Химические элементы в организме

Все химические элементы должны поступать в организм человека и животных с пищей. Наиболее важную роль играют такие элементы, как Na, K, P, Ca, Mg, S, Cl, I, Zn и др.

Натрий. Это основной катион межклеточной жидкости, его концентрация в клетках в 5-10 раз ниже, чем в плазме крови (130 – 150 мМоль\л). Натрий быстро всасывается в тонком кишечнике, быстро и равномерно распределяется по всем тканям. Большие количества Na содержатся в органах, богатых водой, а также в костной ткани. Основным компонентом жидкой среды организма является NaCl, который является регулятором осмотического давления. Поступление в организм больших количеств NaCl приводит к выходу воды из тканей и межклеточных пространств в кровь, повышает кровяное давление, увеличивает выведение воды через почки. Na активирует проведение нервных импульсов, возбуждает мышцы; он является активатором ряда ферментов: амилазы, фруктокиназы, холинэстеразы, тормозит активность фосфорилазы.

Признак повышенного содержания Na в организме: отеки, гипергидратация тканей и органов, хрупкость кровеносных сосудов, повышенная жажда, вялость, у кур-несушек снижается яйценоскость, появляются случаи каннибализма.

Калий. Является основным катионом клеток, где его содержание составляет 98% от общего содержания в организме. Большая часть его находится в мышечных клетках. Разница концентраций Na и К внутри и снаружи клеточной мембраны обеспечивает мембранный потенциал, работу К-Na насоса, а следовательно, проведение нервного импульса.

Недостаток К вызывает задержку роста, мышечную слабость, нарушение сердечной деятельности, тошноту, повышение венозного давления, галлюцинации, паралич. Возникает при выраженной почечной недостаточности, гипофункции коры надпочечников (снижение уровня альдостерона приводит к задержке К и выведению Na; высокий уровень альдостерона – к выведению К - гипокалиемии). Калиевое отравление может привести к сердечной аритмии, потере сознания.

Кальций. Основной элемент костной ткани. В растворимых соединениях Са необходим для свертывания крови, мышечного сокращения, работы сердечной мышцы, передачи нервных импульсов, активации ферментов, синтеза гормонов и т.д. При гипокальциемии нарушается работа нервно-мышечной системы, структура костной ткани, зубов. Мышечные нагрузки требуют больших затрат кальция.

Регуляция уровня Са осуществляется двумя гормонами: паратгормон стимулирует костную резорбцию Са, выход его в кровь и повышение уровня Са в крови; кальцитонин способствует депонированию Са в костной ткани. Большую роль в усвоении Са костной тканью играет вит. Д.

Фосфор. Входит в состав клеточных мембран, нуклеиновых кислот, АТФ и других макроэргических соединений, участвует в обмене углеводов, формировании костной ткани, в создании буферных систем тканей и крови, в виде цАМФ участвует в регуляции гормональной и ферментативной активности. В организме человека содержится в среднем 4,5 кг фосфора. Различают общий фосфор, органический, неорганический. В клинической биохимии обычно определяют неорганический фосфор сыворотки крови (в норме 0,7 – 3,0 мМоль\л).

При фосфорной недостаточности наблюдается мышечная слабость, задержка роста, рахит, у птиц деформируются ребра и грудная кость, отмечаются переломы грудных позвонков, дегенерация спинного мозга, параличи. При отравлении фосфором и фосфорорганическими соединениями происходит взаимодействие Р с металлами, кислородом, галогенами, в результате тормозится окислительное фосфорилирование. Самым ядовитым является белый фосфор. Симптомы отравления: жжение во рту и желудке, головная боль, общая слабость, потеря сознания, сердечно-сосудистая недостаточность. При хронических отравлениях – патологические изменения в костной ткани в результате теряется прочность кости.

Магний. Внутриклеточный катион. Связан с АТФ в виде комплекса Mg⁺²-АТФ, активирует более 60 химических реакций метаболизма, в частности, все киназы, участвует в синтезе антител, связан с белками рибосом и регулирует синтез белка, входит в комплекс «миозин-АТФ». Играет исключительную роль у растений – входит в состав хлорофилла.

Недостаток Mg в кормах приводит к мышечной тетании (у КРС – «травяная тетания»), мышечные судороги, остановка роста конечностей, слабость, аритмия. Избыток приводит к образованию камней. Т.к. Mg является антагонистом Са, его избыток может привести к вытеснению Са и возникновению рахита.

Железо. Входит в состав гемоглобина крови (60 – 70%), миоглобина мышц, выполняя дыхательную функцию. Является основным компонентом ферментов цитохромов, каталазы, пероксидазы, участвует в фагоцитозе. Депонируется в костном мозге и в печени.

При недостатке – железодефицитная анемия, недостаточное снабжение тканей кислородом, снижение неспецифического иммунитета (нарушение фагоцитоза). Избыток приводит к отложению железа в виде нерастворимого гемосидерина в печени и других тканях.

Цинк: входит в состав более чем 160 ферментов, стабилизирует четвертичную структуру инсулина, глюкагона, РНК, активирует половые гормоны, гормоны передней доли гипофиза, минеральный обмен костей. Недостаток цинка приводит к задержке роста, нарушению формирования шерстного покрова, функции половых желез; является причиной глубоких морфологических нарушений лимфоидных тканей, сопровождается гипоплазией тимуса, селезенки, атрофией лимфоузлов. Длительный дефицит в рационе оказывает депрессирующее действие на тимус, вызывает вторичные иммунологические дефекты, угнетение Т-лимфоцитов.

В больших количествах ядовит, вызывает расстройства аппетита, анемию, исхудание, сердечные расстройства, почечную недостаточность.

НАРУШЕНИЯ ВОДНО – СОЛЕВОГО ОБМЕНА

Если почки не могут выводить достаточное количество воды, она равномерно распределяется в организме, в том числе увеличивается ее содержание в клетках, что приводит к увеличению их объема. Особенно чувствительны к снижению осмоляльности межклеточной жидкости нервные клетки, что объясняет развитие мышечных судорог после приема больших количеств воды, ее патологической задержке в организме, т.е. развитие водной интоксикации.

Характер питания также влияет на потребление воды. При белковом питании потребление воды увеличивается, при углеводном и углеводно-жировом уменьшается. Скорость удаления почками активных веществ ограничена концентрацией их в моче, составляющей 1200 – 1500 мосмолей\литр. В норме за сутки образуется и удаляется почками около 500 мосмоль мочевины, 205 мосмоль натрия и столько же хлора, что в сумме составляет 910 мосмоль. Для удаления такого количества нужно, чтобы диурез был не менее 700 мл, однако, с мочой выводятся и другие вещества. Поэтому фактический диурез должен быть еще больше. Поэтому нельзя потреблять морскую воду для питья. Осмолярность морской воды примерно 900 мосмоль\л. Для выведения солей, содержащихся в 500 мл морской воды, требуется не менее 800 мл мочи, т.е. дополнительная свободная вода.