Вы здесь

Источники микроэлементов для человека и влияние их на состояние зубов

ИСТОЧНИКИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА И ВЛИЯНИЕ ИХ НА СОСТОЯНИЕ ЗУБОВ

Уровень содержания и динамика обмена микроэлементов в животном организме отражает круговорот их в природе. Источником элементов для растений и животных являются литосфера и грунты. Они обогащают минеральный состав воды. Из почвы через растительные и животные продукты, а из воды непосредственно, необходимые для жизни элементы поступают в организм человека, обусловливая в определенной мере химический состав тканей и органов. Особенности состава почв и вод отражаются на балансе микроэлементов в организме человека и животных. Schröder полагает, что только те элементы, которые содержатся в растениях, имеют существенное значение для человека; если элемент отсутствует в растениях, но содержится в организме человека, то его можно рассматривать как загрязнение из внешней среды.

Удельный вес воды и пищи как источников поступления микроэлементов в организм неодинаков для всех элементов. Например, суточная потребность человека в йоде составляет 120—200 γ. Вода содержит 1 γ йода в 1 л, естественно, что основное количество поступает не с водой, а с пищей. Стронций сосредоточен в почвах и водах как спутник кальция. Фтор попадает в ландшафт из горных пород, в которых содержится главным образом в составе апатита Cas(PO4)3. Количество фтора, поступающее с пищей, колеблется в пределах 0,5— 1,2 мг в сутки (в среднем 0,8 мг). По сравнению с количеством фтора в воде местностей с невысоким его содержанием (в среднем 0,4 мг/л) пища является основным источником этого микроэлемента для организма. Всасываемость фтора воды составляет 95—97%, а фтора пищи — 85%. В детском организме задерживается 25— 30% поступающего фтора, а к 40 годам — до 1,5—4%. Фтористые соединения пищевых продуктов вызывают те же изменения зубов, что и фтористые соединения, растворенные в воде, но несколько слабее, даже при эквивалентном введении. Приведенные примеры свидетельствуют о том, что содержание микроэлементов в почвах и водах представляет для биологов и медиков практический интерес. В связи с этим составляются картограммы содержания микроэлементов в почвах и природных водах Латвии, Белоруссии, Украины, Сибири. Сотрудники лаборатории биохимии Всесоюзного института животноводства разработали первую схематическую карту биогеохимических провинций. Однако еще не проведены исследования, не составлена карта геохимических зон с характеристикой химического состава грунтов и питьевых вод. Такие сведения крайне необходимы для обоснования дифференцированной профилактики кариеса с помощью одного из противокариозных средств — фтора и других микроэлементов. До настоящего времени имелись лишь разрозненные сведения о содержании некоторых микроэлементов в почвах отдельных местностей и некоторых продуктах питания. Такое положение лишает возможности при составлении диет регулировать их микроэлементный состав.



Огромное влияние микроэлементов на рост растений послужило причиной к широкому применению микроудобрений. В животноводстве для повышения продуктивности также применяют микроэлементы: медь, йод, цинк, селен, кобальт, марганец, бор и др.

Использование микроэлементов в сельском хозяйстве порождает весьма важную гигиеническую проблему. Почва при внесении микроудобрений обогащается сама и неизбежно обогащает микроэлементами растения, произрастающие на ней и составляющие продукты питания. Коэффициент биологического поглощения микроэлементов растениями весьма различный и изменяется в пределах от 2 до 20. Уменьшение коэффициента биологического поглощения для кальция, магния и бария до 0,2—2,0 наблюдали в условиях, когда содержание этих элементов в почве было аномально большим. В этих случаях растения ограничивали их поглощение с помощью каких-то механизмов типа биологического барьера. В зависимости от уменьшения или повышения содержания, в частности, кобальта в почвах изменяется его содержание в кормовых растениях, что, как полагает В. В. Ковальский, влечет за собой обеднение или обогащение кобальтом животных организмов. Основательно изменяется содержание микроэлементов в источниках питания человека.

Путем внесения микроудобрений можно не только повышать урожайность; введение комплекса определенных микроэлементов в продукты питания через почву может быть одним из путей профилактики определенных заболеваний. Вместе с тем микроэлементы, повышающие валовую урожайность, могут быть нежелательны в организме. Необходимо тщательно изучать влияния различных микроэлементов на организм, ибо неизвестно, какие удобрения могут быть применены в будущем для повышения урожайности и в каком количестве они перейдут в продукты питания.

