Минеральные вещества и внутренняя среда

Профессор К. С. Петровский
Химия и Жизнь №5, 1981 г., с. 30-32

Биологическое значение минеральных элементов давно уже не подлежит сомнению; достаточно напомнить классические работы академиков В. И. Вернадского и А. П. Виноградова. А в последнее время учение о минеральных веществах пополнилось новыми данными, имеющими прямое отношение к здоровью человека. Об этом и поговорим. Точнее, о той роли, которую современная наука о питании отводит минеральным элементам в деле поддержания и охраны внутренней среды. Бесспорно, что минеральные вещества участвуют во всех физиологических и биохимических процессах. Они обеспечивают нормальное образование живого вещества, сообщают клеточным и тканевым белкам свойства живой протоплазмы; да и вообще живой белок не может существовать без минеральных веществ. Некоторые соли придают белкам специфические коллоидные свойства. Основу опорных тканей (и в частности, костной ткани) составляют кальций и фосфор, а соединения фтора, стронция, марганца дают ей необходимую прочность. Во всех межклеточных и межтканевых жидкостях широко представлены минеральные вещества: они играют важную роль в водном обмене, регулируют осмотические свойства жидкостей. (Четвертая статья из серии об охране внутренней среды. Предыдущие - в № 1 и 5 за 1980 г. и № 2 за 1981 г.)

Некоторые минеральные элементы входят в состав сложных соединений, придавая им особые свойства, без которых эти соединения не смогли бы выполнять жизненно важные функции. Так, гемоглобин крови, лишенный атомов железа, не был бы тем, что он есть,- переносчиком кислорода. Йод входит в состав белка щитовидной железы, поставляющей организму такие гормоны, как тироксин, дииодтирозин и т. д. Цинк неизменно присутствует в поджелудочной железе и в половых железах. Наконец, каждый знает о соляной кислоте в желудке, то есть, собственно, о ионах натрия и хлора, столь успешно помогающих пепсину, основному ферменту желудочного сока...

Все это, видимо, не новость для читателя. Именно поэтому мы не станем повторять много раз объясненное - и о пользе минеральных элементов, и о тех заболеваниях, к которым приводит их нехватка. Обратимся к нашей главной теме - к поддержанию постоянства внутренней среды. И здесь - среди многих физиологических функций, которые исправно выполняют минеральные вещества, на первый план выходит, пожалуй, кислотно-щелочное равновесие.

Оптимальное состояние и нормальное функционирование всех систем организма возможны только при том условии, что свойства межклеточной и межтканевой среды будут постоянными. Обмен веществ, да и любые другие биохимические процессы протекают нормально лишь в определенной, правильно отрегулированной среде. В такой среде должно в первую очередь поддерживаться кислотно-щелочное равновесие. Есть целая (и довольно сложная) система регуляторов, объединенная в единое целое центральной нервной системой; в неё входят, в частности, обмен кислорода и углекислоты, обмен углекислых и хлористых солей, буферные системы крови, удаление избытка минеральных веществ через почки и потовые железы. Только при кислотнощелочном равновесии в клетках и тканях, в межтканевых и межклеточных жидкостях создается необходимая концентрация водородных ионов, без чего невозможны нормальные процессы обмена. Концентрация водородных ионов (рН) в тех или иных системах организма близка к постоянной. Например, в сыворотке крови рН колеблется в крайне узких пределах, от 7,33 до 7,51. Химикам, видимо, не надо доказывать, сколь непросто подобрать буферные вещества, которые годами поддерживали бы такое постоянство. Разбалансировать же хорошо налаженную систему, к сожалению, вполне возможно - если неправильно питаться. То есть потреблять сознательно или неосознанно такие продукты, которые богаты одними минеральными веществами в ущерб другим. Электролитические свойства минеральных веществ, если можно так сказать, разнонаправленны. Ионы кальция, магния, натрия и калия заряжены положительно, эти катионы обусловливают щелочные свойства среды. Напротив, фосфор, сера и хлор образуют различные анионы с электроотрицательными свойствами, способствуя кислотным сдвигам в организме. (Есть, конечно, и другие минеральные компоненты питания, но их роль в данном случае существенно меньше.)

