Огляд літератури. Укладач: д-р Дьєрдь Біро, доктор медицини, Нью-Йорк. професор.
При споживанні мінеральних та лікувальних вод та лікуванні питною речовиною всмоктування з травної системи є першим кроком на шляху введення макро- та мікроелементів у воду в метаболізм людського організму і може надавати характерні для них фізіологічні ефекти. Зрозуміло, що поглинання є важливим елементом цього процесу, на якому можуть будуватися всі інші біологічні явища.
Для хімічно ідентифікованих компонентів мінеральних та лікувальних вод слід надати інформацію про абсорбційні характеристики. На основі літературних даних автор розглядає поглинання найважливіших макро- та мікроелементів та розглядає такі елементи: натрій, калій, кальцій, магній, залізо, йод, мідь, цинк, фтор, марганець, селен, сірка, бор, ванадій, хром, миш’як.
Всмоктування макро- та мікроелементів (далі: елементи) із шлунково-кишкового тракту є вирішальною ланкою ефективності питного лікування. Надзвичайно багато даних можна знайти про поглинання елементів з їжею, водні ресурси значно бідніші, хоча це і є основою біодоступності.
Що таке біодоступність? *
Поняття біодоступності (далі: відновлення) широко використовується в науці про харчування. Цей термін включає травлення, всмоктування та надходження компонентів їжі в обмінні процеси. На додаток до цих характеристик, використання представляє фізіологічну реакцію споживача та подальший розвиток. Тому використання в науці про дієтологію означає частково характеристики їжі або, ширше, дієти, частково зміни, в результаті яких інгредієнти стають доступними для біологічних процесів людини, а також реакцію споживача.
Існує конкретне визначення утилізації мікроелементів: «Частка мікроелементів у їжі, продуктах харчування та дієті, яка використовується для нормального функціонування організму і залежить в першу чергу від хімічної форми, яка контактує з клітиною поглинання в кишковий тракт - тобто його всмоктування; елемент повинен бути присутнім у формі, яку може приймати клітина слизової оболонки »(Fairweather-Tait). Очевидно, що це визначення можна поширити на воду, яка використовується для пиття, і на елементи, що містяться в ній.
Варто згадати, що поняття біодоступності корениться у фармакології, фармакологічних дослідженнях.
Істотна відмінність щодо води полягає в тому, що процеси травлення опускаються, елементи, як правило, присутні в реальному розчині або в колоїдних системах, але, безумовно, присутні у добре доступній формі (Szalontai). Однак фізіологічні процеси метаболізму, що розгортаються в майбутньому, можна паралельно додавати, додаючи, що за умовами споживання води слід стежити постійно: воду вживали близько до їжі (до, після), можливо, під час їжі, яку їжу вживали; як довго до посту пили натще або слідували за їжею; за яких умов воду пили повільно, ковтнувши або швидко, якою була її температура тощо. На жаль, повний, детальний науковий аналіз цих факторів впливу ще очікується.
Поглинання елементів у мінеральних та лікувальних водах
Незважаючи на те, що за останні десятиліття вживання та прийняття питних засобів зменшилось, очікується, що пожвавлення попиту на природні засоби вплине і на цю сферу (Nádasi & Udud). Далі ми розглянемо загальні характеристики поглинання елементів, оскільки ця тема є відправною точкою при оцінці використання.
Натрію
Натрій поглинається активною енергетично залежною транспортною системою. У продуктах харчування натрій тісно пов’язаний із засвоєнням глюкози, галактози та амінокислот. У цьому випадку білок, який їх несе, зв’язується з клітинною мембраною. Натрій може потрапляти в клітини слизової за електрохімічним градієнтом, оскільки натрієво-калієвий насос у цих клітинах завжди підтримує низький вміст натрію і має негативний потенціал щодо просвіту кишечника (Elmadfa & Leitzmann).
