Полная версия:
Минеральные вещества и их влияние на организм человека
Исследования показывают, что при приеме 7,8–10 мг микронутриента в день в течение 2 недель не проявляются неблагоприятные симптомы. Проблемы провоцируют дозы 14–42 мг – при избытке нарушается работа ЖКТ.
Потребление вещества зависит от диеты и в среднем европеец получает с пищей 15–20 мкг/день, а американец – от 10 до 60 мкг/день. Пищевые добавки содержат разное количество микронутриента – концентрация зависит от используемого химического соединения. Например, в сульфате сосредоточено примерно 31% элементарного ванадия, в метаванадате натрия – 42%, а ортованадате натрия – 28%.
6 полезных свойств ванадия для детей, мужчин и женщин
1. Усиливает действие инсулина, предотвращает развитие диабета
Высокие дозы ванадил сульфата (около 100 мг/день) улучшают использование инсулина организмом. Этот гормон отвечает за усвоение глюкозы и регулирует ее уровень в крови, поэтому при добавлении минерала в рацион снижается сахар в крови даже у людей с диабетом. Правда, у исследователей есть опасения по поводу высоких доз, так как они могут вызвать нежелательные эффекты при длительном применении. [5, 6]
2. Проявляет антиоксидантные свойства и защищает почки
Эксперименты на крысах показали, что после лечения ванадием у грызунов усилился метаболизм глюкозы, ее утилизация, чувствительность к инсулину при ожирении и улучшилось состояние печени. Кроме глюкозы ванадил сульфат снижал концентрацию мочевины и креатинина в крови, уменьшал окислительный стресс и поддерживал нормальную работу почек. [7, 8, 9, 10, 11]
3. Борется с бактериями, вирусами, грибками и паразитами
Механизм антибактериальной активности металла до конца не выяснен, но известно, что он проникает через стенки бактерий, вызывает их морфологические изменения и препятствует делению. Также минерал блокирует репликацию вируса иммунодефицита человека ВИЧ-1/ВИЧ-2, предотвращая его размножение и защищая от развития инфекции. Он способен уничтожать внутриклеточные патогены и помогать иммунной системе. [12, 13]
4. Борется с опухолями
Антиканцерогенная активность компонента еще требует изучения, но его соединения и комплексы уже показали себя как эффективные средства для борьбы с онкообразованиями. Огромное значение имеют антиоксидантные свойства минерала и его способность защищать клеточный метаболизм. Новые исследования показывают, что его можно рассматривать как легкодоступный, многообещающий химиопрофилактический агент против рака. [14, 15, 16, 17]
5. Нормализует уровень холестерина и работу сердца
Органические и неорганические соединения действуют как кардиозащитные агенты. Они улучшают работу сердца, защищают от ишемии, предотвращают гипертензию и гипертрофию миокарда. Дополнительные кардиопротекторные механизмы – усиление катаболизма глюкозы, стимуляция ее транспорта и нормализация уровня в клетках миокарда. [18, 19, 20, 21, 22]
6. Регулирует аппетит и помогает бороться с ожирением
Исследования на грызунах показали, что введение в рацион минерала приводит к снижению аппетита, меньшему потреблению пищи. В результате уменьшается концентрации лептина в крови (гормон, регулирующий аппетит) и массы тела. [23]
Взаимодействие ванадия с другими микроєлементами
• хром, хлорид, ионы двухвалентного железа и гидроксид алюминия снижают его абсорбцию;
• магний, витамины С и Е, полифенолы, фитостеролы борются с токсичностью минерала при его избытке – снижают окислительный стресс.
Применение в медицине
Противовирусная, антибактериальная, антипаразитарная, противогрибковая, противораковая, антидиабетическая и антигиперхолестеринемическая активность, а также кардиопротекторный и нейропротекторный эффекты вызывают интерес многих исследовательских центров. Для улучшения метаболизма глюкозы и чувствительности к инсулину человеку необходимы микрограммовые количества элемента, а значит, он может быть терапевтически активными при низких концентрациях.
Комплексы и соединения металла уже применяются в тканевой инженерии для получения биоматериалов. Их используют для регенерации поврежденных тканей, органов и восстановления их утраченных функций. Также ванадий входит в состав металлических биоматериалов в костной хирургии (протезов).
