Мікроелементи: форми, роль, баланс та засвоєння

На сьогодні відкрито 92 елементи та ще 22 теоретичні або спостережувані. Крім того, існують сотні ізотопів елементів, будь-який з яких може відігравати ще не відкриту роль у здоров'ї людини. Елементи (мінерали) виявляли у земній корі, в океанах та атмосфері. Вони потрібні нашому організму для того, щоби жити. При вивченні впливу мінералів на здоров'я людини стає все більш очевидним, що підтримання їх балансу в кожній тканині, рідині, клітині та органі людського тіла є ключем до підтримки здоров'я.

Завдяки геофізичним силам змішування земної кори з водою може забезпечити нас практично всіма мінералами, необхідними нашому організму для підтримки здоров'я. Це пояснює, чому відомі дієтологи Р. Л. Пайк та М. Л. Браун заявили в книзі «Харчування: комплексний підхід»: «Вода сумісна з більшою кількістю речовин, ніж будь-який відомий розчинник. І тому це ідеальне середовище для транспортування поживних речовин у клітини та для протікання хімічних реакцій клітинного метаболізму».

На сьогодні у морській воді ідентифіковано 66 елементів. А в результаті геотермальних і випарних процесів кілька внутрішніх морів, таких як Велике Солоне озеро в штаті Юта, містять багато з тих же мінералів, що і море. Ці природні джерела елементів можуть стати багатим джерелом мінералів, що відповідають фізіологічним потребам людини.

Цікаво, що відомий захисник довкілля Рейчел Карсон визнала важливість захисту океану та цих крихких внутрішніх морів. У книзі «Море навколо нас» вона писала: «Риби, земноводні та рептилії, теплокровні птахи та ссавці – кожен з нас несе у своїх венах солоний потік, у якому елементи існують у тих самих пропорціях, що й у морській воді. Це наша спадщина з того дня, коли далекий пращур, перейшовши від одноклітинної до багатоклітинної стадії, вперше розвинув систему кровообігу, в якій рідиною була просто морська вода. Так само наші загартовані вапном скелети є спадщиною багатих на кальцій океанів кембрійського періоду. Навіть протоплазма, яка тече всередині кожної клітини нашого тіла, має хімічну структуру, зафіксовану в живій матерії тієї самої пори».

Мінерали та здоров'я людини

Майже у кожному підручнику хімії можна знайти періодичну таблицю елементів. У ній відображено конкретні фізичні характеристики кожного відомого елемента. Їх наукове вивчення показало, що багато з них просто необхідні для життя на цій планеті.

З виникненням дефіциту мінералів у людини пов'язаний ряд факторів: їх дефіцит у ґрунті, воді та рослинах; мінеральний дисбаланс; обробка води або ґрунту; недостатнє харчування.

Існує значна кількість доказів того, що мінерали самі по собі та у правильному балансі між собою виконують важливі біохімічні та поживні функції.

Щоб зрозуміти концепцію «біохімічної індивідуальності», нам необхідно відмовитися від помилкового припущення, що кожна людина сприймає та засвоює мінерали однаково. Засвоєння залежить від багатьох різних факторів, не останніми з яких є:

• вік,
• адекватність вироблення шлункової кислоти,
• збалансована флора кишківника,
• відсутність кишкових захворювань та паразитів,
• споживання харчової клітковини.

«Яким би не був поживний потенціал їжі, її внесок мізерний, якщо вона не засвоюється. Якщо поживні речовини не пройшли через клітини слизової оболонки кишківника і не потрапили в систему кровообігу – вважайте, що ви їх взагалі не їли. Поживні речовини, що стали доступними внаслідок абсорбції, мають транспортуватися через систему кровообігу у водне мікросередовище клітин. Там вони служать своїй кінцевій меті: участі в метаболічній діяльності клітин, від якої залежить життя всього організму». (Р. Л. Пайк та М. Л. Браун, «Харчування: комплексний підхід»)

Нижче наведено вісім мінералів, які мають бути іонними, щоб легко всмоктуватися в організм за допомогою перенесення в тонкому кишківнику:
хром, мідь, залізо, магній, селен, цинк, марганець, молібден.

