Минеральные вещества и их влияние на организм человека

Алюминий (Al)

Это один из наиболее распространенных металлов в окружающей среде. Сегодня он вездесущ и его уровни увеличиваются из-за влияния человека на природу, что не сулит ничего хорошего для здоровья. Нейротоксический агент способен накапливаться в головном мозге, провоцировать болезни и мешать усвоению других металлов.

Алюминий в организме – польза или вред

Микроэлемент не имеет важной функции или роли в организме, поэтому его содержание в любой части тела не считается нормой. Примерно 50% поступающего извне вещества концентрируется в костной ткани, а 25% – в легких (процент увеличивается с возрастом). Небольшая концентрация может быть безвредной, а степень поглощения зависит от формы и многих факторов: питания, наличия в рационе таких хелаторов, как лимонная и молочная кислота. [1]

С током крови элемент переносится в почки, которые выводят большую его часть. Если их функции снижены, процесс ухудшается, что приводит к токсической нагрузке. [2, 3]

Анализы на содержание алюминия

Существует несколько способов определения интоксикации металлом:

• биопсия кости;

• анализ крови, мочи.

При симптомах, указывающих на отравление металлом, врач может назначить анализ крови. Однако этот показатель не демонстрирует нагрузку на органы – для подтверждения диагноза необходимо проверять костный мозг.

Алюминий в еде и окружающей среде

Человек получает токсин из разных источников:

• овощей, фруктов, питьевой воды и обработанных продуктов (колбас, сыров и т.д.);

• пищевой упаковки;

• алюминиевой фольги;

• кухонной утвари, противней;

• косметики – антиперспирантов, солнцезащитных кремов, зубной пасты;

• лекарств – антацидов для лечения кислотозависимых заболеваний ЖКТ и др.

Металл попадает в пищу разными способами, а не только естественным образом из почвы. Уровни могут быть выше из-за использования пищевых добавок (сульфатов, фосфатов и т.д.), приготовления еды в посуде из алюминия, хранения в алюминийсодержащих контейнерах и жестяных банках. Больше всего люди подвергаются воздействию алюминия через добавки, которые признаны безвредными, но таят потенциальную опасность. [4]

В результате подкисления почв соединение попадает в водную среду, что приводит к его накоплению в рыбе, морских растениях. Уровень в питьевой воде тоже растет – для очистки в нее добавляют сульфат алюминия. Ученые считают, что воздействие вещества на человека в основном пищевое – на питьевую воду приходится менее 5% перорального приема. [5, 6]

Алюминий в продуктах – какой еды стоит опасаться?

Наибольшее содержание металла обнаружено в овощах, рыбе, морепродуктах, корнеплодах и клубнеплодах. Концентрация в различных видах рыбы, морепродуктах, мясе зависит от происхождения. Животные накапливают минерал из тех же источников, что и человек. [7, 8, 9, 10, 11]

Содержание алюминия в овощах и фруктах зависит от сорта, поливной воды и почвы. Самые высокие концентрации были обнаружены в Испании на Канарских островах, где почва кислая из-за ее вулканической природы. [13, 14, 15]

Вы также можете не осознавать, что часть элемента попадает в продукты во время готовки – поступает из фольги, сковородки, кастрюли и даже столовых приборов. Это особенно касается кислой и острой еды. [12]

Содержание алюминия в продуктах растительного и животного происхождения

№      Продукт      мг/л, мг/кг в 100 г ± стандартное отклонение

1      Быстрорастворимый кофе      0,02–0,581

2      Фруктовые соки      0,04–4,1

3      Яблоко свежее      0,14

4      Свинина      0,2

5      Йогурт      0,7±0,5

6      Молоко      0,7±1,5

7      Ветчина      1,9±0,4

8      Вино      2

9      Яйца куриные гомогенизированные      2,9±2,9

10      Колбаса болонская, салями      3,06±1,09

11      Зеленая фасоль, приготовленная      3,4

12      Рыба белая      3,5±3,2

13      Сыр Чеддер      3,9

14      Рыба, жирные сорта      3,9±1,9

15      Цитрусовые      4,7±3,3

16      Помидоры и лук      5,4±2,1

17      Птица, кролик      6,3±2,8

18      Водоросли      7–27

19      Красное мясо      9,3±4,8

20      Персики, груши, сливы      9,6±6,8

21      Субпродукты      11,1±6,4

22      Картофель запеченный      26

23      Кабачки, морковь, кабачки, капуста, кресс-салат, шпинат      27,4±38,4

24      Плавленый сыр      29,7

25      Банан      32–33

Содержание алюминия в съедобных морских водорослях выше, чем в рыбе – они могут аккумулировать металлы из воды и в некоторых случаях выступают биоиндикаторами загрязнения. [16]

