<<
>>

Микроэлементный гомеостаз

Микроэлементный гомеостаз — это частная форма общей гомеостатичес­кой системы организма, контроль за которой, особенно в клинической невроло­гии, приобретает все большее значение. Все живые организмы на 99% состоят из 12 наиболее распространенных элементов, расположенных в начале перио­дической системы д.

И. Менделеева. Это «структурные элементы» или «макро­элементы». В значительно меньших количествах, во всех организмах находится небольшое количество (менее 0,3%) более тяжелых элементов, которые услов­но подразделяются на микро- и ультрамикроэлементы (Таблица 1).
Таблица 1. Среднее содержание минеральных элементов в организ­ме (Авцын с соавт., 1991)
Концентрация в % массы тела Элементы Г руппа
1—9 0,1—0,9 0,01—0,09 Са

Р, К, Na, S, CI Mg

Макроэлементы
0,001—0,009

0,0001—0,0009

0,00001—0,00009

Fe, Zn, F, Sr, Mo, Cu, Br, Si, Cs, J, Mn, Al, Pb, Cd, B, Rb Микроэлементы
0,000001—0,000009 Se, Co, V, Cr, As, Ni, Li, Ba, Ti, Ag, Sn, Be, Ga, Ge, Hg, Sc, Zr, Bi, Sb, U, Th, Rh Ультра­

микроэлементы



т

В организме человека было установлено присутствие 81 элемента. При этом 15 из них (железо (Fe), йод (I), медь (Cu), цинк (Zn), кобальт (Co), хром (Cr), молибден (Mo), никель (Ni), ванадий (V), селен (Se), марганец (Mn), мышьяк (As), фтор (F), кремний (Si), литий (Li)) признаны эссенциальными, т.е. жизненно необходимыми. Железо, медь, марганец, йод, цинк, хром, селен, молибден и кобальт, кроме того, выполняют каталитическую и регуляторную функции, учас­твуют во всех видах обмена веществ (Aggett, 1985; Frieden, 1984; Mertz,1982).

Распределение МЭ в органах и жидкостях человека неравномерно. Мышь­як, сурьма, барий, бериллий, висмут, бор, свинец, таллий, имеющие репутацию токсичных, содержатся в органах и тканях организма человека в малых количес­твах. Ряд микроэлементов присутствуют в отдельных органах в относительно больших количествах, хотя их биологическая роль практически неизвестна. В частности, необъяснимо высоко содержание золота в головном мозге и в почках (2,54 мкмоль/кг сухой массы), высоко содержание бора в почках (46,2 мкмоль/ кг) и в печени (44,4 мкмоль/кг). Содержание олова также необычно высоко в го­ловном мозге (16,8 мкмоль/кг), превышая на порядок соответствующие показа­тели в сердце и почках (Авцын, 1991; Коломийцева, 1970; Москалев, 1985).

Гомеостаз всех микроэлементов в значительной степени связан с го­меостазом четырех ионов: натрия, калия, кальция и магния (Рис.

1). Дела в том, что эти четыре иона являются основными электролитами клетки (Alberts, 2002). Потоки ионов Na+, K+, Ca2+ и Mg2+ через клеточную мембра­ну неразрывно взаимосвязаны с энергетическим метаболизмом клетки, необходимы для передачи сигнала вдоль аксонов, поддержания нужного уровня осмотического давления и, в целом, составляют основу ионного обмена клетки. Специальные молекулы трансмембранных Na+/K+-каналов и Ca2+/Mg2+-каналов регулируют потоки этих элементов внутрь и наружу клетки. №+/К+-каналы могут также транспортировать одновалентные ионы микроэлементов (такие как Li+, Ag+ и др.), а Ca2+/Mg2+-каналы также могут транспортировать двухвалентные ионы (Mn2+, Zn2+, Co2+, Fe2+, Cu2+ и многих других). Поэтому, гомеостаз микроэлементов взаимосвязан с потоками Na+, K+, Ca2+ и Mg2+ - четырех основных электролитов клетки (Рис. 1).

Рис. 1. Электролитный «крест» микроэлементного гомеостаза. Два основных полярных процесса, баланс натрий - калий и баланс маг­ний - кальций, регулируют уровни большинства микроэлементов.



