CC BY
47
УДК 612.062
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2686-6838-2020-22-9-69-73
THE BIOLOGICAL ROLE OF MICRONUTRIENTS (MINERALS) IN FORMING HUMAN HEALTH: DERMATOLOGICAL ASPECTS. PART II
Pavlova E.V., Rusak Yu.E., Efanova E.N.
Surgut State University, Surgut, Russian Federation
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ МИКРОНУТРИЕНТОВ (МИНЕРАЛОВ) В ФОРМИРОВАНИИ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА: ДЕРМАТОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ. ЧАСТЬ II
Павлова Е.В., Русак Ю.Э., Ефанова Е.Н.
БУ ВОХМАО-Югры «Сургутский государственный университет», г. Сургут, Ханты-Мансийский автономный округ-Югра, Российская Федерация
Аннотация. В статье приведены факты, отражающие значимость минералов, являющихся незаменимыми компонентам пищи, необходимыми для протекания полноценного обмена веществ, роста и развития, снижения риска заболеваемости, обеспечения всех жизненно важных функций, включая воспроизводство генома, а также защиты от негативных воздействий окружающей среды, в частности для жителей районов Крайнего Севера и приравненных к ним территориям, принимая участие в адаптационных механизмах. Основные адаптационные возможности человека и возможность поддержания высоких функциональных резервов организма являются следствием константности содержания и поступления витаминов и химических элементов в организм. В организме человека обнаруживается 81 химический элемент из 92 имеющихся в природе. Отмечены дерматологические аспекты отражающие дебютирование кожных признаков (включая изменения придатков: волосы и ногти) при нарушениях минерального дисбаланса в организме, так как кожа, как отдельный орган обеспечивает взаимодействие всего организма человека с окружающей средой, являясь в определенном роде барьером, при этом сохраняющим внутренний гомеостаз. Приведены пути коррекции дисбаланса минералов. Ключевые слова: токсичные биоэлементы, условно эс-сенциальные микроэлементы, аллергодерматозы, псориаз, экзема, никель, свинец, кадмий. Abstract. The article presents facts that reflect the importance of minerals, which are indispensable components of food, necessary for a full metabolism, growth and development, to reduce the risk of morbidity, to ensure all vital functions, including reproduction of the genome, as well as protection from negative environmental influences, in particular for residents of the Far North and equivalent territories, taking part in adaptation mechanisms. The main adaptive capabilities of a person and the ability to maintain high functional reserves of the body are a consequence of the constancy of the content and intake of vitamins and chemical elements in the body. In the human body, 81 of the 92 chemical elements found in nature are found. Dermatological aspects were noted, reflecting the debut of skin signs (including changes in the appendages: hair and nails) in case of violations of the mineral imbalance in the body, since the skin, as a separate organ, provides the interaction of the entire human body with the environment, being a kind of barrier, while maintaining internal ho-meostasis. Ways to correct the imbalance of minerals are given. Keywords: toxic bioelements, conditionally essential trace elements, allergic dermatoses, psoriasis, eczema, nickel, lead, cadmium.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК [1] Скальная М.Г., Демидов В.А., Скальный А.В. О пределах физиологического (нормального) REFERENCES [1] Skalnaya M.G., Demidov V.A., Skalny A.V. On the limits of the physiological (normal) content of
содержания Ca, Mg, P, Fe, Zn и Cu в волосах человека. Микроэлементы в медицине. 2003. - T.4. Вып.2. - С.5-10.
[2] Авцын А.П., Жаворонков, М.А. Риш, Л.С. Микро-элементозы человека: этиология, классификация, органопатология - М: Медицина, 1991. - 496 с.
[3] Агаджанян Н. А., Скальный А.В., Вельданова М.В. Экологический портрет человека и роль микроэлементов - М.: Медицина, 2001. - 236 с.
[4] Бабенко Г.А., Решеткина Л.П. Применение микроэлементов в медицине. - Киев: Здоровье, 1971. -214 с.
[5] Скальный А.В., Рудаков И.П. Биоэлементы в медицине. - М.: Оникс 21 век. Мир, 2004. - 272 с.
[6] Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии. - М.: Оникс 21 век. Мир, 2004. -216 с.
[7] Скальный А.В., Бурцева В.В. Основы здорового питания. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005. - 117 с.