Исследования показали, что некоторые комплексы элемента борются с вирусами, включая ВИЧ, грипп, атипичную пневмонию, лихорадку денге. Они также могут быть эффективны в борьбе с кандидозом, микозом и бактериями, которые провоцируют отравление, респираторные инфекции, брюшной тиф, острый фарингит, туберкулез и кожные заболевания. [24]
В научных исследованиях
• Минерал может действовать не как антиоксидант, а наоборот – быть прооксидантом и усиливать окислительный стресс. Это приводит ко многим негативным последствиям, включая деградацию ДНК, денатурацию белков. В таком случае он ослабляет антиоксидантный барьер и повреждает клетки, как это делают свободные радикалы. Также он может высвобождать некоторые переходные металлы, накапливаться в печени и почках, вызывая гепато- и нефротоксические эффекты. [25, 26]
• Имплантаты из титановых сплавов с ванадием подвергаются воздействию жидкостей организма – минерал может высвобождаться в окружающие ткани и оказывать неблагоприятное воздействие. Поэтому поверхностный слой протеза часто модифицируют, чтобы вызвать специфическую реакцию тканей, безопасную для здоровья. Это касается как ортопедических, так и зубных протезов. [27]
• Любители силовых тренировок используют сульфат ванадила для улучшения спортивных результатов. Ранее это вызывало опасения в научной среде – ученые предполагали, что добавки могут привести к анемии, изменениям в системе лейкоцитов. Исследования, проведенные на спортсменах, опровергли предположения – такие добавки не влияют количество эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, вязкость крови и биохимию. [28]
Опасные свойства ванадия
Обычное количество микроэлемента в рационе (менее 30 мкг/день) имеет низкую токсичность. Однако его способность к накоплению и сильный токсикологический потенциал ограничивают его использование в фармакологии. А способность понижать уровень сахара в крови вынуждает людей с гипогликемией тщательно следить за потреблением компонента, избегать его в добавках и лекарствах. [29]
Дефицит ванадия в организме и симптомы
Признаки нехватки элемента у человека пока не установлены. Исследователи лишь предполагают, что дефицит может повышать уровень холестерина и сахара в крови, приводить к дегенерации позвоночника и диабету. В исследовании, проведенном на козах, его дефицит в течение трех лет вызывал у животных необратимую деформацию костей и некоторые из них умирали.
Избыток ванадия и симптомы
Токсичность минерала зависит от многих факторов, включая состав пищи, тип соединения (органическое/неорганическое), присоединение к комплексам, валентность. Не меньшее значение имеет продолжительность воздействия и индивидуальная чувствительность. Считается, что элемент опасен в дозировке более 1,8 мг/день. Тем не менее большие дозы используются при лечении разных заболеваний, что может вызывать нежелательные побочные эффекты:
• дискомфорт в животе, вздутие;
• диарею;
• тошноту;
• зелено-черный язык;
• потерю аппетита и энергии;
• снижение веса;
• проблемы с нервной системой.
Элемент опасен при использовании в больших количествах продолжительное время. В таком случае увеличивается риск повреждения почек и других органов.
Взаимодействие с препаратами
Прием минерала вместе с лекарствами от диабета может привести к слишком низкому уровню сахара в крови. Микронутриент также может замедлить свертываемость крови, а его прием с лекарствами, которые замедляют свертываемость, увеличивает вероятность синяков и кровотечений.
Комментарий эксперта
Татьяна Елисеева, диетолог, нутрициолог
Ванадий вызывает интерес ученых и врачей благодаря биологической активности и широкому спектру действия. Он улучшает толерантность к глюкозе, ингибирует синтез холестерина. Количество исследований по его использованию в медицине постоянно растет и можно предположить, что новые препараты на основе минерала вскоре будут доступны для лечения многих опасных для жизни заболеваний. А пока можно получать вещество из общедоступных и недорогих продуктов питания, которые не относятся суперфудам.