Гигиеническое значение минерального состава питьевой воды не подлежит сомнению, хотя и до настоящего времени минеральный состав воды полностью не изучен. Особенно это касается микроэлементов, за исключением единичных (фтор, йод). Сточные воды, которые попадают в реки, загрязняют их воду микроэлементами, содержащимися в отходах предприятий (барий, хром, марганец, медь и др). В США ежедневно без очистки выпускали в водоемы, по данным Я. И. Грушко, 946 млн. м3 и после недостаточной очистки — 567 млн. м3 сточных вод. Очищенная вода для питья из р. Миссисипи содержала хром и барий, которые исключаются из состава элементов воды согласно американскому стандарту. Много токсических микроэлементов (свинец, мышьяк) попадает в грунт и воду с сельскохозяйственными затравителями. Промышленные предприятия штата Вашингтон ежегодно применяли 3000 τ мышьяковистых солей свинца, в результате чего в воде обнаружены свинец и мышьяк. Загрязнение почв и питьевых вод несвойственными для них микроэлементами могут оказывать отрицательное влияние на организм животных и человека, вызывать различные патологические состояния.

Микроэлементы, поступающие в организм с водой, составляют 5% суточного баланса, который определяется суточной потребностью. Поэтому при учете баланса необходимо принимать во внимание данные всех объектов внешней среды (питьевую воду, пищевые продукты, воздух), в частности, для йода, брома, фтора, кобальта. По данным Μ. М. Ковалева, вода содержала во всех случаях исследования алюминий, кремний, титан, ванадий, марганец, железо, никель, цинк, стронций, молибден, олово. Непостоянно содержатся медь, свинец, хром, барий, литий, серебро и висмут. Поэтому вода является одним из главных источников некоторых микроэлементов для организма.

В воде соли микроэлементов, за исключением кремния и железа, находятся в растворенном состоянии; в пищевых продуктах — в нерастворимой форме. Несмотря на это, основную массу солей организм получает с пищевыми продуктами, а не с водой. Не может быть обеспечено питьевой водой необходимое количество фосфора (1,5 г в сутки) и железа (15 мг в сутки), так как в ней концентрация фосфора не превышает 0,1 — 0,2 мг/л, а железа — 0,2—2,0 мг/л. Фтор и йод не могут быть обеспечены полностью за счет пищевых продуктов. Поэтому особенно в период повышенной потребности во фторе (период минерализации окостеневающих тканей организма), при недостатке его в пище (меньше 1 мг в сутки) значение концентрации фтора питьевой воды возрастает. П. И. Баранник, И. А. Михалюк. Р. П. Мнацаканян, И. Н. Цветкова, Г. С. Яцула в связи с этим рассматривают изучение микроэлементного состава воды с точки зрения возможности нормирования его для предупреждения дисбаланса микроэлементов в организме.

Микроэлементный компонент воды в общем балансе поступления микроэлементов в организм отдельные авторы расценивают по-разному. По нашему мнению, микроэлементы воды имеют большое значение, особенно в условиях современного питания, когда несколько нивелируется значение микроэлементного состава пищи. Вместе с тем пища является одним из главных источников, который регулирует микроэлементный баланс в организме; основным источником многих микроэлементов для человека является пища. Разнообразная пища полностью удовлетворяет суточную потребность человека в таких жизненно важных элементах, как медь, железо, марганец, цинк, никель и др.

Микроэлементы пищи, поступающие в организм, сами по себе являются биологически активными веществами. Кроме того, элементы, находящиеся в пищевых продуктах, влияют на содержание витаминов в них. Установлено, например, что чем больше в продукте марганца, тем больше витамина B1 Вместе с тем при больших концентрациях марганца содержание витамина С в овощах снижается. Недостаток молибдена и избыток марганца в почвах ведут к снижению содержания витамина С в растениях. Эти данные свидетельствуют о значении микроэлементов пищи для человека.