[8] Бабенко Г.А. Микроэлементозы человека. Патогенез, профилактика, лечение. //Микроэлементы в медицине.2000. №10. С. 2-5.
[9] Кожин А. А., Владимирский Б. М. Микроэлемен-тозы в патологии человека экологической этиоло-гии//Экология человека. 2013. № 10. С. 56-64
[10] Рабинович Л.М., Рыжова Р.Я. К вопросу о канцерогенных свойствах никеля и его производ-ных//Вестник всероссийского НИИ жиров.2016. № 1-2. С. 53-54
[11] Ashimav D Sharma. Low Nickel Diet in Dermatology. Indian J Dermatology. 2013 May-Jun; 58(3): 240.
[12] Оказова З.П. Влияние соединений свинца на состояние здоровья населения. Сборник материалов II Международной научно-практической конфе-ренции.2019; 263-268
[13] Кривошеев А.Б., Потеряева Е.Л., Кривошеев Б.Н. Токсическое действие кадмия на организм человека (обзор литературы) //Медицина труда и промышленная экология.2012. № 6. С. 35-42
Ca, Mg, P, Fe, Zn and Cu in human hair. Trace elements in medicine. 2003. - T.4. Issue 2. - S. 5-10.
[2] Avtsyn A.P., Zhavoronkov, M.A. Rish, L.S. Human microelementoses: etiology, classification, organopathology - M: Medicine, 1991. - 496 p.
[3] Agadzhanyan N.A., Skalny A.V., Veldanova M.V. Ecological portrait of a person and the role of trace elements - M.: Medicine, 2001. - 236 p.
[4] Babenko G.A., Reshetkina L.P. The use of trace elements in medicine. - Kiev: Health, 1971. - 214 p.
[5] Skalny A.V., Rudakov I.P. Bioelements in medicine. - M.: Onyx 21 century. Mir, 04 .-272 p.
[6] Skalny A.V. Chemical elements in physiology and ecology. - M.: Onyx 21 century. Mir, 2004. - 216 p.
[7] Skalny A.V., Burtseva V.V. The basics of a healthy diet. - Orenburg: GOU OGU, 2005. - 117 p.
[8] Babenko G.A. Trace elements of a person. Pathogenesis, prevention, treatment. // Microelements in medicine. - 2000. - No. 10. - P. 2-5.
[9] Kozhin A.A., Vladimirsky B.M. Microelementoses in human pathology of ecological etiology // Human Ecology. -2013. - No. 10. - P. 56-64
[10] Rabinovich L.M., Ryzhova R.Ya. On the carcinogenic properties of nickel and its derivatives // Bulletin of the All-Russian Research Institute of Fats. -2016. No. 1-2. - P. 53-54
[11] Ashimav D Sharma. Low Nickel Diet in Dermatology. Indian J Dermatology. - 2013 May-Jun- . No 58 (3). - P. 240.
[12] Okazova Z.P. The effect of lead compounds on public health. Proceedings of the II International Scientific and Practical Conference. - 2019. - P. 263-268
[13] Krivosheev A.B., Poteryaeva E.L., Krivosheev B.N. The toxic effect of cadmium on the human body (literature review) // Occupational medicine and industrial ecology. - 2012. - No. 6. - P. 35-42
Author Contributions: Pavlova E.V. - collection and processing of information, writing text; Rusak Yu.E. - revision and correction of the text; Efanova E.N., Editorial and text correction, literature review.
Conflict of Interest Statement. The authors of the article confirmed the absence of a conflict of interest, which must be reported.
Pavlova E.V. - http: /orcid.org/0000-0001-7276-8412; SPIN-ID: 3114-4100 Rusak Yu.E. - http: /orcid.org/0000-0002-5145-3996; SPIN-ID: 9403-2737 Efanova E.N. - http: /orcid.org/0000-0003-1355-3125; SPIN-ID: 4907-2580
Информация о вкладе каждого автора: Павлова Е.В. - сбор и обработка информации, написание текста; Русак Ю.Э.- редакция и корректировка текста; Ефанова Е.Н.-редакция и корректировка текста, обзор литературы.
Заявление о конфликте интересов. Авторы статьи подтвердили отсутствие конфликта интересов, о котором необходимо сообщить.