Экспериментальные и клинические исследования многократно под­твердили, что магний действительно является одним из ключевых эле­ментов в регулировке микроэлементного гомеостаза (Громова О.А., 2001; Гришина Т.Р., 2003; Федотова Л.Э., 2004). Например, в нашем недавнем исследовании микроэлементного статуса у 50 подростков с последствиями черепно-мозговой травмой (ЧМТ) было установлено значительное падение уровней магния в группе пациентов по сравнению с группой из 20 контролей (Guzilova L.S., 2010). Пациентам был назначен препарат Магне-В6, который действительно способствовал компенсации дефицита магния. Как видно из данных микроэлементного анализа волос (Таблица 2), прием этого препа­рата органического магния способствовал не только компенсация дефици­та магния, но и многих других макро- и микроэлементов - калия, кальция, лития, селена. Отметим, что помимо восстановления баланса микроэле­ментов, прием магния также способствовал улучшению функций внимания и памяти, уменьшению беспокойства, депрессии и нарушений сна.

Таблица. 2. Микроэлементный анализ волос мальчиков 12-19 лет с последствиями ЧМТ, прошедших курс терапии Магне-В6.
МЭ,

мкг/г

Здоровые контроли, п=20 Пациенты с последствиями ЧМТ, до лечения, п=14 Пациенты с последствиями ЧМТ, после лечения, п=14
и 0,0185± 0,0015 0,0163± 0,0014 0,0183± 0,0014
В 5,83± 0,42 5,45± 0,66 5,01± 0,54
1313,8± 60,3 762,1± 48,5*** 748,2± 59,8
Mg 48,81± 1,5 22,84± 0,73*** 41,5± 2,36***
А1 17,27± 0,94 19,48± 0,9 16,1± 0,87[1]
Si 19,89± 1,07 36,92± 18,77 21,55± 1,47
K 640,8± 29,1 520± 51,5 672,6± 46,5
Ca 865± 47,4 717,6± 55,7* 816,5± 56,4
0,0104± 0,0016 0,011 ± 0,0022 0,0115± 0,0025
V 0,0154± 0,0014 0,0087± 0,0014[2] 0,0146± 0,0034
Сг 0,7253± 0,0504 0,528± 0,069* 0,5772± 0,0789
Мп 0,6698± 0,0393 0,5601± 0,0709 0,5236± 0,0665
Fe 17,92± 0,7592 18,54± 1,3 18,17± 1,51
Со 0,012± 0,0017 0,01± 0,0017 0,01± 0,0014
N 0,012± 0,0009 0,0084± 0,0014 0,0094± 0,0017
Си 16,01± 0,8798 15,66± 1,56 16,27± 0,9537
Zn 187± 3,52 199,5± 7,18 174,9± 12,1
As 0,001± 0,0004 0,0006± 0,0001 0,0024± 0,0009
Se 0,71± 0,05 0,56± 0,08** 0,64± 0,075
Cd 0,0003± 0,00009 0,0004± 0,0001 0,0016± 0,0007
Sn 0,77± 0,06 0,46± 0,06** 0,53± 0,08
РЬ 1,7± 0,07 1,24± 0,13* 1,15± 0,09


Микроэлементы поступают в организм человека вместе с пищей через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ). Пусковым механизмом ассимиляции мик­роэлементов в ЖКТ является снижение их концентрации в тканевых депо и/ или регуляторные процессы, инициированные синергизмом/антагонизмом микроэлементов и других биолигандов. Однако, путь передачи информации от тканей к эпителиоцитам слизистой оболочки ЖКТ неизвестен. Логично предположить, что такими передатчиками информации или сенсорами мик­роэлементов могут быть особые белки, специфически связывающие микро­элементы и в крови и в тканевой жидкости и опосредующие реакцию клеток нервной, эндокринной, иммунной и других систем организма.

При избыточном поступлении микроэлементов вступает в действие система элиминации. В частности, может происходить блокирование про­цессов их всасывания в ЖКТ и их последующая экскреция. Всосавшийся в кровь избыток МЭ выводится с мочой, желчью, потом, молоком, а часть депонируется (Stells, 1959). Организм здорового человека обладает доста­точно четкой саморегулирующейся системой гомеостаза, в которой уро­вень макро- и МЭ в крови и тканевых компартментах подчиняется опреде­ленным физиологическим закономерностям.

Микросреда ЦНС защищена от различных вариаций уровня метаболи­тов и продуктов обмена веществ посредством 2 различных барьеров: мозг- кровь и мозг-спинномозговая жидкость. Нарушения металло-лигандного гомеостаза в мозге способствуют повышенной аккумуляции токсических элементов. Известно, что токсические элементы Pb, Cd, Hg вызывают апоп­тоз эндотелиальных и периваскулярных клеток, нарушая целостность обо­их барьеров (D’Mello с соавт., 1994; Kunimoto, 1994; Sarafian с соавт., 1994; Oberto с соавт., 1996). Апоптоз клеток ГЭБ способствует дальнейшему поступлению экопатогенов и эндогенных токсических веществ в ЦНС.

