медицинский каталог




Химические элементы в физиологии и экологии человека

Автор А.В.Скальный

p>г) уродств и гибели организмов.

Последние формы проявляются в случаях резкой недостаточности или избыточности какого-либо элемента в среде (рис. 1, по В. В. Ковальский, 1974; В. И. Георгиевский, Б. Н. Анненков, В.Т.Самохин, 1979; А.П. Авцынссоавт., 1991; В. Л. Сусликов, 1999).

Как показано руководителем биогеохимической лаборатории В. В. Ермаковым, биогеохимические провинции являются центрами выраженной изменчивости обмена веществ организмов. В экстремальных геохимических условиях возможны мутации различных организмов и обостренный естественный отбор, в результате чего могут возникать популяции с новыми биохимическими и морфологическими признаками. Существенную роль играют такие факторы, как чувствительность видов или индивидуумов в пределах популяций, а также возможность накопления микроэлементов и процесс синтеза элементорганических соединений. Наиболее органичная связь между геохимической средой и организмом нашла свое отражение в гоехимической экологии — новом направлении, созданном В. В. Ковальским (В. В. Ермаков, 1999).

ЩШШШВШш

ЩШШШ

1 , i 'Mi: I." I

jhc. I, Ьиологн ческ tie реакции на изменение содержания химических элементов в среде (В. В. Ковальский, 1974)

ения биогеохимии и геохимической экологии легли в снову геохимического районирования биосферы. ° По мнению В. В. Ковальского (1974), основным критерием биогеохимического районирования должна быть изменчивость биохимических пищевых цепей в различных геохимических условиях. Согласно выдвинутой им концепции, накопление химических элементов организмами определяется не только их биологической природой и геохимией среды, но и пищевыми цепями, через которые осуществляется связь организмов и среды (почво-образующие породы, почвы, микроорганизмы, вода, воздух, растения, животные, человек). В пищевой цепи может происходить уменьшение концентрации одних химических элементов и накопление других (рис. 2).

Изучение влияния недостатка или избытка элементов на изменчивость биогеохимических пищевых цепей, промежуточный обмен веществ, адаптацию организмов к условиям среды и возникновение эндемий составляет предмет и задачи нового раздела науки — биогеохимической экологии (В. В. Ермаков, 1999).

Доказано, что от химического элементного состава среды обитания организмов зависит их морфологическая и физиологическая изменчивость, размножение, рост и развитие. Поэтому нарушение баланса химических элементов в среде, как это происходит в биогеохимических провинциях, вызывает патологические изменения в организме животных и человека (Л. И. Жук,

Микроэлементы почвы

Растения

Корма и пищевые растительные вещества

\

Микроэлементы горных пород

Микроэлементы воздуха

Организмы человека и животных

Ж

1ПМГ

Микроэлементы воды

Животные (промежуточные) звенья

Корма и пищевые вещества животного происхождения

Рис. 2. Биогеохимические пищевые цепи химических элементов

(В.В.Ковальский, 1974)

А. А. Кист, 1990; Ю. Г. Покатилов, 1993; Экогеохимия Западной Сибири, 1996). Становится очевидным, что наряду с биогеохимическими эндемиями природного происхождения, следует изучать эндемические болезни, являющиеся реакцией на аномальный состав природной среды, измененной техногенной деятельностью человека — антропобиогеохимические провинции и заболевания (Т. М. Белякова, 1999).

Использование огромных масс химических элементов, обусловленное техногенезом, пока не сказывается на глобальных циклах химических элементов, поддерживающих целостность биосферы. Но в будущем ряд техногенных процессов может оказать заметное влияние на миграцию элементов в биосфере (блокирование атмосферного азота, окисление серы и углерода, повышение кислотности природных вод), способствуя образованию техногенных провинций в результате изменения биогеохимических циклов отдельных химических элементов и их групп.

Несомненно, более глубокого подхода требует и оценка биологических реакций организмов на экстремальные техногенные и природные факторы среды. Для этого кроме клинических, морфологических и биохимических исследований уместно использовать генетический скрининг, включая микросомальное активирование, исследовать мутагенное действие на организмы, в частности на млекопитающих, применять токсикологические и иммунологические методы.

Следует подчеркнуть комплексность биогеохимических к биосферных проблем, которое может быть решено только совместными усилиями самых разных специалистов. Еще В. И. Вернадский отмечал: «Мы все больше специализируемся не по наукам, а по проблемам. Это позволяет, с одной стороны, чрезвычайно углубляться в изучаемые явления, а с другой — расширять охват их со всех точек зрения». Поэтому для решения той или иной биогеохимической проблемы целесообразно создавать комплексные биогеохимические группы или научные объединения, имеющие в своем составе специалистов различного профиля.

Умело сочетая геологические, химические и биологические начала биогеохимии, В. В. Ковальский наиболее полно выразил значение последних, дав мощный импульс развитию прикладных направлений в медицине, ветеринарии, растениеводстве, эволюционной биогеохимии.