Источники информации
1. Is vanadium of human nutritional importance yet? https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8046184/
2. Vanadium Ions and Proteins, Distribution, Metabolism, and Biological Significance, https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-1-4614-1533-6_136
3. Vanadium content of selected foods as determined by flameless atomic absorption spectroscopy, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/838964/
4. Vanadium in foods and in human body fluids and tissues, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/684404/
5. Vanadium and diabetes, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9823013/
6. Vanadium in Biological Action: Chemical, Pharmacological Aspects, and Metabolic Implications in Diabetes Mellitus, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6373340/
7. Oral treatment with vanadium of Zucker fatty rats activates muscle glycogen synthesis and insulin-stimulated protein phosphatase-1 activity, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12190110/
8. Effects of diabetes, vanadium, and insulin on glycogen synthase activation in Wistar rats, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11952162/
9. Effects of vanadyl sulfate on kidney in experimental diabetes, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14555801/
10. Effect of vanadyl sulfate on the status of lipid parameters and on stomach and spleen tissues of streptozotocin-induced diabetic rats, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16431126/
11. Metabolic effects of vanadyl sulfate in humans with non-insulin-dependent diabetes mellitus: in vivo and in vitro studies, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10726921/
12. The antibacterial activity of polyoxometalates: structures, antibiotic effects and future perspectives, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29355262/
13. In Vitro Anticandidal Activity and Mechanism of a Polyoxovanadate Functionalized by Zn-Fluconazole Complexes, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29747400/
14. Biochemical and medical importance of vanadium compounds, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22693688/
15. Vanadium suppresses sister-chromatid exchange and DNA-protein crosslink formation and restores antioxidant status and hepatocellular architecture during 2-acetylaminofluorene-induced experimental rat hepatocarcinogenesis, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14678523/
16. Vanadium chemoprevention of 7,12-dimethylbenz(a)anthracene-induced rat mammary carcinogenesis: probable involvement of representative hepatic phase I and II xenobiotic metabolizing enzymes, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11097089/
17. Solid state and solution studies of a vanadium(III)-L-cysteine compound and demonstration of its antimetastatic, antioxidant and inhibition of neutral endopeptidase activities, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15149802/
18. Cardioprotection by vanadium compounds targeting Akt-mediated signaling, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19423951/
19. Effects of oral vanadyl treatment on diabetes-induced alterations in the heart GLUT-4 transporter, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9299359/
20. Characterization of vanadyl sulfate effect on vascular contraction: roles of calcium and tyrosine phosphorylation, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9103536/
21. Vanadyl sulfate lowers plasma insulin and blood pressure in spontaneously hypertensive rats, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7960024/
22. Influence of vanadium on serum lipid and lipoprotein profiles: a population-based study among vanadium exposed workers, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24558984/
23. Vanadate enhances leptin-induced activation of JAK/STAT pathway in CHO cells, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12646241/
24. Vanadium compounds in medicine, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32226091/
25. Evaluation of lipid peroxidation and antioxidant defense mechanisms in the bone of rats in conditions of separate and combined administration of vanadium (V) and magnesium (Mg), https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29453945/
26. Effects of combined vanadate and magnesium treatment on erythrocyte antioxidant defence system in rats, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21787646/
27. Vanadium: Risks and possible benefits in the light of a comprehensive overview of its pharmacotoxicological mechanisms and multi-applications with a summary of further research trends, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7152879/
28. Oral vanadyl sulphate does not affect blood cells, viscosity or biochemistry in humans, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9140141/
29. Selective speciation improves efficacy and lowers toxicity of platinum anticancer and vanadium antidiabetic drugs, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27751591/
Железо (Fe)
Железо – микроэлемент, необходимый для транспортировки кислорода и удаления углекислого газа. Когда запасы питательного вещества в организме сильно снижаются, клетки получают меньше кислорода и развивается железодефицитная анемия (ЖДА). Чтобы этого не произошло, нужно есть больше железосодержащих продуктов. Проблема в том, что они усваиваются по-разному и всасывание может составить всего 2%.
Зачем организму железо: запасы и функции
Организм не производит вещество, а только перерабатывает и сохраняет:
• 70% находится в гемоглобине, а остатки – в форме ферритина в печени, селезенке, мышечной ткани и костном мозге;
• гормон гепсидин регулирует его абсорбцию и распределение в организме;
• доставку микроэлемента по всему телу выполняет трансферрин – белок в плазме крови. [1]
Люди теряют минерал в малом количестве с мочой, калом. Большие потери происходят при потерях крови, из-за чего от дефицита страдают многие менструирующие женщины. [2]
Как выявить анемию: анализы, которые показывают железодефицит
Обычно врач подтверждает ЖДА с помощью общего анализа крови (ОАК), а точнее – тестов на гемоглобин и гематокрит. Выявить проблему на ранних стадиях, определить тяжесть состояния и способ лечения помогают другие показатели:
• размер и цвет эритроцитов;
• сывороточный ферритин;
• витамин В12.
При анемии уровни гематокрита и гемоглобина понижены, а эритроциты меньше нормального размера. Низкий уровень ферритина указывает на маленький запас железа и является предвестником анемии, поэтому его желательно проверять как можно чаще.
Железо в еде – виды и усвояемость
Минерал содержится в пище в двух формах:
• Гемовое. Усваивается организмом до 40%. Этот тип железа поступает из животного белка – содержится только в мясе, птице, субпродуктах и морепродуктах (рыба, моллюски и т.д.).
• Негемовое. Имеет низкую биодоступность 2–20%. Содержится в растительных продуктах и животных, поскольку животные едят растительную пищу. [3]
Всасывание компонента сложное и одна пища усиливает этот процесс, а другая – подавляет.