Ці мінерали стають іонними після того, як їх форми, пов'язані з їжею органічно або неорганічно, зазнають впливу соляної кислоти в шлунку. Соляна кислота допомагає вивільнити ці мінерали в іонні (заряджені).

Старіння збільшує ризик атрофії шлунка – стану, який зазвичай пов'язаний зі зниженням секреції соляної кислоти в ньому. У міру зниження рівня вироблення соляної кислоти здатність організму засвоювати ці мінерали з їх харчової форми знижується. Ця нездатність адекватно засвоювати ці мінерали може бути однією з причин вікової дегенерації. Саме тому необхідно приділяти пильну увагу формі, якої набуває мінерал, оскільки: що менше він залежить від соляної кислоти при всмоктуванні, то більша ймовірність того, що він зможе бути використаний організмом.

Як буде обговорюватися пізніше, три з восьми перелічених мінералів можуть абсорбуватися в деяких складних формах, не перетворюючись попередньо на заряджені іони. Однак усі ці мінерали засвоюються краще, коли вони перебувають в іонній формі. Погіршити засвоєння організмом важливих мінералів можуть:

• атрофія шлунка,
• ахлоргідрія (відсутність шлункової кислоти),
• гіпохлоргідрія (недостатність шлункової кислоти).

Ахлоргідрію виявляють у віці п'яти чи шести років. Однак гіпохлоргідрію частіше спостерігають після 35. Третина дорослих у віці 60 років має деякий ступінь атрофії шлунка, включаючи гіпохлоргідрію. Пошук джерела іонних мінералів явно принесе користь таким людям.

Одним із восьми мінералів є цинк. Він міститься у всіх рідинах, тканинах, клітинах та органах людського тіла. Недостатнє споживання цього важливого мінералу може вплинути на будь-який з понад 200 ферментів в організмі, наприклад, на лужну фосфатазу. У пацієнтів з нервовою булімією (переїданням) або нервовою анорексією (самонавіяним голодуванням) дефіцит цинку може безпосередньо впливати на когнітивні та перцептивні процеси, які допомагають підтримувати ці підступні розлади харчової поведінки. Нещодавно було доведено, що існує зворотний взаємозв'язок між патологічним ожирінням та дефіцитом цинку, тобто: що більше людина страждає від ожиріння, то нижчий її рівень цинку. Це говорить про важливу роль цинку в усьому спектрі розладів харчової поведінки – від ожиріння до нервової анорексії. Аналогічним прикладом може бути мінерал магній, який задіяний у понад трьохстах ферментних реакціях в організмі, багато з яких безпосередньо пов'язані зі здоров'ям серцево-судинної системи.

Непоживні (токсичні) елементи

Надмірні рівні токсичних елементів, таких як свинець, кадмій, ртуть і алюміній, можуть чинити руйнівний вплив на баланс мікроелементів у клітинах організму, як видно з таблиці.

Органи та тканини, на які впливає токсичний рівень мінералів
Алюміній (Al)	Шлунок, кістки, мозок
Миш'як (Аs)	Клітини (клітинний метаболізм)
Кадмій (Cd)	Кора нирок, серце, судини головного мозку, апетит і нюховий центр мозку, кожен відомий процес розвитку раку
Свинець (Pb)	Кістки, печінка, нирки, підшлункова залоза, серце, мозок, нервова система
Ртуть (Hg)	Нервова система, центри апетиту та болю головного мозку, імунна система, клітинні мембрани

