Мікроелементологія

МІКРОЕЛЕМЕНТОЛО́ГІЯ (від мікро..., лат. elementum — стихія, первісна речовина і ...логія) — вче­н­ня про склад, біо­логічну роль і механізми участі хімічних елементів низьких концентрацій (мікро­елементів) у живих організмах, а також стани й процеси в них, повʼязані з поруше­н­ням надходже­н­ня (не­стачею або надлишком) чи дисбалансом мікро­елементів. Мікро­елементи в живих організмах почали виявляти ще в 19 ст., хоча систематично їх досліджують від поч. 20 ст. Знач. внесок у ви­вче­н­ня впливу мікро­елементів на жит­тєдіяльність організмів зробив В. Вернадський та його послідовники. Нині ви­окремлюють біол. (фізіол.) М., мед. М., вет. М., нутриціол. М., агроном. (агрохім.) М., хім. М., біо­геохім. М. тощо. Втім, їх можна обʼ­єд­нати за трьома осн. напрямами — М. рослин, М. тварин і М. людини. Ви­значають 30 найважливіших мікро­елементів для жит­тєдіяльності рослин, тварин і людини — залізо, йод, марганець, кобальт, мідь, селен, цинк, фтор, хром, бром, молібден, ванадій, кремній та ін. Чим менша концентрація елемента в живому організмі, тим важче зʼясувати його біол. роль і функції. Напр., досі точно не встановлено значе­н­ня таких елементів у живих організмах, як скандій, цирконій, ніобій. Термін «М.» найчастіше вживають у мед. практиці щодо М. людини; він набув пошире­н­ня в остан­ні десятилі­т­тя внаслідок накопиче­н­ня й по­глибле­н­ня клініч. дослідж. обміну мікро­елементів у людському організмі, що стало можливим, зокрема, завдяки новіт. діагност. технологіям. Хоча перші дослідж. з М. були проведені на тваринах у 1920-х рр., коли зі­ставляли склад мікро­елементів у ґрунтах і тварин. тканинах із різних геохім. зон. У 1980-х рр. встановлено норми вмісту більшості мікро­­елементів в організмі, що дозво­лило проводити практ. діяльність у напрямі аналізу й корекції вмісту мінералів в організмі людини. Для ви­значе­н­ня елемент. складу нині використовують окремі види спектрометрії (атомно-абсорбційну, атомно-емісійну з індуктивно-звʼязаною плазмою) та фотометр. методи (в інфрачервоному спектрі або видимому й ультрафіолет. спектрі). Нині ві­домо, що організм людини (на рівні всіх тканин і рідин) складається з 86-ти хім. елементів табл. Д. Менделєєва, із них 25 — найнеобхідніші для нормал. жит­тєдіяльності організму. Усі вони за рівнем концентрації поділяються на мікро- та макро­елементи. Концентрація мікро­елементів у людському організмі становить від 0,001 до 0,000000000001 %, а добова потреба в них не пере­вищує 100 мг. Концентрацію мікро­елементів ви­значають за їхнім вмістом у крові, волос­сі, нігтях, слині, шлунк. соку. За біол. цін­ністю мікро­елементи поділяють на жит­тєво необхідні, або есенційні, та умовно необхідні; існує також поділ мікро­елементів на нетоксичні й потенційно токсичні. Осн. функції мікро­елементів в організмі людини — регулюва­н­ня багатьох біо­хім. процесів (зокрема кислотно-основ. балансу, осмотич. тиску клітин. і між­клітин. рідин, водно-сольового обміну, системи згорта­н­ня крові тощо), активува­н­ня низки фермент. систем, гормонів, антитіл; сприя­н­ня нормал. функціонуван­ню різних органів і тканин; участь у побудові опор. тканин організму. Мікро­елементи роз­поділяються в організмі не рівномірно, а залежно від їхньої фізіол. ролі. Так, напр., у головному мозку активну участь у склад. біо­хім. процесах беруть мідь, марганець, алюміній, кремній, титан, срібло. У щитоподіб. залозі концентрується йод (хоча він присутній у всьому організмі), є також бром, кобальт, арсен, ртуть, мідь, свинець, фтор, цинк, титан. У під­шлунк. залозі — цинк, кобальт, нікель, арсен, йод, молібден, кремній, марганець, олово, хром, свинець. Печінка, з одного боку, є осн. сховищем мінерал. речовин для організму, а з ін. — єдиним органом, що виводить надлишок мікро­елементів з нього. Мікро­еле­менти не синтезуються в ор­га­нізмі; джерелом їхнього надходже­н­ня є продукти харчува­н­ня рослин. й тварин. походже­н­ня та вода. Роз­витку М. сприяють також новітні геохім. дослідж., оскільки обсяг надходже­н­ня мікро­елементів до організму залежить не лише від набору продуктів харчува­н­ня, а й від геохім. умов місцевості, в якій вони були отримані, та загалом від стану