Микроэлементы находятся в организме главным образом не в виде свободных ионов, а в связанном (с белками, аминокислотами, другими органическими соединениями) состоянии, они входят в состав активных центров многих ферментов. Так, 90 % меди в сыворотке крови связано с α2-глобулинами, в частности белком церулоплазмином, обладающим аниоксидантными, противовоспалительными свойствами, а также аминокислотами и лишь несколько процентов меди находится в виде свободных ионов. Около 70 % железа в организме человека входит в состав гемоглобина, 20–25 % находится в связанном виде (ферритин, гемосидерин) в печени, костном мозге, селезенке. Медь и железо входят в состав или активируют около 30 ферментов, а цинк – более 200.
Участие микроэлементов ускоряет или замедляет течение тех или иных биохимических процессов в организме человека, то есть микроэлементы выступают в роли катализаторов или ингибиторов этих процессов. В результате в организме повышается или понижается концентрация отдельных белков, жиров, углеводов, ферментов, других необходимых для жизни веществ, и таким образом замедляется или ускоряется восстановление поврежденных тканей, рост и развитие клеток, возрастает или снижается насыщение организма кислородом, углекислым газом и др., то есть изменяется тканевое дыхание. При этом необходимо помнить, что при нарушении баланса концентрации микроэлементов в организме и тканях человека активность выработки или утилизации различных соединений (гормонов, белков и др.) изменяется не в арифметической, а в геометрической прогрессии. Так, при потере молекулой угольной ангидразы, отвечающей в организме за утилизацию CO (угарного газа) всего одного атома, а молекулой алкольдегидрогеназы – одного из четырех атомов цинка, активность этих ферментов снижается в десятки раз (то есть плохо нейтрализуются угарный газ и алкоголь). Нехватка железа и меди нарушает, соответственно, нормальный синтез гемоглобина и витамина B12, что ведет к малокровию. Дефицит селена приводит к нарушению антиоксидантной активности глютатионпероксидазы, хрома – к снижению активности фактора толерантности к глюкозе, отвечающего за чувствительность организма к сахару, и так далее. С другой стороны, механизм токсического действия многих тяжелых металлов обусловлен их способностью вытеснять и замещать в молекулах ферментов и других биологически активных веществ «нужные» микроэлементы-антагонисты, что ведет к изменению свойств этих веществ и, естественно, ухудшает обмен веществ в организме.
Таким образом, микроэлементы оказывают свое действие на организм человека в основном опосредованно, через изменение деятельности ферментов, гормонов, белков, витаминов и прочих биологически активных веществ, содержащих микроэлементы в своем составе или чувствительных к изменению их концентраций в окружающей среде.
С кем и против кого «дружат» микроэлементы
Минеральные вещества могут взаимодействовать как между собой, так и с другими питательными веществами и другими факторами. Это взаимное влияние типа синергизма или антагонизме осуществляется в самой пище, пищеварительном канале, а также в процессе тканевого и клеточного метаболизмов.
С практической точки зрения знание этих закономерностей позволяет предупреждать нежелательные формы взаимодействия и явления так называемых вторичных дефицитов макро– и микроэлементов у человека.
На рис. 2 представлена наиболее совершенная, на наш взгляд, схема, отражающая синергизм и антагонизм макро– и микроэлементов в организме (направление стрелки отражает характер взаимодействия).
Рис. 2. Взаимодействие химических элементов (по B. Momcilovic, 1987)
Схема, разумеется, не отражает всех возможных вариантов взаимодействия. Кроме того, нельзя недоучитывать также и возможную специфику взаимосвязей у представителей разного пола, при различных физиологических состояниях, в различное время на года, под влиянием различных психоэмоциональных и физиологических нагрузок.
Вероятность взаимодействия между минеральными веществами вследствие их лабильности и способности к образованию связей значительно больше, чем между другими питательными веществами.
Синергистами считают элементы, которые: а) взаимно способствуют усвоению друг друга в желудочно-кишечном тракте; б) взаимодействуют в осуществлении какой-либо обменной функции.
Антагонистами можно считать элементы, которые: а) тормозят всасывание друг друга в желудочно-кишечном тракте; б) оказывают противоположное влияние на какую-либо биохимическую функцию в организме. Так, фосфор и магний, цинк и медь взаимно тормозят абсорбцию друг друга в кишечнике, а кальций ингибирует абсорбцию цинка и марганца (но не наоборот).