Відомо, що кадмій, забруднювач повітря, присутній у сигаретному димі, та вихлопних газах, викликає гіпертонію, аномальне зростання клітин та імунні порушення. Кадмій діє як класичний агент стресу. Він також пов'язаний із труднощами у навчанні. На відміну від свинцю, період напіврозпаду якого у тканинах людини короткий (30-100 днів), період напіврозпаду кадмію становить від 10 до 30 років. Хоча відомо, що вільний кадмій дуже токсичний, виявили, що він значно збільшує токсичність інших агентів. Кадмій має унікальну здатність утворювати дуже тісний зв'язок з хлоридами, такими як хлорований пестицид ліндан. Коли обидві ці речовини об'єднані, рівень ліндану в тканинах подвоюється за рахунок зміни метаболізму в печінці. Кадмій накопичується у найбільш злоякісних клітинах; при аномаліях передміхурової залози існує лінійна кореляція між ступенем злоякісності та вмістом кадмію. Позитивним моментом є те, що при пероральному прийманні всмоктується мало кадмію. Які поживні речовини захищають від кадмію та інших токсичних елементів, зазначено у наступній таблиці.

Поживні речовини, що захищають від впливу токсичних елементів
Токсичний елемент	Захисний нутрієнт
Алюміній (Al)	Можливо, магній
Миш'як (Аs)	Селен, йод, кальцій, цинк, вітамін С, сірчані амінокислоти (в часнику, яйцях та бобах)
Кадмій (Cd)	Цинк, кальцій, вітамін С, сірчані амінокислоти
Свинець (Pb)	Цинк, залізо, кальцій, вітамін С, вітамін Е, сірчані амінокислоти
Ртуть (Hg)	Селен, вітамін C, пектин, сірчані амінокислоти

Крім всіх цих очевидних проблем, є два важливі фактори: 1) захворювання і 2) взаємодія ліків та поживних речовин. Фізичні захворювання можуть підвищити потребу у багатьох мікроелементах. Потреба в деяких мінералах, таких, як цинк, збільшується при психологічному стресі. Взаємодія ліків та поживних речовин також може призвести до дефіциту та дисбалансу мінералів на клітинному рівні. Наприклад, на всмоктування заліза з кишківника можуть впливати антациди та тетрациклін. Магній та цинк прискорено розтрачуються від пероральних діуретиків, нефротоксичних препаратів, пеніциламіну та антацидів, що містять гідроксид алюмінію.

Нещодавні дослідження виявили, що мінерали можуть відігравати значну роль у боротьбі з різними дегенеративними захворюваннями та процесами. Вони можуть запобігти або зменшити шкоду від забруднювачів навколишнього середовища, підвищити здатність до роботи та навчання. Вони також можуть захистити організм від дії токсичних мінералів, як видно з останньої таблиці.

Нові дослідження сыдчать, що численні мінерали, які перебувають у правильному балансі один з одним, можуть виконувати важливі біохімічні функції, і особливо цінні при проблемах зі здоров'ям, пов'язаних із віком.

Враховуючи ці дані, нам слід бачити у щоденному споживанні поживних речовин подвійну користь: по-перше, запобігання дефіциту мінералів; і, по-друге, оптимізація профілактичних властивостей цих поживних речовин. Слід гадати, що можна знизити кількість хронічних захворювань шляхом дотриання оптимальних рівнів щоденного споживання поживних речовин. Надзвичайно важливо, щоб організм був збалансовано забезпечений усіма мінералами (елементами), які можуть принести потенційну користь для підтримки чи відновлення здоров'я.

Користь деяких мікроелементів для здоров'я можна підсумувати в таблиці, наведеній нижче. Ці мінерали можуть бути корисними, якщо вони перебувають у балансі з іншими елементами, з якими вони взаємодіють.

