МІНЕРАЛЬНИЙ ОБМІН

 

Мінеральні речовини –це життєво необхідні компоненти харчування, які забезпечують нормальну життєдіяльність та розвиток організму.

1. Натрій — основний катіон позаклітинної рідини плазми крові. Він міститься в концентрації 135—150 ммоль/л .

Натрій входить до складу всіх тканин і рідин організму. З усієї кількості натрію в організмі 50 % знаходиться в позаклітинній рідині, 6 % — у клітках, 44 % — у кістах. Кістки — основне депо натрію. В організмі натрій міститься переважно у виді солей Nаcl, NаНСО₃, Nа₂НРО4.

Натрій-основний катіон позаклітинної рідини, підтримує осмотичний тиск, визначає рух води, стан нервово-м'язової збудливості, регулює сталість біоелектричного потенціалу мембран кліток.

Підвищення вмісту натрію в плазмі крові (гіпер-натрійплазмія) спостерігається при олігурії чи анурії будь-якого походження, гіперфункції коркової речовини наднирників (синдромі Кушинга, первинному альдостеронізмі), тривалому прийомі кортикостероідів, при парентеральних введеннях гіпертонічного розчину натрію, різкому обмеженні рідини.

 

Зниженняконцентрації натрію в плазмі крові (гіпонатрійплазмія) обумовлено безсольовою дієтою, рясним потінням, важкими тривалими родами, гострої і хронічний наднирковою недостатністю, діабетичним ацидозом.

 

 

2. Калій є основним клітинним катіоном. У сироватці крові міститься в кількості 3,6—6,3 ммоль/л. У міжклітинній рідині і плазмі крові калій знаходиться в іонізованій формі, у клітинах — у формі слабких з'єднань з білками, вуглеводами, креатиніном, фосфором.

Калій підтримує осмотичний і кислотно-основний гомеостаз у клітині, бере участь у забезпеченні трансмембранної різниці потенціалів, синтезі білка, глікогену, АТФ, креатину-фосфату, ацетилхоліну, фосфорилірованні глюкози. У передачі порушення по нервово-м'язовому волокну іон калію є синергистом іона натрію й антагоністом іона кальцію.

 

Підвищення вмісту калію в плазмі крові (гіперкалійплазмія) відзначається: при гемолітичних анеміях, пухлинах, що розпадаються, некрозі, синдромі тривалого роздавлювання і позиційному некрозі м'язів; при порушенні виділення калію із сечею (олігурії, анурії, хронічному нефриті), зневоднюванні, анафілактичному шоку, парентеральному введенні розчинів, багатих калієм, на тлі недостатності нирок; при лікуванні триамтереном.

 

Зниження концентрації калію (гіпокалійплазмія) виникає при недостатньому прийомі калію з їжею, посиленому виділенні його із сечею, що може спостерігатися при гіперфункції коркового шару наднирників і передньої частки гіпофіза, первинному і вторинному альдостеронізмі, посиленій секреції антидіуретичного гормону, діабетичному ацидозі, респіраторному алкалозі, парентеральному введенні великих кількостей рідини, що не містить калію, лікуванні гентаміцином, передозуванню АКТГ, препаратів коркового шару наднирників, салуретиків.

 

 

3. Хлор міститься в сироватці в кількості 95—110ммоль/л. Концентрація хлору-аніона позаклітинної рідини складає 70 % від загальної кількості хлору, а інша його частина (30 %) нерівномірно розподіляється між тканинами.

Біологічне значення хлору складається в підтримці осмотичного тиску, кислотно-основного стану позаклітинної рідини, газообмінної функції еритроцитів, оскільки іони хлору легко обмінюються з іонами гідрокарбонату. Хлор відіграє важливу роль у знешкодженні продуктів патологічного розпаду тканин. Іони хлору беруть участь в утворенні хлористоводородної кислоти шлункового соку, є активатором амілази. Добова потреба в хлорі коливається від 41 до 140 ммоль (1,5—5 г). Іони хлору надходять в організм із їжею у виді натрію хлориду.

У нормі співвідношення концентрації іонів хлору в еритроцитах і плазмі крові дорівнює 0,45—0,5. При ацидозі зміст іонів хлору в еритроцитах збільшується і дане співвідношення перевищує 0,5, при алкалозі — зменшується до 0,4 і нижче. Отже, співвідношення концентрацій іонів хлору в еритроцитах і плазмі крові є важливим показником кислотно-основного стану.

