Медь и цинк в организме

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Общие сведение Меди Cu

2. Физиологическая роль меди

3. Индикаторы элементного статуса меди

4. Пониженное содержание меди в организме

5. Повышенное содержание меди в организме

6. Синергисты и антагонисты меди

7. Коррекция недостатка и избытка меди в организме

8. Общие сведения Цинка Zn

9. Биологическая роль цинка в организме

10. Физиологическая роль цинка

11. Пониженное содержания цинка в организме

12. Повышенное содержание цинка в организме



1. Общие сведения Медь. Cu

Медь - элемент I группы периодической системы; ат. н. - 29, ат. м. - 64. Название произошло от лат. Cuprum - Кипр. Медь известна со времен древних цивилизаций.

Медь это ковкий и пластичный металл красноватого цвета, с высокой электро и теплопроводностью. Медь устойчива к действию воздуха и воды. Природным источником меди являются минералы борнит, халькопирит, малахит, также встречается и самородная медь. В промышленности соединения меди используются для изготовления электрических проводов, монет, трубопроводов, теплообменников и т.д., широко известны сплавы меди с другими элементами (бронза и др.). В медицине применяют сернокислую медь в качестве противомикробного и прижигающего средства. Препараты различных солей меди используют наружно для промываний и спринцеваний; в виде мазей при воспалительных процессах слизистых оболочек; в физиотерапии. Медь в сочетании с железом применяется при лечении детей с гипохромной анемией. Медьсодержащие препараты и БАДП используются также в лечении и профилактике заболеваний опорно-двигательного аппарата, гипотиреоза. Широкое распространение получило использование медной внутриматочной спирали в качестве средства контрацепции. медь организм цинк биологический

2. Физиологическая роль меди

В организм медь поступает в основном с пищей. В некоторых овощах и фруктах содержится от 30 до 230 мг% меди. Много меди содержится в морских продуктах, бобовых, капусте, картофеле, крапиве, кукурузе, моркови, шпинате, яблоках, какао-бобах. В желудочно-кишечном тракте абсорбируется до 95% поступившей в организм меди (причем в желудке ее максимальное количество), затем в двенадцатиперстной кишке, тощей и подвздошной кишке. Лучше всего организмом усваивается двухвалентная медь. В крови медь связывается с сывороточным альбумином (12-17%), аминокислотами - гистидином, треонином, глутамином (10-15%), транспортным белком транскуприном (12-14%) и церулоплазмином (до 60-65%).

Считается, что оптимальная интенсивность поступления меди в организм составляет 2-3 мг/сутки. Дефицит меди в организме может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента (1 мг/сутки и менее), а порог токсичности для человека равен 200 мг/сутки. Медь способна проникать во все клетки, ткани и органы. Максимальная концентрация меди отмечена в печени, почках, мозге, крови, однако медь можно обнаружить и в других органах и тканях. Ведущую роль в метаболизме меди играет печень, поскольку здесь синтезируется белок церулоплазмин, обладающий ферментативной активностью и участвующий в регуляции гомеостаза меди.

Медь является жизненно важным элементом, который входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т.д. Медь имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий (коллаген), эластичности стенок кровеносных сосудов, легочных альвеол, кожи (эластин). Медь входит в состав миелиновых оболочек нервов. Действие меди на углеводный обмен проявляется посредством ускорения процессов окисления глюкозы, торможения распада гликогена в печени. Медь входит в состав многих важнейших ферментов, таких как цитохромоксидаза, тирозиназа, аскорбиназа и др. Медь присутствует в системе антиоксидантной защиты организма, являясь кофактором фермента супероксиддисмутазы, участвующей в нейтрализации свободных радикалов кислорода. Этот биоэлемент повышает устойчивость организма к некоторым инфекциям, связывает микробные токсины и усиливает действие антибиотиков. Медь обладает выраженным противовоспалительным свойством, смягчает проявления аутоиммунных заболеваний (напр., ревматоидного артрита), способствует усвоению железа.

Токсическая доза для человека: более 250 мг.