Итак, те пищевые продукты, которые богаты кальцием, магнием, натрием или калием, можно рассматривать как продукты щелочной ориентации. Источник щелочных компонентов - это главным образом растительная пища: овощи, фрукты, ягоды, бобы, а также молоко и молочные продукты. Соли органических кислот, входящие в состав плодов и молока, после превращений и усвоения оставляют в организме необходимый запас щелочных компонентов.

Продукты, которые содержат в заметном количестве серу, фосфор и хлор, служат источниками минеральных веществ кислотной ориентации. Среди таких продуктов - мясо, рыба, яйца, хлеб, крупа, макароны и другие продукты переработки зерна.

Разумеется, организму требуются как щелочные, так и кислотные компоненты. Но обязательно в разумной пропорции. К сожалению, мы нередко сталкиваемся с очевидным дисбалансом: сейчас в структуре питания преобладают, как правило, те продукты, которые поставляют минеральные вещества кислотной ориентации. Это приводит к сдвигам кислотно-щелочного равновесия в организме. Возникает и развивается так называемый ацидоз. В организме накапливаются кислые компоненты, состояние внутренней среды ухудшается. При ацидозе существенно снижается устойчивость к неблагоприятным внешним факторам, в том числе к инфекциям. Такое состояние внутренней среды ослабляет устойчивость и защищенность организма, осложняет выздоровление после болезней. Есть данные, что ацидоз способствует развитию атеросклеротического процесса.

Короче говоря: ацидоз вреден. Казалось бы, если известна причина, то никаких особо сложных проблем с ацидозом нет. Но это не совсем так. Во-первых, далеко не просто изменить структуру питания многих людей; во всяком случае, это долгий процесс. Во-вторых, на кислотно-щелочное равновесие в организме влияет не только питание, а значит, только к нему профилактику сводить нельзя. Так что проблему надо еще изучать и исследовать. А что ясно уже сейчас - так это важность профилактики ацидоза в зрелом и пожилом возрасте, когда характер питания наиболее отчетливо влияет на кислотно-щелочное равновесие. Если бы удалось целенаправленно использовать возрастные особенности регуляции внутренней среды, то можно было бы эффективно управлять обменом веществ.

Такая задача стоит не только в теоретическом плане. Экспериментальные исследования, проведенные в Институте геронтологии АМН СССР, показали, что и возрастные особенности, и характер питания, безусловно, влияют на системы кислотно-щелочного равновесия, причем основные пищевые вещества - белки, жиры и углеводы - воздействуют неодинаково на это равновесие у животных разного возраста. У старых животных отчетливо снижается "запас прочности" буферных систем, а значит, и резервные возможности механизмов регуляции.

Развитию ацидоза, как показывает эксперимент, способствует, особенно в старом возрасте, преимущественное потребление животных жиров и белков, в то время как углеводы сдвигают равновесие в сторону метаболического алкалоза, то есть в щелочную сторону. Установлено также, что голодание вызывает в стареющем организме менее существенные изменения кислотно-щелочного равновесия, чем в молодом организме: к старости снижается интенсивность обмена веществ.

Подведем промежуточный итог. То, что мы точно знаем сегодня, позволяет утверждать: когда молодость уже позади, необходимо питание щелочной ориентации. Больше овощей и фруктов, больше кефира, простокваши, творога, пахты. А вот теста, сладостей, может быть, мяса и рыбы - умереннее...

Все минеральные вещества прямо или косвенно влияют на состояние внутренней среды, на системы кислотно-щелочного равновесия. Но если перечислять их по степени важности, то на первой ступеньке окажутся неизменно натрий и калий.

Наибольшее количество натрия поступает вместе с хлором - в виде хлорида, обычной поваренной соли. Сколько надо употреблять соли, солить ли вообще пищу - вопрос не праздный.