 

Підвищення змісту хлору в крові (гіперхлорплазмія) спостерігається при декомпенсації механізмів регуляції водно-сольового обміну — гіпофизарній недостатності, серцевій недостатності, артеріальній гіпертензії, алкалозах, розсмоктуванні набряків, ексудатів, трансудатів, прийомі всередину великих доз хлоридів.

 

Зниження рівня хлору в крові (гіпохлорплазмія) відзначається при м'язовому навантаженні, потінні, блювоті, поносі, отруєнні сулемою, нефритах, нефрозах, нирковому діабеті, дихальному ацидозі, холері, зменшенні надходження хлору з їжею.

 

 

4. Кальцій зосереджений майже винятково в сироватці крові, його зміст складає 2,25 — 3,0 ммоль/л.

У кістах кальцій представлений фосфатами — Са₃(РО₄)₂ (85%), карбонатами — СаСО₃ (10%) і солями органічних кислот — лимонної і молочної (приблизно 5%). У плазмі міститься кальцій у виді форм, що виконують різні функції: що недифундує, чи білковозв`язаний (0,9 ммоль/л), і що дифундує — іонізований (1,25 ммоль/л) і неіонізований (0,35 ммоль/л). Тільки іонізований кальцій є біологічно активним.

 

Кальцій бере участь у побудові кісткової тканини, процесі згортання крові. Іони кальцію впливають на активність ряду ферментів, проникність мембран, енергетичні процеси в мітохондріях, здатні активувати різні метаболічні процеси в клітках, глюконеогенез, глікогенез, беруть участь у генерації потенціалу дії в нервових і м'язових клітках, у передачі порушення по нервово-м'язовому волокну, виступають як сполучений фактор між процесами скорочення в м'язах, у тому числі в міокарді, регулюють збудливість нервових і м'язових кліток, підтримують скорочувальну здатність міокарда, сприяють виділенню медіаторів, звільненню і фізіологічній дії гормонів, підсилюють дію вазопресина.

Добова потреба в кальції дорослої людини в нормі складає 20 — 37,5 ммоль (0,8 — 1,5 г), вагітних і жінок, що годують - у 2 рази вище. Грудні діти повинні одержувати близько 15 ммоль (0,6 г), діти у віці 1 року і старше — 25 ммоль (до 1 г) кальцію.

Кальцій з'єднується з жирними і жовчними кислотами і по воротной вені надходить у печінку. Кальциферол сприяє транспорту іонів кальцію через мембрану ентероцита в кров. У процесі всмоктування має значення співвідношення кальцій/фосфор.

Гомеостаз іонів кальцію регулюється паратіреоідним гормоном — паратгормоном і тіреоідним гормоном — кальцитоніном. При зниженні рівня іонів кальцію в плазмі крові збільшується секреція паратгормона, що підсилює резорбцію цих іонів у кишках, реабсорбцію в ниркових канальцях, а також збільшує розчинення остеокластами мінеральних речовин у кістковій тканині і надходження іонів кальцію в кров.

 

При підвищенні концентрації іонів кальцію в крові секретується кальцитонін, що викликає зниження змісту цих іонів за рахунок фіксації кальцію в кістковій тканині і кальциурії.

В регуляції кількості іонів кальцію в плазмі крові бере участь кальциферол, що забезпечує синтез специфічних кальцийзв`язуючих білків, необхідних для всмоктування кальцію в кишках і реабсорбції його в нирках. Крім перерахованих гормонів змінювати рівень іонів кальцію в крові можуть тироксин, андрогени (підвищувати) і глюкокортикоіди (знижувати).

 

Підвищеннязмісту кальцію в крові (гіперкальциємія) спостерігається в останній період вагітності, при паратиреоідізмі, лейкозах, деструктивних процесах у кістковій тканині, гіпервітамінозі D, аліментарнії гіперкальциємії, адисоновій хворобі, синдромі Іценко-Кушинга, акромегалії, гангрені, перитоніті, жовтяниці, серцевій недостатності, фізіологічнії гіперкальциємії немовлят (після 4 днів життя), у недоношених дітей.

