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.

Железо (Fe)

Железо — микроэлемент, необходимый для транспортировки кислорода и удаления углекислого газа. Когда запасы питательного вещества в организме сильно снижаются, клетки получают меньше кислорода и развивается железодефицитная анемия (ЖДА). Чтобы этого не произошло, нужно есть больше железосодержащих продуктов. Проблема в том, что они усваиваются по-разному и всасывание может составить всего 2%.

Зачем организму железо: запасы и функции

Организм не производит вещество, а только перерабатывает и сохраняет:

• 70% находится в гемоглобине, а остатки — в форме ферритина в печени, селезенке, мышечной ткани и костном мозге;

• гормон гепсидин регулирует его абсорбцию и распределение в организме;

• доставку микроэлемента по всему телу выполняет трансферрин — белок в плазме крови. [1]

Люди теряют минерал в малом количестве с мочой, калом. Большие потери происходят при потерях крови, из-за чего от дефицита страдают многие менструирующие женщины. [2]

Как выявить анемию: анализы, которые показывают железодефицит

Обычно врач подтверждает ЖДА с помощью общего анализа крови (ОАК), а точнее — тестов на гемоглобин и гематокрит. Выявить проблему на ранних стадиях, определить тяжесть состояния и способ лечения помогают другие показатели:

• размер и цвет эритроцитов;

• сывороточный ферритин;

• витамин В12.

При анемии уровни гематокрита и гемоглобина понижены, а эритроциты меньше нормального размера. Низкий уровень ферритина указывает на маленький запас железа и является предвестником анемии, поэтому его желательно проверять как можно чаще.

Железо в еде — виды и усвояемость

Минерал содержится в пище в двух формах:

• Гемовое. Усваивается организмом до 40%. Этот тип железа поступает из животного белка — содержится только в мясе, птице, субпродуктах и морепродуктах (рыба, моллюски и т.д.).

• Негемовое. Имеет низкую биодоступность 2–20%. Содержится в растительных продуктах и животных, поскольку животные едят растительную пищу. [3]

Всасывание компонента сложное и одна пища усиливает этот процесс, а другая — подавляет.

Продукты питания, богатые железом

По подсчетам ученых, 85–90% от общего потребления микроэлемента приходится на негемовую форму, а 10–15% — на гемовую.

Продукты животного происхождения с максимальным содержанием железа [4]

№ Продукты В 100 г:

1 Свиная селезенка тушеная, жареная 22,2 мг

2 Жареная или тушеная свиная печень 17,9 мг

3 Свиное легкое вареное 16,4 мг

4 Куриная печень, жареная 12,9 мг

5 Куриная печень вареная, тушеная 11,6 мг

6 Куриное сердце тушеное 9,03 мг

7 Устрицы запеченные 7,2 мг

8 Мидии вареные 6,7 мг

9 Говяжье сердце, печень тушеные или жареные 6,4–6,5 мг

10 Говяжьи почки вареные, тушеные 5,8 мг

11 Паштет из гусиной или утиной печени, консервированная фуа-гра 5,5 мг

12 Говяжье легкое тушеное, отварное 5,4 мг

13 Куриные желудки тушеные, вареные 3,2 мг

14 Постная говядина, приготовленная любым способом 3 мг

Рыба, такая как палтус, пикша, окунь, лосось и тунец не вошли в рейтинг, но занимают первые места в категории морепродуктов. Многие мясные субпродукты тоже достойны места в рационе.

Продукты растительного происхождения с наибольшим содержанием железа [4]

№ Продукты В 100 г:

1 Чабрец сушеный (тимьян) 123,6 мг

2 Базилик сухой 89,8 мг

3 Куркума 55 мг

4 Укроп сушеный 48,8 мг

5 Кинза сушеная (кориандр) 42,5 мг

6 Орегано (высушенная душица обыкновенная) 36,8 мг

7 Рис, пшеница воздушные 31,7 мг

8 Спирулина, сухой порошок 28,5 мг

9 Петрушка сушеная 22 мг

10 Паприка (порошок) 21 мг

11 Рисовые отруби 18,5 мг

12 Изолят соевого протеина 14,5 мг

13 Черный шоколад, 70-85% какао 11,9 мг

14 Тыквенные семечки 8,8 мг

Топ-100 натуральных источников железа

Что касается круп, то они не лидируют в списке. Самый высокий процент вещества у амаранта, овсянки, киноа, полбы, ячневой крупы. Повысить потребление железа еще помогают бобовые (соя, чечевица, фасоль, маш), кешью, нежареный кунжут, семя льна, семечки подсолнечника, фундук, темно-зеленые листовые овощи (шпинат и капуста), сухофрукты (изюм и курага).