Приклади користі мікроелементів для здоров'я
Кальцій	Необхідний для розвитку кісток та зубів, для підтримки їх здоров'я. Допомагає у згортанні крові, скороченні м'язів і передачі нервових імпульсів. Допомагає знизити ризик остеопорозу.
Хром	Допомагає у метаболізмі глюкози та регулює рівень цукру в крові.
Кобальт	Сприяє утворенню червоних кров'яних тілець.
Мідь	Нормалізація утворення еритроцитів. Утворення сполучної тканини. Діє як каталізатор для зберігання та вивільнення заліза, допомагаючи формувати гемоглобін. Сприяє функціонуванню центральної нервової системи.
Йод	Потрібен гормонам щитоподібної залози для підтримки обміну речовин.
Залізо	Мінерал необхідний для формування та функціонування еритроцитів. Потреба зростає у жінок дітородного віку. Важливий для роботи мозку.
Магній	Активує понад 100 ферментів та допомагає функціонуванню нервів та м'язів.
Молібден	Сприяє нормальному росту й розвитку.
Фосфор	Працює з кальцієм для розвитку та підтримки міцності кісток та зубів. Покращує засвоєння інших поживних речовин.
Калій	Регулює серцебиття, підтримує баланс рідин та допомагає м'язам скорочуватися.
Селен	Незамінний компонент ключового антиоксидантного ферменту, необхідного для нормального росту й розвитку.
Сірка	Мінерал необхідний для м'язового білка та волосся.
Цинк	Незамінна складова понад 200 ферментів, що беруть участь у травленні, обміні речовин, загоєнні ран.

Встановлення оптимального рівня споживання поживних речовин має важливі наслідки. Нещодавній аналіз даних про споживання нутрієнтів та БАДів у Сполучених Штатах показує, що переважна більшість людей як у багатих країнах, так і в тих, що розвиваються, не досягають навіть 50% мінімального рекомендованого раціону поживних речовин. Когось це відкриття збентежить, особливо якщо враховувати, що рекомендовані норми поживних речовин відіграють роль у запобіганні хронічним захворюванням.

Також корисно знати, що розуміння важливості мікроелементів для здоров'я людини прийшло недавно. Усього п'ятнадцять років тому у всіх підручниках говорилося, що мікроелемент бор не є незамінним для всіх ссавців, включаючи людину. Але сьогодні вже відомо, що він настільки важливий для здоров'я, що науковці готуються звернутися до урядів із проханням визнати бор необхідним для здоров'я мінералом.

Не менш важливим є співвідношення мікроелементів. Наприклад, якщо ви порівняєте рівень нутрієнтів у людському та коров'ячому молоці, ви побачите значні відмінності між ними. Фактично склади материнського молока у всіх тварин різні. Це говорить про те, що природа розрізняє потреби кожної тварини на цій планеті.

НЕОРГАНІЧНІ ТА ОРГАНІЧНІ МІНЕРАЛИ

Іноді деякі компанії-виробники БАДів заявляють, що їхні препарати кращі за інші, оскільки замість неорганічних мінералів містять «органічно пов'язані». Подібні заяви можуть заплутати і тому заслуговують на обговорення.

У галузі фізіології рослин добре відомо, що мінеральні речовини надходять до коріння рослин в іонній формі. Коли мінерал намагається проникнути всередину кореня у неіонній формі (органічного комплексу), цей комплекс спочатку розщеплюється до іонної форми ще зовні кореня. Звідти мінерал в іонному стані переноситься вгору до листя та інших частин рослини, які його потребують. Це важливо для здатності будь-якої рослини вижити і нормально рости.

Що таке іон

Це атом чи група атомів, що несе електричний заряд. Існує два типи іонів: позитивно заряджені (катіони) та негативно заряджені (аніони). Приклади катіонів в організмі – це магній, натрій, калій, кальцій та водень. Аніонами є бікарбонат, хлорид та фосфат.

Тоді що таке електроліт

Речовини, що утворюють іони, називають електролітами. Кальцій, магній, хлорид, бікарбонати, калій, натрій та водень є прикладами електролітів.

Які функції виконують електроліти в організмі

Деякі приклади того, що аніони та катіони роблять в організмі
Аніони (-)	Вплив на організм
Бікарбонат	Нормалізує шлункову кислоту; підтримує кислотність
Хлорид	Компонент шлункової кислоти; підтримує кислотність
Фосфат	Підтримувати кислотність
Катіони (+)	Вплив на організм
Кальцій	Допомагає нервам передавати імпульси
Магній	Активація ферментів (ензимів)
Калій	Нервова провідність
Натрій	Підтримує водний баланс
Водень	Компонент шлункової кислоти