Растительные продукты питания животных и человека в разных районах содержат неодинаковый количественный и качественный состав микроэлементов. В значительной степени он зависит от состава и количества минеральных удобрений  и микроэлементного состава почв. Исследования содержания некоторых микроэлементов в пищевых рационах населения центральной зоны Украины показали, что мы располагаем весьма ограниченными сведениями о фактическом содержании микроэлементов в суточных рационах жителей разных населенных мест (биогеохимических провинций). Эти сведения не позволяют произвести даже ориентировочную оценку обеспеченности населения теми микроэлементами, суточная потребность которых известна. Авторы изучили содержание меди, марганца, молибдена, никеля, титана, хрома, свинца, цинка, серебра, олова в продуктах, производимых в Киевской области, из ее южных районов поступает большинство продуктов в Киев. При рациональном суточном пищевом рационе, по мнению авторов, население центральной зоны Украины обеспечено микроэлементами в пределах физиологической потребности. Отмечено только сравнительно низкое содержание цинка и высокое содержание марганца и хрома.

Особое значение имеет комплекс микроэлементов в продуктах, занимающих большой удельный вес в рационе человека,— хлеб из ржаной и пшеничной муки. Хлеб сохраняет содержание калия, кальция, магния, железа и фосфора такое же, как и в муке. В зерне пшеницы содержится: цинка— 100 γ%, никеля — 35, железа —31, марганца — 24,39, меди — 9, алюминия — 3 γ%, следы ванадия и селена. Подавляющее количество микроэлементов В. А. Леонов обнаружил в периферических частях зерна. Рожь богата медью (90 мг/кг сухого зерна), титаном (0,8 мг/кг сухого зерна). Рис очень беден микроэлементами. В нем найдены лишь следы железа и марганца. Картофель содержит железо, никель, марганец, медь, алюминий, мышьяк и кобальт; капуста бедна микроэлементами (железо и следы марганца, йода и цинка). Ценность меда, как продукта питания, заключается в высоком содержании витаминов и, по данным С. Младенова, микроэлементов. Концентрация их меняется в зависимости от места сбора, от вида медоносов, которые избирательно, как и все другие растения, могут концентрировать в нектаре определенные микроэлементы. Больше других продуктов содержат медь печень, помидоры, капуста.

В пищевых продуктах (некоторые районы Львовской области) наблюдаются значительные колебания содержания кобальта. Объясняется это тем, что продукты выращивались на разных почвах и имеют разные биологические особенности в зависимости от сортности продукта. Свинцом богат творог (0,464 мг%); мясо различных животных в среднем содержит 0,09 мг% свинца. В местностях с повышенным содержанием свинца в почвах концентрация его в овощах и фруктах превышает обычную в 2—5 раз, а в некоторых случаях — в 10 раз. Йода много в свекле, моркови, огурцах; брома — в огурцах; алюминия — в чечевице, горохе, грибах, шпинате — 11—49 мг% ; мало — в мясе — 2 мг%. Содержание алюминия увеличивается в пище, приготовленной в алюминиевой посуде. Из продуктов, производимых в центральной Украине, молибденом богата фасоль (126,25%), черная смородина (190,13%), говяжья печень (282,47%). Содержание его заметно повышается от применения молибденовых удобрений. Ценны по содержанию марганца, кобальта, никеля, цинка, железа, алюминия, кремния и титана фруктово-ягодные соки: виноградный, клубничный, мандариновый, апельсиновый и свекольный; яблочный, лимонный, вишневый, томатный содержат мало микроэлементов. Фтора с пищевыми продуктами поступает в организм 0,54—1,6 мг в сутки. Больше всего его содержится в морской рыбе (4,8 мг/кг), особенно в ее коже — 20 мг/кг, в листьях чая (42—133 мг/кг). В настой чая из листьев переходит около 85% солей фтора. Фтора много в листьях петрушки, зеленом луке.

Особенно большое значение имеет знание микроэлементного состава пищи детей раннего возраста. Это наиболее эффективный период воздействия диетой на организм. Наряду с качеством диеты в белковом, витаминном отношении, необходимо, чтобы она была полноценна и по содержанию минеральных веществ. Регулировать минеральный состав пищи для оптимального соотношения микроэлементов можно только зная количественное и качественное содержание их в пищевых продуктах.

