Микроэлементы. Роль Fe, Zn, Cu, Se в организме и при муковисцидозе — РОО МО «Помощь больным муковисцидозом»

Биологически значимые элементы (в противоположность биологически инертным элементам) — химические элементы, необходимые живым организмам для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Биологически значимые элементы подразделяют на макроэлементы (содержание которых в живых организмах составляет больше 0,01 %) и микроэлементы (содержание менее 0,001 %). К макроэлементам относят те элементы, рекомендуемая суточная доза потребления которых составляет более 200 мг.

К макроэлементам относятся 12 структурных элементов: кислород, углерод, водород, азот, калий, кальций, магний, натрий, сера, фосфор, хлор.

Основным строительным материалом для организма являются четыре элемента: азот, водород, кислород и углерод. Остальные элементы, находясь в организме в незначительных по объему количествах, играют важную роль, влияя на здоровье и состояние нашего организма.
Некоторые исследователи считают, что минеральный состав внутриклеточной жидкости подобен составу доисторического моря. Минералы вместе с водой обеспечивают постоянство осмотического давления, кислотно-щелочного баланса, процессов всасывания, секреции, кроветворения, костеобразования, свертывания крови; без них были бы невозможны функции мышечного сокращения, нервной проводимости, внутриклеточного дыхания.
Микроэлементами называются элементы, содержание которых в организме мало,  (тысячные доли процента и ниже), но они участвуют в биохимических процессах и необходимы живым организмам. Рекомендуемая суточная доза потребления микроэлементов для человека составляет менее 200 мг.
По современным данным более 30 микроэлементов считаются необходимыми для жизнедеятельности растений, животных и человека.  В  группу микроэлементов входят: цинк, йод, фтор, кремний, хром, медь,  кобальт, молибден, никель, бор, бром, мышьяк, свинец, олово, литий, кадмий, ванадий  и другие вещества..
В настоящее время из 92 встречающихся в природе элементов 81 химический элемент обнаружен в организме человека. Чем меньше концентрация соединений в организме, тем труднее установить биологическую роль элемента, идентифицировать соединения, в образовании которых он принимает участие. К числу несомненно важных относят бор, ванадий, кремний и др.
Высокая биологическая активность микроэлементов связана с их участием в синтезе витаминов и гормонов и их роли в качестве структурных единиц в молекулах ферментных систем. Любая патология, любое отклонение в здоровье биологического организма обуславливается либо дефицитом жизненно необходимых (эссенциальных) элементов, либо избытком как эссенциальных, так и токсичных микроэлементов. Такой дисбаланс макро- и микроэлементов получил свое объединяющее название «микроэлементозы».

В связи с этим, микроэлементы должны присутствовать в ежедневном рационе питания. Все химические элементы поступают в организм, в основном, с растительной и животной пищей и питьевой водой. Лишь небольшая часть химических элементов попадает к нам с атмосферным воздухом и пылью через бронхолегочную систему.
О том, что химические вещества играют большую роль в питании человека и животных известно с очень давних времен. Исследование их влияния на жизнедеятельность человека насчитывает более, чем двухтысячелетнюю историю. Еще в самом начале нашей эры (40-120гг) было замечено, что добавление соли в корм животных увеличивает их производительность, а анемию у человека было принято лечить железными опилками.
Задолго до наступления новой эры древнегреческий врач Гиппокра́т (460 год до н. э. –  356 год до н. э), понимая  роль  правильного питания для жизни и здоровья человека, произнес:  «Пусть еда станет твоим лекарством, а лекарство станет твоей едой».

Последователем Гиппократа и Аристотеля считал себя знаменитый врач и алхимик Параце́льс (21 сентября 1493 года — 24 сентября 1541 года). Его настоящее имя   Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, а псевдоним Парацельс  он дал себе сам, что обозначает  «превзошедший Цельса», древнеримского энциклопедиста и знатока медицины первого века до н. э. Именно Парацельса считают основателем современной фармакологии, т.к. он одним из первых начал применять в лечении химические средства и изобрел несколько эффективных лекарств. По мнению Парацельса, человек — это микрокосм, в котором отражаются все элементы макрокосма. Парацельс  учил, что живые организмы состоят из тех же ртути, серы, солей и ряда других веществ, которые образуют все прочие тела природы; когда человек здоров, эти вещества находятся в равновесии друг с другом; болезнь означает преобладание или, наоборот, недостаток одного из них. Это его мнение вполне совпадает с современными представлениями биоэлементологии.
Исследуя значение микроэлементов для жизни и здоровья человека, современные   ученые пришли к выводу, что, находясь в незначительных концентрациях в структуре ряда важнейших ферментов, гормонов, витаминов и других биологических структур организма, микроэлементы способны стимулировать или угнетать многие биохимические процессы, и участвовать  в иммунных реакциях организма.
Остановимся кратко на важнейших эссенциальных микроэлементах. Термин «эссенциальные» означает незаменимые, наиболее существенные элементы питания, обеспечивающие защиту организма от факторов риска как внутренней, так и внешней природы. Особое внимание будет уделено микроэлементам, наиболее важным при лечении муковисцидоза.