Павлова Е.В. - http:/orcid.org/0000-0001-7276-8412; SPIN- код: 3114-4100 РусакЮ.Э.- http:/orcid.org/0000-0002-5145-3996; SPIN-код: 9403-2737 Ефанова Е.Н. - http:/orcid.org/0000-0003-1355; SPIN-код: 4907-2508
~ 7G ~
Введение. Среди пищевых факторов, которые имеют особое значение для поддержания здоровья человека, важнейшая роль принадлежит мик-ронутриентам - витаминам и жизненно важным минеральным веществам (минералам). Они являются незаменимым компонентам пищи, необходимыми для протекания полноценного обмена веществ, роста и развития, снижения риска заболеваемости, обеспечения всех жизненно важных функций, включая воспроизводство генома, а также защиты от негативных воздействий окружающей среды, в частности для жителей районов Крайнего Севера и приравненных к ним территориям, принимая участие в адаптационных механизмах (Корчина Т.Я., Корчин В.И., 2014).
Ввиду этого, изучение данного междисциплинарного аспекта актуально и перспективно, так как полученные данные могут предупредить ряд потенциальных заболеваний на фоне нарушенных механизмов адаптации или минимизировать существующую патологию.
Основные адаптационные возможности человека и возможность поддержания высоких функциональных резервов организма являются следствием константности содержания и поступления витаминов и химических элементов в организм. В организме человека обнаруживается 81 химический элемент из 92 имеющихся в при-роде[1,2,3,4].
Особую роль в состоятельности механизмов адаптации занимает группа так называемых эссенциальных (жизненно необходимых) микроэлементов (Скальный А.В., Рудаков И.П., 2004).
Наряду с этим активно изучается не менее важная роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма человека и так называемых условно эссенциальных микроэлементов, таких как кремний (81), никель (N1), мышьяк (Л8), фтор (Б), бром (Вг), литий(Ы), бор (В), ванадий(У) и д. р.[5,6,7].
Также среди микроэлементов выделена отдельная группа токсичных биоэлементов, которые в микроколичествах присутствуют в организме, однако их биологическая роль изучена на данный момент еще не в полном объеме. К ним относят свинец (РЬ), кадмий (Сd), ртуть (И§), титан (Лг), стронций (8г), алюминий (Л1) и д. р. [5,6,7].
Подробнее раскроем основные биологические функции одного из группы условно эссен-циальных элементов.
Никель был открыт в 1751 году, но несмотря на это, его пользу для человеческого
организма удалось обнаружить только в 1970-х годах. До этого момента пользу никеля для организма не признавали т.к. он имеет высокую токсичность. Некоторые ученые считают, что суточная норма никеля, поступающего в организм, находится в районе 0,35 мг [2,8,9,10,11]. Это количество микроэлемента человек легко получает, потребляя в пищу такие продуты как: зеленый горошек, фасоль, кукуруза, рис, говяжья печень, овсянка, сдоба, яблоки, вишня, виноград, какао, чай и др. [4,9]. В организм никель попадает не только с пищей, но и через кожу, слизистые, легкие (Скальный А.В., Рудаков И.П., 2004). Порог токсичности для человека составляет 20 мг в день [2,11]. Из организма выводится в основном с калом (до 95%) и в незначительных количествах с потом и мочой. Депонируется в поджелудочной железе и околощитовидных железах. Среднее содержание никеля в волосах человека 0,1-2,0 (5,0) мг/кг [1,2,3]
Никель участвует в активации некоторых ферментов. Например, ионы №2+ участвуют в активации фермента аргиназы. Этот фермент катализирует распад аргинина до орнитина и мочевины. Тем самым никель косвенно способствует выведению азота из организма человека [2,10,11]; участвует в процессе кроветворения. Поэтому в случаях больших кровопотерь пациентам в клиниках вводят инъекции никеля, для стимуляции процесса кроветворения. Никель входит в состав клеток крови - эритроцитов; участвует в окислительно-восстановительных процессах организма, поэтому его концентрация выше в тех органах, в которых постоянно происходят реакции обмена: мышцы, печень, легкие, почки, поджелудочная железа, головной мозг, щитовидная железа; участвует в структурной организации и функционировании ДНК, РНК, белков, обеспечивая необходимую конформацию и форму молекул; с помощью никеля в организм поступают такие витамины как В12 и С; никель обладает антиадреналиновым эффектом (ЛвЫтау Б 8Ьагта, 2013).