3. Индикаторы элементного статуса меди

Оценку содержания меди в организме определяют по результатам исследований крови, мочи, волос. Средняя концентрация меди в плазме крови составляет 0,75-1,3 мг/л, в моче 2-25 мг/л, в волосах 7,5-20 мг/кг. Об обмене меди можно судить с помощью определения уровня церулоплазмина в сыворотке крови, а также по активности медьсодержащих ферментов.

4. Пониженное содержание меди в организме

Причины дефицита меди:

недостаточное поступление;

длительный прием кортикостероидов, нестероидных противовоспалительных препаратов, антибиотиков;

нарушение регуляции обмена меди.

Основные проявления дефицита меди:

торможение всасывания железа, нарушение гемоглобинообразования, угнетение кроветворения, развитие микроцитарной гипохромной анемии;

ухудшение деятельности сердечно-сосудистой системы, увеличение риска ишемической болезни сердца, образование аневризм стенок кровеносных сосудов, кардиопатии;

ухудшение состояния костной и соединительной ткани, нарушение минерализации костей, остеопороз, переломы костей;

усиление предрасположенности к бронхиальной астме, аллергодерматозам;

дегенерация миелиновых оболочек нервных клеток, увеличение риска развития рассеянного склероза;

нарушение пигментации волос, витилиго;

увеличение щитовидной железы (гипотиреоз, дефицит тироксина);

задержка полового развития у девочек, нарушение менструальной функции, снижение полового влечения у женщин, бесплодие;

развитие дистресс-синдрома у новорожденных;

нарушение липидного обмена (атеросклероз, ожирение, диабет);

угнетение функций иммунной системы;

ускорение старения организма.

5. Повышенное содержание меди в организме

Повышенное содержание соединений меди в организме весьма токсично для человека.

Причины избытка меди:

избыточное поступление в организм (вдыхание паров и пыли соединений меди в условиях производства, бытовые интоксикации растворами соединений меди, использование медной посуды);

нарушение регуляции обмена меди.

Основные проявления избытка меди:

функциональные расстройства нервной системы (ухудшение памяти, депрессия, бессонница);

при вдыхании паров может проявляться "медная лихорадка" (озноб, высокая температура, проливной пот, судороги в икроножных мышцах);

воздействие пыли и окиси меди может приводить к слезотечению, раздражению конъюнктивы и слизистых оболочек, чиханию, жжению в зеве, головной боли, слабости, болям в мышцах, желудочно-кишечным расстройствам;

нарушения функций печени и почек;

поражение печени с развитием цирроза и вторичным поражением головного мозга, связанным с наследственным нарушением обмена меди и белков (болезнь Вильсона-Коновалова);

аллергодерматозы; увеличение риска развития

атеросклероза; гемолиз эритроцитов, появление гемоглобина в моче, анемия.

6. Синергисты и антагонисты меди

Усиленный прием молибдена и цинка может привести к дефициту меди. Кадмий, марганец, железо, антациды, танины, аскорбиновая кислота способны снижать усвоение меди. Цинк, железо, кобальт (в умеренных физиологических дозах) повышают усвоение меди организмом. В свою очередь, медь может тормозить усвоение организмом железа, кобальта, цинка, молибдена, витамина А. Оральные контрацептивы, гормональные средства, препараты кортизона способствуют усиленному выведению меди их организма.

7. Коррекция недостатка и избытка меди в организме

Для купирования дефицита меди можно использовать продукты богатые медью, особенно шоколад, какао, авокадо, морепродукты, печень, а также медьсодержащие препараты и БАДП (напр., «Био-Медь» - оригинальный препарат производства АНО ЦБМ).

При избыточном накоплении меди используют как диетотерапию, так и гепатопротекторы, желчегонные средства, БАДП и препараты, содержащие цинк, бор, молибден. В случаях выраженной интоксикации применяют комплексообразователи (D-пеницилламин, купренил, металкоптаза и др.).

Для понимания целебного действия меди, в первую очередь, следует раскрыть физиологические процессы, проходящие в организме с ее участием. Попытаемся это сделать в самой обобщенной форме. Человек постоянно подвергается действию болезнетворных факторов внешней среды.