В то же время даже хорошо разработанные пищевые рационы для детей с точки зрения соотношения белков, жиров, углеводов и витаминов составляются без учета таких важных факторов питания, как микроэлементы. Вместе с тем правильной диетой можно предупредить целый ряд заболеваний и благотворно влиять на детский организм. Диета маленьких детей включает много молочных продуктов, бедных микроэлементами, поэтому при разработке ее О. М. Лaгo  рекомендует это учитывать. Микроэлементный состав молока может изменяться за счет посуды и металлических частей аппаратуры, в которой перерабатывается молоко (алюминий, медь и олово). Особенно это заметно в молочных продуктах. В молоке, кефире, простокваше было обнаружено 11 микроэлементов, а в сырковой массе—18.

Особое значение приобретают микроэлементы для детей, в первую очередь грудного возраста, ибо мы не можем ничем восполнить дефицит микроэлементов, если он имеется в женском молоке. Молоко женщины относительно бедно по содержанию микроэлементов. Вместе с тем грудное вскармливание имеет большое значение для полноценного развития и формирования детского организма и его жевательного аппарата. По данным Р. Д. Габовича и О. А. Кульской, в средней пробе, составленной из равных количеств грудного молока 30 женщин, содержались: медь (0,54 мг/л), марганец (0,029 мг/л), молибден (0,002 мг/л), никель (0,008 мг/л), титан (0,024 мг/л), хром (0,04 мг/л). В женском молоке меди в 2—4 раза больше, а стронция в 6 раз меньше (Bersin, 1963), чем в коровьем, и содержание ее весьма непостоянно. С 1-го до 7-го месяца содержание меди падает с 70 до 20 мг%, с 7-го месяца и до конца лактационного периода содержание меди в молоке почти не меняется (22—27мг%). Самое высокое содержание меди в молоке в 1-й месяц лактации (табл. 10).

табл. 10 Суточное поступление ребенку микроэлементов с грудным молоком матери в зависимости от возраста

Дефицит микроэлементов в грудном возрасте компенсируется за счет самого плода; он накапливает определенное количество микроэлементов за период внутриутробного развития, а во время грудного вскармливания расходует эти запасы. Свинец попадает в организм новорожденных с молоком матери. Приведенные краткие данные свидетельствуют о систематизации и полном обследовании продуктов питания на содержание микроэлементов, при этом учитывая биогеохимические особенности различных географических районов.



По данным Г. П. Зарубина, суточный водный баланс человека составляет 2,5—4,5 л. В него входит вода плотной части пищевого рациона (800—1000 мл), образующаяся в организме в процессе обмена (300— 400 мл), жидкой части пищевого рациона (1200— 1300 мл). Последнюю составную называют условно свободной жидкостью; ее составляют напитки, вода, супы, молоко, соки.

Мы (совместно с Л. И. Коваленко) изучили суточное поступление микроэлементов с водой и пищей в организм. Исследование проводили на контингенте учащихся профтехучилищ. Опросом установлено, что помимо воды, которая входит в состав пищи, учащийся принимает до 300 мл питьевой воды.

Суммарный суточный баланс поступающих в организм микроэлементов обеспечивает суточный рацион и потребляемая питьевая вода.

Анализ воды в гг. Луцке, Ковеле и Камень-Каширском проводили для установления концентраций микроэлементов фтора, алюминия, ванадия, железа, кобальта, кремния, марганца, меди, стронция, хрома, цинка. Пробы воды для определения фтора согласно рекомендациям ГОСТ 2874—74 брали не менее 2 раз в течение суток из каждой скважины. Если проб было более 2, то каждую последующую брали через 24 ч после предыдущей. Концентрацию фтора определяли колориметрическим методом при помощи циркон-ализаринового реактива в модификации Р. Д. Габовича . Повторные анализы слепым методом из тех же источников провели в институте общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева. Результаты анализов были абсолютно идентичны: вода содержала фтора в г. Луцке 0,175 мг/л, г. Ковеле — 0,325, г. Камень-Каширском — 0,325 мг/л.

Остальные перечисленные выше микроэлементы в золе сухого остатка воды определяли методом количественного спектрального анализа. В этих целях в гг. Луцке, Ковеле было взято из артезианских скважин соответственно 27 и 33 пробы В г. Камень-Каширском сеть неокольцована, поэтому из 3 скважин было взято 36 проб воды — из каждой скважины по 12 проб. В табл. 11 представлены результаты анализов.