ЖЕЛЕЗО

В организме взрослого человека содержится около 3,5 грамма железа (около 0,02 %), около 80% из которого входят в состав гемоглобина крови, остальное входит в состав ферментов других клеток, катализируя процессы дыхания в клетках.
Около половины всего железа в нашем организме существует в форме гемоглобина -белка, который переносит кислород  из легких ко всем органам и тканям и придает крови красный цвет. Железо содержится также в цитохромах – белках,  содержащих гем. Цитохромы служат переносчиками электронов в процессах внутриклеточного дыхания.  Железо требуется для структурного построения мышечных белков (миоглобин). Оно участвует во многих биохимических реакциях как  усилитель (катализатор). С его помощью контролируется холестериновый обмен и синтез ДНК, протекают окислительно-восстановительные реакции, осуществляется энергетический обмен в клетках и замедляется процесс образования свободных радикалов. Железо жизненно необходимо для нормального функционирования иммунной системы: оно защищает органы от вредного воздействия токсичной перекиси водорода, выделяемой лейкоцитами. Лейкоциты впрыскивают перекись водорода в чужеродный микроорганизм, найденный ими в тканях или крови, а затем поглощают убитую перекисью бактерию. Однако перекись водорода повреждает и собственные клетки. Избыток ее нейтрализуется специальным ферментом – каталазой. В каталазе содержится железо, в присутствии которого молекулы перекиси водорода расщепляются на кислород и воду.
Железо необходимо также для формирования костей и нервной системы, для работы желудочно-кишечного тракта, эндокринных желез.
Нехватка железа может возникнуть из за кровопотерь, нарушении всасывания железа, при нарушении клеточного дыхания, которое развивается из-за недостатка двигательной активности; от неправильного питания и диет; регулярного употребления рафинированных и богатых фосфатами продуктов: сахара, белого хлеба и выпечки из белой муки, белого риса, консервированных продуктов и   сладостей.
Дефицит железа — Анемия была вечным спутником человечества — следствием кровопотерь, инвазий, но чаще всего она была связана с интенсивной репродуктивной функцией у женщин, особенно молодого возраста. До наших времен дошло, предложенное ректором Лейпцигского университета Johannes Lange (1554), название анемии как «болезни девственниц (morbus virgineus)». Он считал эту болезнь специфичной для девственниц, а причиной указывал задержку менструальной крови. В своем труде, посвященном анемии De Morbis Virginum Ланге для излечения рекомендовал скорейшее вступление в брак. Что касается использования препаратов железа в медицине, то в Греции за 1500 лет до н.э. врач Мелампас (Melampus) для избавления принца Ификласа Тезалия (Iphyclus of Thesaly) от полового бессилия, возникшего у него на почве постгеморрагической анемии, давал ему вино с ржавчиной, соскобленной с лезвия старого ножа. Авиценна (980-1037) описал железосодержащий препарат для внутреннего применения с целью устранения худобы и улучшения цвета лица. Основными его компонентами были изюм и железная окалина. В России канцлер, генерал-фельдмаршал, граф А.П. Бестужев-Рюмин (1725) разработал железосодержащий препарат, получивший название «бестужевских капель». Он состоял из раствора 1 части хлорида железа растворенной в 12 частях спиртоэфирной смеси. Перед применением состав выдерживали на солнце. Во Франции Pierre Blaud (1832) показал результативность внутреннего применения пилюль с сульфатом железа.  Сульфат железа до сих пор является наиболее распространенным антианемическим средством в медицине и ветеринарии.

К чему приводит низкое содержание железа
•    развивается анемия, усталость и мышечная слабость;
•    ухудшение аппетита, одышка
•    развиваются неврологические нарушения: неуравновешенность, вспыльчивость, плаксивость, головные боли и головокружения
•    возникает дефицит  внимания, снижение памяти и умственных способностей,  снижению способности к обучению
•    угнетение иммунитета, повышение общей и инфекционной заболеваемости.
•    Нарушение работы щитовидной железы, деформация ногтей.
Лучшие природные источники железа: мясо (говядина), печенка, почки.
В меньших количествах   железо представлено в хлебе, крупяных изделиях, яблоках, фасоли, орехах и зеленых листовых культурах.