Это - проникающая радиация, электромагнитные поля, ультразвуковые волны, вредные химические соединения и, конечно, микроорганизмы. Все эти факторы атакуют нас днем и ночью, пытаясь проникнуть и проникая через кожу, слизистые покровы, легкие. Защищая организм, этим вредным агентам противостоят иммунные силы.

Иммунная система это целый комплекс, образно говоря - армия. В этой армии есть свои рода и виды войск. Кожа и слизистый эпителий обеспечивают барьерную защиту.

Собственные химические соединения организма осуществляют бактерицидную защиту.

Специальные клетки крови - фагоциты - это войска специального назначения, которые буквально пожирают чужеродные микробы. Есть здесь свои службы оповещения и связи - нервная и гумморальная системы.

Кровь и лимфа - инфрастурктуры обеспечения. Они доставляют на "поле боя" все необходимое для армии. Костный мозг и лимфоузлы выполняют роль кадетских корпусов и военных училищ - здесь рождаются и "проходят подготовку" иммуноциты.

Первый "рубеж обороны" иммунной системы - кожа. Кроме чисто механической преграды, она выполняет роль "жалюзи" для различных опасный излучений.

Такими качествами кожа обладает благодаря пигменту-меланину. Меланин образуется под воздействием медьсодержащего фермента - тирозиназы. Так медь участвует в формировании противорадиационной защиты организма.

При недостатке меланина, под действием ионизирующей радиации, может образоваться рак кожи - меланома. Одновременно увеличивается вероятность появления злокачественных опухолей и в других органах. В отсутствии дефицита меди образование меланина проходит полноценно, что усиливает антираковую защиту. Один из признаков недостатка меланина, а значит и возможного медедефицита - седина волос; особенно - раннее поседение.

Так же, как и кожа, функцию барьерной защиты выполняют слизистые покровы ротовой полости, носовых ходов, глаз, др. При появлении на слизистом эпителии микротравм, трещин, царапин их заживлению способствуют медьсодержащие белки - альбуминаты.

Отсюда следует важная роль меди по обеспечению барьерной защиты.

Если патогенный микроб, например бактерия, все же проник в организм он, вероятнее всего, попадет в русло крови и здесь ему придется "иметь дело" с церулоплазмином и другими медьсодержащими соединениями. Отщепившийся от металлокомплекса ион меди внедрится в бактерию и присоединится к ее собственным ферментам. Лишний ион внесет беспорядок в обменные процессы микроорганизма, что приведет к его гибели. В этом заключается антимикробное значение меди.

В синтезе белково-липидного комплекса, из которого состоит миелин, также участвует медь. Входя в состав многих соединений гумморальной системы, участвуя в синтезе миелина, медь играет важную роль в информационных процессах.

Установлено, что дефицит меди снижает антимикробную активность фагоцитов. Ослабленный фагоцит, "проглотив" микроб, вместо того чтобы переварить его, сам может стать жертвой, послужить источником питания и тем способствовать размножению бактерий.

Но, если бактерии уничтожены, иммуноциты начинают очистку "поля боя" от токсинов и "останков" своих и чужих клеток. Воспалительные процессы стихают, наступает выздоровление. В этом случае говорят о противовоспалительном значении меди.

На месте погибших клеток, за счет клеточного деления, формируются новые. Медь стимулирует процессы образования новых клеток. И ее важной биологической ролью является участие в процессах клеточного деления и роста.

Считается установленным, что медьсодержащие ферменты способствуют дифференциации молодых клеток. Экспериментально доказано, что препараты меди предупреждают появление злокачественных клеток, усиливают действие противораковой защиты. Напротив - дефицит меди увеличивает вероятность появления новообразований. Во время течения патологических процессов, организм накапливает информацию для банка иммунологической памяти. В результате появляются специфические белки - иммуноглобулины, в синтезе которых принимает участие медь. В случае повторного проникновения в организм уже известного антигена - используется накопленный опыт (приобретенный иммунитет). Иммунная реакция будет значительно сильнее и быстрее. Таким образом медь обладает иммунномодулирующими свойствами. Ионы меди, в составе фермента дегидрогеназы бутерил-коэнзима-А, принимают участие в превращении жирных кислот, способствуя ресинтезу аденозиндифосфороной кислоты, которая, превращаясь в АТФ, является поставщиком энергии в организме. Так медь принимает участие в энергетических процессах.

