Микроэлементы содержатся в организме человека в ничтожно малых количествах. Суточная потребность в них определяется тысячными долями грамма (миллиграммы). Вместе с тем, микроэлементы выполняют важнейшие функции и их недостаток приводит к специфическим нарушениям обмена веществ, возникновению ряда заболеваний.
Наиболее изученным является участие микроэлементов в процессе кроветворения. Многие из них входят в состав ферментов. Накоплен большой материал о влиянии микроэлементов на функцию гормональных органов. Наконец, многие элементы являются активаторами ферментов, оказывая влияние на скорость ряда биохимических реакций, хотя сами не входят в состав ферментов.
Железо
Рассмотрение микроэлементов целесообразно начать с железа, роль которого достаточно хорошо изучена. Это наиболее «представительный» микроэлемент. Его содержание в организме человека оценивается равным 0,006% массы, то есть (4-5 г). Основная функция железа заключается в обеспечении процесса кровообразования, оно входит в состав гемоглобина крови, с помощью которого осуществляется связывание кислорода в легких и его транспорт во все органы и ткани человека.
Этим объясняется тот факт, что более 60% железа, содержащегося в организме, входит в состав гемоглобина. Железо также является неотъемлемым компонентом сложного белка мышц миоглобина, на долю которого приходится около 9% всего железа, находящегося в организме. Миоглобин выполняет важную функцию в обеспечении аэробного обмена веществ в мышцах: в покое он насыщен кислородом, являясь определенным резервом для обеспечения начала всякой работы, при физической работе утилизирует кислород из крови для обеспечения окислительных процессов в мышечной клетке. От уровня гемоглобина крови и содержания миоглобина мышц зависит аэробная работоспособность спортсменов.
Железо входит в состав ряда важнейших ферментов, участвующих в процессе биологического окисления. Значительная доля железа находится в печени, селезенке и костном мозге, где оно выполняет роль резерва, в том числе используемого для синтеза гемоглобина.
Согласно нормам питания потребность взрослого мужчины в железе определена равной 10 мг в сутки, женщинам необходимо повышенное поступление железа 18 мг, что обусловлено ежемесячной потерей около 20 мг в связи с менструацией. Дети до 10-11 лет и лица престарелого и пожилого возраста имеют практически одинаковую потребность в железе вне зависимости от пола.
Содержание железа в продуктах питания
Наиболее высокое содержание железа в печени, яйцах, мясе (8-12, 8 и 2-3 мг на 100 г продукта соответственно), причем его усвояемость в этих продуктах наиболее высокая — до 10%. В растениях, муке, бобовых также содержится железо (0,3-4,0 мг/100 г), однако усвояемость его из этих источников крайне низкая и составляет около 1%. Способствует усвоению железа достаточное содержание в рационе белка и аскорбиновой кислоты.
Потребность спортсменов в железе увеличивается при повышенных по объему и интенсивности физических нагрузках, что часто приводит к отрицательному балансу железа и развитию так называемой «спортивной анемии», так как ее причиной является не дефекты рациона, а характер деятельности человека.
Дефецит железа
Как правило, расчетное содержание железа в получаемых пищевых рационах соответствует норме, а иногда даже превышает эти рекомендации. Тем не менее дефицит железа, со всеми вытекающими последствиями, встречается достаточно часто. Объясняется это тем, что усвояемость железа из большинства пищевых продуктов крайне низкая.
Для профилактики и лечения железодефицитных анемий, наряду с коррекцией состава рациона, достаточно широко используются препараты, в состав которых входит железо. Его часто включают и в витаминно-минеральные комплексы.
При использовании препаратов, содержащих железо с высокой усвояемостью, следует иметь в виду, что избыточное его поступление может оказывать и нежелательное влияние, прежде всего на функцию печени. Большинство исследователей считает, что дополнительное поступление железа не должно превышать 25 мг в сутки. Таких же рекомендаций придерживаются и разработчики препаратов, в состав которых включается этот элемент. Наиболее важным является обеспечение систематического поступления железа, если причины, вызывающее его дефицит, не устранены.