антропогенного фактора, отрицательно влия-Среди вещ©с**ы^ наИбольшее значение имеют некоторые виды ющихнаорг коМПОНенты минеральных удобрений (проблемы п«стищ^°^итрозаминов^ радионуклиды и некоторые токсич-НИТРхимические элементы (ртуть, кадмий, свинец, таллий, мы-н^ьяк, селен, фтор), а также их соединения. Многие из них канцерогенны и обладают мутагенным действием. А генетические изменения проявляются не сразу. Однажды возникнув, патологические и полезные мутации длительное время сохраняются и переходят из поколения в поколение.

Следует отметить, что в зависимости от характера загрязнения среды, у человека поражаются те или иные системы органов (P. Grandjean, S. Н. Saudel, R. D. Kimbraush, 1991; Е. В. Савилов, С. И. Колесников, Г. Н. Красовский, 1996). Материалы исследования многих авторов свидетельствуют, что структура патологических процессов имеет как общие моменты, так и особенности, связанные с эколого-географической характеристикой региона (Л. А. Решетник, 2000; А. А. Жаворонков, Л. М. Михалева, 1999; А. В. Скальный, 2000, А. В. Скальный, А. Т. Быков, 2003).

1.4. ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ

КЛАССИФИКАЦИЯ

Микроэлементы (МЭ) — это группа химических элементов, которые содержатся в организме человека и животных в очень малых количествах, в пределах 10"3-10_12% от общей массы тела. Единственной характерной чертой МЭ является их низкая концентрация в живых тканях. МЭ это не случайные ингредиенты тканей и жидкостей живых организмов, а компоненты закономерно существующей очень древней и сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций организмов на всех стадиях развития.

Вторую значительную группу элементов составляют токсичные микроэлементы. Если при гипомикроэлементозах (заболеваниях, вызываемых дефицитом эссенциальных МЭ) мы сталкиваемся с болезнями недостаточности, то при контакте организма с токсичными МЭ, возникает синдром интоксикаций (токсикопатий).

Сложность проблемы состоит в том, что сами эссенциальные МЭ при определенных условиях могут вызывать токсичные реакции, а отдельные токсические МЭ при определенной дозировке и экспозиции могут обнаруживать свойства эссенциальных МЭ, т. е. оказываться полезными и даже жизненно важными.

Поэтому при приеме препаратов, содержащих минералы и микроэлементы очень важно знать суточную потребность человека, а также усвояемость каждого из них в желудочно-кишечном тракте и взаимодействие основных элементов при их одновременном потреблении.

По классификации, основанной на количественном признаке, все минеральные элементы делятся на три группы в соответствии с их содержанием в организме: макроэлементы, микроэлементы (МЭ) и ультрамикроэлементы (табл. 2).

Система классификации по количественному признаку проста и удобна, но она не дает ответа на главный вопрос — какова биологическая роль того или иного элемента в организме. Кроме того, количественное содержание некоторых элементов в организме может значительно варьироваться в зависимости от среды обитания человека, его рациона питания и трудовой принадлежности (это утверждение, в частности, относится к фтору, ванадию, селену, стронцию, молибдену и кадмию).

По мнению ряда исследователей, микро- и ультрамикроэлементы вообще не следует отождествлять с минеральными веществами по той причине, что в организме они содержатся главным образом в виде органических соединений или комплексов, обладающих биологической активностью. Однако это обстоятельство, по-видимому, не может быть основанием для обособления микроэлементов в особую группу биологически активных веществ.

При современном уровне знаний метаболизм любого минерального элемента нельзя рассматривать только лишь в аспекте динамики его неорганических солей.

С точки же зрения науки о питании микроэлементы являются столь же необходимыми компонентами питания, как и другие минеральные элементы, независимо от того, в какой форме они поступают в организм.

Классификация, основанная на биологической роли элементов, представляет наибольший интерес для физиологов, биохимиков и специалистов в области питания человека (табл. 3).

Согласно этой классификации, минеральные элементы, обнаруженные в организме делят на три группы:

1) жизненно необходимые (биогенные, эссенциальные элементы);

2) вероятно (условно) необходимые (условно эссенциальные элементы);

3) элементы с малоизученной или неизвестной ролью.

Для большинства млекопитающих животных, в том числе и человека, эту классификацию можно представить следующим образом (рис. 3, по В. И. Георгиевскому, Б. Н. Анненкову, В. Т. Самохину, 1979):

Группа эссенциальных элементов включает в себя все макроэлементы, часть микро- и ультамикроэлементов. Это подтверждает мысль о том, что порядок концентрации того или иного микроэлемента в организме еще не определяет его биологического значения. Элемент может быть отнесен к группе эссенциальных, если он удовлетворяет следующим требованиям:

страница 3
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

Скачать книгу "Химические элементы в физиологии и экологии человека" (6.08Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]


Химический каталог Rambler's Top100

Copyright © 2009
(25.08.2019)