В организме взрослого человека содержится 150-200 мг меди. Поступая вместе с пищей в желудочно-кишечный тракт, медь присоединяется к транспортному белку - металлотионеину и затем всасывается в кровь. Вместе с плазмой крови медь поступает в печень. Здесь происходит синтез церулоплазмина - основного медьсодержащего белка крови. Церулоплазмин выполняет роль оперативной доставки меди во все ткани и клетки организма. Большая часть меди откладывается про запас в особых "кладовых" - депо.

Такими депо являются: печень, головной мозг, костные структуры, надпочечники и некоторые другие органы. Отсюда, по мере необходимости, медь снова поступает в кровь. Медьсодержащие металл ферменты, либо непосредственно участвуют в окислительно-восстановительных процессах, либо способствуют синтезу других ферментов, катализирующих биохимические реакции обмена веществ.98% использованной организмом меди, вместе с метаболитами - конечными продуктами обмена веществ - возвращается в пищеварительный канал.

Из организма использованная медь выводится вместе с фекалиями и в меньшей степени (около 2%) - с мочой и потом. До недавнего времени считалось, что суточная потребность человека в меди составляет 3-5 мг. Известно, что обычно, в суточном объеме продуктов питания содержится 2-5 мг меди. Значит среднесуточная потребность

в этом микроэлементе должна вполне покрываться потребляемыми продуктами. Однако, исследования проведенные с помощью новейших методов показали, что даже у лиц, которые потребляют с пищей до 10 мг меди в сутки, ее дефицит в организме часто составляет 20-30%. А у некоторых групп населения (дети, лица старше 40 лет, больные хроническими болезнями) возможен медедефицит до 50%.В чем же его причина? Выяснилось, что медь связанная в пище с белками, очень плохо усваивается. Ее всасываемость в желудке составляет не больше 32%. К медедефициту ведут молочная и мясная диеты.

8. Общие сведения Цинка Zn

Цинк -- элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 30. Обозначается символом Zn (лат. Zincum). Простое вещество цинк (CAS-номер: 7440-66-6) при нормальных условиях -- хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).



9. Биологическая роль цинка

Цинк присутствует во всех органах, тканях, жидкостях и секретах организма.

Более 95% всего цинка содержится в клетках. Цинк сосредоточен в основном в коже, волосах и костной ткани. В биологических системах цинк фактически всегда находится в двухвалентном состоянии.

Цинк участвует практически во всех стадиях роста клеток. Особый интерес к цинку связан с открытием его роли в нуклеиновом обмене, процессах транскрипции, стабилизации нуклеиновых кислот, белков и особенно компонентов биологических мембран, а также в обмене витамина А. Цинк присутствует во всех 20-ти нуклеотидилтрансферазах, а его открытие в обратных транскриптазах позволило установить тесную взаимосвязь с процессами канцерогенеза. Этот элемент необходим для стабилизации структуры ДНК, РНК, рибосом, играет важную роль в процессе трансляции и незаменим на многих ключевых этапах экспрессии гена.

Цинк обнаружен в составе более 300 ферментов. Уникальность цинка заключается в том, что ни один элемент не входит в состав такого количества ферментов и не выполняет таких разнообразных физиологических функций.

Цинк стабилизирует некоторые гормон-рецепторные комплексы. Цинк входит в состав гормона инсулина, участвующего в углеводном обмене.

Цинк необходим для нормального роста и развития, полового созревания, а в дальнейшем -- для поддержания репродуктивной функции, а также для нормального кроветворения и заживления ран. Цинк играет важнейшую роль в процессах регенерации кожи, роста волос и ногтей, секреции сальных желез.

Цинк способствует всасыванию витамина Е и поддержанию нормальной концентрации этого витамина в крови.

Немаловажную роль цинк играет в переработке организмом алкоголя, поэтому недостаток цинка может повышать предрасположенность к алкоголизму (особенно у детей и подростков).