Безопасная суточная доза алюминия

ВОЗ установила безопасную суточную дозу, равную 40 мг/кг в день. Другие организации считают средним потреблением 10–15 мг/день. Однако при приеме препаратов доза может достигать 1 г/день, что опасно для здоровья – даже здоровому организму сложно избавляться от избытка. [17, 18]

Взаимодействие алюминия с микроэлементами:

• цитрат кальция и фтор увеличивают поглощение минерала из продуктов питания, напитков;

• кремний и цинк снижают абсорбцию. [24, 25]

Как уменьшить усвоение алюминия?

Алюминиевые кастрюли и другая кухонная утварь окисляются, образуя инертный слой, который не дает металлу проникать в пищу. После чистки поверхности защитный слой стирается, и алюминий может просачиваться в еду. Этого легко избежать: нужно несколько раз вскипятить в посуде воду, пока дно не станет матовым. После этого емкости будут выглядеть не такими сияющими, зато маленькая хитрость предотвращает выщелачивание.

Алюминиевая фольга одноразовая и перед ее использованием нельзя создать инертный слой. При этом миграция минерала в пищу может превышать допустимые пределы. Поэтому запекать продукты в фольге опасно. Для этого лучше использовать пекарскую бумагу. [26, 27]

Применение алюминия в медицине

Хлорид металла входит в состав препаратов для остановки капиллярного, десневого кровотечения. Гидроксид алюминия принимают для лечения язвы желудка, а еще его формы добавляют в прививки для повышения их эффективности. Риски, связанные с такими вакцинами, вызывают много споров.

Алюминий в научных исследованиях

• Присутствие минерала в ежедневном рационе может ухудшить память. Ученые доказали это с помощью 60-дневного влияния низких доз на крыс. Они добавляли в корм и воду концентрации, отражающие среднее потребление алюминия человеком. За два месяца у всех испытуемых повысился окислительный стресс, снизилась антиоксидантная защита, нарушилась память и другие когнитивные функции. [28]

• Алюминий ускоряет старение мозга. Он ухудшает речь, память, умение узнавать объекты и совершать целенаправленные движения. А также способствует росту определенных возрастных неврологических заболеваний, таких болезнь Альцгеймера, Паркинсона. [29]

• Содержание алюминия в напитках из алюминиевых банок выше, чем из стеклянной тары. К тому же, чем ниже рН содержимого, тем больше его концентрация. Поэтому напитки из алюминиевых банок, особенно безалкогольные, могут быть фактором риска. [30]

• Продукты, запеченные в алюминиевой фольге, содержат больше металла. Для рыбы, курицы максимальные концентрации составляют 40–42 мг/кг. Выщелачивание Al в говядину было чуть выше, так как в ней содержатся некоторые органические кислоты, способствующие большему поглощению. [31]

• Лечение алюминиевого токсикоза включает нескольких этапов и один из них – прием хелатирующего агента дефероксамина, основанного на янтарной и уксусной кислоте. После внутривенного введения препарат улучшает состояние костей, головного мозга. Применяются также антиоксиданты и поглотители свободных радикалов, такие как селен, мелатонин, борная кислота, витамин С. Они снижают окислительный стресс, а кверцетин уменьшает гибель нейронов головного мозга. [32]

Вред алюминия и его опасные свойства

• Вызывает нейродегенеративные заболевания. Главная мишень компонента – нервная система. Его высокие концентрации были обнаружены в тканях головного мозга у пациентов с болезнью Альцгеймера. Ученые пришли к выводу, что этот вид деменции появился в результате изменения условий жизни и связан с индустриализацией. [19]