 

Зниження кількості кальцію в крові (гіпокальциємія) відзначається при вагітності, авітамінозі D (рахіті), недостатньої функції паращитовидних залоз, спазмофілії, захворюваннях нирок (нефритах, нефрозах), отруєнні фторидами, поносі, гострому панкреатиті.

При зниженні змісту кальцію в плазмі крові нижче 1,8—1,5 ммоль/л спостерігаються гіперрефлексія і тетанія.

 

 

5. Концентрація неорганічних фосфатів у цільній крові і сироватці складає 1 —1,5 ммоль/л.

Фосфор зосереджений головним чином у кістяку — кістах і зубах (90 %) і внутриклітинно. Як головний внутрішньоклітинний аніон фосфор входить до складу фосфорних ефірів, коензимів, білків, нуклеінових кислот, ліпідів і ін. У кістах фосфор представлений важкорозчиненим кальцію фосфатом (^2/з) і розчинних з'єднань (^1/з).

Фосфати є структурними елементами кісткової тканини, забезпечують метаболічні процеси, беруть участь у переносі енергії у виді макроергічних зв'язків. Фосфорна кислота відіграє роль в обміні вуглеводів і жирів. Фосфор входить у структуру РНК і ДНК, що забезпечують синтез білка. Фосфо ліпіди і фосфопротеіни входять у мембранні системи кліток. При участі фосфору відбуваються найважливіші ферментативні реакції — реакції фосфорилірування. Неорганічні фосфати містяться в буферних системах плазми крові і тканинної рідини. Фосфор активує всмоктування іонів кальцію в кишках.

Обмін фосфатів між кров'ю і кістковою тканиною має значення для нормального плину процесів окостеніння в зростаючому організмі і для підтримки нормальної кісткової структури. Найбільш важливими регуляторами гомеостазу фосфатів в організмі є паратгормон, кальцитонін, кальциферол. Велике діагностичне значення має співвідношення кількостей кальцію і неорганічного фосфору. Наприклад, у нормі цей коефіцієнт дорівнює 1,9—2, при рахіті — 3 і більш.

 

Збільшення кількості фосфатів у крові (гіперфосфатемія) найбільш виражено при нефритах і нефрозах (несприятлива прогностична ознака), спостерігається при гіпопаратиреозі, акромегалії, гіпервітамінозі D, захворюваннях кісток (переломах у стадії загоєння), мієломної хвороби, цукровому діабеті, спазмофілії, хворобі Іценко-Кушинга, адисоновій хворобі, токсикозах вагітності, посиленій м'язовій роботі.

 

Зменшенняконцентрації фосфору в крові (гіпофосфатемія) відзначається при гіперпаратиреозі, гіперінсулінізмі, спру, мікседемі, неповноцінному харчуванні, порушенні всмоктування фосфатів у кишках, D-авітамінозному рахіті в ранній стадії (у дітей). Зниженням концентрації фосфору в крові вважається рівень його нижче 1 ммоль/л.

 

 

6. Зміст магнію в плазмі крові складає 0,74— 1,23 ммоль/л. 5—75% його представлено іонною формою, інша частина зв'язана з білками.

Магній бере участь у більшості ферментативних процесів, є кофактором і активатором ферментів. Іони магнію необхідні для процесу нейром`язового порушення, при цьому магній знаходиться в сінергізмі з кальцієм і антагонізмі з калієм, причому ведучу роль грає калій.

 

Підвищення змісту магнію в крові (гіпермагніємія) спостерігається при анурії, хронічної ниркової недостатності, гіпотиреозі, діабетичному ацидозі, гіпертонічній хворобі, атеросклерозі.

 

Зниження концентрації магнію в крові (гіпомагніємія) відзначається при раку, токсемії у вагітних жінок, хронічної серцевої недостатності, голодуванні, цукровому діабеті, метаболічному (гіпокаліємічному) алкалозі, гострому і хронічному панкреатиті, гіпертиреозі, хронічному алкоголізмі, рахіті.

 

 

7. Залізо входить до складу гемоглобіну, його вміст складає 60—70% (48,2 ммоль/л, 86—120 мкг%). У сироватці крові міститься 6—29 мкмоль/л заліза.