Медь
Вторым микроэлементом (после железа), участвующим в синтезе гемоглобина и миоглобина, является медь. Медь способствует усвояемости железа, под ее влиянием ускоряется процесс созревания эритроцитов. Наряду с ключевым ферментом биохимического окисления, медь входит в состав некоторых других ферментов, участвующих в синтезе адреналина, соединительной ткани (коллагена и эластина). Медь обладает инсулиноподобным действием, положительно влияя на обмен глюкозы. Установлена также связь меди с функцией щитовидной железы.
В организме содержится около 80 мг меди. Ее поступление с пищей колеблется в широких пределах (0,7-5,0 мг в сутки), составляя в среднем около 3,5 мг. Потребность в этом микроэлементе точно не установлена, однако полагают, что потребление меди не должно быть меньше 2,5 мг в сутки.
Содержание меди в продуктах питания
Медь содержится в продуктах животного и растительного происхождения, но больше ее в мясе и печени. Медь лучше всасывается, чем железо (до 60% от поступаемого с пищей количества), в период роста усвояемость выше и у детей может достигать 85%. У спортсменов всасывание меди под влиянием больших по объему нагрузок может снижаться, что требует принятия профилактических мер.
дефецит меди
Недостаток меди может оказывать отрицательное влияние на функцию кроветворения, являясь, как и дефицит железа, одной из причин анемии.
Медь обычно входит во многие комплексные препараты, особенно в те, где есть железо. Ее содержание обычно не привышает 3,0 мг, чего вполне достаточно не только для профилактики, но и устранения дефицита меди в организме. Кратковременный прием препаратов, содержащих медь в более высоких концентрациях, не представляет опасности, т.к. медь не накапливается в организме. Тем не менее, избыточное поступление и этого элемента нежелательно.
Кобальт
К числу микроэлементов, функция которых связана с кровообразованием, относят и кобальт, причем большинство исследователей связывают его действие с витамином В12. Кобальт входит в состав кобаламина, причем установлено, что в значительной степени потребность в витамине В12 у здоровых людей покрывается за счет его синтеза микрофлорой кишечника, для чего, естественно, необходимо поступление кобальта в составе пищевого рациона. Кобальт обнаружен в ряде ферментов, преимущественно в составе входящего в них витамина В12.
Дефицит кобальта (витамина В12) приводит к тяжелому заболеванию — злокачественному малокровию. В настоящее время (в связи с выяснением причины заболевания и освоением промышленного выпуска витамина В12) это заболевание не представляет такой опасности, как это было прежде.
Важно отметить, что витамин В12 (кобальт) оказывает анаболическое действие, что, естественно, представляет интерес для повышения и сохранения тренированности спортсменов.
содержание кобальта в продуктах питания
Общее содержание кобальта в организме примерно 1,5 мг, а поступление с пищей — 300 мкг. Основным источником поступления являются продукты растительного происхождения, правда, в составе витамина В12 он накапливается в печени, из которой в свое время готовили препараты для лечения злокачественной анемии. Кобальт, наряду с другими микроэлементами, включают в состав многих комплексных препаратов, содержащих обычно и витамины.
Марганец
Марганец можно отнести к микроэлементам с многообразной биологической ролью. Основным биологическим действием марганца является его участие в процессе образования и роста костной ткани. В наибольшей степени он накапливается в трубчатых костях, много его и в ребрах. Марганец оказывает влияние на интенсивность роста других тканей, активизируя ферменты, участвующие в превращении аминокислот.
Особо следует отметить роль марганца в обмене глюкозы. При его дефиците нарушается утилизация глюкозы тканями, что связывают с участием марганца в синтезе инсулина. Возможно влияние марганца на углеводный обмен. Описано участие этого микроэлемента в процессе кровообразования, а также его липотропное действие. Содержание марганца в теле около 12-20 мг, ежедневно с пищей поступает 2,2-9,0 мг. Выводится марганец из организма преимущественно с фекалиями.