При дефиците никеля отмечается торможение роста организма, уменьшается резорбция железа, приводящая к анемии, уменьшается включение кальция в костную ткань, вызывая явления паракератоза, повышается уровень глюкозы в крови [10,11].
Токсическое действие никеля обусловлено ингибированием ферментов, вследствие переменной степени окисления. При больших концентрациях никеля возрастает синтез норадрена-лина из дофамина. Норадреналин в свою очередь
является гормоном - нейромедиатором [10,11]. Соответственно при недостатке этого гормона у человека возникает чувство тревожности, беспокойства, синдром хронической усталости, возможное развитие болезни Паркинсона и пр., дистрофия почек и печени, кератиты, анемии, снижение иммунной защиты (Скальный А.В., Рудаков И.П., 2004).
У пациентов дерматовенерологического профиля при избытке никеля могут возникать расстройства пигментации, витилиго, описаны случаи «аллергии кухарок», состояние, возникают щее при длительном контакте с никелированной посудой, это связано со способностью никеля связываться с белками эпидермиса и образовывать антигены, которые запускают иммунную реакцию организма(Скальный А.В., Рудаков И.П., 2004), очень часто встречаются контактны• дерматиты и при ношении ювелирных изделий, имеющих в составе никель(Ю.Г. Мухина, А.С. Боткина, 2011).
Восполнить дефицит этого минерала можно употребляя в пищу продукты с его высоким содержанием: гречиха, морковь, салат, зеленый горошек, фасоль, кукуруза, рис, говяжья печень, яблоки, вишня, виноград, какао, чай и др. [4,9].
Никель в необходимых количествах входит в состав витаминно-минеральных комплексов и БАДов.
Перейдем к разбору следующей группы-токсических микроэлементов, которые так же в микроколичествах присутствуют в организме человека, выполняя определенную роль.
Свинец интерес к свинцу в медицине определяется его свойствами, как кумулятивного яда, который известен более 4000 лет [2]. Роль свинца в жизнедеятельности организма изучена недостаточно.
Полагают что оптимальная интенсивность поступления свинца в организм человека составляет 10-20 мкг /в день. Дефицит свинца в организме может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мкг / вдень и менее), а порог токсичности равен 1мл/в день [2,3,12].
В организме взрослого человека содержится до 2 мг свинца. В желудочно-кишечном тракте всасывается 5-10 % (а иногда и до 50%). Много свинца может попадать в организм с вдыхаемым воздухом (до 70% аэрозоля оседает в легких).
У мужчин удержание свинца в организме выше, чем у женщин [2,3,7,8,12]. Основной путь поступления свинца проходит через желудочно-
кишечный тракт. Выводится свинец из организма с калом (80-90%), меньшая часть выделяется с мочой.
Повышенное поступление с пищей кальция фосфора магния цинка снижает абсорбцию свинца, тогда как на фоне дефицита перечисленных элементов способность организма усваивать свинец увеличивается (Скальный А.В., Рудаков И.П., 2004). Среднее содержание свинца в волосах человека (0,05)0,1-5,0мг/кг [1,2,3]. Биологические свойства свинца: свинец участвует в обменных процессах костной ткани. С другой стороны, свинец является канцерогеном и тератогенном для организмов (Скальный А.В., Рудаков И.П., 2004); угнетает активность белков и активность ферментов, например, АТФ-азы;
нарушает синтез гемоглобина, вмешиваясь в пор-фириновый обмен индуцирует дефекты мембран эритроцитов.
Первыми клиническими признаками свинцовой интоксикации являются признаки поражения нервной системы: нарушение равновесия, нарушение нормального соотношения процессов возбуждения и торможения. При дальнейшей интоксикации выявляется слабость нервной системы, и торможение распространяется на вегетативные центры подкорковой области.
Развивается дефицит некоторых витаминов, нарушается белковый обмен. При хроническом свинцовом отравлении нарушается иммунологическая активность организма. В костном мозге происходит замещение жирового костного мозга. В миокарде обнаруживаются мелкие кровоизлияния. В желудочно-кишечном тракте обнаруживаются выраженные катаральные изменения слизистых оболочек, иногда мелкие кровоизлияния. Отмечается снижение уровня кальция, селена, цинка в организме [2,9,12].