У міоглобіні — білку, що забезпечує м'язи киснем,— міститься 3—5 % усього заліза організму. На часть залізовмісних ферментів приходиться 0,1—0,2 %, або 0,14 ммоль (6—8 мг), усього заліза організму.

Залізо запасів складає 30—40 % (18,0—26,8 ммоль, або 1,0—1,5 г) загального заліза організму і знаходиться у виді феритина і гемосидерина.

 

Підвищення кількості заліза в крові характерно для перніціозній анемії, посиленому гемолізі еритроцитів, сидероахрестичній анемії, еритремії, гемохроматозі, прийомі всередину препаратів заліза.

 

Зниженнярівня заліза в крові спостерігається при гіпохромній анемії, гострій і хронічній крововтраті, гнійних і септичних захворюваннях, деяких станах з підвищеною потребою в залозі (вагітності, гострих інфекційних захворюваннях).

 

 

8. Мідь бере участь у багатьох біохімічних процесах, у сироватці крові знаходиться у вільному стані (10 %) і в складі α₂-глобулінового комплексу — церулоплазміна (11 — 22 мкмоль/л; 70—140 мкг%). Концентрація міді в сироватці плазмі крові чоловіків дорівнює 11—22 мкмоль/л (70— 140 мкг/100 мл), жінок — 13,4—24,4 мкмоль/л (85— 155 мкг/100 мл), немовлят — 3,1—9,4 мкмоль/л (20— 60 мкг/100 мл).

В організмі мідь знаходиться в комплексі з білками. У печінці, еритроцитах, мозку мідь зв'язана з гепатокупреіном, еритрокупреіном, цереброкупреіном.

Білки, що містять мідь, можуть виступати переносниками електронів. Основним біологічним значенням міді є участь у ферментативних процесах як активатора або як складену частину активного центра ферментів.

Мідь відіграє роль у процесах еритропоеза — утворенні строми еритроцита, синтезі гема — сприяє включенню заліза в протопорфирин. Мідь виконує також наступні функції: стимулює всмоктування заліза в травному каналі і його мобілізації з тканин; впливає на обмін вуглеводів, сприяючи депонуванню глюкози в печінці і зниженню рівня цукру в крові; зменшує зміст фосфатів у крові; підсилює дію інсуліну, гіпофізарних гормонів; бере участь в імунних процесах організму. Мідь у вільному стані має окисну дію, аналогічно каталазі, оксидазі, пероксидазі. Іони міді інгібірують амілазу, ліпазу, Атф-азу.

 

Збільшення змісту міді в крові (гіперкупремія) спостерігається в передменструальний період, при вагітності, тиреотоксикозі, захворюваннях печінки (гепатиті, цирозах, механічній жовтяниці), анемії, інфекційних хворобах, карциномі, лейкемії.

 

Зменшення кількості міді в крові (гіпокупремія) відзначається при зниженні функції щитовидної залози, хронічних хімічних отруєннях (ртутному, свинцевому), нефротичному синдромі, у немовлят при гепатолентикулярній дегенерації печінки (хвороби Вільсона— Коновалова).

 

 

9. Цинк є одним з незамінних мікроелементів, входить до складу тканевых білків, ДНК, ферментів, інсуліну. У плазмі крові зміст цинку складає 46—61 мкмоль/л, в еритроцитах — 153—214 мкмоль/л.

Цинк активує велику групу ферментів. У ферментах іони цинку можуть бути замінені іонами марганцю чи кобальту, при цьому істотного зниження активності ферменту не спостерігається. З цинком конкурує мідь і кадмій. Цинк активує деякі гормони — полові, тиреотропний, гона-дотропний, вазопресин, продовжує гіпоглікемічний ефект інсуліну.

 

Підвищення змісту іонів цинку в крові відзначається при гемолізі еритроцитів, еозинофілії, еритроцитозі, артеріальнії гіпертензії, гіпертиреозі.

 

Зниженнякількості цинку в крові виявляється при гіпофизарній кахексії, анемії, лейкемії, злоякісних новотворах, гострих і хронічних нефритах, інфекційних захворюваннях, цирозі печінки.