Суточная норма железа: рекомендованная доза для профилактики железодефицита

Потребности в железе наиболее стабильны у мужчин. У женщин они меняются в зависимости от возраста и от того, беременны они или кормят грудью. [5]

Нормы потребления железа в сутки

Период жизни Возраст Мужчины (мг) Женщины (мг)

Младенцы 0–6 месяцев 0,27 0,27

Младенцы 7–12 месяцев 11 11

Дети 1–3 года 7 7

Дети 4–8 лет 10 10

Дети 9–13 лет 8 8

Подростки 14–18 лет 11 15

Взрослые 19–50 лет 8 18

Взрослые 51+ лет 8 8

Допустимый верхний уровень потребления без побочных эффектов составляет 45 мг в день для всех мужчин и женщин в возрасте от 14 лет, а для младшего возраста — 40 мг. [6] Мультивитамины часто содержат 18 мг железа, а однокомпонентные добавки — до 360% от дневной нормы.

Суточная потребность в железе увеличивается:

• для вегетарианцев норма в 1,8 раза выше, чем в таблице, так как негемовое железо плохо усваивается;

• у беременных — не ниже 27 мг/день, ведь дефицит приводит к преждевременным родам и ЖДА у новорожденных;

• во время месячных;

• у спортсменок; [7]

• для тех, кто находится на диализе почек;

• при синдроме дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ). [8]

Дневная потребность уменьшается:

• для женщин после менопаузы;

• во время кормления грудью — после родов потребность снижается от 27 мг до 9–10 мг;

• при регулярных переливаниях крови.

Полезные свойства железа

Микроэлемент поддерживает много важных функций, включая работу ЖКТ и иммунной системы. Его польза часто остается незамеченной до тех пор, пока человек не столкнется с дефицитом.

Роль железа в организме и его преимущества для здоровья:

• необходимо для образования эритроцитов;

• входит в состав более 70 ферментов, участвующих в дыхании клеток и тканей;

• поддерживает физический рост и неврологическое развитие, особенно у детей до года;

• входит в состав миоглобина — белка в мышцах, который запасает кислород и используется при физической нагрузке;

• улучшает спортивные результаты (некоторые эксперты советуют спортсменкам добавить 10 мг к суточной норме);

• снижает утомляемость — имеет решающее значение для физической и умственной работоспособности;

• участвует в обмене веществ и синтезе гормонов щитовидной железы. [9]

Взаимодействие железа с другими микроэлементами

Усвоение железа не происходит само по себе и требует участия кофакторов:

• в организме должен быть уровень белка не менее 73–75 г/л, так как ферритин и гемоглобин — белковые комплексы;

• необходимы кофакторы, способствующие его усвоению — витамин С, группа витаминов В, медь, марганец. [10]

Без создания таких условий бесполезными могут быть любые БАДы и лекарства. Особенно важен витамин С — в одном исследовании прием 100 мг во время еды увеличивало всасывание железа на 67%. [11, 12] Бета-каротин, красно-оранжевый пигмент овощей и фруктов, превращается в организме в витамин А. Если верить исследованию, он увеличивает абсорбцию железа более чем на 300% для риса и 180% для пшеницы, кукурузы. [13]

Большое количество кальция препятствует усвоению железа. Всего 165 мг кальция из молока, сыра или пищевых добавок снижают его всасывание на 50–60%. [14, 15]

Как увеличить усвоение железа: полезные и вредные сочетания продуктов

Еда, которая помогает усваивать больше железа:

• любая пища с аскорбиновой кислотой: цитрусовые, темно-зеленые листовые овощи, болгарский перец;

• источники бета-каротина и витамина А: морковь, батат (сладкий картофель), шпинат, капуста, кабачки, красный перец, дыня, абрикосы, апельсины, персики;

• мясо, рыба и птица не только содержат хорошо усваиваемое гемовое железо, но также стимулируют усвоение негемовой формы — 1 г мяса, рыбы или птицы оказывает усиливающий эффект, аналогичный эффекту 1 мг витамина С. [16]

Ухудшают усвоение железа:

• молочные продукты из-за содержания кальция;

• полифенолы в злаках, бобовых, шпинате;

• дубильные вещества в кофе, чае, вине и некоторых ягодах; [17]

• фосфаты в газированных напитках;

• фитиновая кислота (фитаты), содержащаяся в цельном зерне, крупах, сое, орехах, бобовых.

Негативному эффекту фитатов можно противодействовать, употребляя одновременно железосодержащую пищу с витамином С и мясом. Что касается напитков, то употребление чашки черного чая во время еды снижает всасывание железа на 60–70% независимо от его крепости. Если пить его между приемами пищи, негативный эффект снижается до 20%.

