Зміни обміну речовин, обумовлені недостатнім надходженням мікроелементів

Хвороби і симптоми, обумовлені дефіцитом, надлишком або дисбалансом мікроелементів, називаються мікроелементозами. Залежно від кількості надходжуючих мікроелементів виділяють гіпо- і гіпермікроелементози.

Гипомікроелементози можуть мати екзо- і ендогенне походження. Екзогенні гіпомікроелементози зустрічаються приблизно у 20 % населення, що проживає в біогеохімічній місцевості з недостатнім вмістом мікроелементів в навколишньому середовищі. До ендогенних відносяться гіпомікроелементози, обумовлені спадкоємними або іншими захворюваннями. Особливу групу представляють вторинні ендогенні мікроелементози, що виникають внаслідок інфекційних захворювань, при ревматизмі, туберкульозі, хронічних захворюваннях травної системи, нирок і центральної нервової системи.

В залежності від кількості дефіцитних мікроелементів гіпомікроелементози розділяють на моно- і полігіпомікроелементози.

Недостатність заліза є поширеним результатом неадекватного харчування і найбільш частою причиною аліментарної залізодефіцитної анемії, яка, за оцінками експертів ВООЗ, складає близько 80 % всіх аліментарних анемій. Дефіцит заліза особливо часто зустрічається у дітей і жінок дітородного віку, що споживають їжу низької енергетичної цінності.

Причини дефіциту заліза є: недостатнє надходження з продуктами харчування, збільшені втрати заліза внаслідок хронічної втрати крові при виразковій хворобі шлунку і інших захворюваннях шлунково-кишкового тракту і сечостатевої системи, паразитози, мальабсорбція заліза при захворюваннях тонкої кишки, стани після видалення шлунку (гасторектомії), а також збільшена потреба у залізі (діти, вагітні і жінки, що годують груддю).

У організмі дорослої людини міститься близько 2,3 г заліза, з яких 70 % – життєво необхідні, а 30 % складають його запаси. Більше 80 % життєво необхідного заліза знаходиться у складі гемоглобіну еритроцитів, решта кількості – в міоглобіні і залізовмісних ферментах. При дефіциті заліза знижуються концентрація гемоглобіну і вміст еритроцитів в крові, виникає гіперплазія кісткового мозку, знижується активність залізовмісних ферментів в органах і тканинах: (цитохромоксидази, каталази, сукцинатдегідрогенази).

Залізодефіцитна анемія часто виникає у дітей на першому році життя, що обумовлено зниженням запасів заліза в грудному віці і недостатнім надходженням його з їжею. Діти із залізодефіцитною анемією частіше страждають на різні інфекційні захворювання.

Під час вагітності потреба у залізі підвищена. У зв'язку з цим у 30-73 % жінок наприкінці вагітності спостерігаються залізодефіцитні стани, що може стати причиною ускладнень при пологах.

Залізодефіцитні стани несприятливо позначаються на діяльності всіх органів і систем. Надзвичайно чутливий до дефіциту заліза головний мозок. Анемія приводить до зниження працездатності і порушенням терморегуляції.

Аліментарна профілактика залізодефіцитних станів повинна будуватися з урахуванням не лише вмісту заліза в харчових продуктах, але і його екологічної доступності. У здорових людей засвоєння заліза коливається від 1 % при рослинному раціоні до 10-25 % при вживанні м'яса. На всмоктування заліза впливають багато складових частин їжі. Так, фосфор у формі фосфатів і фітатів зменшує всмоктування заліза. Незначне засвоєння заліза з яєць (3 %) обумовлено його міцним зв'язком з фосфопротеїном яєчного жовтка. Рослинні продукти містять інгібітори засвоєння заліза. Засвоєння заліза інгібірується також молоком і чаєм (від 12 % до 2 %). Цінність м'ясних продуктів визначається не тільки високою біологічною доступністю заліза, але і стимулюючою дією м'яса на всмоктування заліза з рослинних продуктів. З їжі всмоктується переважно залізо, що входить до складу гема, у меншій мірі – двовалентний і майже не всмоктується тривалентний. Речовини, що підвищують засвоєння заліза з негемоглобінового джерела, містяться в рибі, птиці і печінці. Утилізацію негемового заліза підсилює аскорбінова кислота.