МЕДЬ

Медь – это элемент, с которым люди познакомились раньше, чем с другими – если не считать золота. В древние времена пытались делать орудия труда из золота, а потом из меди, и обнаружили, что обрабатывать медь гораздо проще.
В природе медь встречается как в чистом виде, так и в составе различных руд. Ещё тысячи лет назад медь выплавляли на Кипре – там были медные рудники. Считается, что название меди – Cuprum – произошло именно от названия острова.
Лечебные свойства меди известны с древности. Гален и Авиценна считали медь лекарственным средством, и именно с этой точки зрения описывали её свойства в своих научных трудах; Аристотель ложился спать, держа в руке медный шарик; египетская царица Клеопатра, известная не только своей красотой, но и познаниями в науках, вместо серебряных и золотых браслетов носила медные, считая, что они помогают ей сохранять здоровье и красоту.
Воины античных армий имели гораздо больше шансов выиграть сражение, если были одеты в медные доспехи: они дольше не утомлялись, а их раны не гноились и заживали быстро. Медная посуда кочевников предохраняла их от пищевых инфекций.
Во времена эпидемий люди,  работающие и живущие на медных рудниках, а позже на медных заводах, оставались здоровыми.  В России медью лечили ушибы и переломы, артриты и радикулиты, эпилепсию и лихорадку.
Для организма человека медь является одним из самых важных веществ, и относится к незаменимым микроэлементам. Медь входит в состав множества белков и ферментов, участвует в процессе роста и развития клеток. Участвует в синтезе гемоглобина и меланина (темного пигмента, окрашивающего кожу и волосы). Медь необходима для предотвращения развития остеопороза, а также для поддержания эластичности сосудов.
Вместе с аскорбиновой кислотой медь поддерживает иммунную систему в активном состоянии, помогая ей защищать организм от инфекций. Супероксиддисмутаза – фермент, защищающий организм от от свободных радикалов и преждевременного старения, тоже содержит в своём составе медь.
Медь участвует в регуляции  активности гормонов гипофиза и поддерживает в норме работу эндокринной системы. Так, белки и углеводы в присутствии меди усваиваются лучше, улучшается работа желез внутренней секреции, в том числе в пищеварительном тракте, улучшается выработка инсулина.
Без меди не может нормально формироваться мозг и нервная система – медь является основным компонентом миелиновых оболочек, без которых нервные волокна не могут проводить импульсы, а потом просто разрушаются.
Недостаток меди также приводит к задержке роста, развитию анемии, потере веса, накоплению холестерина, атрофии сердечной мышцы, остеопорозу, кожным заболеваниям, потере волос, утомляемости и частым инфекциям.

К чему приводит низкое содержание меди
•    усиливается предрасположенность к бронхиальной астме;
•    происходит угнетение иммунной системы, в результате чего понижается  устойчивость организма к инфекциям
•    происходит дегенерация миелиновых оболочек нервов, увеличивается риск рассеянного склероза;
•    увеличивается риск ишемической болезни сердца, варикозного расширения вен и аневризмы (выпячивание стенок крупных сосудов из за нарушения их эластичности, может привести к разрыву сосуда).
•    повышается риск диабета;
•     происходит увеличение щитовидной железы, развивается гипотиреоз с нарушением умственных способностей;
•    у девочек происходит задержка полового развития.

Лучшие источники меди: печенка, крабы (раки), орехи, кру¬пы из цельного зерна, чечевица, оливки и морковь.  Кроме того: шоколад, какао, авокадо.

ЦИНК

Цинк, как и медь, — один из наиболее знакомых человечеству металлов. Еще в древних цивилизациях Китая и Индии широко использовали его в качестве лечебного средства при ранах и ожогах.
В нашем организме цинк выполняет важнейшие биохимические функции: он принимает участие в десятках ферментативных реакций, процессах роста и полового созревания, помогает организму вырабатывать устойчивость к воздействию вирусов и инфекций; способствует синтезу белков и обеспечивает метаболизм нуклеиновых кислот.
Цинк очень важен для мужчин: он нормализует состояние предстательной железы и других половых органов, регулирует уровень мужских половых гормонов и стимулирует активность сперматозоидов. Аденома предстательной железы не возникнет у мужчины, если в его питании достаточно цинка: цинк подавляет активность определённого фермента, негативным образом воздействующего на гормональный баланс в мужском организме. При нехватке цинка активность данного фермента не подавляется, в результате чего разрастаются ткани предстательной железы. Дефицит цинка может привести также к мужскому бесплодию. При беременности дефицит цинка может привести к выкидышам и гестозам.
Цинк играет очень важную роль в развитии и поддержании иммунного статуса у человека. Он участвует в процессе созревания лимфоцитов, увеличивает количество защитных антител и стимулирует противомикробную активность клеток-киллеров.
Цинк — это элемент, благодаря которому поддерживается и улучшается острота зрения; он обеспечивает профилактику близорукости; позволяет глазам лучше адаптироваться к темноте. Вместе с витаминами группы В цинк регулирует работу нервной системы; уменьшает  раздражительность, улучшает внимание, память и настроение.
В пищеварительной системе цинк важную роль играет во всасывании жиров и участвует в работе поджелудочной железы — способствует выработке инсулина и сам является его компонентом.
Цинк активизирует около 200 различных металлоферментов, ответственных за самый широкий спектр биохимических реакций в организме — от регуляции деления и созревания клеток (рост и развитие организма, заживление ран), синтеза инсулина (В секреторных гранулах инсулин, соединяясь с ионами цинка, образует кристаллические гексамерные агрегаты  показано на рисунке) , подавления воспалительных процессов. Цинк участвует в процессах передачи наследственной информации и в восстановительных (репаративных)  процессах в организме. Цинк входит в структуру ключевого антиоксидантного фермента — (Zn, Cu) –супероксиддисмутазы, которая защищает мембраны клеток от повреждения свободными радикалами.

