Минералы и микроэлементы в организме человека. Проблемы возникающие при избытке, недостатке минералов.

Изучено важнейшая тема в физиологии питания: минеральные вещества, микро и макроэлементы их роль в организме человека, проблемы избытка и недостатка. В работе показано, что важнейшим источником микроэлементов и прочих макроэлементов (всех кроме С, N, O, H) являются минеральные вещества, которые могут поступать в организма непосредственно растворённые в воде или в «сухом» виде, так и с продуктами питания, в которых находятся в виде ионов или так же в виде простого вещества в запасных тканях. Кроме минералов источниками микро и макроэлементов являются и органические вещества (соли органических кислот, металлпротеины и пр.).
В работе рассмотрено значение, проблема недостатка и избытка таких макроэлементов как: калий (К), кальций (Са), магний(Mg)? Натрий (Na), сера (S),микроэлементов: Железо ...

Введение 3
I Минералы: основные понятие, физиологические значения для человека 4
Соли 4
Кислоты 6
Оксиды и гидроскиды 6
II Биологически активные элементы 7
1.Макроэлементы 7
1.1.Калий 7
1.2.Кальций 10
1.3.Магний 16
1.4.Натрий 22
1.5.Сера 26
2.Микроэлементы 28
2.1.Железо 28
2.2.Медь 29
2.3.Йод 32
Заключение 35
Список цитируемой литературы 36

Понятие минералы подразумевает под собой несколько определений с точки зрения химии, экологии, физиологии и пр. Нас интересует, что такое минералы с точки зрения их значения для метаболизма человека. В данном ключе можно определить минералы как не органические вещества разной химической природы, необходимые всем живым организмам, как источник биологически активных химических элементов для поддержания нормальной жизнедеятельности. Примерами минералов могут быть различные соли (хлорид натрия, йодид калия, карбонат кальция и др.), кислоты (соляная, угольная, ортофосфорная и др.), основания (гидроксид кальция или магния), оксиды (оксид железа 3, оксид кальция и др.).
Не стоит путать понятие минеральные вещества и понятия микро или макроэлементы, ибо в таком случае нарушается базовый химически й закон о понятиях химическое вещество и химический элемент. В нашем случае минерал – это химические вещества, микро и макроэлементы – это химические элементы.
Нужно отметить, что химические элементы, входящие в организм человека, более чем на 90% поступают с пищей из органических веществ, 99% всех элементов составляют 4 представителя макроэлементов - кислород (О), углерод (С), водород (Н) и азот (N). Минералы же важны – как источник микроэлементов и прочих макроэлементов.
В нашей работе мы используем принцип классификации биологически активных элементов по доли их вхождения в состав организма человека. Подробно рассмотрено большая часть прочих макроэлементов и важнейшие микроэлементы, описана их физиологическая роль, а так же проблемы недостатка и избытка.

Обычно дефицит кальция проявляется у детей в виде рахита, плохого роста зубов и кариеса, судорог, мышечных болей, тетании, склонности к переломам костей, аллергозов, фурункулеза, угревой сыпи, частых простудных заболеваний, инфекционных заболеваний, отставании в развитии. У взрослых с возрастом развивается остеопороз костей, проявляющийся склонностью к переломам, разрушаются зубы, уменьшается рост; беспокоят хрупкость ногтей, локализованное онемение и парестезии рук или ног, судороги мышц, гиперактивность, нервозность, раздражительность, ухудшение памяти, бессонница, депрессия, синдром хронической усталости, старческое слабоумие, учащенное сердцебиение, высокое артериальное давление. Больных беспокоят экзематозные поражения кожи, склонность к аллергии, кровотечениям. Учащаются хроническиевоспалительные заболевания слизистых оболочек дыхательных путей, мочеполовой системы, желудочно-кишечного тракта. Дефицит кальция может возникнуть при недостатке в слизистой оболочке тонкого кишечника фермента лактазы; витамина D в рационе (вегетарианство) или вследствие нарушения образования активных форм витамина D в печени и почках, а также длительного лечения гормонами коры надпочечников и анаболическими стероидными гормонами. Известны некоторые врожденные проявления нарушения минерального обмена, в т. ч. и кальциевого, в организме.