Минеральный обмен

Из 104 известных элементов около 1/3 представляет собой важные для организмов компоненты – структурные элементы скелета и мягких тканей, а также факторы, регулирующие многие физиологические функции – например, свёртывание крови, перенос кислорода, активацию ферментов.

Эти элементы можно разделить на три группы:

1. элементы, необходимые для жизни – т. н. биоэлементы,
2. нейтральные элементы, без которых метаболические обмены могут нормально протекать,
3. токсичные элементы, оказывающие вредное действие на организм.

Элементы, необходимые для нормального функционирования организма, разделяются на макро- и микроэлементы.

Макроэлементы – это такие элементы, концентрация которых в физиологических жидкостях и тканях составляет более 1 мкг/г мокрой ткани (мкг – миллионная часть грамма – 10-6г). К макроэлементам относятся: хлор (Cl), фосфор (P), магний (Mg), калий (K), натрий (Na), кальций (Ca).

Микроэлементами являются те элементы, концентрация которых в организме составляет менее 1 мк/г мокрой ткани. Микроэлементами являются: мышьяк (As), хром (Cr), олово (Sn), цинк (Zn), фтор (F), йод (J), кобальт (Co), кремний (Si), литий (Li), марганец (Mn), медь (Cu), молибден (Mo), никель (Ni), селен (Se), ванадий (V), железо (Fe).

Токсичные элементы, вредные для здоровья – это прежде всего алюминий (Al), ртуть (Hg), кадмий (Cd) и свинец (Pb).

Вредность химических элементов зависит от многих факторов, но наиболее важными из них являются: концентрация данного элемента в организме и срок, в течение которого организм подвергается его воздействию. Существенную роль играет способность организма к удалению вредных элементов, такие функции выполняют почки, печень и желудочно-кишечный тракт. Вредное влияние токсичных элементов зависит от возможности организма устранять их приводящее к нарушениям влияние. Такую предохраняющую и защитную роль могуть выполнять витамины.

Токсичные элементы имеют тенденцию к накапливанию в паренхиматозных органах – прежде всего в печени, почках, поджелудочной железе. При хроническом воздействии, токсичные элементы могут откладываться также и в других тканях: например, свинец и алюминий – в костях, свинец, ртуть и алюминий – в мозговой ткани, а кадмий – в луковицах волос. Прогресс науки и развитие техники привели к тому, что методы количественного определения элементов становятся всё более точными. Высокую чувствительность исследований обеспечивает атомно-абсорбционная спектрометрия (AАС), спектрометрия атомной эмиссии с плазменным возбуждением (САЭ – ПВ), а также техника нейтронной активации (НА). Современная аналитическая аппаратура позволяет производить анализ концентраций элементов из одного образца. Это даёт возможность производить измерение многих элементов в короткое время на небольшом количестве материала, чтó при биологических исследованиях играет немаловажную роль. Элементы можно определять в физиологических жидкостях – крови, сыворотке, моче, спинно-мозговой жидкости – или в тканях. Однако необходимо заметить, что определение содержания элементов в сыворотке или в крови может не отражать актуальной концентрации этих элементов в организме, поскольку действуют механизмы, выравнивающие уровень элементов в крови за счёт резервов в тканях, и таким образом, несмотря на мнимо нормальную концентрацию в сыворотке содержание элементов в организме может быть недостаточным. Непосредственное влияние на концентрацию элементов в крови оказывает, например, применяемая в данный момент диета.