К чему приводит низкое содержание цинка
•    Развивается иммунодефицит: ослабление клеточного иммунитета и высокая восприимчивость к инфекциям,  частым и длительным простудным заболеваниям, к аллергическим реакциям;
•    Могут развиваться неврологические расстройства:спутанность сознания, депрессия; усиливаются симптомы эпилепсии и шизофрении; нарушается зрение, слух, вкусовое восприятие.
•    Изменяется состояние кожных покровов: возникает сухость кожи, могут появляться язвы, сыпь, экзема. Страдают   волосы – они становятся редкими и рано выпадают; и ногти, которые становятся восприимчивы к разным заболеваниям, в том числе грибковым.
•    у детей с недостатком цинка наблюдается атрофия вилочковой железы;
•    увеличивается риск развития диабета;
•    снижение аппетита, анемия, гиперактивность, дерматит, дефицит массы тела, потеря остроты зрения, выпадение волос;
•    возможна задержка полового развития у мальчиков;
•    развивается синдром мальабсорбции (нарушение кишечного всасывания, часто встречающееся при муковисцидозе).

Лучшие источники цинка: мясо и мясные  продукты, грибы, устрицы, дрожжи, яйца,  горчица.

СЕЛЕН

Селен был идентифицирован как необходимый для человека микроэлемент лишь в 60-х годах XX века.  В организме человека содержится 10-14 мг селена, большая его часть сконцентрирована в печени, почках, селезенке, сердце, яичках и семенных канатиках у мужчин. Селен присутствует в ядре клетки.
Согласно данным эпидемиологических исследований более чем у 80 % россиян наблюдается дефицит селена.
В   организме велен участвует в работе практически всех органов и систем. Многие исследователи считают, что одной из главных его функций считается противоопухолевая активность селена. Селен активирует ген р53 (ответственный за окислительно-восстановительные реакции) и входит в состав ферментов, осуществляющих реакции детоксикации в клетках, нейтрализующих свободные радикалы. Селен предотвращает развитие рака у людей, в клетках которых вырабатывается недостаточное количество белка р53. Защищая структуру ДНК, селен вместе с магнием и кобальтом контролирует нормальное деление клеток, предотвращая развитие новообразований.
Селен участвует в обмене белков и нуклеиновых кислот, входит в состав ферментов и гормонов, участвует в реакциях иммунитета, воспаления и регенерации. Селеносодержащие белки формируют костную и хрящевую ткани, поддерживают работу скелетных и гладких мышц, контролируют гормональный баланс.
Важную роль играет селен в регуляции работы сердечно-сосудистой системы. Селен участвует в активном выведении из организма тяжелых металлов: ртути, марганца, свинца, кадмия. Он входит в состав фермента глутатион-пероксидазы, участвующей в антиокислительной системе организма, тем самым защищая наше сердце от действия свободных радикалов. Селен входит в схему лечения аритмий, снижает риск внезапной коронарной смерти (фибрилляции желудочков). Селен уменьшает кислородное голодание тканей сердца, снижает действие токсических лекарств на сердце.
В сочетании с витамином Е селен обладает противовоспалительными свойствами. Активно участвует в формировании гормона щитовидной железы тироксина. При нехватке этого гормона организм дает «команду» на увеличение самой щитовидной железы, что ведет к таким заболеваниям, как гиперплазия щитовидной железы.
Селен стимулирует рост клеток поджелудочной железы, увеличивает количество островков Лангерганса — это группы клеток, продуцирующих инсулин. Кроме того, улучшается потребление глюкозы тканями, что при сахарном диабете II типа ведет к снижению инсулинрезистентности. Также селен улучшает проникновение фруктозы в ткани (которое происходит без участия инсулина), и тем самым снижает энергетический клеточный голод.
При нехватке селена возникает угроза рождения ребенка с врожденными аномалиями. У будущей мамы с дефицитом селена чаще возникают токсикоз и угроза преждевременных родов. У роженицы его недостаток вызовет слабость родовой деятельности. Считается, что в основе синдрома “внезапной” детской смерти в первый месяц жизни лежит дефицит селена и витамина Е. Кормящей матери селен также необходим, поскольку от этого зависит качество ее молока. Селен важную роль играет и в мужском репродуктивном здоровье, он входит в состав мужского полового гормона тестостерона

Помимо этого, селен нормализует обмен нуклеиновых кислот и белков и относится к геропротекторам, замедляющим процесс старения организма.
К чему приводит низкое содержание селена
•    Иммунодефициты,  предрасположенность к бактериальным и вирусным инфекциям;
•    Предрасположенность к бронхиальной астме
•    ослабление антиоксидантного статуса – защиты клеток от повреждения свободными радикалами;
•    ослабление антиканцерогенной (противораковой) защиты;
•    увеличению риска миокардиодистрофии,
•    Снижению функций поджелудочной железы, нарушению функции печени
•    Развитию импотенции, бесплодию, невынашиванию беременности
•    Развитию усталости, депрессии, мышечной слабости
•    Развитию кожных заболеваний (экземы, дераматиты), выпадению волос, ухудшению зрения, замедлению роста и развития у детей, раннему старению.