• Опасен для людей с почечной недостаточностью. Если почки плохо работают, элемент не выводится и накапливается в тканях. Исследования показали, что с этим часто сталкиваются люди, у которых диагностирована почечная недостаточность. [20]

• Поражает кости. Металл всасывается в кишечнике и быстро транспортируется в кости, нарушая их минерализацию, рост и активность костных клеток. Его токсическое действие носит кумулятивный характер и даже прерывистый или низкодозированный прием токсина увеличивает общую нагрузку на костную систему. [21]

• Снижает когнитивные функции. Исследования подтвердили, что у работников заводов, контактирующих с алюминием, снижаются умственные функции. Чем больше металла и дольше его воздействие, тем хуже внимание и память. [22, 23]

Влияние алюминия на организм: последствия и осложнения

Побочные эффекты связаны с высоким уровнем металла, плохим состоянием здоровья. Последствия определяются количеством, продолжительностью и способом воздействия.

Симптомы избытка алюминия

• спутанность сознания;

• мышечная слабость;

• боль в костях;

• судороги;

• проблемы с речью;

• замедленное развитие у детей;

• проблемы с легкими;

• проблемы с нервной системой – энцефалопатия, когнитивные и двигательные расстройства;

• нарушение всасывания железа, анемия;

• заболевания головного мозга;

• иммунные и аллергические реакции.

Комментарий эксперта

Татьяна Елисеева, диетолог, нутрициолог

Металл относится к веществам 3-го класса опасности. Он неизбежно присутствует в нашем рационе, ведь больше всего сосредоточен в овощах, фруктах, морепродуктах. Его количество в пищевых источниках настолько возросло за последние годы, что людей не спасает даже его низкое всасывание в ЖКТ.

Именно поэтому металл представляет риск для здоровья каждого человека. Сократить его потребление просто – достаточно отказаться от кухонной утвари с вредным компонентом, фольги и пищи с высокой степенью переработки. Натуральные цельные продукты содержат наименьшее количество не только алюминия, но и других опасных соединений.

Источники информации

1. Metabolism and possible health effects of aluminum, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1474689/

2. Aluminum in the central nervous system (CNS): toxicity in humans and animals, vaccine adjuvants, and autoimmunity, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23609067/

3. Aluminum: impacts and disease, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12123643/

4. Dietary and Other Sources of Aluminium Intake, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/9780470514306.ch3

5. Aluminium as a risk factor in Alzheimer's disease, with emphasis on drinking water, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11470314/

6. Aluminum–occurrence and toxicity for organisms, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11293216/

7. Safety evaluation of dietary aluminum, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11259180/

8. Aluminium content of some foods and food products in the USA, with aluminium food additives, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16019791/

9. Heavy metals in marine fish meat and consumer health: a review, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26238481/

10. Toxic and essential metals determination in commercial seafood: Paracentrotus lividus by ICP-MS, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25919907/

11. Assessment of trace element levels in muscle tissues of fish species collected from a river, stream, lake, and sea in Sakarya, Turkey, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24790570/

12. Aluminum Levels in Foods Cooked and Stored in Aluminum Pans, Trays and Foil, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30939687/

13. Dietary intake of aluminum in a Spanish population, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20809646/

14. Aluminium content of some foods and food products in the USA, with aluminium food additives, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16019791/

15. Aluminium content of selected foods and food products, https://enveurope.springeropen.com/articles/10.1186/2190-4715-23-37

16. Determination of toxic heavy metals and speciation of arsenic in seaweeds from South Korea, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25236252/

17. Assessment of daily aluminum intake by food consumption, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12089908/

18. The Health Effects of Aluminum Exposure, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5651828/

19. Link between Aluminum and the Pathogenesis of Alzheimer's Disease: The Integration of the Aluminum and Amyloid Cascade Hypotheses, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3056430/

20. Comparison of the regional distribution of transferrin receptors and aluminium in the forebrain of chronic renal dialysis patients, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2614472/

21. Aluminium and bone disease in chronic renal failure, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11904354/

22. Aluminum exposure: a study of an effect on cellular growth rate, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11669261/

23. Neurocognitive effects in welders exposed to aluminium, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22914260/

