму і постійно підтримувати свій потенціал, вона є самою вимогливою до швидкості протікання своїх реакцій, а значить, і до балансу мікроелементів. Оскільки більшість процесів імунної системи також ферментативно залежні (синтез імуноглобулінів, цитокінів, процеси фагоцитозу), то відсутність або недолік макро- і мікроелементів може призвести до того, що патологічні процеси будуть протікати швидше, ніж реакції імунної системи, тобто вона не зможе оперативно реагувати на проникнення антигену в організм. Крім того, процеси детоксикації та зв'язування вільних радикалів також неможливі без наявності достатнього рівня мікроелементів. За сучасною класифікацією мінерали за дією на імунну систему діляться на:
1) ессенціальні для імунної системи. Fe, I, Cu, Zn, Co, Cr, Mo, Se, Mn, Li;
2) імунотоксичності. Al, As, B, Ni, Cd, Pb, Hg, Be, Vi, Tl, Ge, Au, Sn і ін.
Результати нутріціологіческіх і імунологічних досліджень дозволили сформулювати загальні положення про взаємозв'язок між забезпеченістю мікроелементами і рівнем протиінфекційного захисту людського організму:
1) неадекватне забезпечення макро- та мікроелементами обумовлює придушення активності різних клітин макроорганізму, в тому числі беруть участь в неспецифічних і специфічних механізмах протиінфекційного захисту;
2) порушення в імунній системі, викликані дефіцитом макро- або мікроелементів, достатні для достовірного збільшення ризику як ускладненого перебігу, так і летального результату вірусних, мікробних і паразитарних інфекцій;
3) корекція дефіциту макро- і мікроелементів в організмі людини обумовлює відновлення рівня иммунокомпетентности.
Таким чином, неодмінною умовою нормального функціонування як окремих імунокомпетентних клітин, так і імунної системи в цілому є достатнє забезпечення макро- та мікроелементами. Імунною системою особливо затребувані неорганічні іони.
Цинк потрібно для діяльності більш ніж 100 ферментів, зокрема карбоксипептидази, оксидоредуктаз, трансферази, алкогольдегідрогенази, пов'язаних з обміном вуглеводів, білків, енергетичним обміном, синтезом нуклеїнових кислот, біосинтезу гема, транспортом CO2 і ін. Цинк необхідний для матураціі, проліферації і функціонування імуноцитів в зв'язку з його участю в процесах реплікації ДНК, транскрипції РНК, ділення та активації клітини. Дефіцит цинку призводить до порушення функціонування як неспецифічних, так і специфічних механізмів захисту макроорганізму. Зниження вмісту цинку в організмі супроводжується порушенням хемотаксису поліморфноядерних лімфоцитів, натуральних кілерів, придушенням процесів фагоцитозу, активності механізмів продукції калпротектіна. Цинк відіграє важливу роль в підтримці балансу між клітинним та гуморальним імунітетом. Показано, що in vitro низькі концентрації цинку індукують розвиток апоптозу CD4 + CD8 + -тімоцітов, а високі концентрації цинку блокують апоптоз, запобігаючи активацію ендонуклеази, яка бере участь у фрагментації ДНК. Дефіцит цинку призводить до інгібіції Th1-відповіді імунної системи за рахунок зниження продукції інтерферону-γ, TNF-α, IL-2 при збереженні напруги синтезу IL-4, IL-6 і IL-10 мононуклеарними клітинами. Зміни змісту макро- і мікроелементів також зумовлюють флуктуації активності продукції гормонів, що регулюють процеси проліферації і диференціювання імунних клітин. Так, показано, що дефіцит цинку супроводжується постійною гіперкортікостеронеміей, що приводить до зниження продукції тимуліну, розвитку лимфопении і до поступової атрофії тимуса.
Залізо є облігатним біометали, який бере участь в різних фізіологічних процесах - в тканинному диханні, біологічному окисленні, митозе, біосинтезі колагену, тирозину, катехоламінів і ДНК, впливає на неспецифічні механізми захисту організму, розвиток специфічної імунної відповіді. Залізо є компонентом гема - структурної одиниці гемоглобіну, універсальної молекули, що здійснює зв'язування і перенесення кисню до акцепторні клітинам і тканинам. Дефіцит заліза може привести до розвитку анемії, зниження рівня резистентності організму до інфекційних агентів, придушення когнітивної функції. Відомо, що іони заліза відіграють провідну роль в роботі механізмів, що регулюють функціональну активність T-лімфоцитів, а дефіцит вмісту заліза в організмі призводить до вираженого порушення клітинного імунітету. Недостатнє надходження заліза супроводжується зниженням активності нейтрофілів, зокрема, спостерігається недостатня продукція мієлопероксидази, натуральних кілерів, а також неефективна, неадекватна рівню стимуляції продукція фактора росту β1, моноцитарного хемотактіческого протеїну 1, IL-2, IL-8, TNF-α. Процес диференціювання иммуноцитов і формування антитільної відповіді на збудження антигеном пов'язані зі споживанням заліза і цинку.