Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм

Почему цинк и медь бесполезно принимать вместе, когда анализ волос лучше анализа крови, как микроэлементы конкурируют между собой, откуда берутся белые пятнышки на ногтях и какие элементы связаны с ожирением и диабетом, в интервью Indicator.Ru рассказывает сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков.

— Влиянием каких элементов на человеческий организм занимается ваша лаборатория медицинской элементологии и почему именно этих?

— В лаборатории профессора Скального мы стараемся охватить целый комплекс, изучаем более 20 химических элементов, среди которых есть и эссенциальные (жизненно необходимые), и токсичные (как кадмий или ртуть). Почему так, а не каждый в отдельности? Потому что между химическими элементами существуют определенные взаимосвязи, которые влияют на их биологическую функцию. В основном мы занимаемся микроэлементами, но частично и макроэлементами, такими как натрий, магний, кальций, фосфор и калий. Из микроэлементов мы выбрали те, для которых доказана биологическая эффективность, значимость для организма: цинк, хром, железо, медь. Наша лаборатория позволяет оценить уровень и более редких элементов, например, титана или циркония, но их биологическая активность меньше выражена, и мы на них акцентируем меньше внимания.

— Было такое, что вы начали изучать какое-то одно воздействие элемента на организм, а потом внезапно открыли совсем другое?

— Достаточно давно уже мы изучали стимулирующее влияние железа на ожирение, тогда как большая часть существующих работ указывала на то, что при ожирении, напротив, развивается дефицит железа. В итоге получилось, что железо играет двоякую роль, и мы опубликовали об этом несколько статей в зарубежных научных журналах.

— А какое это было железо, с какой степенью окисления? У них же могут быть разные свойства.

— На данный момент мы оцениваем общий уровень железа, куда входит и железо +2, и железо +3, но у нас в лаборатории уже появилась возможность их различать, в скором времени мы освоим эту возможность. Она позволит оценивать конкретные соединения в биологических субстратах, узнать, селен это +6 или +4, хром +3 или +6 и так далее.

— Но как железо играло двоякую роль в ожирении?

— В плане ожирения мы выяснили, что отложение железа стимулирует воспалительную реакцию в жировой ткани. Но эта же воспалительная реакция приводит к тому, что железо «запирается» в клетках организма, например, в макрофагах (клетках иммунной системы, способных съедать и переваривать бактерии и другие чужеродные для организма частицы, – прим. Indicator.Ru), клетках печени, энтероцитах (эпителиальных клетках тонкого кишечника, — прим. Indicator.Ru). То есть это системный дефицит: железо в организме существует в достаточном количестве, но за счет вот этого «запирания», индуцированного воспалительной реакцией, возникает нехватка.

Также мы выявили снижение в жировой ткани содержания хрома и ванадия, что повышает риски нарушения метаболизма. В том числе из-за этого и развивается инсулинорезистентность (нечувствительность клеток к инсулину). Дело в том, что хром и ванадий необходимы для того, чтобы инсулин передал клеткам сигнал запасать глюкозу. Они активируют нужные ферменты и способствуют активации инсулинового рецептора. Их дефицит в жировой ткани приводит к тому, что сигнал инсулина в жировой ткани не проходит, и развивается инсулинорезистентность.

— В одной из предыдущих статей вы подтверждаете, что цинк тоже вовлечен в механизмы развития диабета второго типа, и из-за его нехватки возникают преддиабетные состояния.

— В отличие от хрома и ванадия, цинк не только усиливает чувствительность клеток к инсулину, но и необходим для синтеза инсулина. Цинк может по-разному влиять на эту систему. Он участвует и в синтезе самого инсулина, и в секреции его клетками поджелудочной железы. А в других тканях он уже участвует в передаче сигнала от инсулина.