Недостатність хрому. Тривалентний хром являється активною складовою частиною глюкозотолерантного чинника, що необхідний для утворення і активації інсуліну. Симптоми дефіциту хрому відмічені у дітей з білково-енергетичною недостатністю, у літніх людей і вагітних жінок. Недостатність хрому знижує стійкість до глюкози (толерантність).

Доросла людина щодня споживає від 52 до 78 мкг хрому. Він зустрічається в багатьох сполуках, що розрізняються як по фізіологічній активності і ступеню абсорбції в кишечнику, так і по стійкості до кулінарної обробки. Так, максимальна кількість хрому міститься в яєчному жовтку і устрицях, але максимальною фізіологічною активністю володіють пивні дріжджі, а найменшою – м'ясо курки і сухе молоко. У яєчному жовтку, в овочах хром біологічно недоступний. Важливими джерелами активного хрому є пивні дріжджі, печінка, м'ясо, хліб, сухі гриби і пиво.

Недостатність йоду зустрічається в біогеохімічних регіонах багатьох країн світу: в Україні – в Карпатах, в Росії – на Кавказі, Алтаї, Уралі і ін. Біологічне значення йоду пов'язане з розвитком ендемічного зобу – захворювання, що виявляються в зниженні функції і компенсаторному дифузному збільшенні щитовидної залози.

У населення ендемічних по зобу районів поширені залізодефіцитні анемії, відхилення у фізичному розвитку дітей, порушення процесів окостеніння і статевого дозрівання, зниження розумової працездатності і імунного статусу. При найбільш вираженій формі дефіциту йоду розвивається кретинізм з вираженим слабоумством, затримкою зросту, непропорційністю фізичного розвитку. У зонах йодної недостатності досить часто реєструється всіляка уроджена потворність. Негативна дія дефіциту йоду посилюється при недостатньому надходженні в організм іонів міді, кобальту і надмірному –марганцю. Процеси метаболізму йоду погіршуються на фоні неадекватного харчування (дефіцит білків при надлишку вуглеводів і жирів, при дисбалансі вітамінів).

При добовій потребі людини в йоді 100-200 мкг в ендемічних районах надходження його з їжею зменшується до декількох десятків мікрограмів. При адекватному харчуванні близько 70 мкг йоду надходить в організм з рослинною їжею, 40 мкг – з продуктами тваринного походження. Високим вмістом йоду відрізняються морські водорості (160-800 мкг/100 г) і морська риба (тріска – 135 мкг/100 г, хек сріблястий – 460 мкг/100 г). Вміст йоду в м'ясі, молоці і молочних продуктах складає в середньому 7-16 мкг/100 г. Неправильне зберігання продуктів призводить до зниження вмісту йоду до 64,5 %. Значні його втрати спостерігаються при кулінарній обробці (до 60 %).

Захворюваність населення ендемічним зобом знижують комплексні оздоровчі заходи: йодна профілактика в поєднанні з оптимізацією геохімічного складу грунту і підвищенням якості життя. Йодована кухонна сіль містить 25 г йодиду калію на тонну солі і дозволяє забезпечити щоденне надходження 200 мкг йоду. Однак йодована сіль нестійка при зберіганні і через 6 місяців її використовують вже як звичайну кухонну сіль.

Недостатність селену. У районах земної кулі з низьким вмістом селену в грунті і воді часто зустрічаються такі захворювання серця, як кардіоміопатія, хвороба Кешана. Потреба в селені складає 200 мкг/добу, вона залежить від забезпеченості організму цинком, міддю, марганцем, залізом і вітаміном Е. У звичайних дозах селен виявляє захисну дію при отруєнні афлатоксинами, при гепатиті В, раку печінки і шкіри.