Продукты питания, богатые железом
По подсчетам ученых, 85–90% от общего потребления микроэлемента приходится на негемовую форму, а 10–15% – на гемовую.
Продукты животного происхождения с максимальным содержанием железа [4]
№ Продукты В 100 г:
1 Свиная селезенка тушеная, жареная 22,2 мг
2 Жареная или тушеная свиная печень 17,9 мг
3 Свиное легкое вареное 16,4 мг
4 Куриная печень, жареная 12,9 мг
5 Куриная печень вареная, тушеная 11,6 мг
6 Куриное сердце тушеное 9,03 мг
7 Устрицы запеченные 7,2 мг
8 Мидии вареные 6,7 мг
9 Говяжье сердце, печень тушеные или жареные 6,4–6,5 мг
10 Говяжьи почки вареные, тушеные 5,8 мг
11 Паштет из гусиной или утиной печени, консервированная фуа-гра 5,5 мг
12 Говяжье легкое тушеное, отварное 5,4 мг
13 Куриные желудки тушеные, вареные 3,2 мг
14 Постная говядина, приготовленная любым способом 3 мг
Рыба, такая как палтус, пикша, окунь, лосось и тунец не вошли в рейтинг, но занимают первые места в категории морепродуктов. Многие мясные субпродукты тоже достойны места в рационе.
Продукты растительного происхождения с наибольшим содержанием железа [4]
№ Продукты В 100 г:
1 Чабрец сушеный (тимьян) 123,6 мг
2 Базилик сухой 89,8 мг
3 Куркума 55 мг
4 Укроп сушеный 48,8 мг
5 Кинза сушеная (кориандр) 42,5 мг
6 Орегано (высушенная душица обыкновенная) 36,8 мг
7 Рис, пшеница воздушные 31,7 мг
8 Спирулина, сухой порошок 28,5 мг
9 Петрушка сушеная 22 мг
10 Паприка (порошок) 21 мг
11 Рисовые отруби 18,5 мг
12 Изолят соевого протеина 14,5 мг
13 Черный шоколад, 70-85% какао 11,9 мг
14 Тыквенные семечки 8,8 мг
Топ-100 натуральных источников железа
Что касается круп, то они не лидируют в списке. Самый высокий процент вещества у амаранта, овсянки, киноа, полбы, ячневой крупы. Повысить потребление железа еще помогают бобовые (соя, чечевица, фасоль, маш), кешью, нежареный кунжут, семя льна, семечки подсолнечника, фундук, темно-зеленые листовые овощи (шпинат и капуста), сухофрукты (изюм и курага).
Суточная норма железа: рекомендованная доза для профилактики железодефицита
Потребности в железе наиболее стабильны у мужчин. У женщин они меняются в зависимости от возраста и от того, беременны они или кормят грудью. [5]
Нормы потребления железа в сутки
Период жизни Возраст Мужчины (мг) Женщины (мг)
Младенцы 0–6 месяцев 0,27 0,27
Младенцы 7–12 месяцев 11 11
Дети 1–3 года 7 7
Дети 4–8 лет 10 10
Дети 9–13 лет 8 8
Подростки 14–18 лет 11 15
Взрослые 19–50 лет 8 18
Взрослые 51+ лет 8 8
Допустимый верхний уровень потребления без побочных эффектов составляет 45 мг в день для всех мужчин и женщин в возрасте от 14 лет, а для младшего возраста – 40 мг. [6] Мультивитамины часто содержат 18 мг железа, а однокомпонентные добавки – до 360% от дневной нормы.
Суточная потребность в железе увеличивается:
• для вегетарианцев норма в 1,8 раза выше, чем в таблице, так как негемовое железо плохо усваивается;
• у беременных – не ниже 27 мг/день, ведь дефицит приводит к преждевременным родам и ЖДА у новорожденных;
• во время месячных;
• у спортсменок; [7]
• для тех, кто находится на диализе почек;
• при синдроме дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ). [8]
Дневная потребность уменьшается:
• для женщин после менопаузы;
• во время кормления грудью – после родов потребность снижается от 27 мг до 9–10 мг;
• при регулярных переливаниях крови.
Полезные свойства железа
Микроэлемент поддерживает много важных функций, включая работу ЖКТ и иммунной системы. Его польза часто остается незамеченной до тех пор, пока человек не столкнется с дефицитом.