Поскольку цинк эффективно всасывается, это может стать одним из ключей к снижению риска сахарного диабета, особенно у людей с ожирением. Цинк доступен в виде добавок, всасывается хорошо. То есть препарат эффективен только тогда, когда он нужен. Если в организме дефицит, прием цинка поможет снизить риск сахарного диабета. Если дефицита выраженного нет, то и эффективность может быть более низкой. Это одна из проблем оценки эффективности цинка и других микроэлементов. Оценивается действие на какой-то общей группе, но мы не знаем предсуществующих нарушений. Если бы мы оценивали эффект цинка на группах лиц с ожирением, у которых есть дефицит цинка и у которых нет дефицита цинка, мы бы получили достоверное влияние.

— А как человеку понять, что ему не хватает цинка в организме? Какие симптомы должны насторожить и заставить идти к врачу?

— Одним из ярких признаков дефицита цинка является нарушение иммунитета, которое характеризуется частыми простудными заболеваниями, плохое заживление повреждений кожи с инфекционной природой. Это могут быть и общие проявления: снижение работоспособности, усталость и так далее. Изменяются метаболические параметры: растет уровень глюкозы, нарушается липидный обмен…

— А правда, что белые пятнышки на ногтях тоже из-за дефицита цинка?

— Конечно, так может быть, но говорить, что это наиболее значимый признак, я бы не стал. Это может произойти из-за проблем с обменом других микро- или даже макроэлементов. Скорее это общий индикатор, что чего-то не хватает.

— В одном из последних исследований вы изучали связь цинка с диабетом на группе женщин после менопаузы. Почему именно такая группа?

— После менопаузы происходит изменение гормонального фона, которое приводит к нарушению обмена ряда элементов. В это время существенно повышается риск метаболических расстройств. Поэтому мы и выбрали женщин, у которых повышен такой риск, и выявили у них нарушения обмена цинка.

— Также вы изучаете кадмий. Расскажите о нем подробнее. Как он попадает в организм? Что он там делает? С чего вы начали его изучение?

— Как у многих токсичных элементов, у кадмия широкий спектр действия. Ведущие его эффекты — нарушения в почках, затем, как мы показали в метаанализе, проведенном вместе с итальянскими коллегами, — связь с сердечно-сосудистыми заболеваниями, роль кадмия в сахарном диабете и ряде других заболеваний. Мы начали с его роли в ожирении и диабете, так как мы провели скрининг содержания токсичных химических элементов в волосах людей с лишним весом. Наряду с повышением уровня ртути мы нашли повышение уровня кадмия. Так мы выявили возможную взаимосвязь между кадмием и метаболическими расстройствами.

Кадмий попадает в организм человека в основном за счет курения (не только активного, но и пассивного). Если этого источника нет, то, скорее всего, человек живет рядом с предприятиями тяжелой промышленности (там загрязнен также и воздух, и почва) или употребляет загрязненные кадмием продукты.

— То есть если вы не живете рядом с предприятиями и хотите обезопасить себя от кадмия, надо бросить курить?

— Бросить курить надо не только поэтому! Реже источником кадмия могут быть продукты, загрязненные кадмием, особенно овощи, выращенные на загрязненной территории. Так что нужно, чтобы продукты, которые вы едите, проходили контроль качества, чтобы в них не было превышены нормы содержания токсичных веществ. Как правило, в России все продукты по закону проходят такой контроль. Также важно иметь в виду возможность накопления кадмия, даже если вы едите продукты, в которых общий уровень может и не превышать допустимые значения.

Один из важных механизмов токсического воздействия кадмия — его выраженный антагонизм с цинком на ряде уровней. По крайней мере, частично вред кадмия обусловлен эффектами дефицита цинка.

— Почему они так противодействуют друг другу? Потому что они похожи по химическим свойствам?

— Да, кадмий способен замещать («выталкивать») цинк в структуре ферментов и в итоге нарушать функционирование этих ферментов. Помимо цинка, кадмий может противодействовать и другим элементам, но именно с цинком у него выраженная пара, как у ртути и селена или у мышьяка и селена.

— А мышьяк и ртуть тоже замещают селен?