 

 

10. Зміст кобальту в крові коливається від 0,67 до 6 мкмоль/л, у дітей воно вище, ніж у дорослих. Велика частина металу знаходиться в плазмі крові, менша— в еритроцитах. Кобальт входить до складу цианокобаламіна, ферментів, бере участь в обміні білків, синтезі РНК, ДНК, еритропоезі, стимулює нагромадження в організмі ретинолу, тіаміну, аскорбінової і нікотинової кислот. Стосовно ферментів кобальт відіграє роль як активатора, так і інгібітору. Кобальт стимулює імунні процеси в організмі, впливає на вуглеводний (у малих дозах викликає гіпогликемію, у великих — гіперглікемію) і мінеральний обміни.

 

Підвищеннязмісту кобальту в крові визначається в людей, що довгостроково піддавалися впливу кобальтового пилу.

 

Зниження рівня кобальту в крові спостерігається при вагітності, у немовлят, при гіпертонічній хворобі, лейкозах, нефритах, гастритах, виразковій хворобі.

 

 

11. Концентрація марганцю в крові складає 1,45— 1,8 мкмоль/л, у немовл вона вище цього рівня.

У плазмі крові марганець представлений мінеральними й органічними сполуками (з різними білками). Він бере участь у ферментативних процесах, входить до складу металозалежних ферментів і регулює їхню активність.

Марганець підсилює дію гормонів гіпофіза, статєвих гормонів, інсуліну, стимулює ріст організму, сприяє кровотворенню, підвищує катаболізм білків, попереджає відкладення холестерину в стінках судин. Виявлено взаємозв'язок між обміном марганцю і ретинолом, тіаміном, аскорбіновою кислотою, кальциферолом, токоферолом.

 

Підвищення змісту марганцю в крові спостерігається при лейкозах, атеросклерозі, інфекційному гепатиті, туберкульозі легень, рахіті, ревматизмі.

 

Зниження рівня марганцю в крові визначається при затримці окостеніння, деформації кістяка, дегенерації яєчників, яєчок, безплідності.

 

 

12. Зміст молібдену в організмі складає приблизно 208 мкмоль (20 мг). Концентрація металу в крові в середньому дорівнює 0,16 мкмоль/л. Молібден розподілений рівномірно між плазмою й еритроцитами і зв'язаний з білками.

Молібден бере участь в азотистому, пуриновому обмінах, активує ряд окислювально-відновних ферментів, входить до складу активних центрів молібдензалежних ферментів: альдегідоксидази, ксантиноксидази, сульфітоксидази.

Збільшення кількості молібдену в крові спостерігається при токсикозах, порушенні обміну речовин, затримці росту кіст, молібденовій подагрі.

Прояву дефіциту молібдену в людини не описані.

 

 

13. Йод — життєво важливий елемент. Він входить у структуру гормону щитовидної залози — тироксину, впливає на синтез білків, жирів.

Загальний зміст йоду в організмі складає приблизно 0,4 ммоль (50 мг), причому в щитовидній залозі знаходиться 30 % цієї кількості у виді органічних сполук і 1 % у виді неорганічних. Йод міститься також у наднирниках, печінці, нирках, яєчниках, шкірі. У крові визначається 550—1200 нмоль/л йоду у формі йодидів. Зміст білковозв`язаного йоду в плазмі крові складає 315,2—630,4 нммоль/л .

 

Підвищення концентрації йоду в крові виявляється при гіперфункції щитовидної залози, лейкемії.

 

Зниженнярівня йоду в крові виявляється при гіпопротеінемії, нефротичному синдромі, дистрофії, гіпофункції щитовидної залози — ендемічному зобі, кретинізмі, мікседемі.

 

Крім перерахованих вище хімічних елементів в організмі людини містяться і багато інших. Наприклад, у структуру кісткової тканини входить цезій і стронцій. У шкірі, хрящах знаходиться близько 0,01 % кремнію. Він входить до складу мукополісахаридів, що містять гепарина сульфат і хондроітина сульфат, у яких знаходиться 0,04 % кремнію. Фтор входить до складу дентину й емалі зубів, кісткової тканини, волосся і нігтів. При його недоліку розвиваються карієс зубів, ламкість нігтів і волосся.

Бром міститься в гіпофізі, яєчниках, щитовидній залозі, мозковій речовині нирок. Він бере участь у регуляції процесів порушення і гальмування, стимулює активність коркової речовини наднирників.