Изучение механизмов абсорбции и элиминации микроэлементов принесло доказательства участия в них регулирующих систем организма — нервной, эндокринной и иммунной (Крыжановский, 2003; Таболин, 1999; Polak, 1989). Содержание МЭ в крови, по данным ряда авторов, как прави­ло, очень невелико (Бала, 1973; Назаренко, 1967; Школьник, 1966; Davies, 1972). Необычно высокие или необычно низкие показатели содержания МЭ в крови в большой степени характеризуют патологию внутренних органов. Пороговые значения уровней конкретного микроэлемента, свидетельству­ющие о патологии, различаются в зависимости от пола и возраста. Уста­новлено, например, что для детей европейских стран содержание свинца в крови считается угрожающим здоровью, если оно превышает 1,2 мкмоль/ л, для взрослых мужчин эта концентрация составляет 1,93 мкмоль/л, а для женщин — 1,45 мкмоль/л (Page, 1984).

Нарушения в содержании МЭ в организме человека могут проявляться на протяжении всей жизни. В детском возрасте обычно диагностируются врожденные пороки развития обусловленные дефицитами цинка, меди, се­лена; генетические заболевания, обусловленные избыточным накоплением меди в организме (болезнь Вильсона-Коновалова, болезнь Менкеса и т.д.). Для взрослого и старшего возраста характерно проявление болезней «на­копления» — боковой амиотрофический склероз (БАС), болезнь Альцгейме­ра (БА), болезнь Паркинсона (БП) и др. (Смоляр, 1989; Чикова, 1978).

Следует отметить, что в плане диагностики довольно трудно распоз­нать врожденные формы дефицита МЭ. Кроме дефицита йода и железа, где характерны определенные клинические симптомы и лабораторные из­менения, для других гипомикроэлементозов нет общепринятых парамет­ров для выявления патологических форм. Кроме того, получение материа­лов для анализов, идентифицирующих непосредственное содержание МЭ в тканях (например, биопсия печени) относится к инвазивным методикам. Определение концентрации МЭ в клетках методом быстрых отпечатков, на­пример, в гранулоцитах, нельзя выполнить на рутинной аппаратуре и весь­ма трудоёмко. Даже современные масс-спектрометрические процедуры анализа содержания микроэлементов в волосах достаточно дорогостоящи, когда необходимо проводить измерения на популяционном уровне. Поэто­му, оптимальным вариантом предупреждения и профилактики заболеваний связанных с микроэлементными дефицитами является обеспечение широ­ких слоев населения микроэлементами в физиологических дозах, подобно тому как это делается в программах профилактики йодного дефицита (Ма­тюхин, 1999; Нетребенко, 1999; Райцес, 1981, Громова, 1996, 2001, 2005, Ключников, 1998, Серебровская, 2001, Щеплягина, 1999, 2003).

<< | >>
Источник: Торшин И. Ю., Громова О. А.. Экспертный анализ данных в молекулярной фармаколо- Т61 гии. - М.: МЦНМО, 2012- 747 с.. 2012
Помощь с написанием учебных работ

Еще по теме Микроэлементный гомеостаз:

  1. ПІДТРИМАННЯ ГОМЕОСТАЗУ
  2. ПІДТРИМАННЯ ГОМЕОСТАЗУ
  3. Розділ 9. РОЗЛАДИ ГОМЕОСТАЗУ ТА ЇХ КОРЕКЦІЯ
  4. ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ГОМЕОСТАЗ И ТИПЫ АЛЛЕРГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
  5. ОСМОЛЯРНІСТЬ ТА її ЗНАЧЕННЯ ДЛЯ ГОМЕОСТАЗУ
  6. РОЛЬ МАССОПЕРЕНОСА В ТКАНЕВОМ ГОМЕОСТАЗЕ
  7. ТЕСТИ ТА ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ
  8. НЕЙРОЦИРКУЛЯТОРНАЯ ДИСФУНКЦИЯ
  9. Клінічними особливостями ПІ слід вважати спільні ознаки їхнього прояву у матері та плода.
  10. ОПЕРАТИВНЫЕ ВМЕШАТЕЛЬСТВА ПРИ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ЛЕГКИХ
  11. Влияние глюкокортикоидов на обменные процессы и его связь с побочными эффектами
  12. ВВЕДЕНИЕ
  13. ПУБЕРТАТНІ МАТКОВІ КРОВОТЕЧІ (В, С)
  14. Клініка
  15. Деталізація дій на етапах діагностики ДМК