— Там немного другие механизмы: они не замещают селен в структуре, но вот, например, у ртути высокое сродство к –SH (тиоловым) группам белков. Исследования показали, что к группам –SeH у ртути сродство еще больше, то есть ртуть способна ингибировать (подавлять) функции белков, в которых есть селен. В свою очередь, возможно и прямое взаимодействие между селеном и ртутью. С одной стороны, это детоксикация ртути с помощью селена, с другой — снижение функций селенопротеинов.

— Получается, эффекты отравления ртутью во многом обусловлены именно ее антагонизмом с селеном?

— Да, отчасти это так, хотя есть и другие механизмы, связанные с воздействием на тиоловые группы белков, например. Поэтому одной из рассматриваемых стратегий преодоления токсического эффекта ртути является прием селеносодержащих добавок.

— А почему в своих исследованиях вы используете анализ волос? Это связано с тем, что токсичные элементы накапливаются, а анализ крови говорит только о кратковременном состоянии?

— Это очень удобный неинвазивный метод, который ввел в широкую практику в России профессор Скальный. Есть и другие технические характеристики: более простой способ хранения, транспортировки и так далее. С индикаторной точки зрения волосы отражают воздействие металлов в более долгосрочной перспективе. Поскольку химические элементы связываются с матрицей волоса, они оттуда уже никогда не вымываются. А в крови работают гомеостатические механизмы, благодаря которым поддерживается постоянная концентрация и эссенциальных, и токсичных веществ. Если кровь показывает краткосрочные изменения, которые впоследствии нивелируются, то волосы отражают воздействие в течение длительного времени, позволяют оценить кумулятивное воздействие. Для оценки воздействия металлов в течение, например, последнего года волосы будут более информативными, чем кровь. Есть еще целый ряд причин.

— Как давно стал использоваться этот метод? В районной поликлинике вряд ли можно найти такую услугу, хотя вы описываете, что метод очень удобен.

— В простой районной поликлинике нельзя найти и анализ крови на такое количество микроэлементов. Анализ волос начали проводить уже давно, но подходы к нему совершенствовались. Сначала это была атомно-эмиссионная спектрометрия и другие еще более ранние методы, сейчас это более чувствительный, более производительный метод — масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой.

— Воздействие разных токсичных или, наоборот, необходимых микроэлементов на организм в целом одинаково популяции или генетические предрасположенности, различия сильно влияют на него?

— Конечно, общие механизмы действия схожи, в принципе, они универсальны. Но (и нужно об этом говорить) существуют и генетические предрасположенности, которые могут модулировать метаболизм микроэлементов. Они могут быть связаны с повышенной способностью к детоксикации отдельных элементов, связыванию, депонированию (откладыванию в долгосрочное хранение, — прим. Indicator.Ru). У каждого человека возможны индивидуальные отклонения, которые изменяют этот эффект.

— Существует великое множество мультивитаминных комплексов с минералами. С другой стороны, все эти вещества продаются и отдельно. Что для каких ситуаций подходит?

— Прием витаминно-минеральных комплексов корректирует обмен микроэлементов в организме в целом. Но на то они и комплексы, что в них может быть сразу 10-12, а то и больше компонентов. Между этими минералами может наблюдаться антагонизм в процессе всасывания. В итоге каждый элемент из комплекса будет всасываться не в том количестве, в котором это происходило бы по отдельности. Элементы могут конкурировать за белки-переносчики в тонком кишечнике. Для профилактики прием витаминно-минеральных комплексов обоснован. А вот для эффективной коррекции уже существующего дефицита лучше выбрать монопрепарат, например, биологически доступную форму цинка, или железа, или меди, или марганца и так далее — смотря чего человеку не хватает.

— Какие элементы конкурируют между собой? За чем надо следить, какие микроэлементы можно принимать вместе, а что по отдельности?

— Все это определяется механизмами транспорта. Один из транспортеров в кишечнике — транспортер двухвалентных металлов. Соответственно, он может транспортировать и железо, и медь, и цинк, и марганец. При высокой концентрации всех этих металлов между ними может возникать конкуренция за этот транспортер. Одна из наиболее выраженных пар — цинк и медь. Медь может препятствовать всасыванию цинка, и даже в организме у них отношения доходят вплоть до антагонизма.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.