Будем, что называется, танцевать от печки. За сутки из организма взрослого человека выводится 7-8 г поваренной соли, и эти-то граммы возместить необходимо. С учетом усвояемости будем считать потребность равной 10 г. При обычном смешанном, разнообразном питании, при средних энерготратах мы примерно столько и получаем: сами продукты поставляют примерно 5 г NaCl, то есть половину потребности, а другие 5 г дает умеренное присаливание пищи.

Вряд ли нужен полный отказ от соли, но умеренность необходима, особенно при гипокинетических состояниях, при избыточной массе тела, при развивающемся атеросклерозе, гипертонической болезни и других состояниях, которые в современных условиях встречаются чаще, чем хотелось бы.

Однако не всегда мы присаливаем пищу умеренно. Средний европеец потребляет ежедневно около 15 г соли - и это уже лишнее: такое количество соли может задержать в организме до двух литров жидкости. Пользы никакой; вред необязателен, но вероятен.

Впрочем, европеец, по сравнению, скажем, с японцем кажется весьма умеренным потребителем поваренной соли. В Японии ее съедают до 60 г в сутки! Эта национальная традиция дала возможность тщательно изучить, как существенные дозы соли влияют на здоровье. Оказалось, что влияние неоднозначно. Церебральный склероз и инсульты регистрируются в Японии чаще, чем в других странах. Но в то же время ишемическая болезнь сердца и инфаркт миокарда встречаются здесь реже, чем в Европе. Конечно, это не дает повода есть соль для профилактики инфаркта - не только в ней дело. Но, видимо, избыток поваренной соли влияет преимущественно на состояние кровеносных сосудов мозга, и влияет нехорошо. А кроме того, есть данные об отрицательном воздействии избытка NaCl при гипертонической болезни и атеросклерозе, при ослабленной функции почек и нарушении функции щитовидной железы. Так что если врач советует вам не солить пищу вовсе или присаливать ее чуть-чуть, не пренебрегайте этим советом. Если же врач ничего не говорит по этому поводу (или у вас нет повода встречаться с врачом), то попомните на всякий случай о 10 граммах и не усердствуйте. Теперь о калии. Точнее, о калии и натрии, которые совместно, во взаимосвязи вносят вклад в нормализацию внутренней среды.

Между клетками и омывающей их межклеточной жидкостью существует разность потенциалов, без этого нормальная жизнь клетки невозможна. Необходимый уровень потенциалов достигается благодаря подбору и концентрации минеральных веществ. Внутри клетки находятся главным образом калий, фосфор и кальций, в межклеточной жидкости - натрий, хлор и кальций. При сглаживании, сближении потенциалов в клетке повышается концентрация натрия, в омывающей жидкости - концентрация калия. Снабжение клетки питательными веществами нарушается, а то и прекращается, нарушается и удаление из клетки отработанных веществ.

Поскольку и в умеренно соленой пище хватает натрия, организм обычно не испытывает в нем недостатка. Внимания заслуживает калий, который может оказаться в дефиците. При этом сбивается работа буферных систем, замедляется выведение из организма натрия и воды. Есть даже специальные пищевые рационы с высоким содержанием калия - они усиливают диурез и выведение натрия, что способствует лечению сосудистых заболеваний.

Впрочем, такие рационы - на усмотрение врачей, а не пациентов. Что же касается обычного питания, то оно в принципе удовлетворяет потребность в калии, которая составляет 2-3 г в сутки. При том, конечно, условии, что питание разнообразно и пища не пересолена... Если же у вас есть сомнения в том, достаточно ли вы получаете калия, то вот краткий список продуктов, содержащих много калия: сухофрукты - курага, урюк, чернослив и т. п. (700 мг% и более), картофель (426 мг%), каши и хлеб (200- 300 мг%).

Как видите, и хлебом и картофелем пренебрегать не надо. Конечно, это не отменяет рекомендаций о молоке и фруктах, но недаром же, рассказывая о минеральных веществах в питании, мы то и дело говорили о разнообразии.