Обмен минеральных солей

Осмотическое давление крови и межклеточных жидкостей определяется концентрацией солей натрия, кальция, магния, калия. Постоянство осмотического давления является важнейшим условием нормального протекания всех обменных процессов, условием, обеспечивающим устойчивость организма к различным воздействиям внешней среды. Концентрация неорганических составных частей жидкостей организма поддерживается с особой точностью и потому подвержена наименьшим индивидуальным колебаниям.

Соотношение ионов в крови человека и всех позвоночных животных очень близко к ионному составу океанских вод (по всем ионам, за исключением магния). На основании этого факта ещё в конце прошлого столетия было высказано предположение о зарождении жизни в океане и о том, что современные животные так же, как и человек, унаследовали от своих океанических предков неорганический состав крови, сходный с морской водой. Эта точка зрения в дальнейшем была подтверждена многочисленными исследованиями, показавшими, что жизнь, несомненно, возникла в воде, но не пресной, а в растворе солей натрия, калия, кальция и магния.

«Иначе нельзя объяснить тот факт, — писал известный советский учёный А.Г. Гинецинский, — что клетки всех животных от самых простых до самых сложных, какова бы ни была среда их обитания, содержат в себе все эти ионы и погибают, когда они отсутствуют».

Решающее значение в поддержании постоянного соотношения в крови основных ионов, участвующих во многих жизнеобеспечивающих процессах, прежде всего ионов натрия и калия, имеет деятельность почек. Если в организм поступает мало натрия, то в почечных канальцах резко увеличивается его обратное всасывание. Избыток же в плазме крови натрия тормозит его обратное всасывание в канальцах почек, при этом увеличивается задержка в крови калия — соотношение между ионами снова нормализуется. Так же регулируется содержание в крови других ионов — кальция, фосфора, хлора.

Между рефлексами, ответственными за выведение натрия и воды, существует строгая зависимость. Ее принцип также имеет свои корни в эволюционной истории позвоночных. Для наших пресноводных предков чрезвычайно ценным был натрий, который они с трудом получали из окружающей среды. Доминирующая роль натрия сохранилась и у высших позвоночных: и у них ведущей является необходимость сохранять на оптимальном уровне количество натрия, содержащегося в теле. Это стержень, вокруг которого формируются реакции водно-солевого равновесия.

В процессе эволюции живых существ, вышедших из морской воды, одна из главных проблем выживания состояла в том, чтобы приспособиться к недостатку солей натрия в окружающей среде. Поэтому выживать стали особи, обладающие особенно развитой способностью сохранения соли в организме. Эти механизмы удержания в теле натрия сохранились и у человека. Однако с развитием цивилизации люди начали добавлять соль к пище в количестве, превышающем необходимую потребность. И поскольку человек впервые встретился с проблемой избытка соли сравнительно недавно (в историческом понимании), механизмы, противодействующие солевой перенасыщенности тела, не достигли у него достаточного развития. Поэтому если пить воду в довольно значительном количестве можно без особого вреда для своего здоровья (так как в нашем теле имеются достаточно мощные механизмы, защищающие его от «водного отравления» повышенным выделением воды через почки), то употреблять с пищей много соли, не причиняя себе вреда, практически невозможно, поскольку выделение значительного избытка натрия «природой не предусмотрено».

В настоящее время установлено, что задержка в организме натрия отражается на уровне артериального давления крови. Так, при гипертонической болезни наблюдаются накопление в клетках натрия и потеря ими калия, что вызывает задержку воды в организме. Повышение содержания натрия в стенках кровеносных сосудов усиливает их сокращения, вызываемые адреналином (например, при стрессе) и увеличивает их тонус. Таким образом, избыток в организме натрия является одним из факторов, способствующих развитию гипертонической болезни и осложняющих ее течение.

Натрий и калий содержатся в виде ионов во всех клетках и тканях организма человека. Во внеклеточных жидкостях (плазма крови, лимфа, межклеточная жидкость, пищеварительные соки) находятся в основном ионы натрия, в содержимом клеток — ионы калия. Это соотношение (преобладание внеклеточного натрия и внутриклеточного калия) поддерживается специальным механизмом, так называемым натрий-калиевым насосом, который обеспечивает активное выведение («выкачивание») из протоплазмы клеток ионов натрия и «нагнетание» в нее ионов калия.

Натрий и калий принимают участие в проведении импульсов по нервным волокнам, причём изменение работы натрий-калиевого насоса приводит к нарушению основных свойств нервных волокон.

Калий вместе с кальцием играют важную роль в деятельности сердца: изменение концентрации в крови солей калия и кальция оказывает весьма существенное влияние на автоматическую деятельность сердца. Ионы калия способствуют урежению ритма сердечных сокращений, уменьшению возбудимости мышцы сердца. При уменьшении содержания ионов калия в сыворотке крови появляются резкие нарушения сердечной деятельности. Ионы кальция, наоборот, усиливают и ускоряют сердцебиение, увеличивают возбудимость сердечной мышцы. Уменьшение их содержания в крови вызывает ослабление сокращений мышцы сердца.

Питание преимущественно растительной пищей повышает количество калия в крови, при этом увеличиваются мочеотделение и выделение солей натрия.

Обмен калия тесно связан с углеводным обменом. Установлено, что при ожирении, вызванном нарушением углеводного обмена, наблюдается снижение содержания калия в крови. Увеличение же содержания калия в сыворотке крови после соответствующей диеты нормализует углеводный и жировой обмен.

