Минеральные вещества и их влияние на организм человека

Татьяна Елисеева, 2022

В книге рассмотрены основные свойства распространенных минеральных веществ и их воздействие на организм человека. Проведен систематический обзор современной специализированной литературы и актуальных научных данных. Указаны лучшие натуральные источники каждого элемента. Рассмотрено использование микро- и макроэлементов в различных видах медицины и эффективность их применения при различных заболеваниях. Для написания книги использовались максимально достоверные и актуальные данные – информация подтверждена авторитетными зарубежными источниками, современными научными статьями и рецензируемыми журналами. Администрация сайта ЛитРес не несет ответственности за представленную информацию. Могут иметься медицинские противопоказания, необходима консультация специалиста.

Ванадий (V)

Это элемент с нетипичными биологическими функциями. Американская ассоциация диетологов AmDAssoc считает минерал незаменимым для людей, особенно для мужчин и женщин старше 41 года. Он участвует в окислительно-восстановительных реакциях, обладает противораковой функцией, улучшает действие инсулина и приносит еще много пользы здоровью. Давайте рассмотрим его основные свойства, доказанные научными исследованиями.

Ванадий в организме

Микроэлемент плохо усваивается в кишечнике — от 0,2 до 5%. К счастью, это не проблема, ведь он необходим в следовых количествах и токсичен в избытке. Но стоит помнить, что дефицит, как и чрезмерные концентрации, могут привести к ряду патологий, вызвать необратимые повреждения тканей, органов.

Общее содержание многовалентного металла в организме взрослых составляет 100–200 мкг. Половина всего количества находится в костях, а остаток в основном откладывается в почках, печени, селезенке. Мизерное количество обнаруживается в мышцах, легких и мозге.

Известно, что микронутриент может менять и подавлять действие белка. В определенных условиях он влияет на метаболизм эритроцитов, передачу внутриклеточных сигналов, накопление и транспорт кальция в клетках. Кроме того, он регулирует активность ключевых ферментов, принимает участие в углеводном и липидном обмене, формировании клеток разного назначения и разрастании тканей. [1, 2]

Ванадий в еде

Ванадил и ванадат — самые биологически значимые формы минерала. Особенно распространен сульфат ванадила, который используют в пищевых добавках. Микроэлемент также встречается в соединениях с валентностью I, II, IV и V, среди которых наиболее популярны две последние группы.

Продукты питания с высокой концентрацией ванадия

Богатыми источниками питательного вещества считаются продукты с микронутриентом более 1 ppm (миллионная доля), а содержание от 1 до 5 нг/г считается низким.

7 продуктов с максимальным содержанием ванадия

№ Продукты нг/г

1 Грибы 50–2000

2 Петрушка сушеная 1800

3 Черный перец 987

4 Шпинат, подвергнутый вакуумно-сублимационной сушке 533–840

5 Семена укропа 431

6 Цельные зерна и крупы 5–30

7 Продукция из коровьего молока 5–30

Много полезного компонента можно получить из моллюсков, пива, вина, напитков с искусственными подсластителями. [3, 4]

Рекомендованная суточная норма

В настоящее время нет установленных доз для оптимального потребления минерала. Национальный институт медицины NIH (учреждение Департамента здравоохранения США) определил допустимый верхний предел, при котором нет нежелательных побочных эффектов — 1,8 мг для взрослых. Безопасные дневные дозы для младенцев, детей, беременных и кормящих женщин пока неизвестны.

Исследования показывают, что при приеме 7,8–10 мг микронутриента в день в течение 2 недель не проявляются неблагоприятные симптомы. Проблемы провоцируют дозы 14–42 мг — при избытке нарушается работа ЖКТ.

Потребление вещества зависит от диеты и в среднем европеец получает с пищей 15–20 мкг/день, а американец — от 10 до 60 мкг/день. Пищевые добавки содержат разное количество микронутриента — концентрация зависит от используемого химического соединения. Например, в сульфате сосредоточено примерно 31% элементарного ванадия, в метаванадате натрия — 42%, а ортованадате натрия — 28%.

6 полезных свойств ванадия для детей, мужчин и женщин

1. Усиливает действие инсулина, предотвращает развитие диабета

Высокие дозы ванадил сульфата (около 100 мг/день) улучшают использование инсулина организмом. Этот гормон отвечает за усвоение глюкозы и регулирует ее уровень в крови, поэтому при добавлении минерала в рацион снижается сахар в крови даже у людей с диабетом. Правда, у исследователей есть опасения по поводу высоких доз, так как они могут вызвать нежелательные эффекты при длительном применении. [5, 6]

2. Проявляет антиоксидантные свойства и защищает почки

Эксперименты на крысах показали, что после лечения ванадием у грызунов усилился метаболизм глюкозы, ее утилизация, чувствительность к инсулину при ожирении и улучшилось состояние печени. Кроме глюкозы ванадил сульфат снижал концентрацию мочевины и креатинина в крови, уменьшал окислительный стресс и поддерживал нормальную работу почек. [7, 8, 9, 10, 11]