24. Influence of calcium acetate or calcium citrate on intestinal aluminum absorption, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2266679/

25. Zinc Supplementation Alters Plasma Aluminum and Selenium Status of Patients Undergoing Dialysis: A Pilot Study, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3705357/

26. Aluminum contamination of food during culinary preparation: Case study with aluminum foil and consumers’ preferences, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6804775/

27. Determination of aluminium leaching into various baked meats with different types of foils by ICP-MS, https://ifst.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jfpp.13771

28. Aluminum Exposure at Human Dietary Levels for 60 Days Reaches a Threshold Sufficient to Promote Memory Impairment in Rats, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27473855/

29. Prolonged exposure to low levels of aluminum leads to changes associated with brain aging and neurodegeneration, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24189189/

30. Aluminium beverage cans as a dietary source of aluminium, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1625612/

31. Quantification of the Aluminum Content Leached into Foods Baked Using Aluminum Foil, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7696975/

32. Aluminium toxicosis: a review of toxic actions and effects, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7071840/

Бор (В)

Бор содержится в окружающей среде, натуральной пище и пищевых добавках. Его не классифицируют как важное питательное вещество для организма – ученые еще не определили его основную биологическую функцию. Но эксперты признают, что он может быть одним из самых сложных минералов на земле. Интерес к нему постепенно растет и все больше исследований подтверждают его пользу для человека: он поддерживает здоровье костей, функции стероидных гормонов, укрепляет мышцы и улучшает мозговую деятельность.

Функции бора в организме

Всего в органах и тканях человека содержится примерно 20 мг минерала. Из них 10 мг сосредоточено в костной ткани, а вторая половина – в щитовидке, зубах, ногтях, почках, печени, мышцах, жировой ткани. Большая часть потребляемого вещества гидролизуется в ЖКТ, однако о процессе всасывания почти ничего неизвестно. Организм всасывает до 90% компонента, поступающего с пищей.

Выводится соединение в основном с мочой, частично с потом и желчью. Отсутствие изменений его уровня в крови при увеличении потребления говорит о хорошем поддержании гомеостаза за счет увеличения выведения. Но все этапы этого процесса до сих пор не определены. [1, 2, 3]

С каждым годом появляется все больше свидетельств того, что питательное вещество обладает огромной пользой, начиная от противовоспалительного эффекта и заканчивая влиянием на разные системы организма. При дополнительном приеме улучшается иммунитет, работа центральной нервной системы. Исследования также подтверждают влияние на метаболизм нескольких ферментов и минералов. Но польза проявляется только в том случае, если потребление не превышает допустимую норму. [4]

Анализы для определения нехватки или избытка бора

Статус минерала обычно не измеряется в клинической практике. Его уровень в моче коррелирует с потреблением, поэтому проверяют концентрацию вещества в плазме крови натощак. Тест обычно делают люди, которые подвержены риску дефицита или избытка во время принятия борсодержащих лекарств, добавок.

Бор в еде – где содержится и как усваивается

В природе минерал не встречается в чистом виде, а только в формах его солей (боратов, полиборатов), борной кислоты, аспартата, глюконата бора, фруктобората кальция и прочих. Ученые не знают, какие виды лучше усваивается, но их наибольшие концентрации обнаружены в пище растительного происхождения. [5, 6]

Полезные продукты с наибольшим содержанием бора

Младенцы получают минерал из грудного молока и детской смеси, взрослые – из овощей, фруктов, ягод. Концентрация в растительной пище зависит от состава почвы, на которой ее выращивали. Чем больше осадков, тем сильнее из земли вымываются бораты. Максимальные накопления обнаруживаются в засушливых районах. [7]

25 продуктов растительного и животного происхождения с высоким содержанием бора [8]

№      Продукт      мг / 100 г

1      Мед      0,5–6

2      Изюм      4,51

3      Персики сушеные      3,24

4      Миндаль      2,82

5      Фундук      2,77

6      Авокадо      2,06

7      Арахисовое масло      1,92

8      Чернослив      1,88

9      Смородина      1,74

10      Фасоль красная      1,4

11      Инжир      1,26

12      Финики      1,08

13      Чечевица      0,74

14      Нут      0,71

15      Персик      0,52

16      Виноград красный      0,5

17      Слива      0,45

18      Яйца      0,4

19      Укроп      0,38

20      Красное яблоко, груша      0,32

21      Брокколи      0,31

22      Морковь      0,3

23      Киви      0,26

24      Апельсин      0,25

25      Банан      0,16

Концентрация соединения в воде варьируется в зависимости от источника. Нормой считается содержание не более 0,5 мг/л.