Учитывая многообразную роль марганца, особенно его влияние на углеводный и липидный обмен, его содержание в рационе спортсменов и лиц, занимающихся оздоровительной физкультурой, должно быть не ниже 5 мг в сутки.
Содержание марганца в продуктах питания
Марганец содержится в разных продуктах, но больше его в крупах, хлебе, орехах (400-420 мкг/100 г). Его концентрация в животных продуктах сравнительно низкая (к примеру, в молоке — 6 мкг/100 г). Марганец входит в рецептуру многих комплексных препаратов. Его дозировки здесь обычно не превышают 2,5 мг, что объясняется тем, что избыточное поступление марганца может оказывать нежелательные изменения в костях, приводимые к развитию так называемого «марганцевого рахита».
Цинк
Цинк входит в состав всех видов растений и животных. В организме человека его содержание равно примерно 1,4-2,4 г, причем в отдельных органах его концентрация выше, чем в среднем во всем теле. Основная масса цинка сосредоточена в мышцах, скелете, коже и печени.
Высокая концентрация цинка обнаружена в гипофизе, поджелудочной железе, половых железах. В крови цинк находится в эритроцитах в связанном с белком виде: он входит в состав одного из ферментов, выполняющего важную функцию в процессе газообмена — выведение из организма углекислоты.
Цинк входит в ряд ферментов, участвующих в углеводном и белковом обмене. Однако, наибольшее значение имеет влияние цинка на функцию гипофиза, поджелудочной железы, семенных и предстательных желез. Цинк воздействует на активность гормонов гипофиза, надпочечников и поджелудочной железы. Описано влияние соединений цинка на активность гонадотропного гормона гипофиза, а также гипогликемическое действие цинка, обусловленное влиянием на активность инсулина.
Цинк непосредственно влияет на синтез тестостерона. Учитывая анаболическое действие тестостерона, очевидно, что дефицит этого микроэлемента особенно нежелателен спортсменам.
Цинк обладает липотропным действием, нормализуя жировой обмен. Под его влиянием усиливается распад жиров.
Цинк относится к микроэлементам, в отношении которых установлена норма потребления. Так, взрослым рекомендуется содержание его в суточном рационе — 15 мг, дети имеют относительно более высокую потребность в нем, причем для мальчиков с 14 лет норма цинка соответствует рекомендуемой для взрослых.
В обычном смешанном питании потребление взрослыми цинка колеблется в широких пределах 10-15 мг в сутки, иногда достигает 40 мг. При питании преимущественно растительными продуктами поступление цинка в организм снижается; одновременно уменьшается его всасывание. В этом случае может возникнуть дефицит этого важного микроэлемента.
Учитывая многообразную роль цинка, его содержание в рационе спортсменов должно быть не ниже принятых норм. Особого внимания заслуживают юные спортсмены, дефицит микроэлемента в рационе которых чреват не только снижением эффекта тренировки и уровня физической работоспособности, но и ухудшением здоровья. Следует принимать во внимание и возможность снижения всасывания цинка под влиянием длительных физических нагрузок.
Дифецит цинка
Для профилактики дефицита цинка можно использовать большинство комплексных препаратов, которые содержит этот микроэлемент. Для устранения явления дефицита оказывается достаточным поступление дополнительных 20 мг цинка ежедневно. С практической целью используют меньшие дозы, тем более, что в ряде районов цинк содержится в продуктах в избыточном количестве из-за технического загрязнения.
Повышенные дозы цинка могут оказывать влияние на обмен других микроэлементов (например, меди). Важна систематичность осуществления профилактики, как путем коррекции состава рациона (обязательно включая в него богатые цинком продукты), так и использования специализированных препаратов, содержащих цинк.
Хром
Хром относится к менее изученным микроэлементам, хотя очевидно, что регулярное его поступление с пищей необходимо для нормальной жизнедеятельности организма. Дефицит хрома приводит к угнетению роста, сокращению продолжительности жизни, нарушению обмена глюкозы, липидов и белка. Эти данные подтверждены практикующими врачами и экспериментами при проведении эпидемиологических исследований. Было показано, что заболеваемость атеросклерозом и диабетом, при прочих равных условиях, зависит от поступления в организм хрома.