Как сохранить железо в продуктах во время приготовления?

Минерал относительно термостабилен. Повысить его содержание в пище и усвоение очень просто:

• нужно замачивать крупы, бобовые на несколько часов перед готовкой, чтобы снизить концентрацию фитиновой кислоты;

• достаточно готовить блюда в чугунных горшках — посуда в 5 раз увеличивает содержание железа;

• важно готовить пищу минимальное количество времени, необходимое для безопасного употребления. [18]

Применение железа в медицине: когда назначают и в каких формах

Исследования показывают, что около 80% людей в мире недополучают вещество и 30% страдает от ЖДА. Для лечения и профилактики анемии применяются препараты, витаминно-минеральные комплексы с солями железа, такими как фумарат, глюконат, сульфат. Их производят в виде таблеток, капсул, жидкостей. Наиболее усваиваемая и близкая организму форма минерала — хелатная. [19]

Препараты для внутривенного введения показаны в случаях, когда пероральные добавки неэффективны или не могут использоваться. Например, их назначают пациентам с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК) — болезнью Крона, язвенным колитом. [20, 21]

Железосодержащие лекарства могут вызвать побочные эффекты:

• запор,

• боль в животе,

• диарею,

• тошноту,

• окрашивание зубов. [22]

БАДы, которые произведены из растительного сырья, реже вызывают побочные реакции. Любые добавки с минералом обычно принимают во время или сразу после еды в одно и то же время. Между их приемом и чаем, кофе, орехами, молочными продуктами должен быть максимальный временной промежуток.

Железо в научных исследованиях: что говорят о микроэлементе ученые

Исследование, опубликованное в 2021 году, показало, что уровень сывороточного железа коррелирует с развитием детей 4–7 лет. При его нехватке малыши имеют более низкие оценки, пассивны. [23] Еще ученые установили, что от анемии часто страдают люди с гастритом, вызванным Helicobacter pylori, целиакией и сердечной недостаточностью.

Анемия также является частым осложнением хронической болезни почек. В ответ на дефицит железа организм усваивает свинец, кадмий и алюминий, что плохо влияет на костную и центральную нервную систему.

Противопоказания и возможные осложнения

Наибольшему риску ЖДА подвержены беременные, дети до года, спортсмены и девочки-подростки. Вегетарианцы и веганы тоже склонны к заболеванию из-за того, что негемовое хуже усваивается. [24, 25, 26]

Чаще всего анемия протекает в легкой форме. Если ее не лечить, это приведет к проблемам со здоровьем:

• сердечной недостаточности или увеличению сердечной мышцы, так как сердцу нужно компенсировать недостаток кислорода и перекачивать больше крови;

• ухудшению концентрации внимания, умственной деятельности;

• преждевременным родам у беременных;

• низкой массе тела у новорожденных;

• снижению иммунитета, задержке в росте и развитии — дефицит в раннем детстве связан с более низким IQ. [27, 28]

К избытку железа приводят повторные переливания крови, большие дозы добавок и редкие метаболические нарушения. Например, гемохроматоз — заболевание, при котором усиливается абсорбция компонента. [29] Чрезмерное накопление микроэлемента опасно тем, что провоцирует повреждение печени, развитие диабета, сердечных заболеваний и некоторых видов рака. [30, 31, 32, 33]

Симптомы при нехватке железа:

• быстрая утомляемость;

• бледная кожа и ногти, отсутствие лунок на ногтях;

• головокружение;

• головная боль;

• снижение выносливости;

• чувствительность к холоду;

• одышка при небольшой физической нагрузке;

• повышенная раздражительность;

• потеря внимания;

• выпадение волос — незначительное или чрезмерное, аналогичное генетическому облысению по мужскому и женскому типу. [34]

Признаки избытка железа

Отравление железом из пищевых источников встречается редко, а симптомы его избытка проявляются у 1 из 4 людей:

• высокий уровень сахара в крови;

• слабость;

• боль в животе;

• гиперпигментация или бронзовый цвет кожи;

• потеря полового влечения;

• уменьшение размеров яичек у мужчин;

• уменьшение или отсутствие менструации у женщин. [35]

К проблеме может привести частый прием добавок — более 20 мг вещества за один раз. [36]

Взаимодействие железа с препаратами

Некоторые лекарства могут истощать запасы минерала, уменьшать его всасывание:

• хинолоны — семейство антибиотиков, в котором состоит ципрофлоксацин и левофлоксацин;

• тетрациклин;

• ингибиторы протонной помпы для лечения желудочного рефлюкса — ранитидин, омепразол, нольпаза и др.; [37]

• ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) при высоком кровяном давлении;

• секвестранты желчных кислот для снижения холестерина — колестипол, холестирамин.