Избыток кальция Избыток кальция в организме наблюдается: при первичном гиперпаратиреозе, злокачественных опухолях; реже — при тиреотоксикозе, интоксикации витамином D, приеме диуретиков, содержащих тиазид, саркоидозе, идиопатической гипокальцийурической гиперкальциемии, трансплантации почки — третичном гиперпаратиреозе; редко — при синдроме пищевой гиперкальциемии, лечении препаратами лития, туберкулезе, иммобилизации, особенно при болезни Педжета, акромегалии, недостаточности надпочечников, идиопатической гиперкальциемии в раннем детском возрасте, диуретической фазе острой почечной недостаточности. Симптомами избытка кальция в организме являются: ощущение слабости, повышенная утомляемость, снижение массы тела и мышечная слабость; психические изменения (ухудшение концентрации внимания, сонливость, изменения личности, кома); отсутствие аппетита, тошнота, рвота, запоры; боли в животе (изредка — язва желудка и панкреатит); полиурия, дегидратация и почечная недостаточность; почечные конкременты и нефрокальциноз (связанный преимущественно с первичным гиперпаратиреозом); укорочение интервала QT на ЭКГ; аритмии; кальциноз роговицы и сосудов; могут наблюдаться клинические симптомы основного заболевания, такие как боли в костях при злокачественном заболевании и гиперпаратиреозе. Токсичность кальция низкая, так как его избыток удаляется почками. Однако высокие дозы витамина D могут привести к отложению кальция в почках, что смертельно опасно [6,8,11].2.3.МагнийВ организме — это фактор роста, активный участник более чем 300 известных ферментативных процессов. • Магний участвует в выработке энергии, окислении жирных кислот, активации аминокислот и построении белков организма, в метаболизме глюкозы. • Он принимает участие в передаче генетической информации через продуцирование ДНК и РНК нуклеотидов (наследственности) и в образовании циклического АМФ. • Магний активирует ферменты окислительного фосфорилирования в митохондриях, аденилатциклазу, креатинкиназу, NAD-киназу, оксидазу и карбоксилазу пирувата, щелочную фосфатазу, РНК и ДНК-полимеразы. • Вместе с ванадием ингибирует Na+ / K+-АТФазу, АТФазу миозина при одновременной активации холинэстеразы, являясь антагонистом кальция в процессе возбуждения мышц. • Он также необходим для нормальной работы витаминов группы В, поскольку служит необходимым кофактором при образовании тиаминпирофосфата, который должен накопиться в организме, прежде чем начнется реализация эффекта тиамина и других витаминов группы В. • Нормальный уровень магния в организме признан основополагающей константой, контролирующей здоровье человека. Физиологический баланс магния является обязательным условием для осуществления оптимальной программы развития и устойчивого функционирования нервной системы человека. Среди патологии элементного статуса населения России недостаточность магния занимает лидирующую позицию наряду с распространенностью дефицита йода, кальция и цинка. В Японии изучалось влияние на артериальное давление и липидный обмен четырехнедельного приема 411—548 мг / день магния. Было установлено, что прием магния сопровождался снижением систолического и диастолического давления, увеличением секреции альдостерона. У больных с почечной гипертензией концентрация магния значительно повышалась по сравнению с содержанием этого элемента у нормотензивных людей или у больных с эссенциальной гипертензией (0,35 ммоль / г). Отмечено, что общая концентрация магния в сыворотке крови у больных с сахарным диабетом 2-го типа, осложненным ожирением и гипертензией, оказывается ниже, чем у здоровых людей и у больных с гиперт нической болезнью или с сочетанием гипертензии и ожирения. Магний и нейрохимические процессы. Значение магния для нейрохимических процессов, обеспечивающих нормальную физиологию нервной системы организма человека, обусловлена разными причинами. Так, магний как микроэлемент участвует в формировании каталитических центров и в стабилизации регуляторных сайтов в составе многочисленных ферментов нервной и глиальных тканей. Известно, что магний участвует в процессах синтеза и деградации нейромедиаторов: катехоламинов (норадреналин), ацетилхолина, всех нейропептидов в головном мозге, и наряду с микроэлементами — цинком, медью и др. — принимает участие в формировании пространственной конфигурации и внутримолекулярной стабилизации эндорфинов, гипоталамических рилизинг-факторов, вещества Р, нейропептида Y и т. д. Магний и свободные радикалы. Кроме того, магний вовлечен в различные антиоксидантные функции нейронов и глиальных элементов. От уровня магния зависит регуляция баланса фракций липопротеидов высокой—низкой плотности и триглицеридов. Ионы Mg2+ непосредственно участвуют в процессах стабилизации и защиты NMDA- аспартатных и глициновых рецепторов на постсинаптической мембране нейронов от повреждения свободными радикалами, токсическими веществами и лекарствами. Магний и ишемия мозга. В состоянии глубокой ишемии мозга (черепно-мозговая травма, инсульт, тяжелая гипоксия плода и др.) происходит снижение содержания GluR2-субъединиц глутаматных рецепторов в коре (в тяжелых случаях на 90—100 %), что вызывает перевозбуждение или даже смерть нейронов, т. к. потеря этих субъединиц АМРА-рецепторами приводит к повышению проницаемости мембраны нейрона для Са2+ и уменьшению митохондриального пула Mg2+, а также к повышению уровня свободного цитозольного Mg2+ в нейроне, признанного маркера начала каскада апоптоза. Помимо этого, наряду с цинком, медью и селеном, магний стабилизи- рует аппарат нейрофиламентов и цитоскелет нейронов, что способствует поддержанию пластического обмена в нервной ткани, анте- и ретроград- ному перемещению веществ и органелл по оси аксонов. Магний способствует детоксикации и секвестрации нейротоксичных металлов из различных компартментов организма (в том числе препятствует их накоплению в нервной ткани), что предотвращает формирование интоксикации бериллием, никелем, свинцом, алюминием. Анализаторные функции мозга интегративно связаны с трансмиттерной функцией возбуждающих аминокислот. Учитывая тот факт, что дикарбоновые аминокислоты могут выступать в качестве переносчиков двухвалентных катионов Mg2+, можно предположить, что изменение их концентрации лежит в основе сложных нейрохимических изменений при ряде психических и нервных заболеваний. Седативные и нейропротекторные свойства магния. Классикой нейрохимии стало мнение, что магний — ион с нейроседативными и нейропротекторными свойствами. Магний — это своего рода природный барьер на пути проведения нервного импульса. Нейрональная память, реализующаяся через потенциал-зависимый тип N-метил-D-аспартат (NMDA) чувствительных рецепторов, регулируется магнием. При дефиците магния у детей снижается способность к концентрации внимания и функции памяти. Кора головного мозга обладает выражен- ной реактивностью, поэтому расстройства высшей нервной деятельности сопровождаются не только нарушениями энергетического обмена (интенсивность дыхания, гликолиза окислительного фосфорилирование), но и изменениями трансмембранного транспорта ионов, в первую очередь, магния. Особенности клинических эффектов магния Клинически эффект магния проявляется общетонизирующим и успокаивающим действием, он также положительно влияет на тонус сосудов, обладает мочегонным эффектом, способствует более активному выделению желчи, имеет вполне определенные противомикробные свойства. Помимо этого, магний усиливает защитные силы организма, пропитывает старению, развитию раковых заболеваний, тромбозов и атеросклероза. Известно, что магний снижает содержание холестерина в крови и тканях и предупреждает отложение холестерина в стенке артерий; в определенной степени он может предупреждать образование конкрементов в почках. Показанием к применению магния является предупреждение старения, повышенная утомляемость, расстройства пищеварения, заболевания дыхательных путей, некоторые аллергии, болезни печени и желчного пузыря, запоры, подагра, болезни суставов. Суточная потребность. РСД — британская: дети до 3 месяцев — 55 мг, от 4 до 6 мес. — 60 мг, от 7 до 9 мес. — 75 мг, от 10 до 12 мес. — 200 мг, девочки от 11 до 14 лет — 280 мг, от 15 до 18 лет — 300 мг, от 19 и старше —270 мг, мальчики от 11 до 14—280 мг, от 15 и старше — 300 мг; взрослые — 300 мг; женщины во время кормления грудью — 320 мг. РНП — согласно Национальному Исследовательскому Совету: для взрослых — 500—750 мг. Уменьшение концентрации магния в крови отмечено при следующих заболеваниях: • голодание, токсикоз беременных, послеродовой период, почечный ацидоз; • гипертиреоз, гиперфункция паращитовидных желез, сахарный диабет; • хронический панкреатит, цирроз печени, хронический алкоголизм; • злокачественные остеопатии, рахит, эпилепсия.Дефицит магния в организме Дефицит магния в организме проявляется следующими симптомами: • гемолитическая анемия, диспепсический синдром, тахикардия, гипертезния или гипотензия; • тревожное возбуждение, ощущение страха, спутанность сознания, депрессия, дезориентированность, галлюцинации, гиперактивность, раздражительность, нервозность, беспричинное беспокойство; • нарушение чувствительности кожных покровов, парестезии, пошатывание при ходьбе, головокружение, судорожные припадки; • мышечная слабость, тремор рук; • понижение температуры тела; • выпадение волос и повышение ломкости ногтей) [7,11]. Дефицит магния определяется у лиц с атаксией, аутизмом, нистагмом, снижением слуха, дегенеративными заболеваниями, подвергающихся хроническим стрессам (синдром хронической