Цинк укрепляет иммунную систему организма и обладает детоксицирующим действием - способствует удалению из организма двуокиси углерода.

Цинк необходим для нормальной реализации функций вкусовых и обонятельных рецепторов.

Дефицит цинка может приводить к серьезным физиологическим нарушениям. При недостаточном содержании цинка в пищевом рационе с детского возраста отмечаются карликовость, задержка полового развития, поражение кожи, снижение обоняния и вкусовые извращения. При хроническом дефиците цинка возникает ряд кожных заболеваний.

После подтверждения в 1961 г. предположения о том, что местный гипогонадизм и карликовость сельского населения Ирана вызывает дефицит цинка, возрос интерес к значимости его дефицита для здравоохранения.

Избыток цинка в растениях возникает в зонах промышленного загрязнения почв, а также при неправильном применении цинксодержащих удобрений. Большинство видов растений обладают высокой толерантностью к его избытку в почвах. Однако при очень высоком содержании этого металла в почвах обычным симптомом цинкового токсикоза является хлороз молодых листьев.

Токсичность цинка для животных и человека невелика, т.к. при избыточном поступлении он не кумулируется, а выводится. Однако в литературе имеются отдельные сообщения о токсическом влиянии этого металла. Повышенные концентрации цинка оказывают токсическое влияние на живые организмы. У человека может развиваться тошнота и рвота, дыхательная недостаточность, фиброз легких. В больших концентрациях цинк является канцерогеном.



10. Физиологическая роль цинка

Считается, что оптимальная интенсивность поступления цин­ка в организм 10-15 мг/день. Дефицит цинка может развиваться при недостаточном поступлении этого элемента в организм (1 мг/день и менее), а порог токсичности составляет 600 мг/день.

В организм цинк попадает с пищей. Особенно много цинка содержится в говядине, печени, морских продуктах (устрицы, моллюски, сельдь), пшеничных зародышах, рисовых отрубях, овсяной муке, моркови, горохе, луке, шпинате и орехах.

Для лучшего усвоения цинка организмом необходимы вита­мины А и В6. Усвоению цинка препятствуют медь, марганец, же­лезо и кальций (в больших дозах). Кадмий способен вытеснять цинк из организма. Много цинка (до 3 мг в день) теряется с потоотделением.

При дефиците цинка задерживается рост, появляется гипогонадизм, нарушается обмен веществ, возникает инсулиновая недостаточность. Недостаточность в цинке возникает при употреблении пищи, приготовленной из злаков с большим содержанием фитиновой кислоты, которая препятствует всасыванию солей цинка из кишечника.

В организме взрослого человека содержится 1,5--3 г цинка. Цинк можно обнаружить во всех органах и тканях; но наибольшее его количество содержится в предстательной железе, сперме, коже, волосах, мышечной ткани, клетках крови.

Цинк является кофактором большой группы ферментов (около 200), уча­ствующих в обмене белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Поэтому он необхо­дим для нормального протекания многих биохимических и физиологических процес­сов. Этот элемент требуется для синтеза белков, в том числе и коллагена, а, следовательно, и для формирования костей. Цинк принимает участие в процессах де­ления и дифференцировки клеток, формировании Т-клеточного иммунитета, функционировании десятков ферментов, инсулина поджелудочной железы, антиоксидантного фермента суперокси­ддисмутазы, полового гормона дигидрокортикостерона. Цинк играет важнейшую роль в процессах регенерации кожи, роста во­лос и ногтей, секреции сальных желез. Цинк способствует всасы­ванию витамина Е и поддержанию нормальной концентрации это­го витамина в крови. Немаловажную роль он играет в переработке организмом алкоголя, поэтому недостаток цинка может повышать предрасположенность к алкоголизму (особенно у детей и подростков). Цинк необходим для поддержания кожи в нормальном состоя­нии, роста волос и ногтей, а также при заживлении ран, поскольку он играет важную роль в синтезе белков. Цинк укрепляет иммун­ную систему организма и обладает детоксицирующим действием -- способствует удалению из организма двуокиси углерода.