Недостатність цинку (гіпоцинкоз) в організмі людини буває гострою, підгострою і хронічною. Клінічні прояви дефіциту цинку обумовлені порушеннями гомеостазу. В організмі людини більша частина цинку зосереджена в кістках та шкірі. Найбільш високий вміст цинку в спермі і передміхуровій залозі.

Цинк необхідний для нормального росту, розвитку і статевого дозрівання; для репродуктивної функції і адекватного імунного статусу; для забезпечення нормального кровотворення, смаку і нюху, загоєння ран. Гостра форма дефіциту цинку виникає у хворих, що від 5 до 10 тижнів знаходяться на парентеральному харчуванні, і зустрічається надто рідко. Частіше спостерігаються хронічний і особливо підгострий дефіцит цинку. Найбільш виражені симптоми гіпоцинкоза – різке уповільнення росту, недостатній розвиток статевих залоз (гіпогонадизм) і затримка статевого розвитку. З'являються смакові відхилення, знижується поріг нюху.

Первинний гіпоцинкоз є наслідком нестачі цинку в їжі, коли раціон складається переважно з бездріжджового хліба, приготованого з цільної пшениці. Фітінові речовини пшениці і клітковина, особливо у присутності кальцію, утворюють нерозчинний комплекс із цинком, який не всмоктується в тонкій кишці. Надмірний вміст в їжі антагоністів цинку –міді і кадмію може підсилювати його дефіцит в організмі.

Вторинні форми недостатності цинку в організмі пов'язані з порушенням всмоктування в тонкому кишечнику (мальабсорбція) або підвищеним виділенням цинку із сечею (гіперцинкурія). Вони виникають у хворих цукровим діабетом, при пізньому токсикозі вагітності і переношуванні плоду, при тяжких опіках (15-53 % поверхні тіла).

При змішаному харчуванні доросла людина з їжею повинна одержувати цинк у кількості 15 мг/добу, вагітні – 20 мг/добу, жінки, що годують груддю – 25 мг/добу. Всмоктується лише 20-40 % цинку, що надійшов. Основними харчовими джерелами цинку є м'ясо, тверді сири, зернобобові і деякі крупи. Багато цинку в горіхах і креветках.

Недостатність марганцю. У організмі дорослої людини міститься 15-20 мгмарганцю, в основному в головному мозку, печінці, нирках і підшлунковій залозі. Марганець бере участь в процесах росту, підтримці репродуктивної функції і утворення кісткової тканини (остеогенез), нормального метаболізму сполучної тканини, регуляції ліпідного і вуглеводного обмінів.

Недостатність марганцю спричиняє зниженню вмісту холестерину в крові (гіпохолестеринемія), схуднення, нудоту і блювоту. У біогеохімічних регіонах з низьким вмістом марганцю у людей сповільнюється рост і порушується формування скелету (потовщення і укорочення кісток нижніх кінцівок, деформація суглобів).

Для нормального функціонування органів і систем людина повинна отримувати марганця 2,5-5 мг/добу. Він міститься в м'ясних і молочних продуктах, яйцях, рибі і інших морепродуктах. Особливо багато марганцю у волоських горіхах (1,9 мг %), какао і молочному шоколаді (4,6 і 3,1 мг % відповідно). Засвоєння марганцю із багатих на цей елемент злакових утруднено із-за присутності фітатів. Надзвичайно багатий марганцем чай, чашка якого містить 1,3 мкг марганцю, але засвоєння елементу гальмує танін. Абсорбції перешкоджають також оксалати, кальцій, фосфати і залізо.

Недостатність кобальту. Клінічні симптоми недостатності кобальту в організмі обумовлені в основному порушеннями кровоутворення внаслідок не стільки дефіциту самого мікроелемента, скільки недостатності кобаламіну (вітаміну В₁₂).

Дефіцит кобальту може виникнути при харчуванні переважно рослинною їжею, тому що джерелами кобаламіну є виключно продукти тваринного походження. Наслідком недостатності може стати злоякісне недокрів'я (анемія Аддісона-Бірмера). До ранніх симптомів дефіциту кобаламіну відносяться розлади менструального циклу, дегенеративні зміни в спинному і кістковому мозку. Причинами анемії, крім аліментарної недостатності мікроелемента, може бути зниження засвоєння кобаламіну із-за дефіциту мукопротеїну шлунку (фактору Касла), що синтезується слизовою оболонкою, і паразитоз.