Суточная норма потребление бора и максимально допустимая доза

Не существует рекомендаций по употреблению вещества в сутки, поскольку наукой не установлена его главная биологическая роль. Исследователи считают, что среднестатистический человек получает 1–2 мг микроэлемента в сутки. [9, 10]

Максимально безопасная доза бора в сутки [11]

Период жизни      Возраст      Мужчины и женщины (мг)

Младенцы      0–12 месяцев      Не установлено

Дети            1–3 года      3

Дети            4–8 лет            6

Дети            9–13 лет      11

Подростки      14–18 лет      17

Взрослые      19+ лет            20

Если суточное потребление меньше 0,2 мг, развивается дефицит минерала, а если больше 13 мг – избыток. Не рекомендуется принимать более 20 мг в день, так как это повышает риск серьезных осложнений. Точная дозировка при приеме пищевых добавок варьируется, но тесты показывают, что оптимальное количество для повышения уровня тестостерона – 6 мг один раз в день. Ученые утверждают, что эффект будет заметен в течение недели. [12]

Топ-5 полезных свойств бора для здоровья

1. Действует как антиоксидант и защищает от рака

Минерал может выполнять функции антиоксидантного агента. Эксперименты на крысах показали, что он обращает вспять повреждения, вызванные окислительным стрессом после приема мышьяка. Исследования при участии людей подтвердили, что он снижает риск развития рака и повреждения ДНК. Некоторые исследования демонстрируют, что недостаточное потребление повышает вероятность развития рака предстательной железы у мужчин и рака легких, шейки матки у женщин. [13, 14, 15]

2. Регулирует естественную выработку организмом тестостерона и эстрадиола

Идея о том, что бор помогает при эректильной дисфункции, основана на его влиянии на свободный тестостерон. Если проблема развилась из-за нарушения гормонального фона (низкий уровень тестостерона, высокий уровень эстрадиола и т.д.), минерал может помочь. Эксперименты подтвердили, что прием 6 мг повышает уровень свободного тестостерона у мужчин почти на 25% и почти вдвое уменьшает количество эстрадиола. [16]

3. Снижает показатели воспаления

Прием добавки в течение 1–2 недели снижает концентрации воспалительных биомаркеров. Показатели интерлейкин и С-реактивные белки уменьшаются более чем наполовину, что приносит неоспоримую пользу – их избыточная продукция вызывает аутоиммунные реакции, повреждение тканей. [17]

4. Уменьшает симптомы остеоартроза

Компонент в форме фруктобората кальция предупреждает хроническое прогрессирующее заболевание костей и борется с ним. Данные наблюдений и результаты нескольких исследований на людях показывают, что эффект достигается через подавление воспаления. Прием всего 6 мг в течение двух месяцев уменьшает симптомы артроза у пожилых людей. [18, 19, 20]

5. Улучшает когнитивные функции

Люди, ежедневно получающие из рациона 3,25 мг соединения, могут похвастаться лучшей памятью и зрительно-моторной координацией, чем люди с низким потреблением минерала. Ученые также подтвердили, что при его нехватке ухудшается кратковременная память, ловкость рук. [21]

Связь бора с другими минералами и витаминами

Многочисленные исследования показывают, что минерал взаимодействует с несколькими полезными веществами и регулирует их усвоение. Например, диета с минимальным содержанием элемента около – 0,25 мг на 2000 ккал – ускоряет выведение магния и кальция с мочой. Он также участвует в обмене фосфора, повышает эффективность витамина D. [22]

Бору свойственно образовывать комплексы с витаминами B2 и В12, чем он уменьшает их усвоение и увеличивает экскрецию с мочой. Поэтому рекомендуется раздельный прием веществ, если связывание не является преднамеренным, как в случае отравления. [23]

Применение бора в медицине