Человеческое тело — это поразительная лаборатория, где в сложном взаимодействии сосуществуют множество химических соединений и элементов. Подобная «химическая сокровищница» характерна и для других живых организмов: в нас, как и в них, можно найти едва ли не весь перечень элементов из таблицы Менделеева — от благородного золота до жизненно необходимого кобальта. Возникает закономерный вопрос: какова роль этих элементов в нашем организме? Являются ли серебро, ртуть и радий действительно необходимыми для нашего существования или же они — нежелательные «гости», несущие угрозу здоровью?

Исследование различий в количественном содержании, биологической роли и химических свойствах макро- и микроэлементов в организме человека представляет значительный интерес для таких научных областей, как физиология, нутрициология, медицина и экология. Это обусловлено тем, что элементы играют важнейшую роль в поддержании здоровья, участвуют в метаболических процессах и могут оказывать токсическое воздействие при определённых условиях.

Минеральные вещества — неотъемлемая часть обмена веществ в организме человека. Они обеспечивают структурную целостность и поддерживают функциональную активность всех органов и систем. Человеческий организм — это сложная саморегуляция биохимическая система, и работа её немыслима без минеральных веществ. Они присутствуют во всех тканях и биологических жидкостях, участвуют в структурной организации клеток, обеспечивают работу ферментных систем и поддерживают гомеостаз. Хотя минеральные вещества не являются источником энергии, их недостаток или избыток может привести к серьёзным нарушениям обмена веществ и развитию хронических заболеваний.

В современном мире, где пищевые привычки и образ жизни претерпевают значительные изменения, вопрос обеспечения организма необходимыми минеральными веществами становится особенно актуальным. Несмотря на то что металлы составляют всего около 3 % от массы тела человека, их биологическая значимость трудно переоценить. Наглядно это продемонстрировано на диаграмме (рисунок 1), где представлены основные металлы, необходимые человеку (железо, кальций, калий, натрий, магний, цинк и другие), а также описаны их ключевые функции и уровень биологической активности.

Рис. 1. Диаграмма показывает основные металлы, необходимые организму человека (железо, кальций, калий, натрий, магний, цинк и другие), их ключевые функции и уровни их биологической активности

Среди множества элементов около десяти получили название «металлов жизни»: кальций, калий, натрий, магний, железо, цинк, медь, марганец, молибден и кобальт. Всего около 30 элементов признаны биогенными, то есть критически важными для жизнедеятельности организма [9].

Среди биогенных элементов выделяют макро- и микроэлементы. Макроэлементы — это те химические элементы, содержание которых в организме превышает 0,005 % массы тела. К ним относятся, например, натрий, магний, калий и кальций. Их совокупная массовая доля в организме человека достигает примерно 99,5 %. Микроэлементы, напротив, присутствуют в организме в крайне малых количествах — не более 0,005 % массы тела, а их концентрация в тканях не превышает 0,000001 %. Среди микроэлементов выделяют незаменимые, к которым относятся железо, медь, марганец, цинк, кобальт, молибден и хром. Регулярное поступление этих элементов с пищей или водой абсолютно необходимо для поддержания нормальной жизнедеятельности организма.

Поддержание стабильного химического состава — одно из ключевых условий здоровья человека. Уровень содержания некоторых элементов (например, свинца, кальция, цинка, селена, йода и других) может существенно варьироваться в зависимости от экологических условий, рациона питания и профессиональной деятельности человека. Отклонения в содержании химических элементов могут привести к разнообразным нарушениям здоровья. Поэтому анализ и коррекция обмена макро- и микроэлементов имеют большое значение для улучшения состояния здоровья населения в различных регионах России. [1]. Патологические состояния, вызванные дефицитом, избытком или дисбалансом макро- и микроэлементов, объединяются под термином «микроэлементозы». Они распространены не только в России и странах СНГ, но и во всём мире. В наши дни проблема коррекции обмена макро- и микроэлементов стоит особенно остро. Исследования показывают, что недостаток важнейших для жизни микроэлементов, таких как селен, цинк, железо, йод и марганец, а также избыточное накопление токсичных веществ — ртути, свинца, мышьяка и никеля — могут повышать риск развития различных заболеваний. Среди них — злокачественные новообразования кожи, мозга, органов желудочно-кишечного тракта, лимфопролиферативные и аутоиммунные заболевания, а также инфекционные и дегенеративные патологии [2].

В настоящее время проблема коррекции обмена макро- и микроэлементов является чрезвычайно актуальной.

Недостаток определённых биоэлементов ослабляет противоопухолевый иммунитет, что создаёт предпосылки для возникновения раковых опухолей. Эксперименты выявили, что недостаток селена, цинка, меди, магния и кальция в рационе может провоцировать развитие опухолей [3].