Лучшие источники селена: дрожжи, чеснок, яйца, печенка и рыба.
Самый опасный «враг» селена – углеводы. Пирожные, сладкие пироги и печенье, все сладкие мучные продукты могут полностью или частично уничтожать селен. Отказываясь от сахара, мы сохраняем в нашем организме селен. В присутствии углеводов селен не усваивается организмом. Много селена в продуктах из зерна, неочищенных, нерафинированных, без сахара, муки грубого помола, но прежде всего его много в морской и каменной соли.

Таким образом, из этого краткого обзора роли основных элементов в жизни и здоровье человека, можно согласиться с точкой зрения современных исследователей, которые относят микроэлементную систему к базовым системам регуляции всех функций организма, а иные системы —  иммунную, окислительную/антиокислительную, гуморальную, нервную системы — к дополнительным (надстроечным). Очевидно, что такая классификация  наиболее точно определяет место каждого из многочисленных регуляторных механизмов, сформировавшихся в ходе эволюции. Она позволяет врачам, экологам и биологам правильно оценить значение различных лечебных и профилактических средств и пищевых продуктов для жизнедеятельности человека, что вполне совпадает с точкой зрения Гиппократа о роли питания в сохранении здоровья человека, приведенной в начале этого сообщения.
В своей книге «Микроэлементы для вашего здоровья» профессор А.В. Скальный приводит таблицы, в которых схематично представлена роль микроэлементов в различных физиологических процессах.

Эффект краткая характеристика эффекта макро микро
Нормализация жирового обмена Снижение уровня холестерина,

профилактика атеросклероза,

ускорение распада жиров в организме

Cr, Zn,

Mo, Se,

Mn

Нормализация углеводного обмена Ускорение окисления глюкозы,

облегчение ее захвата клетками и снижение концентрации в крови (в том числе при сахар ном диабете), снижение уровня молочной кислоты

Mg Cr, Zn,

Mn

Анаболический Стимуляция синтеза структурных и сократительных белков, процессов регенерации и восстановления, повышение активности ферментов пластического обмена S, Р, Mg Zn, Co, Cr, Mo
Нейротропный Усиление синтеза медиаторов (ацетилхолина, серотонина, ГАМ К, дофамина) в ЦНС и миелина (защитного компонента оболочки нервных стволов) S,

Mg,

К,Р

Se, Zn,

Fe, Li, Cu

Адаптационно-трофический Оптимизация функционального состояния ЦНС, обмена веществ и трофики тканей р, Mg, K,S Se, Zn, Cr
Антианемический Нормализация и усиление кроветворения Fe, Cu, Co, Mn
Антигипоксический Поддержка окислительно-восстановительных процессов при снижении доставки кислорода к тканям s Se, Zn, Fe, Co, Mn, Cu
Детоксицирующий Повышение способности печени инактивировать и выводить токсические или чужеродные вещества Mg,S Zn, Cu, Fe, Se

 

В следующей таблице указано, в каких основных продукта питания присутствуют важные микроэлементы

Элемент Заболевания, при которых обычно выявляется недостаток потребления микроэлемента В каких продуктах много данного элемента
Бор Кариес, остеопороз, остеоартрит Помидоры, груши, яблоки, вино, соевые продукты, чернослив, изюм, арахис, миндаль, финики, мед, лесные орехи, морепродукты
Кальций Артрит, рак толстой кишки (профилактика), депрессия, состояние тревоги, гипертония, высокое содержание холестерина, бессонница, судороги ног, остеопороз, синдром усталых ног Молочные продукты, соевый творог, сардины, консервированный лосось с костями, палтус, ревень, шпинат, брокколи, миндаль, апельсины
Хром Диабет (тип II), повышенное содержание холестерина, гипергликемия, гипогликемия, ожирение Телячья печень, картофель с кожурой, хлеб из цельной муки, зеленый перец, морковь, яблоки, кукурузная мука, пивные дрожжи, бананы, шпинат, капуста, апельсины, черника
Кобальт Как составная часть витамина в12, необходим для образования и функционирования клеток, в особенности клеток костного мозга, нервной системы и желудочно-кишечного тракта Моллюски, рыба, мясо, молоко
Медь Анемия, аневризмы, артрит, переломы костей, сердечно-сосудистые заболевания, снижение активности иммунной системы, остеопороз, витилиго (обесцвечивание участков кожи в виде белых пятен) Говяжья печень, рожь, какао, бобы, чернослив, ячмень, курятина, горох, бананы, семена подсолнечника, арахис, грибы, палтус, абрикосы, миндаль, цельная пшеничная мука
Йод Гормоны щитовидной железы (и именно йод является их важным компонентом) регулируют обмен энергии, а также температуру тела, репродуктивные функции организма и рост. Йод необходим для поддержания иммунитета, а также для предотвращения заболеваний щитовидной железы, особенно радиационно-обусловленных Все морепродукты. Треска, красные водросли, пикша, палтус, сельдь, бурые водоросли, сардины, креветки
Железо Анемия, нарушения иммунитета, метаболизм холестерина, миоглобина Говяжья печень, тунец, тыква, устрицы, овсяная крупа, какао, горох, говядина, листовая зелень, пивные дрожжи, инжир, семечки, изюм, зелень горчицы
Селен Защищает организм от массового притока вредных веществ при распаде токсинов, защищает от свободных радикалов. Артрит, атеросклероз, рак, сердечно-сосудистые заболевания, иммунодефицит, катаракта, мышечная дистрофия, мужское бесплодие Морской окунь, палтус, лосось, моллюски, мидии, овес, апельсиновый сок, устрицы, пшеничный зародыш, семечки, репа, чеснок, неполированный рис
Цинк Угри, иммунодефицит, катаракта, экзема, герпес, мужское бесплодие, язвы и инфекции кишечника, псориаз, ревматоидный артрит Устрицы, корень имбиря, говядина, сушеный горох, индейка, лук-порей, сыр чеддер, швейцарский сыр, крабы, зелень горчицы, тунец