довкі­л­ля, де живе людина. Нині в медицині багато неінфекц. хвороб повʼязують з дефіцитом, надлишком або дисбалансом мікро- та макро­елементів в організмі. Виділяють кілька груп причин, що найчастіше зумовлюють поруше­н­ня здоровʼя у звʼязку з мікро­елементами (такі поруше­н­ня ще називають мікро­елементозами): природні ендоген­ні чин­ники (вроджені, спадкові дис­функції, що спричиняють про­блеми з обміном мікро­елементів), природні екзоген­ні чин­ники (гео­графічно різна місцевість має неоднаковий природ. склад мікро­елементів у повітрі, водах, ґрунтах — від недо­статнього до надлишкового для нормал. жит­тєдіяльності людини), техноген­ні чин­ники (техноген­не за­брудне­н­ня довкі­л­ля призводить до знач. пере­вище­н­ня мікро­елементів у ньому), ятроген­ні (пере­вище­н­ня концентрації мікро­елементів у звʼязку з при­йомом лікар. засобів або поруше­н­ня обміну мікро­елементів як їхня побічна дія). Найві­доміший у світі приклад мікро­елементозу — це ендеміч. дефіцит йоду, який призводить до роз­витку зоба. Про те, що ендеміч. зоб є наслідком дефіциту йоду, в науці ві­домо ще з 1-ї пол. 20 ст., хоча вважають, що йододефіцит. зоб уперше описано ще в стародав. Китаї, де його лікували витяжками з мор. водоростей та щитоподіб. залоз домаш. худоби. Це захворюва­н­ня найчастіше характерне для гірських місцевостей. Дефіцит йоду виявлено в зх. і пн. регіонах України, зокрема в т. зв. Поліс. біо­­геохім. провінції, якій властива не­стача йоду в ґрунті, воді та харч. продуктах. У Карпатах і Поліс. біо­геохім. провінції фіксують також під­вищену частоту гіперплазії щитоподіб. залози. Лі­в­обережна Україна, особливо Полтав. обл., є природно-ендеміч. зоною ще одного захворюва­н­ня — флюорозу зубів, повʼя­заного з під­вищеним вмістом сполук фтору. Завеликий вміст цього елемента в питній воді реєструють також на окремих тер. Одес. обл. Залізодефіцитна анемія — ще один яскравий приклад поширеного мікро­елементозу, який часто трапляється в педіатр. практиці, акушерстві та гін­екології. За деякими даними, її фіксують у кожної пʼятої людини в світі. До низки ін. захворювань, що чітко корелюють із не­стачею чи надлишком мікро­елементів, від­носять борні ентерити, ендемічну кремнієву нефропатію, молібден. подагру, алюм. хворобу, сурмʼяну сечокамʼяну хворобу, марганц. паркінсонізм, хворобу Кашина–Бека, повʼязану з надлишком стронцію, хворобу Кешана, зумовлену дефіцитом селену, хворобу «ітай-ітай», що виникає за умов високого вмісту кадмію в питній воді, «хворобу любителів пива» (збільше­н­ня щитоподіб. залози внаслідок надлишку кобальту, повʼязаного з окремими сортами пива) тощо. На території України у звʼязку із техноген. за­брудне­н­ням довкі­л­ля фіксують під­вищений вміст деяких мікро­елементів, а саме: нікелю, ванадію, ртуті (у р-нах з роз­виненою енергет. пром-стю); хрому, марганцю, свинцю (у р-нах зі скупче­н­ням під­приємств машинобудува­н­ня); свинцю і брому (там, де багато вихлоп. газів автомобілів); цинку й міді (в усіх пром. містах). Особливо негатив. техноген. вплив на склад мікро­­елементів у довкіл­лі мала Чорно­бильська ката­строфа — продукти роз­паду урану, перед­усім стронцій та цезій, що зберігають радіац. активність, здатні витісняти ін. мікро­елементи й накопичуватися в організмі. Роз­виток сучас. М. від­бувається в напрямі актив. наук. дослідж. ролі мікро­елементів у патогенезі тих чи ін. хвороб. Напр., патол. процеси, що є причиною захворювань серця й судин, нині ви­вчають у звʼязку з такими мікро­елементами, як кадмій, кобальт, хром, мідь, залізо, свинець, цинк; захворюва­н­ня, повʼязані із щільністю кістк. тканини (остеопороз), — з міддю, марганцем, цинком; су­глоб. патології (артрити) — з кобальтом, міддю, залізом, літієм, марганцем, стронцієм, цинком; імун­ної системи організму — із заг. поруше­н­ням балансу мікроеле­ментів тощо. Результати якіс. клін. дослідж. із М. публікують у між­нар. фахових журналах, що ві­діграли важливу роль у становлен­ні М. як роз­ділу медицини, серед них — «Trace Elements in Medicine» (виходить від 1984), «Journal of Trace Elements and Electrolytes in Health and Disease» (від 1987), «Journal of Trace Elements in Experimental Medicine» (від 1988).

Завантажити статтю