Например, в некоторых регионах высокая заболеваемость раком желудка коррелирует с низким уровнем магния в окружающей среде и продуктах питания [4]. Развитие рака пищевода в ряде случаев связывают с дефицитом молибдена, марганца и цинка [5]. Отдельные исследования подчёркивают потенциальную антиканцерогенную роль лития [6].

Избыточное накопление токсичных элементов, таких как ртуть, свинец, кадмий и мышьяк, может негативно сказываться на здоровье детей, способствуя развитию инфекционных и аллергических заболеваний, патологий кожи и щитовидной железы, неврологических расстройств и нарушений полового созревания [7].

Есть данные, указывающие на то, что свинец оказывает влияние на нейропсихическое развитие детей [8]. При избыточном содержании свинца в организме наблюдается снижение уровня жизненно важных элементов — кальция, железа, цинка и селена — в органах и тканях.

Таким образом, биоэлементный статус человека формируется под воздействием различных факторов, включая биогеохимические характеристики региона проживания и условия, связанные с профессиональной деятельностью.

Основным естественным способом получения необходимых биоэлементов является сбалансированное питание, которое должно учитывать не только макрокомпоненты (белки, жиры и углеводы), но и минорные составляющие — микроэлементы (всего около 30 минералов), витамины (15 видов) и другие биологически активные вещества (например, флавоноиды, фитостерины, катехины, каротиноиды, фосфолипиды и так далее).

Для оптимизации элементного баланса в популяции разрабатываются специальные программы. Они включают комплекс мер, направленных на поддержание оптимального химического состава организма, устранение дефицитов или избытков микроэлементов и минимизацию негативного воздействия экологических факторов. В такие программы входят диагностика состояния здоровья, коррекция рациона, медицинские вмешательства и мониторинг экологической обстановки.

Таким образом, биогеохимические особенности региона проживания связаны с содержанием жизненно необходимых элементов в воде, почве и других компонентах окружающей среды, в разных климатогеографических регионах уровень определённых микроэлементов может значительно варьироваться, что влияет на обеспеченность организма ими. Нарушения биоэлементного статуса (микроэлементозы) рассматриваются как один из факторов риска снижения адаптационно-приспособительных механизмов с последующим формированием патологических состояний. Определение элементного состава биосред человека позволяет проводить мониторинг состояния здоровья и формировать группы риска по дисэлементозам и профессиональным заболеваниям. При этом успешность внедрения таких программ зависит от комплексного подхода, включающего медицинские, экологические и социальные аспекты. Важно учитывать региональные особенности и проводить регулярный мониторинг эффективности мероприятий.

Литература:

1. Агаджанян Н. А. Экологобиогеохимические факторы и здоровье человека / Н. А. Агаджанян, В. Л. Сусликов, Н. В. Ермаков, А. Ш. Капланова // Экология человека. № 1. — 2000.
2. Авцын А. П. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / А. П. Авцын, А. А. Жаворонков, М. А. Риш. М.: Медицина, 1991.-496 с.
3. Бабенко, Г. А. Микроэлементозы человека: патогенез, профилактика, лечение / Г. А. Бабенко // Микроэлементы в медицине. — 2001. — Т. 2, № 1. — С. 2–5.
4. Боев, В. М. Микроэлементы и доказательная медицина / В. М. Боев. — Москва: Издательство «Медицина», 2005. — 208 с.
5. Гэрэлээ Хатанбаатар, Байков Вади Валентинович Этиология и факторы риска рака пищевода // БМЖ. 2011. № 7. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/etiologiya-i-faktory-riska-raka-pischevoda
6. Таскаева Ю. С., Бгатова Н. П. Соли лития в экспериментальной онкологии (обзор литературы). Сибирский научный медицинский журнал. 2019; 39 (5): 12–18.
7. Цатурян С. Я., Грабеклис А. Р. Сравнение элементного состава волос девочек препубертатного и пубертатного возраста // Вестник РУДН. Серия: Медицина. 2002. № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnenie-elementnogo-sostava-volos-devochek-prepubertatnogo-i-pubertatnogo-vozrasta
8. Социоэкономические эффекты влияния токсичных металлов на психо-интеллектуальное здоровье детей и подростков / А. В. Скальный, Е. Ю. Астраханцева, М. Г. Скальная [и др.] // Микроэлементы в медицине. — 2017. — Т. 18, № 3. — С. 3–12.
9. Филиппова В. А., Лысенкова А. В. Химия биогенных элементов (лекция) // Проблемы здоровья и экологии. 2013. № 4 (38). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/himiya-biogennyh-elementov-lektsiya