усталости), радиоактивному облучению, страдающих мигренью, кожными заболеваниями, очаговой аллопецией, бронхоспастическими заболеваниями, уролитиазом, предменструальным синдромом, остеопорозом, фибромиалгией, артритом. При дефиците магния снижается способность к концентрации внимания и функции памяти. Утомляемость, раздражительность, нарушения сна, перебои в работе сердца, запоры, анемия — частые следствия недостатка магния в организме. У алкоголиков обычно также бывает дефицит этого минерального вещества. Недостаток магния у детей может приводить к повышению внутричерепного давления, гиперактивности, дискинезии желчевыводящих путей, заболеваниям сердца, спазмам сосудов, иммунодефициту, нефропатии, анемии. Это может явиться одной из причин судорог. Он встречается у 70 % детей с синдромом дефицита внимания. У подростков с девиантными формами поведения дефицит магния, как правило, усугубляется. Этому способствуют такие стрессовые факторы взросления, как переезд из маленьких городов в большие к месту учебы, перенаселение, дискотеки (воздействие мигающего света, очень громкая музыка), начало потребления пива, алкоголя, наркотиков, курение. При низком уровне магния в сыворотке крови дефицит магния, так как концентрация его в волосах в большинстве случаев адекватно отражает уровень элемента в организме. Клинически у больного при латентном дефиците магния можно вы- явить специфические нервно-мышечные знаки, связанные с повышенной возбудимостью клеток. • Покалывания в области стоп и ладоней (парестезии) — связаны с перевозбуждением чувствительных окончаний. • Гиперактивность: человек не может долго находится на одном месте, постоянно двигается, даже во сне (синдром «беспокойных ног» — связан с повышенной возбудимостью скелетной мускулатуры). • Мышечные контрактуры, судороги (затрудненная реполяризация клеток). • Сердечно-сосудистые нарушения: сердцебиение, тахикардия, приливы; • Пищеварительные нарушения: поносы, иногда запоры (раздраженная толстая кишка), боли в животе, ощущение комка в горле (спазм в области глотки). • Дыхательные расстройства: учащение дыхательного ритма, ощущение удушья при стрессах. • Расстройства мочеиспускания: частые позывы, боли в области мочевого пузыря (цисталгии). • Различные сексуальные расстройства чаще нервно-психического характера (ускоренная эякуляция и нарушения эрекции у мужчин, снижение либидо, аноргазмия или стертый оргазм у женщин и т. д.). • Боли в спине и пояснице. Магний плохо всасывается в кишечнике и до 70 % поступившего с пищей микроэлемента выделяется с калом. Усвоению магния может препятствовать кальций, поскольку оба этих металла имеют общую систему транспорта в кишечнике. Этот процесс угнетается и при избытке жира, клетчатки, солей железа в кишечнике. Помимо этого, всасывание магния нарушается при дефиците в организме витамина Е. Алкоголь, калий и кофеин увеличивают потерю магния через почки. Не исключается, что алкогольный делирий обусловлен и дефицитом магния у алкоголика. Потребность организма в магнии возрастает при употреблении значительного количества сахара. Многочисленные эпидемиологические и экспериментальные исследования свидетельствуют о наличии отрицательной корреляция между потреблением магния с пищей и уровнем артериального давления. Отмечено, что недостаточность магния ведет к сидерозу. При дефиците магния нарушается метаболизм железа и происходит значительное его накопление в организме, преимущественно в ретикулэндотелиаль- ной системе — в печени и в селезенке. По рекомендациям ВОЗ (2002) норма содержания магния в сыворотке крови у детей расположена в диапазоне 0,74—1,15 ммоль / л, у взрослых — 0,75—1,26 ммоль / л, у беременных женщин — 0,8—1,05 ммоль / л. Уровень магния в сыворотке крови 0,5—0,7 ммоль / л соответствует умеренной не- достаточности магния в организме. Уровень магния ниже 0,5 ммоль / л указывает на выраженную недостаточность ионов магния в организме, на недостаточность, угрожающую жизни. К дополнительным информативным тестам, позволяющим диагностировать недостаточность магния, относят нагрузочный тест с сульфатом магния и определение магния в суточной моче. Магний и внезапная кардиогенная смерть. Современное представление о «внезапной кардиогенной смерти» (ВКС), которая составляет 15— 20 % в структуре внезапной смерти, основывается на трех основных положениях: 1) остановка сердца без анамнестических данных о его заболевании; 2) отсутствие клинических предвестников какой-либо патологии сердца; 3) быстрое развитие катастрофы (не более 24 ч от начала заболевания). Считается, что ведущее место