3. Борется с бактериями, вирусами, грибками и паразитами

Механизм антибактериальной активности металла до конца не выяснен, но известно, что он проникает через стенки бактерий, вызывает их морфологические изменения и препятствует делению. Также минерал блокирует репликацию вируса иммунодефицита человека ВИЧ-1/ВИЧ-2, предотвращая его размножение и защищая от развития инфекции. Он способен уничтожать внутриклеточные патогены и помогать иммунной системе. [12, 13]

4. Борется с опухолями

Антиканцерогенная активность компонента еще требует изучения, но его соединения и комплексы уже показали себя как эффективные средства для борьбы с онкообразованиями. Огромное значение имеют антиоксидантные свойства минерала и его способность защищать клеточный метаболизм. Новые исследования показывают, что его можно рассматривать как легкодоступный, многообещающий химиопрофилактический агент против рака. [14, 15, 16, 17]

5. Нормализует уровень холестерина и работу сердца

Органические и неорганические соединения действуют как кардиозащитные агенты. Они улучшают работу сердца, защищают от ишемии, предотвращают гипертензию и гипертрофию миокарда. Дополнительные кардиопротекторные механизмы — усиление катаболизма глюкозы, стимуляция ее транспорта и нормализация уровня в клетках миокарда. [18, 19, 20, 21, 22]

6. Регулирует аппетит и помогает бороться с ожирением

Исследования на грызунах показали, что введение в рацион минерала приводит к снижению аппетита, меньшему потреблению пищи. В результате уменьшается концентрации лептина в крови (гормон, регулирующий аппетит) и массы тела. [23]

Взаимодействие ванадия с другими микроєлементами

• хром, хлорид, ионы двухвалентного железа и гидроксид алюминия снижают его абсорбцию;

• магний, витамины С и Е, полифенолы, фитостеролы борются с токсичностью минерала при его избытке — снижают окислительный стресс.

Применение в медицине

Противовирусная, антибактериальная, антипаразитарная, противогрибковая, противораковая, антидиабетическая и антигиперхолестеринемическая активность, а также кардиопротекторный и нейропротекторный эффекты вызывают интерес многих исследовательских центров. Для улучшения метаболизма глюкозы и чувствительности к инсулину человеку необходимы микрограммовые количества элемента, а значит, он может быть терапевтически активными при низких концентрациях.

Комплексы и соединения металла уже применяются в тканевой инженерии для получения биоматериалов. Их используют для регенерации поврежденных тканей, органов и восстановления их утраченных функций. Также ванадий входит в состав металлических биоматериалов в костной хирургии (протезов).

Исследования показали, что некоторые комплексы элемента борются с вирусами, включая ВИЧ, грипп, атипичную пневмонию, лихорадку денге. Они также могут быть эффективны в борьбе с кандидозом, микозом и бактериями, которые провоцируют отравление, респираторные инфекции, брюшной тиф, острый фарингит, туберкулез и кожные заболевания. [24]

В научных исследованиях

• Минерал может действовать не как антиоксидант, а наоборот — быть прооксидантом и усиливать окислительный стресс. Это приводит ко многим негативным последствиям, включая деградацию ДНК, денатурацию белков. В таком случае он ослабляет антиоксидантный барьер и повреждает клетки, как это делают свободные радикалы. Также он может высвобождать некоторые переходные металлы, накапливаться в печени и почках, вызывая гепато — и нефротоксические эффекты. [25, 26]

• Имплантаты из титановых сплавов с ванадием подвергаются воздействию жидкостей организма — минерал может высвобождаться в окружающие ткани и оказывать неблагоприятное воздействие. Поэтому поверхностный слой протеза часто модифицируют, чтобы вызвать специфическую реакцию тканей, безопасную для здоровья. Это касается как ортопедических, так и зубных протезов. [27]

• Любители силовых тренировок используют сульфат ванадила для улучшения спортивных результатов. Ранее это вызывало опасения в научной среде — ученые предполагали, что добавки могут привести к анемии, изменениям в системе лейкоцитов. Исследования, проведенные на спортсменах, опровергли предположения — такие добавки не влияют количество эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, вязкость крови и биохимию. [28]

Опасные свойства ванадия

Обычное количество микроэлемента в рационе (менее 30 мкг/день) имеет низкую токсичность. Однако его способность к накоплению и сильный токсикологический потенциал ограничивают его использование в фармакологии. А способность понижать уровень сахара в крови вынуждает людей с гипогликемией тщательно следить за потреблением компонента, избегать его в добавках и лекарствах. [29]

Дефицит ванадия в организме и симптомы

Признаки нехватки элемента у человека пока не установлены. Исследователи лишь предполагают, что дефицит может повышать уровень холестерина и сахара в крови, приводить к дегенерации позвоночника и диабету. В исследовании, проведенном на козах, его дефицит в течение трех лет вызывал у животных необратимую деформацию костей и некоторые из них умирали.