Натрій також потрапляє в організм іншими шляхами. Викладений вище процес відбувається переважно на початковій стадії тонкої кишки. В решті тонкої кишки та в товстій кишці електронно-нейтральний процес всмоктування, який також включає білковий носій, пов'язаний з обміном натрію/водню та хлориду/бікарбонату. Типова роль електрохімічного градієнта в кінцевій стадії товстої кишки (Schlenker & Long).
Інші дослідники показали, що натрій всмоктується в середній частині тонкої кишки, незважаючи на помірний градієнт концентрації, але на нього різко впливають глюкоза, галактоза та бікарбонат. На заключній стадії тонкої кишки виражений електрохімічний градієнт, на який не впливають попередні три фактори. Це дозволяє зробити висновок, що тут є ефективний, активний транспорт натрію через мембрану, яка забезпечує відносну непроникність для натрію. Загалом, більша частина поглинання натрію є результатом градієнта осмотичного тиску (Fordtran et al.). У звичайних умовах 99% натрію всмоктується, 90-95% - в тонкому кишечнику (Стипанук).
Калій
Понад 90% калію, що потрапляє в кишковий тракт, всмоктується з верхньої частини тонкої кишки, переважно за допомогою пасивного всмоктування, частково шляхом активного транспортування за допомогою інсуліну (Elmadfa & Leitzmann; Mann & Truswell). Активний транспорт характерний для товстої кишки, в сигмовидної кишці (передректальний відділ товстої кишки), з механізмом K/H + (Іствуд). Калій виводиться з кишковими кишковими рідинами в кишечник, а потім знову всмоктується звідти, тому також відбувається внутрішній цикл (Schlenker & Long).
Кальцій
На всмоктування кальцію суттєво впливають рівень кальцію та вітаміну D в організмі, вік у жінок дітородного віку, вагітність, лактація та харчовий склад. Найактивніше всмоктування відбувається в початковій частині тонкої кишки (дванадцятипала кишка) та в кінцевій частині тонкої кишки (клубова кишка), оскільки кишковий вміст тут довше затримується.
Всмоктування кальцію відбувається, з одного боку, за рахунок активного насиченого клітинного транспорту, для чого необхідний кальційзв'язуючий білок (кальбіндин). Ця форма характерна для дванадцятипалої кишки і наступного тонкого кишкового тракту, тонкої кишки. Його утворення індукується вітаміном D. Ця форма всмоктування прямо пропорційна потребі і не досягається за відсутності вітаміну D. З іншого боку, існує вітамін D та енергонезалежний, ненасичений, залежний від концентрації, міжклітинний, парацелюлярний пасивний транспорт, який, по суті, залежить від кількості кальцію, доступного для засвоєння, і включає приблизно три чверті його.
Існує також думка, що активне поглинання є домінуючим (Іствуд). Це визначається розчинністю (оксалат кальцію, фітат та кальцієве мило не всмоктуються, галактуронова кислота та целюлоза також утворюють нерозчинний комплекс). Сполуки кальцію, погано розчинні у воді, але добре розчинні у розбавлених кислотах (карбонат кальцію,
-фосфат) добре засвоюються. Ефективність всмоктування також збільшується при зменшенні споживання кальцію (Elmadfa & Leitzmann; Stipanuk; Geissler & Powers). Поглинання кальцію коливається в межах 20-60%, зменшується з віком, може бути навіть вищим у грудному віці (Schlenker & Long), найчастіше близько 30% (Mann & Truswell).
Магній
Магній всмоктується по всій довжині тонкої кишки і навіть у немовлят з передньої частини товстої кишки. Поглинання принципово залежить від хімічного формату: нерозчинні у воді оксалати, фітати, фосфати та сполуки жирних кислот не поглинаються. Швидкість поглинання зазвичай становить 35-55% (Каспер). Магній виводиться з кишечником з жовчю, секретом підшлункової залози та кишковою рідиною, але це практично повністю всмоктується (Elmadfa & Leitzmann). Поглинання - це частково полегшений процес, частково проста дифузія (Манн і Трусвелл).