Итак,  микроэлементы должны присутствовать в ежедневном рационе питания, т.к. имеют большое значение для клеточных мембран и межклеточных взаимодействий – не только как кофакторы ферментных систем, но и как структурные элементы белков.

Особое значение имеет правильная организация питания при муковисцидозе (МВ), т.к оптимальное содержание микроэлементов в организме необходимо для  нормализации  функционирования клеточных мембран.
Муковисцидоз определяется  мутацией в одном гене 7-й хромосомы, которая кодирует МВ- регулятор трансмембранной проводимости (CF transmembrane conductance regulator — CFTR).   Белок CFTR  регулирует хлоридный  мембранный канал.  Однако существуют данные, что он также регулирует и другие  ионные каналы клеточной мембраны. Поскольку многие микроэлементы связаны как с энергетическим  обеспечением клетки, так и с комплексом мембранной проводимости, в современных исследованиях анализируется  не только их участие и функциональное значение  в развитии муковисцидоза, но и в разработке терапевтической стратегии, согласно которой элементный  статус организма необходимо учитывать и корректировать в случае его нарушения при лечении больных муковисцидозом.

ЖЕЛЕЗО
Пониженное содержание железа в сыворотке крови часто наблюдается при МВ, и, как считают, обусловлен наличием хронического воспалительного процесса. Наличие анемии, даже не значительно выраженной, приводит к снижению иммунитета и восприимчивости  к инфекции, как специфической для МВ, так и к обычным инфекционным заболеваниям и увеличению количества легочных  обострений.
Недавно было обнаружено, что внеклеточное железо, которое содержится в мокроте больных МВ, используют бактерии (синегнойная палочка) для образования защитных биопленок. При обострении концентрация железа в крови снижается, а в легких, напротив, возрастает, что способствует появлению бактериальных колоний, устойчивых ко многим антибиотикам.
При лечении обострени, по последним данным, снижается концентрация свободного железа в мокроте и увеличивается концентрация сывороточного железа. Эти изменения коррелируют с уменьшением в процессе лечения концентрации маркеров воспаления – интерлейкина 6 и  и гепцидина-25.
Воспаление или инфекция повышают уровень IL-6, который стимулирует выработку гепсидина. Гепцидин контролирует концентрацию  железа, блокируя ферропожтин, фермент, который отвечает за всасывание железа в желудочно-кишечном тракте.  Когда количество гепцидина увеличивается, содержание железа в сыворотке крови уменьшается,  а железо в мокроте и дыхательных путях увеличивается.
Результаты вышеуказанных исследований ставят перед специалистами сложную задачу: с одной стороны, железо необходимо, а с другой стороны при его достаточном количестве в легких синегнойная палочка получает дополнительную защиту.
В настоящее время проводятся исследования возможности местного применения хелатов (веществ, связывающих железо) для удаления железа из легких с целью уменьшения образования бактериальных биопленок.

МЕДЬ
Патофизиология муковисцидоза кроме дефицита железа характеризуется также дефицитом меди в сыворотке крови. У пациентов наблюдается пониженная активность трех ферментов, участвующих в защите и детоксикации клеток от свободных радикалов, и имеющих в своем составе медь: супероксиддисмутаза, цитохром С оксидаза, глутатионпероксидаза. Кроме того, вследствие дефицита меди снижается выработка веществ, обладающих противовспалительной активностью – интерлейкинов. Таким образом, дефицит меди при муковисцидозе приводит к усилению окислительного стресса, дополнительному повреждению легких свободными радикалами, и поддержанию хронического воспалительного процесса в легких.