Суточная потребность человека в калии составляет около 3 г. Диета с повышенным содержанием калия и ограничением хлористого натрия применяется при сердечной недостаточности, нарушениях ритма сердечной деятельности, отёках, а также при ревматических заболеваниях, повышении артериального давления крови.

Калий содержится в листьях петрушки, сельдерея, в дыне, картофеле, зелёном луке, апельсинах, яблоках. Особенно много его в сухофруктах (урюке, кураге, изюме).

Натрий вместе с хлором (в виде хлористого натрия) участвует в процессах обмена, поддержании кислотно-щелочного равновесия, осмотического давления, выделении мочевины почками, образовании соляной кислоты в желудке, активирует панкреатический сок. В организме хлористый натрий сохраняется главным образом в коже, подкожной клетчатке, мышцах и хрящах.

Ежедневная потребность в хлористом натрии составляет 8-12 г. Питание с ограничением поваренной соли рекомендуется при отёках, вызванных недостаточностью кровообращения, нефритах, гипертонической болезни, ревматизме, ожирении, диабете, аллергических состояниях (крапивница).

Кальций в форме фосфорнокислых солей входит в состав костной ткани, присутствует в плазме крови и во всех биологических жидкостях организма. Ионы кальция оказывают влияние на многие ферментативные процессы, они принимают участие в реакции свёртывания крови, а также в деятельности нервной и мышечной систем. Суточная потребность в кальции составляет 0,8-1 г.

Кальций относится к трудноусваиваемым минеральным элементам — углекислые и фосфорнокислые соли кальция плохо всасываются в кишечнике. Наилучшим образом используется кальций, входящий в состав молочных продуктов. Поэтому основными источниками кальция для человека являются молоко и молочные продукты, а также яичные желтки, овощи и фрукты. Для обеспечения суточной потребности взрослого человека в кальции достаточно 100 г сыра (0,9 г кальция) или 500 мл молока и 300 г цветной капусты.

В период эмбрионального развития плода в его организме откладывается до 30 г кальция, и поэтому во время беременности суточная потребность в кальции у будущей матери увеличивается.

В здоровом организме происходит постоянный обмен кальция между костной тканью и плазмой крови. Это происходит в связи с непрерывной перестройкой структуры кости. Вследствие деятельности специальных клеток (остеокластов) вещество кости разрушается, а освобождающийся кальций поступает в кровь. Благодаря же деятельности другого вида клеток (остеобластов) происходит образование новой костной ткани взамен разрушенной с использованием кальция, находящегося в крови.

Магний участвует в углеводном обмене, биосинтезе белков. Ионы магния усиливают процессы торможения в коре больших полушарий головного мозга и поэтому обладают успокаивающим действием. Кроме того, магний оказывает антиспастический, сосудорасширяющий и мочегонный эффекты. Суточная потребность в магнии составляет около 0,5 г. В кишечнике всасывается только 40% поступающего с пищей магния, большая же часть выбрасывается с калом.

Недостаток магния вызывает судороги, нарушает аппетит. Диеты с повышенным содержанием магния полезны при склонности к повышению артериального давления крови, при гипертонической болезни, атеросклерозе, при заболеваниях печени и желчных путей. Магний содержится в пшённой, овсяной и гречневой крупах, сливочном масле, грецких орехах, фасоли и сухофруктах, особенно в кураге.

Особую роль в процессах жизнедеятельности играют фосфор и его соли. В организме фосфор встречается в виде фосфорнокислых солей; он входит в состав белков, в ядерное вещество клеток, участвует в обмене многих веществ.

В организм человека фосфор поступает в форме сложных органических соединений (фосфолипидов, фосфопротеидов, нуклеиновых кислот и др.). Уровень обмена фосфора между кровью и костной системой определяется концентрацией фосфорнокальциевых солей в крови и количеством отщеплённой фосфорной кислоты от органических фосфорных соединений в тонкой кишке и печени. Чем выше концентрация фосфорнокальциевых солей в крови, тем интенсивнее откладываются они в костях, а при недостаточном содержании их в крови происходит обратный переход фосфорнокальциевых солей из костей в кровь. Эти процессы регулируются витамином D, способствующим всасыванию фосфора и кальция в кишечнике, и гормонами, контролирующими выделение фосфора почками.

Суточная потребность взрослого человека в фосфоре составляет 1,5-2 г. При тяжёлом физическом труде и в период роста она повышается. Наибольшее количество фосфора содержится в отрубях, сыре, бобовых растениях, томатном соке и орехах. Потребность в фосфоре возрастает при беременности, лактации, а также при хронических заболеваниях кишечника — энтеритах и энтероколитах.

Железо входит в состав гемоглобина и миоглобина (мышечного белка), принимает участие в реакциях окисления и восстановления, а также в процессах тканевого дыхания.

Железо, содержащееся в пищевых продуктах, всасывается лучше, чем его очищенные препараты. Его усвоение зависит от наличия свободной соляной кислоты в желудке, но всасывание железа происходит в основном в двенадцатиперстной кишке.

Недостаток железа наблюдается при анемиях (малокровии), гастрите с пониженной кислотностью, хронических энтероколитах. Суточная потребность в железе составляет 15 мг. В период беременности она увеличивается. Железо содержится в печени, говядине, щавеле, шпинате, зелёных листьях салата, капусте, свекле, моркови, редисе, изюме, инжире, орехах, апельсинах, мандаринах, овсяной и гречневой крупах, курином желтке, какао.