в ВКС занимают аритмии при врожденном и приобретенном синдроме удлиненного Q—T-интервала. В настоящее время многочисленные исследования подтверждают, что врожденный синдром удлиненного Q—T-интервала представляет со- бой генетически гетерогенное заболевание; в литературе описаны около 180 мутаций, которые локализуются в шести генах, расположенных преимущественно на трех хромосомах — 7, 11, 3. Для лечения больных с данной патологией используются блокаторы натриевых каналов: лидокаин, мексилетин и некоторые другие. Стресс и недостаточность магния в организме. Дефицит магния в организме встречается в сотни раз чаще, чем его избыток. Это обычное явление для людей, подвергающихся хроническим стрессам, страдающих депрессией. Препараты магния и высокие дозы витамина B6 уже более 20 лет составляют основу фармакологического протокола лечения детcкого аутизма. Стрессы различной природы (физические, психические) увеличивают потребность в магнии и служат причиной внутриклеточной магниевой недостаточности. Стресс и магниевая недостаточность являются взаимно обусловливаемыми процессами, усугубляющими друг друга. Состояние острого и хронического стресса ведет к истощению внутриклеточного пула Mg2+ и его потерям с мочой, так как в стрессовой ситуации выделяется повышенное количество адреналина и норадреналина, способствующих выведению магния из клеток. Катехоламины воздействуют, в частности, на лизосомы: образующиеся при деградации триацилглицеридов свободные жирные кислоты способствуют связыванию магния и, как следствие, дефициту свободного ионизированного магния. При нормальном снабжении клеток магнием эти катехоламиновые воздействия удается снизить. В результате у больных повышается резистентность к стрессу [6]. Магний и нарушения мозгового кровообращения. В литературе последних лет отмечается повышенный интерес к диагностике и коррекции дефицита магния при ишемических инсультах. Серия крупных рандомизированных статистических исследований (двойные, тройные слепые плацебо-контролируемые) подтвердила большое значение гипомагнезмии при инсульте. По результатам исследования уровня магния у 16000 жителей Германии субоптимальный уровень магния (ниже 0,76 ммоль / л) обнаружен у 33,7 % обследованных. При этом дефицит магния нарастает с возрастом, достигая тотального дефицита у людей старше 70 лет. Уровень магния в плазме крови ниже 0,76 ммоль / л рассматривается как дополнительный значимый фактор риска возникновения инсульта. Европейское эпидемиологическое исследование по кардиоваскулярным заболеваниям определило гипомагнеземию как важный фактор риска смертности от инсульта и сердечно-сосудистых заболеваний. Длительно существующий дефицит магния, особенно на фоне эссенциальной гипертонии, является достоверным фактором риска возникновения острых нарушений мозгового кровообращения. Кровеносные сосуды, снабжающие ткани мозга, чрезвычайно чувствительны к недостатку магния. При снижении уровня магния возрастает тонус мозговых сосудов, что ведет к ишемическому повреждению. Полагают, что лучшей стратегией, отодвигающей перспективу инсульта, является коррекция калия и магния с по- мощью диеты, богатой свежими фруктами, овощами и морепродуктами. Многоцентровое испытание препаратов магния (сернокислая магнезия, лактат магния) при остром инсульте показало их безопасность, отсутствие значимых побочных эффектов, снижение летальности за 30 дней болезни на 10 % и ранней летальности (в первую неделю) на 5,7 % по срав- нению с контролем.Избыток магния в организмеВ прошлом при лечении эпилепсии, столбняка, гипертензивной энцефалопатии широко использовалось внутривенное введение сульфата магния. В настоящее время этот препарат применяется реже, однако продолжают применяться другие многочисленные препараты магния, например, оротат, нитрат, аспарагинат; магния окись, магния цитрат и др.; комбинированные препараты магния: панангин, аспаркам, магне В6 и др.Токсические проявления химического элемента и его солейИзбыток магния наблюдается при уремии, особенно при использовании у этих больных препаратов магния в качестве местноощелачивающих средств в весьма значительных количествах. В настоящее время применяется в качестве слабительного средства препарата лаксофин, являющийся гидроокисью магния плюс парафин. Ионы магния, в результате высокой чувствительности к ним бульбарных центров головного мозга, могут вызывать тяжелые осложнения. Наиболее характерны следующие из них. Угнетение центральной нервной системы с появлением у больных апатии, сонливости; иногда возникал паралич дыхания с потерей сознания.