Содержание хрома в продуктах питания
Этот микроэлемент поступает преимущественно с растительными продуктами, причем наибольшее его содержание в свекле. Любопытно отметить, что в странах, где потребляют преимущественно «желтый», то есть не полностью рафинированный сахар, ниже заболеваемость указанными болезнями.
Основная роль хрома состоит в его влиянии на углеводный обмен, посредством воздействия на активность инсулина.
Для спортивной практики важно влияние хрома на обмен нуклеиновых кислот, с чем связывают его анаболический эффект.
Содержание хрома в организме человека по разным данным 1,8-6,0 мг. Ежедневная норма его поступления составляет в среднем 150 мкг, однако часто потребление хрома не достигает этой величины. Учитывая существенную роль хрома в качестве важного фактора питания, его включают в состав комплексных препаратов, в том числе и разрабатываемых для использования спортсменами и лицами, занимающимися оздоровительной физической культурой.
Селен
К числу микроэлементов, которые в последние годы привлекают наибольшее внимание исследователей, можно отнести селен. Этот микроэлемент обладает высокими антиоксидантными свойствами, благодаря чему предотвращает образование перекисных липидов и, тем самым, охраняет клеточные мембраны от повреждения. Предотвращая прямое окисление, антиоксиданты повышают эффективность биологического окисления, способствуют максимальному ресинтезу АТФ, являющемуся основным источником энергии для обеспечения всех процессов в клетке, в том числе и мышечного сокращения.
Дефицит селена
Дефицит селена способствует повышению частоты сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, нарушению функции мышц, повышению распада эритроцитов, что приводит к снижению уровня гемоглобина в крови. Селенодефицит встречается как массовое явление в некоторых районах, где почва бедна этим элементом. К числу так называемых селенодефицитных провинций относят Карелию, Читинскую область, Бурятию и некоторые другие районы. Умеренный дефицит селена регистрируется во многих других районах России.
Содержание селена в продуктах питания
Основным источником селена являются зерновые, выращенные на почвах, содержащих оптимальное количество микроэлемента. При нормальном содержании селена в продуктах его поступление составляет 150 мкг в сутки, что считается достаточным, так как имеются рекомендации и о меньшей величине потребности (55-70 мкг в сутки). Основное количество селена сосредоточено в мышцах и печени, в других органах его концентрация ниже.
Достаточное поступление селена особенно важно для спортсменов. Под влиянием антиоксидантов предотвращается развитие утомления при длительных напряженных физических нагрузках, но особенно важным является свойство антиоксидантов предохранять клеточные мембраны от повреждения, то есть предотвращать перетренированность.
Селен и другие антиоксиданты повышают устойчивость организма к воздействию ряда экологически вредных факторов (химические канцерогены, радиация и др.). Естественно, их использование особенно необходимо при занятиях физической культурой и спортом в экологически неблагоприятных условиях.
Препараты, содержащие селен, находят все более широкое применение в медицинской практике, разрабатываются комплексы и для использования спортсменами. Наряду с селеном в комплексы включают и другие вещества, обладающие антиоксидантным действием, прежде всего витамины Е, синергизм действия которого с селеном установлен давно.
Для профилактических целей в суточный рацион обычно включают 25-50 мкг селена, чего по данным большинства исследователей вполне достаточно. И лишь для устранения селенодефицита используют препараты с более высоким содержанием селена.
Йод
Йод является наиболее известным микроэлементом, с которым связывают возникновение эндемических заболеваний в определенных территориальных районах. В Российской федерации к таким районам относят Урал, республики Поволжья, Забайкалье, некоторые районы Севера.
Дефецит йода
Дефицит поступления йода приводит к развитию заболевания щитовидной железы — эндемическому зобу. Он характеризуется снижением мышечной силы, уменьшением запасов гликогена в мышцах и печени, снижением толерантности к глюкозе, отмечается повышение липидов крови, особенно часто регистрируется повышенный уровень холестерина, нарушение кислородного режима тканей.