табл. 11 Содержание микроэлементов в питьевых водах

Если судить по данным анализа, то, учитывая содержание микроэлементов только в воде, можно отметить, что меньшая концентрация их при равном содержании фтора неблагоприятно действует на состояние зубов. Так, в г. Ковеле, где поражаемость достигает 93,8±0,7%, содержание микроэлементов меньше: кремния — в 3, ванадия — в 3, хрома — в 2, марганца — в 5, железа — в 4, кобальта — в 6, меди — в 4, стронция — 2 раза, чем в г. Камень-Каширском. Противокариозное действие оказывают совместно со фтором и перечисленные микроэлеметы, которые находятся в воде в более высоких концентрациях, чем в г. Ковеле.

Суточный баланс микроэлементов для организма составляет сумма микроэлементов, поступающих с водой и пищей. В организм человека, по данным Μ. М. Ковалева, с водой поступает только 5% микроэлементов от общего суточного поступления. Поэтому при изучении заболеваемости, связанной с влиянием микроэлементов, необходимо учитывать их суммарный (табл. 12) суточный баланс в воде и пище .

табл. 12 Содержание микроэлементов в суточных пищевх рационах, мг/ сутки

В табл. 13 представлены данные о суммарном суточном поступлении микроэлементов в организм человека в условиях разных почвенных зон Волынской области.

табл. 13 Суточное суммарное поступление микроэлементов в организм человека

Данные таблицы 14 иллюстрируют процентное соотношение микроэлементов, поступающих в организм с пищей и водой (при условии, что в организм поступает литр воды, кроме той, которая содержится в пищевых продуктах).



табл. 14 Соотношение микроэлементов, поступающих в организм человека с водой и пищей, в %

На основании данных табл. 14 можно полагать, что имеет значение не только то, сколько поступает микроэлементов в организм, но и то, с чем — с пищей или водой. Наблюдается определенная закономерность в распределении микроэлементов между водой и пищей в их суточном балансе поступления. Микроэлементы почти полностью содержатся в воде в пределах 99—99,95% — алюминий, ванадий, кобальт, марганец, медь, хром, цинк, 98—99% — железо, стронций.

Значительный удельный вес в суточном балансе микроэлементов занимают содержащиеся в воде фтор (27— 32%) и кремний (6,6 — 26,78%).

Преимущественная концентрация некоторых микроэлементов в различных продуктах питания, как это видно из некоторых публикаций, приведенных выше, может явиться причиной дефицита или избытка какого-либо микроэлемента в организме, в том случае, если будет однообразным и односторонним рацион питания. С дефицитом или избытком меди, молибдена, йода, фтора и других микроэлементов связаны ряд эндемических заболеваний человека. Такая зависимость установлена в ряде местностей для фтора, но в ряде местностей она нарушается конкретным соотношением других макро-или (и) микроэлементов.

Анализируя корреляцию суммарного суточного поступления микроэлементов и поражаемостью кариесом, обращает внимание то, что в агрохимической зоне, где поражаемость кариесом меньше, уровень суммарного содержания микроэлементов выше, в том числе и фтора, который составляет оптимальную цифру—1,201± ±0,050 мг в сутки. Вместе с тем полного параллелизма между суточным поступлением фтора и поражаемостью кариесом нет: Камень-Каширский — 63,4% —1,20 мг/сут, Луцк — 82% — 0,823, Ковель — 93,8% — 0,993 мг/сут.

Практически жители всех городов (по расчетам при одинаковой относительной ошибке) получают суммарное оптимальное количество фтора, а поражаемость кариесом высокая — 63—93%; в г. Луцке, где жители получают больше фтора,— поражаемость выше, в г. Ковеле, где содержание фтора в воде почти вдвое больше, чем в воде г. Луцка, поражение кариесом выше на 11%. Все эти данные акцентируют внимание на том, что даже при оптимальных концентрациях фтора может иметь место высокая поражаемость зубов кариесом; при равных низких концентрациях фтора в воде — разная поражаемость, а при более низких концентрациях относительно низкая поражаемость. Об этом свидетельствуют и приведенные наши данные и данные литературы. В связи с этим приобретают большое значение другие факторы географического, алиментарного, климатического характера, влияющие на поражаемость (эпидемиологию) кариеса.

Проведенные исследования в плане изучения эпидемиологии кариеса и ее связь с содержанием фтора и других микроэлементов в пище, в воде достаточно убеждает в такой зависимости.