З наведених прикладів стає зрозуміло, що підтримання балансу катіонів та аніонів в організмі має велике значення для нашого здоров'я. Наприклад, кислотність крові залежить від рівня катіонів водню. Щоб кров не стала занадто кислою, катіони водню нейтралізуються аніонами бікарбонату. Якщо стан рідини всередині якоїсь клітини стане надто кислим, фосфатні аніони всередині клітин нейтралізують катіони, щоб відновити баланс. Таким чином, ми бачимо, як природне неорганічне джерело магнію, таке як хлорид магнію, може нести як катіон, так і аніон, життєво важливі для підтримки електричного балансу в рідинах та клітинах організму.

Щоб організм міг нормально функціонувати, рівень кожного іона має бути у балансі в дуже вузькому діапазоні; будь-яке суттєве відхилення може призвести до появи симптомів.

Багато мікроелементів краще засвоюються, якщо вони перебувають в іонній формі. З'ясувалося, що магній з у складі органічних солей однаково засвоюється і з зелених листових овочів («органічний магній»), і з хлориду магнію («неорганічний магній»). Ці та багато інших відкриття ставлять під сумнів версію, що «органічні» мінерали чимось перевершують «неорганічні».

Було проведено багато досліджень зі всмоктування мінералів у людей. Професори Розенберг і Соломонс із Массачусетського технологічного інституту (MIT) стверджують: «Мінерали в раціоні часто пов'язані з білками, або іншим чином вживлені в матрицю харчових продуктів. Тому процеси жування, розчинення та перетравлювання є важливими підготовчими етапами до абсорбції. Більш того, після завершення вищезгаданих відновлювальних процесів мінерали зазвичай з'являються у стравоході у вигляді заряджених іонів, наприклад Fe**, PO₄–, SeO₃– тощо».

Іншими словами, форма мінералу в харчових продуктах або БАДах не така важлива, як те, щоб він був в іонній формі на момент всмоктування в стравоході. Домінуючим фактором є те, що мінерал повинен бути звільнений від будь-якої матриці, в якій він міститься, і досягти такої іонної форми, що його можна буде поглинути у кишківнику. Розенберг і Соломонс стверджують, що для засвоєння більшості мінералів необхідно підкислити вміст шлунка, щоб звільнити мінерали з харчової матриці. Вони також зазначають, що надмірне підлужування вмісту тонкого кишківника може знизити розчинність деяких мінералів у кишківнику, тим самим зменшуючи їхнє всмоктування.

Це не означає, що немає деяких мінералів, таких як залізо або кобальт, які всмоктуються з продуктів харчування – складних органічних сполук. Залізо у формі гемоглобіну та міоглобіну у червоному м'ясі більш біодоступне, ніж неорганічне залізо.

Взаємодія та баланс мікроелементів

Підтримка оптимального співвідношення поживних речовин важлива для профілактики, пом'якшення та лікування численних захворювань. Так, у нещодавньому огляді про зв'язок мікроелементів та гіпертонії автори дійшли таких висновків: «Очевидно, що поживні речовини впливають на регуляцію артеріального тиску. І якщо споживання одного нутрієнту відчутно змінюється, створюється новий режим харчування. Поживні речовини зустрічаються у раціоні групами і, отже, можуть діяти синергічно, змінюючи фізіологічні параметри, такі як тиск крові». (Ройссер, М. Е., Маккаррон, Д. А., Nutr Rev., 1994: 52; 367-375)

Простіше кажучи, мікроелементи мають існувати в рівновазі в рідинах, клітинах та тканинах організму, щоб сприяти здоров'ю людини.

Короткий підсумок

Мікроелементи існують не власними силами, а у взаємозв'язку один з одним. Надлишок одного мікроелементу може призвести до дисбалансу інших, що загрожує виникненням захворювання. Більшість мікроелементів мають бути в іонній формі, щоб добре всмоктуватися в кишківнику. Інші фактори, такі як дієта, концентрація мікроелементів у воді, взаємодія ліків та поживних речовин і т.д., відіграють роль у підтримці балансу мікроелементів в організмі.