Недостатність фтору спостерігається в місцевостях, де питна вода і харчові продукти бідні цим мікроелементом. У людей підвищується захворюваність карієсом зубів. Початкові ознаки захворювання – помутніння, пігментація емалі зубів. Пізніше в зубах з'являються порожнини, які поступово збільшуються (карієс), вражаються навколозубні тканини. Карієс – найбільш часта причина втрати зубів.

Сприяє попередженню карієсу зубів правильне нормування фтору в добовому раціоні харчування, що включає продукти, які містять фтор. Найбільш ефективний профілактичний захід, який здійснюється в ендемічних районах – нормалізація концентрації фтору в питній воді.

Фтор нерівномірно розподілений в різних тканинах організму. Його концентрація в зубах складає 246-560 мг/кг, в кістках – 200-490 мг/кг, а в м'язах не перевищує 2-3 мг/кг. Має значення вміст цього мікроелементу в добовому раціоні, а не в окремих харчових продуктах. Добова потреба у фторі точно не встановлена. Основним джерелом фтору є питна вода, з якою надходить 1-1,5 мг/добу мікроелемента. З їжею надходить 0,25-0,33 мг/добу. Як джерело фтору можна рекомендувати рибу (особливо тріску і сома), горіхи, печінку, баранину, телятину і вівсяну крупу.

Узагальнені величини потреби дорослих в мікроелементах представлені в табл. 10.2.

Таблиця10.2 – Добова потреба дорослих в мікроелементах

Мікроелемент	Добова потреба, мг	Мікроелемент	Добова потреба, мг
Залізо	15,0-20,0	Алюміній	49,1
Мідь	2,0-2,5	Рубідій	0,35-0,5
Марганець	5,0-6,0	Селен	0,05-0,2
Цинк	10,0-12,0	Станум	2,0
Кобальт	0,1-0,2	Ванадій	0,1-0,2
Нікель	0,6-0,8	Хром	0,05-0,15
Молібден	0,2-0,3	Кремній	30,0
Йод	0,1-0,2	Титан	0,5
Фтор	2,0-3,0	Стронцій	1,0
Ртуть	0,02	Серебро	0,9

Недостатність харчових волокон. Виробництво рафінованих харчових продуктів сприяє зростанню споживання високоочищених від харчових волокон хлібопродуктів, цукру, рослинних олій, м'ясопродуктів.

Недостатнє споживання клітковини призводить до розвитку дивертикулезної хвороби товстої кишки, яка виявляється у 20 % населення у віці від 40 років і у 70 % людей старше 70 років в США і Великобританії. Виникнення захворювання обумовлене збільшенням часу транспорту їжі в кишечнику, зменшенням маси екскрементів і супроводжується підвищенням тиску в товстій кишці. При включенні в харчовий раціон продуктів, що містять клітковину і інші харчові волокна, прояви захворювання зменшуються, і функція кишечнику покращується.

Синдром роздратованого кишечнику також пов'язують з нестачею харчових волокон.

Введення в раціон достатньої кількості харчових волокон забезпечує профілактику ряду захворювань шлунково-кишкового тракту і обміну речовин та їх лікування. Підвищення стійкості (толерантність) до глюкози і модифікація її всмоктування у присутності харчових волокон використовуються для попередження і лікування цукрового діабету, гіперглікемії і ожиріння. Участь харчових волокон в обміні жовчних кислот призводить до зниження рівня холестерину, що важливе для профілактики і лікування атеросклерозу і ішемічної хвороби серця. Харчові волокна успішно використовують при лікуванні закрепів, геморою, а також для профілактики рецидивів виразкової хвороби шлунку і дванадцятипалої кишки. Проте при деяких захворюваннях шлунково-кишкового тракту вживання харчових волокон в раціоні обмежують.