ЦИНК

Цинк является важным элементом, играющим  особую роль в физиологии легких. При участии  переносчиков цинка  свободный цинк локализуется в эпителии дыхательных путей. Цинк влияет на синтез белков дыхательных путей, он имеет противовоспалительное и  антиоксидантное действие. Дефицит  цинка  приводит к усилению окислительных повреждений в дыхательных путях, вызывая инфильтрацию воспалительных клеток и увеличение супероксид-радикала  и оксида азота, разрушающих мембраны клеток.   При дефиците цинка воспаление  проходит более интенсивно и часто сопровождается астматическим компонентом.
Во многих исследованиях показано, что добавление цинка в качестве пищевых добавок снижало количество и тяжесть легочных обострений при МВ, уменьшало длительность приема антибиотиков, а также положительно влияло на показатели функции легких. Кроме того, при дополнительном приеме цинка у пациентов увеличивался вес.
СЕЛЕН
При муковисцидозе дефицит селена наблюдается у многих пациентов. В настоящее время не обнаружено прямой патогенетической взаимосвязи между дефицитом селена и тяжестью состояния и количеству обострений при МВ. Однако дефицит селена при МВ может приводить к другим (не легочным) последствиям, описанным выше. Напомним, что селен участвует в обмене витамина Е, значительный дефицит которого наблюдается при МВ, и, следовательно, дефицит селена вносит еще больший дисбаланс в работу этого
Заключение
Итак, краткий литературный обзор свидетельствуют о важной клинической  роли макро- и микроэлементов, витаминов и антиоксидантов при развитии муковисцидоза. Без  анализа  и контроля этих компонентов метаболизма в настоящее время  невозможно  построить адекватную и эффективную терапевтическую стратегию, сложно ориентироваться в индивидуальных особенностях протекания заболевания у каждого пациента  и выработать стратегию лечения, которая позволит длительное время поддерживать хорошее состояние здоровья.  В современной медицине макро- и микроэлементный анализ  является чрезвычайно важным для пациентов. Исследования содержания микроэлементов проводят в сыворотке крови, в волосах и в моче. Причем содержание микроэлементов в волосах позволяет оценить   уровень содержания микроэлементов, который наблюдается у пациентов постоянно, то есть провести интегральную ретроспективную оценку микроэлементного  статуса. Также оценка микроэлементов в волосах позволяет проводить анализ пациентам, живущим в регионах, где нет собственных лабораторий. В Москве одной из центральных лабораторий, выполняющих исследования микро и макроэлементов является Центр биотической медицины (руководитель профф. Скальный А.В., г. Москва, ул. Земляной вал, д. 46, тел. 8-495- 917-71-21, 8-800-333-33-46 http://www.microelements.ru). Лаборатория сертифицирована Агентством Сертификации и Стандартизации Госстандарта России и оснащена европейским оборудованием. Собственная курьерская служба позволяет отправить биологический материал на исследование из любого региона страны.

Литература
1. Скальный А.В., Рудаков И.А.  Биоэлементы в медицине. – 2004. –М: Мир. – 271 стр.

2. Gifford AH, Moulton LA, Dorman DB, Olbina G, Westerman M, Parker HW, Stanton BA, O’Toole GA. Iron homeostasis during cystic fibrosis pulmonary exacerbation // Clin Transl Sci. –2012. V.5. –P. 368-373.

3. Wang G. State-dependent regulation of cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) gating by a high affinity Fe3+ bridge between the regulatory domain and cytoplasmic loop 3. // J Biol Chem. –2010.– V,285(52). – P.40438-47.

4. Gifford AH, Miller SD, Jackson BP, Hampton TH, O’Toole GA, Stanton BA, Parker HW. Iron and CF-related anemia: expanding clinical and biochemical relationships.// Pediatr Pulmonol. – 2011.– V.46(2). –P. 160-5.

5. Hunter RC, Asfour F, Dingemans J, Osuna BL, Samad T, Malfroot A, Cornelis P, Newman D.K. Ferrous iron is a significant component of bioavailable iron in cystic fibrosis airways. // MBio. – 2013. –V.4. – P. e00557-13.

6. Ghio AJ1, Roggli VL, Soukup JM, Richards JH, Randell SH, Muhlebach MS. Iron accumulates in the lavage and explanted lungs of cystic fibrosis patients. // J Cyst Fibros. –2013.– V.12(4). – P.390-8.

7. Konings AF1, Martin LW, Sharples KJ, Roddam LF, Latham R, Reid DW, Lamont IL.
Pseudomonas aeruginosa uses multiple pathways to acquire iron during chronic infection in cystic fibrosis lungs. // Infection and Immunity.– 2013.–  V. 81(8). – P.2697-704

8.  Souza CE1, Maitra D, Saed GM, Diamond MP, Moura AA, Pennathur S, Abu-Soud HM. Hypochlorous acid-induced heme degradation from lactoperoxidase as a novel mechanism of free iron release and tissue injury in inflammatory diseases. // PLoS One. –2011.– V.6(11):e27641.
.
9. O’May C.Y., Sanderson  К, Roddam L.F., Kirov  S.М., Rid D.W. Iron-binding compounds impair Pseudomonas aeruginosa biofilm formation, especially under anaerobic conditions. // J Med Microbiol. – 2009. – V.58(Pt 6). – P.765-73.