Дефицит йода особенно опасен в период роста, так как гормоны щитовидной железы влияют на дифференцировку тканей, его недостаточность в этот период может привести к задержке роста и умственного развития. В последнее время чаще стали регистрировать дефицит йода и в районах, где его раньше не выявляли. Объясняется это снижением потребления морской рыбы и других морепродуктов, уменьшением производства и использования в некоторых районах йодированной соли.
Для обеспечения нормальной функции щитовидной железы (синтез гормонов, в которые входит йод) необходимо поступление 150 мкг йода ежедневно. Эта величина утверждена в качестве нормы для населения страны. Фактическое потребление в «благополучных» районах колеблется от 72 до 240 мкг, а в экологически неблагоприятных горных районах от 5 до 25 мкг в сутки. Использование йодированной соли может обеспечить дополнительное поступление около 250 мкг йода в сутки, т.е. полностью обеспечить потребность организма в этом микроэлементе.
В организме содержится около 50 мг йода, из которых до 15 мг находится в щитовидной железе, где он представлен в виде неорганических и органических неактивных соединений, и в составе гормонов щитовидной железы. В зависимости от величины поступления йода его выделение с мочой колеблится в широких пределах (8,6-1341 мкг в сутки). Данных о накоплении йода в организме не описано, отмечено лишь, что высокие дозы могут приводить к кожным аллергическим реакциям.
Йод входит в состав многих комплексных препаратов, обычно его вводят в дозе 0,15 мг, т.е. соответствующей суточной норме потребности в нем организма. Следует рекомендовать спортсменам использовать комплексы, содержащие йод, а также увеличенную долю морепродуктов, так как потребность организма в этом элементе повышена.
Не менее важно таким же путем предотвращать дефицит йода в организме юных спортсменов и лиц, занимающихся оздоровительной физкультурой. Опасность избыточного поступления йода в отличие от других микроэлементов практически исключена, так как он легко выводится из организма.
Бор
Согласно имеющимся в литературе сведениям бор следует отнести к микроэлементам, необходимым для жизнедеятельности организма человека, его роль определяют в качестве вещества, участвующего в синтезе стероидных гормонов, благодаря чему интерес к нему спортсменов очевиден. Описано его влияние на обмен тестостерона и женских половых гормонов.
Потребность в этом элементе оценивается равной 2,0 мг в сутки, хотя фактически поступление его с рационом колеблется в пределах 0,35-0,42 мг в сутки. Содержание же бора в некоторых комплексных препаратах составляет 0,15 мг. Все это свидетельствует о необходимости дополнительных исследований для вынесения более точных практических рекомендаций.
Молибден
Безусловно необходимым компонентом питания является и молибден, так как доказано его присутствие в ряде ферментов, однако данных о его дефиците нет, отсутствуют и обоснованные нормы потребности. Настораживает и сравнительно высокая токсичность молибдена. Видимо, этим объясняется наличие молибдена лишь в некоторых комплексных препаратах, причем в дозах скорее символических (25 мкг в сутки).
Никель
Еще более осторожно следует подходить к рекомендациям по использованию никеля. С одной стороны, это микроэлемент, но с другой — это канцероген, его повышенное потребление увеличивает риск онкологических заболеваний. Следует помнить, что до окончательного выяснения, где лежит граница между этими его свойствами, включение его в состав комплексных препаратов, даже в символических дозах (5 мкг в сутки), вряд ли оправдано.
Достаточно широко известна полезная роль двух других микроэлементов — ванадия и фтора, первого в отношении сердечнососудистых заболеваний, второго — кариеса. Однако и здесь имеется ряд не до конца решенных принципиальных вопросов.
Все это свидетельствует о том, что использование микроэлементов в спортивной и оздоровительной практике необходимо, однако столь же необходимо проявлять определенную сдержанность. При выработке рекомендаций следует отдавать предпочтение коррекции рациона, хотя это и представляется более сложным, чем назначение специальных препаратов. В последнем случае предпочтение должно быть отдано использованию комплексных препаратов, тем более, что во многих случаях синергизм действия отдельных компонентов рецептур является предметом специальных исследований.