Неорганічне, не зв’язане з гемом залізо, яке надходить в організм переважно у вигляді сполук заліза, відновлюється кислим шлунковим соком до феро-заліза (Fe2 +), якому можуть сприяти аскорбінова кислота та сірковмісні амінокислоти. Зниження кислотності шлунка, яке може трапитися з різних причин і часто трапляється з віком, також погіршує утилізацію заліза. Як тільки вміст шлунка переходить у тонкий кишечник, починає діяти лужна хімічна дія. Сполуки заліза швидко випадають в осад, тоді як залізне залізо тимчасово переносить підвищення рН, поки не потрапляє в клітини слизової. Найбільше всмоктування відбувається в перші п’ять хвилин надходження в кишечник (Стипанук).
Атом заліза окислюється спеціальним білком оболонки слизової оболонки кишечника до заліза заліза (Fe3 +) і транспортується до клітини, де перетворюється назад у форму Fe2 + і переноситься в плазму крові до транспортного білка, де він продовжує свій шлях як залізне залізо (Elmadfa & Leitzmann). При дефіциті заліза всмоктування значно збільшується. Запаси заліза в організмі зберігаються в печінці, селезінці та кістковому мозку, пов’язані із запасом білків. Постійність запасів заліза регулюється шляхом зміни поглинання заліза, оскільки можливість виснаження заліза досить обмежена. Утилізація заліза визначається поглинанням (Каспер).
Якщо питна вода пов’язана із споживанням їжі, слід мати на увазі, що ряд харчових інгредієнтів впливає на засвоєння негемового заліза: фітинова кислота, рослинні фенольні сполуки, неорганічний або молочний кальцій (кальцій перешкоджає дії заліза форми), деякі білки (наприклад, молочний білок), пептиди при перетравленні сої та інших рослинних білків, яєчний альбумін, казеїн (Hallberg et al.; Hurrell; Rossander-Hultén et al.).
У питній воді йод зустрічається здебільшого як неорганічний йодид. Ця форма майже повністю засвоюється. Те саме стосується йоду, який виділяється з травними соками і надходить у кишечник. Йод, який може перебувати в органічному зв'язку, поглинається повільно і набагато менш ефективно, ніж неорганічний йодид. Поглинутий йод транспортується з кров’ю у вільному зв’язуванні з білками (Schlenker & Long; Elmadfa & Leitzmann). Цікаво, що йод був одним із перших мікроелементів, визначених як важливий для людини.
Всмоктування міді, хоча і незначною мірою, починається в шлунку і закінчується в тонкому кишечнику, переважно на початковій стадії. Він потрапляє в клітини слизової шляхом пасивної дифузії, а потім проходить звідти по системі-носії. Своєрідно, що проходження міді, що всмоктується в слизову оболонку кишечника, є далеко не певним, оскільки вона пов’язана там білками та металопротеїнами. Мабуть, надходження міді в організм відіграє певну роль у спрацьовуванні цього механізму-носія: при необхідності починається транспорт, який також здійснює транспорт цинку і кадмію, і між ними існує конкуренція. 55-75% міді поглинається, але цинк може це зменшити. З'єднання Купрі є більш розчинними і, отже, краще поглинаються, ніж купро-сполуки, тому відновники (наприклад, аскорбінова кислота) пригнічують всмоктування, хоча останні дослідження спростовують це (Eastwood, Elmadfa & Leitzmann; Stipanuk).
Цинк всмоктується по всій довжині тонкої кишки, проте особливо швидко з дванадцятипалої кишки і верхньої частини тонкої кишки. Якщо концентрація цинку в просвіті кишечника вища, всмоктування відбувається парацелюлярно шляхом пасивної дифузії, тоді як при менших концентраціях, які також можна очікувати у воді, необхідний внесок носія. При активному поглинанні пептидна система, що несе клітини, транспортує цинк через клітинну мембрану. Він зв’язується з білками клітин. Близько 20% цинку, що надходить у травну систему, всмоктується (Іствуд; Ельмадфа і Лейцман; Стипанук).