Кадмий относится к токсичному микроэлементу являясь одним из основных поллютантов окружающий среды. В организм взрослого человека в течении суток поступает 10-20мкг кадмия, однако считается, что оптимальная интенсивность поступления кадмия должна составлять1 -5мкг [2,13].
Пищевыми источниками кадмия являются морепродукты (особенно мидии и устрицы), злаки(зерновые) и листовые овощи. Дефицит кадмия в организме может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента (0.5 мкг/сутки и менее), а порог токсичности
составляет 30 мкг/сутки (Скальный А.В., Рудаков И.П., 2004).
Кадмий выводится их организма преимущественно через кишечник. Эстрогены усиливают выведения кадмия, что может быть связано с активизацией обмена меди. Цинк и медь способны вытеснять кадмий из организма (Скальный А.В., Рудаков И.П., 2004).
Физиологическая роль кадмия изучена недостаточно. Кадмий обнаруживается в составе так называемого «металлотионеина» -белка, для которого характерно высокое содержание сульфгидрильных групп и тяжелых металлов. Функция тионенина заключается в связывании и транспортировке тяжелых металлов и их дезоксидация. 1пуйго кадмий активирует несколько цинк зависимых ферментов: триптофан оксигиназу, карбоксипептидазу.
Однако ферментов, которые бы активировались только кадмием, не обнаружено.
Проявлением экспериментального дефицита кадмия, изученного у животных, является задержка роста (Скальный А.В., Рудаков И.П., 2004).
Токсическое действие кадмия может ослабить прием пищи, богатой белком, витаминами Б, С, В6, метионин, минеральными комплексами, включающими наличие цинка, меди, кальция, селена, железа и фосфатов, а также препараты симптоматической терапии -стероиды, диуретики и т.д. Среднее содержание свинца в волосах человека 0,05-0,25 мг/кг[1,2,3].
Заключение. Несмотря на микроколичества минералов, которые содержатся в организме человека, роль их в поддержании долженствующего гомеостаза неоценимо высока. Достаточное поступление микронутриентов в организм человека
необходимо для полноценного и бесперебойного функционирования практически всех органов и систем, для возможности адаптации в неблагоприятных и меняющихся климатогеографических условиях. При дисбалансе микроэлементов (дефиците, избытке с учетом их возможного синергизма и антагонизма) развивается пограничное или патологическое состояние, в большинстве случаев требующее медикаментозной коррекции.
Причины возникновения подобных состояний могут быть самыми разнообразными (алиментарные, состояния, связанные с нарушением всасывания или избыточным расходованием мик-ронутриентов, ятрогенные причины и т. д.).
Пациенты, имеющие риск развития одного заболевания, связанного с дефицитом питательного элемента, могут быть угрожаемыми также по другим дефицитным состояниям. Учитывая разнообразие клинических проявлений дефицитных состояний, пациенты могут оказаться в зоне внимания специалистов различного профиля. Целесообразной является разработка алгоритмов обследования пациента с потенциальным риском возникновения патологических состояний, обусловленным дисбалансом минералов.
При некоторых расстройствах дерматологические признаки (включая изменения придатков: волосы и ногти) могут дебютировать и кроме того, быть патогномоничными, так как кожа, как отдельный орган обеспечивает взаимодействие всего организма человека с окружающей средой, являясь в определенном роде барьером, при этом сохраняющим внутренний гомеостаз. Поэтому особую настороженность в плане дисбаланса минералов необходимо проявлять врачам дерматовенерологам.
Автор, ответственный за переписку: Павлова Евгения Викторовна - аспирант кафедры многопрофильной клинической подготовки Медицинского института БУ ВО ХМАО-Югры «Сургутский государственный университет». Адрес: 628412, Россия, ХМАО, г. Сургут, пр. Ленина 1, E-mail: e_v_pav-
lova@mail. ru
Corresponding author: Pavlova Evgeniia Viktorovna - Postgraduate Student, Department of Multidisciplinary Clinical Training, Medical Institute, Surgut State University. Address
628412, Russia, Khanty-Mansi Autonomous Okrug, Surgut, Lenin Ave. 1, E-mail
e_v_pavlova@ mail.ru