Добавки железа в свою очередь снижают биодоступность леводопа, который назначают для лечения синдрома беспокойных ног, болезни Паркинсона. Они также ухудшают усвоение левотироксина — препарата для лечения плохо функционирующей щитовидной железы. [38]

Комментарий эксперта

Татьяна Елисеева, диетолог, нутрициолог

Желательно получать суточную норму железа из полезной пищи, а не из добавок. У здоровой диеты нет риска передозировки, и она наполняет организм другими питательными веществами. Также желательно не пить чай после еды, готовить пищу в чугунной посуде, есть одновременно продукты с большим содержанием железа и витамина С. Если изменения в рационе не улучшают показатели, тогда стоит поговорить с врачом, диетологом или нутрициологом о приеме добавок.

Подводя итог, можно сказать, что дефицит железа — одна из наиболее распространенных проблем с питанием в мире. Его усвоение зависит от того, сколько вещества накапливает организм. Это веский повод следить за уровнем ферритина и стремится предупреждать проблему, а не бороться с последствиями.

Источники информации

1. Metabolism of iron stores, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4345694/

2. Iron, https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/iron/

3. Iron bioavailability and dietary reference values, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20200263/

4. Iron, Fe (mg), https://fdc.nal.usda.gov/fdc-app.html#/?component=1089

5. Iron, https://ods.od.nih.gov/factsheets/Iron-HealthProfessional/

6. Iron ingestion: an evidence-based consensus guideline for out-of-hospital management, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16255338/

7. Iron and the female athlete: a review of dietary treatment methods for improving iron status and exercise performance, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4596414/

8. Higher Prevalence of Iron Deficiency as Strong Predictor of Attention Deficit Hyperactivity Disorder in Children, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4212392/

9. Review on iron and its importance for human health, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24778671/

10. Prediction of dietary iron absorption: an algorithm for calculating absorption and bioavailability of dietary iron, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10799377/

11. Mechanisms of heme iron absorption: Current questions and controversies, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2725368/

12. The absorption of iron from whole diets: a systematic review, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23719560/

13. Vitamin A and beta-carotene can improve nonheme iron absorption from rice, wheat and corn by humans, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9482776/

14. Calcium and iron absorption–mechanisms and public health relevance, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21462112/

15. Calcium: effect of different amounts on nonheme — and heme-iron absorption in humans, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1984335/

16. Meat protein fractions enhance nonheme iron absorption in humans, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17056805/

17. Effect of tea and other dietary factors on iron absorption, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11029010/

18. Effects of cooking methods on the iron and zinc contents in cowpea (Vigna unguiculata) to combat nutritional deficiencies in Brazil, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3926463/

19. Ferrous versus Ferric Oral Iron Formulations for the Treatment of Iron Deficiency: A Clinical Overview, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3354642/

20. Questions and answers on iron deficiency treatment selection and the use of intravenous iron in routine clinical practice, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7877947/

21. Iron Deficiency Anemia in Inflammatory Bowel Diseases-A Narrative Review, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34836263/

22. Ferrous Sulfate Supplementation Causes Significant Gastrointestinal Side-Effects in Adults: A Systematic Review and Meta-Analysis, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4336293/

23. Serum Trace Element Levels and Their Correlation with Picky Eating Behavior, Development, and Physical Activity in Early Childhood, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8308333/

24. Position of the American Dietetic Association: vegetarian diets, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19562864/

25. EPIC-Oxford: lifestyle characteristics and nutrient intakes in a cohort of 33 883 meat-eaters and 31 546 non meat-eaters in the UK, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12740075/

26. Bioavailability of iron, zinc, and other trace minerals from vegetarian diets, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12936958/

27. Iron deficiency and cognitive functions, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4235202/

28. Effects of iron deficiency anemia on cognitive function in children, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17691592/

29. Iron overload in human disease, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22276824/

30. Beyond hereditary hemochromatosis: new insights into the relationship between iron overload and chronic liver diseases, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20739232/

31. Iron overload: consequences, assessment, and monitoring, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20001632/

32. Hepatic Iron Overload and Hepatocellular Carcinoma, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3995380/

33. Circulating ferritin concentrations and risk of type 2 diabetes in Japanese individuals, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5497053/

34. Iron Plays a Certain Role in Patterned Hair Loss, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3678013/

35. Iron Overload, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK526131/

36. Fatal overdose of iron tablets in adults, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3841496/

37. Iron Deficiency Anemia Due to the Long-term Use of a Proton Pump Inhibitor, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5891535/

38. Sinemet-ferrous sulphate interaction in patients with Parkinson's disease, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1368251/