Фтор
Водорозчинні сполуки фтору, вільні іони фтору, вже всмоктуються (до 40%) із шлунку. Цей процес особливо швидкий, коли воду п’ють натщесерце. Пасивна дифузія вважається основою механізму поглинання. Кальцій, присутній у більших концентраціях, утворює сполуку, нерозчинну у фторі, і таким чином пригнічує всмоктування. Рівень фтору в сироватці крові досягає свого максимуму протягом півгодини. Оскільки зубна емаль має особливу спорідненість до фтору, фторування питної води застосовується у багатьох частинах світу для зміцнення зубів та підтримки їх цілісності, коли споживання фтору є незадовільним. Більшість поглиненого фтору вбудовується в кістки та зуби (включаючи внутрішній дентин) (Takács; Elmadfa & Leitzmann; Stipanuk).
Марганець
Марганець всмоктується по всій довжині тонкої кишки, проте його механізм недостатньо вивчений. Більша кількість кальцію та фосфату згубно поглинає, а залізо, кобальт та марганець взаємно пригнічують поглинання одне одного. Після поглинання Mn2 + окислюється і зв’язується з транспортним білком Mn3 +. Абсорбція марганцю з кишкового тракту зазвичай низька (3-8, можливо 10%), але може бути вищою при дефіциті заліза (Eastwood; Takács; Elmadfa & Leitzmann).
Селен
Селен легко всмоктується з тонкої кишки, швидкість всмоктування з органічно зв’язаного селену може досягати 95%, зазвичай близько 70%. Поглинання неорганічних сполук відбувається швидко, але менш ефективно: 48% для селеніту. Неорганічно зв’язаний селеніт зазвичай потрапляє в клітини слизової оболонки кишечника шляхом пасивної дифузії, залежно від концентрації. Поглинання зв’язаного з амінокислотами селену вимагає активного транспортного механізму та залежної від натрію системи носія для селенату, хоча вважається, що в останньому переважає лише проста пасивна дифузія. У Сполучених Штатах робляться спроби збільшити споживання селену з додаванням селену в питну воду в районах з дефіцитом селену (Mann & Truswell; Takács; Elmadfa & Leitzmann).
У сірковмісних мінеральних водах сірка присутня у вигляді сульфідних іонів або сульфатних іонів. Він погано всмоктується, тому спричиняє розрідження вмісту кишечника та надає проносний ефект. Елементарна сірка поглинається без змін. Сірка за багатьма властивостями близька до селену. Сульфати, якщо вони всмоктуються, не пов'язані з транспортним механізмом (Іствуд; Шленкер і Лонг; Салонтай).
Бор у травному тракті зазвичай перетворюється на борну кислоту. Борна кислота легко, швидко і майже повністю всмоктується (Elmadfa & Leitzmann).
Ванадій
Поглинання ванадію з травної системи мінімальне (0,1-1,5%), відновлений іон ванадилу (V4 +, VO2 +) транспортується до тканин тим же транспортним білком, що і залізо. Абсорбція ванадату (VO3ˉ) дещо краща, ніж ванадиловий сік (Takács; Іствуд; Стипанук).
Тривалентний хром (Cr3 +) вже мінімально всмоктується з ротової порожнини, шестивалентний хром (Cr6 +) трохи краще (2%). Останній краще всмоктується зі шлунку, але перетворюється шлунковою кислотою в Cr3 +, який, у свою чергу, засвоюється гірше. З простих неорганічних сполук хром поглинається в середньому 0,5-1,0%. З'єднання хрому також часто зустрічаються у питній воді (Takács; Elmadfa & Leitzmann; Kasper).
Миш'як
Розчинний неорганічний миш'як швидко та ефективно всмоктується із шлунково-кишкового тракту. Розчинність триоксиду миш'яку, який погано розчиняється у воді, посилюється соляною кислотою шлунка, сприяючи тим самим його всмоктуванню. Органічно зв’язаний миш’як також легко засвоюється пасивною дифузією. Близько 90% миш'яку поглинається з води (Elmadfa & Leitzmann; Takács; Stipanuk).