Избыток ванадия и симптомы

Токсичность минерала зависит от многих факторов, включая состав пищи, тип соединения (органическое/неорганическое), присоединение к комплексам, валентность. Не меньшее значение имеет продолжительность воздействия и индивидуальная чувствительность. Считается, что элемент опасен в дозировке более 1,8 мг/день. Тем не менее большие дозы используются при лечении разных заболеваний, что может вызывать нежелательные побочные эффекты:

• дискомфорт в животе, вздутие;

• диарею;

• тошноту;

• зелено-черный язык;

• потерю аппетита и энергии;

• снижение веса;

• проблемы с нервной системой.

Элемент опасен при использовании в больших количествах продолжительное время. В таком случае увеличивается риск повреждения почек и других органов.

Взаимодействие с препаратами

Прием минерала вместе с лекарствами от диабета может привести к слишком низкому уровню сахара в крови. Микронутриент также может замедлить свертываемость крови, а его прием с лекарствами, которые замедляют свертываемость, увеличивает вероятность синяков и кровотечений.

Комментарий эксперта

Татьяна Елисеева, диетолог, нутрициолог

Ванадий вызывает интерес ученых и врачей благодаря биологической активности и широкому спектру действия. Он улучшает толерантность к глюкозе, ингибирует синтез холестерина. Количество исследований по его использованию в медицине постоянно растет и можно предположить, что новые препараты на основе минерала вскоре будут доступны для лечения многих опасных для жизни заболеваний. А пока можно получать вещество из общедоступных и недорогих продуктов питания, которые не относятся суперфудам.

Источники информации

1. Is vanadium of human nutritional importance yet? https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8046184/

2. Vanadium Ions and Proteins, Distribution, Metabolism, and Biological Significance, https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-1-4614-1533-6_136

3. Vanadium content of selected foods as determined by flameless atomic absorption spectroscopy, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/838964/

4. Vanadium in foods and in human body fluids and tissues, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/684404/

5. Vanadium and diabetes, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9823013/

6. Vanadium in Biological Action: Chemical, Pharmacological Aspects, and Metabolic Implications in Diabetes Mellitus, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6373340/

7. Oral treatment with vanadium of Zucker fatty rats activates muscle glycogen synthesis and insulin-stimulated protein phosphatase-1 activity, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12190110/

8. Effects of diabetes, vanadium, and insulin on glycogen synthase activation in Wistar rats, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11952162/

9. Effects of vanadyl sulfate on kidney in experimental diabetes, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14555801/

10. Effect of vanadyl sulfate on the status of lipid parameters and on stomach and spleen tissues of streptozotocin-induced diabetic rats, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16431126/

11. Metabolic effects of vanadyl sulfate in humans with non-insulin-dependent diabetes mellitus: in vivo and in vitro studies, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10726921/

12. The antibacterial activity of polyoxometalates: structures, antibiotic effects and future perspectives, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29355262/

13. In Vitro Anticandidal Activity and Mechanism of a Polyoxovanadate Functionalized by Zn-Fluconazole Complexes, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29747400/

14. Biochemical and medical importance of vanadium compounds, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22693688/

15. Vanadium suppresses sister-chromatid exchange and DNA-protein crosslink formation and restores antioxidant status and hepatocellular architecture during 2-acetylaminofluorene-induced experimental rat hepatocarcinogenesis, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14678523/

16. Vanadium chemoprevention of 7,12-dimethylbenz(a)anthracene-induced rat mammary carcinogenesis: probable involvement of representative hepatic phase I and II xenobiotic metabolizing enzymes, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11097089/

17. Solid state and solution studies of a vanadium(III)-L-cysteine compound and demonstration of its antimetastatic, antioxidant and inhibition of neutral endopeptidase activities, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15149802/

18. Cardioprotection by vanadium compounds targeting Akt-mediated signaling, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19423951/

19. Effects of oral vanadyl treatment on diabetes-induced alterations in the heart GLUT-4 transporter, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9299359/

20. Characterization of vanadyl sulfate effect on vascular contraction: roles of calcium and tyrosine phosphorylation, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9103536/

21. Vanadyl sulfate lowers plasma insulin and blood pressure in spontaneously hypertensive rats, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7960024/

22. Influence of vanadium on serum lipid and lipoprotein profiles: a population-based study among vanadium exposed workers, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24558984/

23. Vanadate enhances leptin-induced activation of JAK/STAT pathway in CHO cells, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12646241/

24. Vanadium compounds in medicine, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32226091/

25. Evaluation of lipid peroxidation and antioxidant defense mechanisms in the bone of rats in conditions of separate and combined administration of vanadium (V) and magnesium (Mg), https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29453945/

26. Effects of combined vanadate and magnesium treatment on erythrocyte antioxidant defence system in rats, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21787646/

27. Vanadium: Risks and possible benefits in the light of a comprehensive overview of its pharmacotoxicological mechanisms and multi-applications with a summary of further research trends, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7152879/

28. Oral vanadyl sulphate does not affect blood cells, viscosity or biochemistry in humans, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9140141/

29. Selective speciation improves efficacy and lowers toxicity of platinum anticancer and vanadium antidiabetic drugs, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27751591/