Роль железа в организме и его преимущества для здоровья:
• необходимо для образования эритроцитов;
• входит в состав более 70 ферментов, участвующих в дыхании клеток и тканей;
• поддерживает физический рост и неврологическое развитие, особенно у детей до года;
• входит в состав миоглобина – белка в мышцах, который запасает кислород и используется при физической нагрузке;
• улучшает спортивные результаты (некоторые эксперты советуют спортсменкам добавить 10 мг к суточной норме);
• снижает утомляемость – имеет решающее значение для физической и умственной работоспособности;
• участвует в обмене веществ и синтезе гормонов щитовидной железы. [9]
Взаимодействие железа с другими микроэлементами
Усвоение железа не происходит само по себе и требует участия кофакторов:
• в организме должен быть уровень белка не менее 73–75 г/л, так как ферритин и гемоглобин – белковые комплексы;
• необходимы кофакторы, способствующие его усвоению – витамин С, группа витаминов В, медь, марганец. [10]
Без создания таких условий бесполезными могут быть любые БАДы и лекарства. Особенно важен витамин С – в одном исследовании прием 100 мг во время еды увеличивало всасывание железа на 67%. [11, 12] Бета-каротин, красно-оранжевый пигмент овощей и фруктов, превращается в организме в витамин А. Если верить исследованию, он увеличивает абсорбцию железа более чем на 300% для риса и 180% для пшеницы, кукурузы. [13]
Большое количество кальция препятствует усвоению железа. Всего 165 мг кальция из молока, сыра или пищевых добавок снижают его всасывание на 50–60%. [14, 15]
Как увеличить усвоение железа: полезные и вредные сочетания продуктов
Еда, которая помогает усваивать больше железа:
• любая пища с аскорбиновой кислотой: цитрусовые, темно-зеленые листовые овощи, болгарский перец;
• источники бета-каротина и витамина А: морковь, батат (сладкий картофель), шпинат, капуста, кабачки, красный перец, дыня, абрикосы, апельсины, персики;
• мясо, рыба и птица не только содержат хорошо усваиваемое гемовое железо, но также стимулируют усвоение негемовой формы – 1 г мяса, рыбы или птицы оказывает усиливающий эффект, аналогичный эффекту 1 мг витамина С. [16]
Ухудшают усвоение железа:
• молочные продукты из-за содержания кальция;
• полифенолы в злаках, бобовых, шпинате;
• дубильные вещества в кофе, чае, вине и некоторых ягодах; [17]
• фосфаты в газированных напитках;
• фитиновая кислота (фитаты), содержащаяся в цельном зерне, крупах, сое, орехах, бобовых.
Негативному эффекту фитатов можно противодействовать, употребляя одновременно железосодержащую пищу с витамином С и мясом. Что касается напитков, то употребление чашки черного чая во время еды снижает всасывание железа на 60–70% независимо от его крепости. Если пить его между приемами пищи, негативный эффект снижается до 20%.
Как сохранить железо в продуктах во время приготовления?
Минерал относительно термостабилен. Повысить его содержание в пище и усвоение очень просто:
• нужно замачивать крупы, бобовые на несколько часов перед готовкой, чтобы снизить концентрацию фитиновой кислоты;
• достаточно готовить блюда в чугунных горшках – посуда в 5 раз увеличивает содержание железа;
• важно готовить пищу минимальное количество времени, необходимое для безопасного употребления. [18]
Применение железа в медицине: когда назначают и в каких формах
Исследования показывают, что около 80% людей в мире недополучают вещество и 30% страдает от ЖДА. Для лечения и профилактики анемии применяются препараты, витаминно-минеральные комплексы с солями железа, такими как фумарат, глюконат, сульфат. Их производят в виде таблеток, капсул, жидкостей. Наиболее усваиваемая и близкая организму форма минерала – хелатная. [19]
Препараты для внутривенного введения показаны в случаях, когда пероральные добавки неэффективны или не могут использоваться. Например, их назначают пациентам с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК) – болезнью Крона, язвенным колитом. [20, 21]
Железосодержащие лекарства могут вызвать побочные эффекты:
• запор,
• боль в животе,
• диарею,
• тошноту,
• окрашивание зубов. [22]
БАДы, которые произведены из растительного сырья, реже вызывают побочные реакции. Любые добавки с минералом обычно принимают во время или сразу после еды в одно и то же время. Между их приемом и чаем, кофе, орехами, молочными продуктами должен быть максимальный временной промежуток.
Железо в научных исследованиях: что говорят о микроэлементе ученые
Исследование, опубликованное в 2021 году, показало, что уровень сывороточного железа коррелирует с развитием детей 4–7 лет. При его нехватке малыши имеют более низкие оценки, пассивны. [23] Еще ученые установили, что от анемии часто страдают люди с гастритом, вызванным Helicobacter pylori, целиакией и сердечной недостаточностью.