Література
DUFRESNE, C. J. & FARNWORTH, E. R. (2001): Огляд останніх результатів досліджень властивостей чаю для зміцнення здоров’я. Дж. Нутр. Біохім. 12, 404-421.
ІСТУВ, М. (2003): Принципи харчування людини. Видавництво Блеквелл, Оксфорд.
ELMADFA, I & LEITZMANN, C. (1998): Ernährung des Menschen. Verlag Eugen знайомства в Ульмері, Штутгарт.
FAIRWEATHER-TAIT, S. J. (1998): Біодоступність мікроелементів. У: (SANDSTRÖM, B., WALTER, P. Eds.) Роль мікроелементів для зміцнення здоров’я та профілактики захворювань. Каргер, Базель та ін., С. 29-39.
GEISSLER, C. & POVERS, H. (Eds.) (2005): Харчування людини. Elsevier, Единбург, Лондон тощо.
HALLBERG, L, ROSSANDER-HULTÉN, L., BRUNE, M. & GLEERUP, A. (1993): Інгібування засвоєння гемом заліза у людини кальцієм. Br J. Nutr. 69, 530-540.
HURRELL, R. F. (1997): Біодоступність заліза. Eur. J. Clin. Nutr. 51, S4-S8.
KASPER, H. (2000): Ernährungsmedizin und Diätetik. Urban & Fischer, Мюнхен, Єна
MANN, J. & TRUSWELL, A. S. (Eds.) (2002): Основи харчування людини. Oxford University Press, Оксфорд, Нью-Йорк.
NÁDASI T. & UDUD P. (2007): Книга про мінеральні води. Aquaprofit Zrt., Будапешт.
ROSSANDER-HULTÉN, L, GLEERUP, A., HALLBERG, L. (1990): Інгібуюча дія вівсяних продуктів на негемове засвоєння заліза у людини. Eur. J. Clin. Nutr. 44, 783–791.
SAHUGRILLO, A., BARBERÁ, R. & FARRÉ, R. (2003): Біодоступність кальцію, заліза та цинку з трьох зразків бобових. Nahrung/Їжа. 47, 438-441.
ШЛЕНКЕР, Е. Д. і ЛОНГ, С. (2007): Основи харчування та дієтотерапії Вільямса. Мосбі Ельзев'є, Сент-Луїс, штат Міссурі.
SOUTHGATE, D. A. T. (1989): Концептуальні питання щодо оцінки біодоступності поживних речовин. У: (SOUTHGATE, D., JOHNSON, I. & FENWICK, G. R. Eds.) Доступність поживних речовин: Хімічні та біологічні аспекти. Королівське хімічне товариство, Кембридж, с. 10-12.
СТИПАНУК, М. Х. (2006): Біохімічні, фізіологічні, молекулярні аспекти харчування людини. Сондерс Ельзев'є, Сент-Луїс, штат Міссурі.
САЛОНТАЙ Г. (1979): Вода в природі. У: (BORSZÉKI B. Ed.): Мінеральні води та лікувальні води. Mezőgazdasági Kiadó, Будапешт, сторінки 166-240.
TAKÁCS S. (2001): Слідами мікроелементів. Medicina Könyvkiadó Rt., Будапешт.
* Терміни, що використовуються в англійській літературі: біодоступність, біодиспонсивність, доступність; біодоступність (для мінералів, скоріше для позначення поглинання) (Dufresne & Farnworth; Southgate; Sahugrillo).
Зв'яжіться з нами
Адреса: 1124 Будапешт, Apor Vilmos tér 25-26.
Телефон: +36 1 202 4495
Мобільний телефон: +36 30 645 0533
Президент: Доктор Геза Міклошвари
Секретар: Пані Іштван Бікфальві д-р