10. Reid DW1, Carroll V, O’May C, Champion A, Kirov SM. Increased airway iron as a potential factor in the persistence of Pseudomonas aeruginosa infection in cystic fibrosis // Eur Respir J. –2007.– V.30(2). – P. 286-92.

11. Berlutti F1, Morea C, Battistoni A, Sarli S, Cipriani P, Superti F, Ammendolia MG, Valenti P. Iron availability influences aggregation, biofilm, adhesion and invasion of Pseudomonas aeruginosa and Burkholderia cenocepacia. // Int J Immunopathol Pharmacol. – 2005.– V. 18(4).–P. 661-70.

12. Musk DJ1, Banko DA, Hergenrother PJ. Iron salts perturb biofilm formation and disrupt existing biofilms of Pseudomonas aeruginosa // Chem Biol. – 2005. – V.12(7). –P.789-96.
.
13. Gziut M1, MacGregor HJ, Nevell TG, Mason T, Laight D, Shute JK. Anti-inflammatory effects of tobramycin and a copper-tobramycin complex with superoxide dismutase-like activity // Br J Pharmacol.– 2013.– V. 168(5). –P. 1165-81.
.
14. Best K1, McCoy K, Gemma S, Disilvestro RA  Copper enzyme activities in cystic fibrosis before and after copper supplementation plus or minus zinc // Metabolism. 2004. –V. 53(1). –P.37-41.

15. Maqbool A1, Schall JI, Zemel BS, Garcia-Espana JF, Stallings VA. Plasma zinc and growth status in preadolescent children with cystic fibrosis //J Pediatr Gastroenterol Nutr. –2006.–  V. 43(1). –P. 95-101.
.
16. Zalewski PD Zinc metabolism in the airway: basic mechanisms and drug targets.// Curr Opin Pharmacol.–  2006.– V.6(3).– P.237-43.

17. Van Biervliet S1, Van Biervliet JP, Robberecht E. Serum zinc in patients with cystic fibrosis at diagnosis and after one year of therapy.// Biol Trace Elem Res. – 2006.– V.112(3). – P.205-11.

18. Van Biervliet S1, Vande Velde S, Van Biervliet JP, Robberecht E. The effect of zinc supplements in cystic fibrosis patients. // Annals of Nutrition and Metabolism.– 2008.– V.52(2).– P.152-6.

19. Van Biervliet S1, Van Biervliet JP, Vande Velde S, Robberecht E. Serum zinc concentrations in cystic fibrosis patients aged above 4 years: a cross-sectional evaluation // Biol Trace Elem Res.–  2007.– V.119(1). –P.19-26.

20. Abdulhamid I1, Beck FW, Millard S, Chen X, Prasad A. Effect of zinc supplementation on respiratory tract infections in children with cystic fibrosis.// Pediatr Pulmonol. –2008.–V. 43(3).– P. 281-7.

21. Hargitai D1, Pataki A, Raffai G, Füzi M, Dankó T, Csernoch L, Várnai P, Szigeti GP, Zsembery A Calcium entry is regulated by Zn2+ in relation to extracellular ionic environment in human airway epithelial cells. // Respir Physiol Neurobiol.– 2010.– V. 31. –170(1).– P. 67-75.

22.  Ciavardelli D1, D’Orazio M, Pieroni L, Consalvo A, Rossi C, Sacchetta P, Di Ilio C, Battistoni A, Urbani A. Proteomic and ionomic profiling reveals significant alterations of protein expression and calcium homeostasis in cystic fibrosis cells. // Mol Biosyst. – 2013.– V.  9(6).–P. 1117-26.

23. Shamseer L1, Adams D, Brown N, Johnson JA, Vohra S. Antioxidant micronutrients for lung disease in cystic fibrosis.// Cochrane Database Syst Rev.– 2010.– V. 8;(12):CD007020.
24. AG, Miller V, Shenkin A, Fell GS, Taylor. Selenium and glutathione peroxidase status in paediatric health and gastrointestinal disease.// J Ped Gastroenterol Nutr.– 1994.–V. 19. P. 213-9
25. Wallach J. D., Lan M., Yu W. H., Gu B.Q., Yu F. T., Goddard R. F. Common denominators in the etiology and pathology of visceral lesions of cystic fibrosis and Keshan disease // Biological Trace Element Research.. — 1990. — V. 24. — № 3. — P. 189-205.

26. Rayman MP. Dietary selenium: time to act.// BMJ.– 1997.- V. 314.-P  387-8
27 Alex H. Gifford, M.D.,1 Lisa A. Moulton, R.N. et al.  Iron homeostasis during cystic fibrosis pulmonary exacerbation // Clin Transl Sci. Aug 2012; 5(4): 368–373.
28. Van Biervliet S. • Vande Velde S. • Van Biervliet J.P. • Robberecht E. The Effect of Zinc Supplements in Cystic Fibrosis Patients //Ann Nutr Metab 2008;52:152–156