Цинку отводится важная роль в функциях мозга и в лечении шизофрении, в ускорении заживления ран, устранении белых пятен на ногтях. Цинк помогает устранить потерю вкуса и обоняния.

Наиболее высокие концентрации цинка у мужчин обнаружены в предстательной железе и в ее секрете. По всей видимости, цинк не только стимулирует выработку тестостерона и увеличивает количество сперматозоидов, но также стимулирует всю железу в целом. Общий эффект при этом выражается не только в повышении сексуальной активности, но и в увеличении потенции.

Дефицит Zn: задержка роста и полового созревания, замедление заживления ран, белые пятнышки на ногтях, полнота, восприимчивость к инфекциям.

Избыток Zn: быстро выводится из организма, но возможен небольшой токсический эффект.



11. Пониженное содержание цинка в организме

Классический симптом дефицита цинка - замедление роста. При значительном недостатке цинка наступает ярко выраженное искажение восприятия вкуса. Накапливающаяся нехватка цинка в организме ведёт к постепенному нарушению всех обменных процессов. Ослабляется иммунитет и как следствие, снижается сопротивляемость инфекциям, потому что в условиях дефицита цинка нарушается функционирование тимуса, ответственного за образование защитных клеток - лимфоцитов. Помимо этого, при низком содержании цинка взрослые лимфоциты теряют способность к размножению в ответ на агрессию какой-либо инфекции. Другие симптомы нехватки цинка проявляются в ухудшении протекания таких заболеваний, как цирроз печени, атеросклероз, расстройства сердечно-сосудистой системы. Низкое содержание цинка приводит к дисфункции половых органов, а это, в свою очередь, ведёт к замедлению полового созревания. Видимая нехватка цинка в организме проявляется в выпадении волос, потере аппетита, дерматитах, так называемой куриной слепоте. Дети с признаками дефицита цинка медленнее растут, у них плохой аппетит.

12. Повышенное содержание цинка в организме

Соединения цинка, в особенности, хлорид и сульфат, высокотоксичны. Сульфат, хлорид и оксид цинка могут образовываться при хранении продуктов питания в оцинкованной или полностью цинковой посуде. Цинковое отравление приводит к фиброзному перерождению поджелудочной железы. Постоянный избыток цинка в организме замедляет рост костей, нарушая их минерализацию. Повышенное содержание соединений цинка в крови приводит к ослаблению сухожильных рефлексов и прогрессирующей слабости.

Если наступает летальный исход, то во время вскрытия трупа наблюдается существенная декальцификация головки бедренной кости и некроз печени. Отравление сульфатом цинка выглядит как ярко выраженное малокровие. Отравление оксидом цинка может произойти при вдыхании паров этого вещества. В этом случае симптомы избытка цинка проявляются в сладком вкусе в ротовой полости, в потере или снижении аппетита, нередко в сопровождении сильной жажды. Далее появляется чувство усталости и разбитости, давящая боль в грудине, сухой кашель. В течение 4 или 5 часов эти симптомы развиваются максимально. Возникает ощущение холода в ногах, потом резко - озноб на час-полтора с небольшим повышением температуры. Затем температура также резко понижается с проливным потоотделением. Возникает ощущение ломоты во всех частях тела, мышечная и головная боль, сопровождаемая шумом в ушах. Наблюдаются сухость в ротовой полости и глотке, тошнота, иногда до рвоты. Впрочем, к этому может привести и не отравление, а всего лишь небольшой избыток цинка в организме человека. При отравлении в крови значительно увеличивается содержание сахара.



Список литературы

Данные на начало XX века : Медь // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). -- СПб., 1890--1907.

Спиридонов А. А. В служеньи ремеслу и музам. -- 2-е изд. -- М.: Металлургия, 1989. -- 176 с. -- (Научно-популярная библиотека школьника). -- 50 000 экз. -- ISBN 5-229-00355-3.

Фримантл М. Химия в действии. -- М.: «Мир», 1991. -- Т. 2.

Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева. Химические свойства неорганических веществ. -- «Химия», 2000. -- С. 286.

Размещено на Allbest.ru

...