Микроэлементы в медицине
Коплярова Екатерина Юрьевна
Микроэлементы в медицинеСовременные биохимические методы исследований позволили приблизить изучение биологических процессов к молекулярному уровню. Установлены основные биохимические превращения в клетке, происхождение тех или иных физиологических состояний ее. Выяснены не только структурные, но и биохимические особенности тканей и органов. Создано представление о направленности биохимических процессов защитного характера при воздействии на организм патогенных факторов. Представляется возможным определить место и значение отдельных элементов в стройной системе биохимических преобразований. Среди них особенно велико значение микроэлементов, или «биотиков», являющихся активаторами большинства биохимических процессов. К настоящему времени выяснены участие ряда микроэлементов в ферментных реакциях, взаимоотношения их с белками, витаминами, гормонами.
Установлено, что изменение содержания микроэлементов в организме, так же как нарушение их обмена, способно вызвать развитие патологических состояний (эндемических заболеваний). При заболеваниях самой разнообразной этиологии в крови и пораженном органе происходят изменения количественного и качественного состава ряда микроэлементов, что влечет за собой нарушение биохимических реакций с последующим появлением вначале функциональных, а затем морфологических признаков болезни.
В связи с этим среди лечебных факторов определенное значение приобретают и микроэлементы, являющиеся нередко препаратами специфического действия (например, йод при гипотиреойдизме, фтор при кариесе зубов, медь, кобальт и марганец при анемиях).
Проблема микроэлементов в медицине.
Попытки эмпирического применения отдельных микроэлементов и их соединений с лечебной целью относятся еще к глубокой древности. Микроэлементы – это те элементы, которые находятся в живых организмах в крайне малых количествах (< 0,001%). Длительное время их считали случайными примесями, и поэтому они получили название «элемент-след». Но уже в 1869 году Raulin опытным путем доказал роль цинка в питании плесневых грибов, а спустя 2 года К.А. Тимирязев привел неопровержимые доказательства значения минимальных доз цинка для нормальной жизнедеятельности высших растений. Изучение влияния микродоз отдельных элементов на организм животного и человека также было начато в XIX столетии. В 1852 году Shadin отметил зависимость функции щитовидной железы от поступления в организм из окружающей среды йода, а М. Высоков (1858) установил, что медь является составной частью органов животных, и особенно высока ее концентрация в печени. Корифей отечественной медицины С.П. Боткин (1888) исследовал действие солей рубидия и цезия на сердце и кровообращение. В 1899 году было доказано наличие титана в теле человека. Эти исследования положили начало изучению микроэлементов как постоянных составных элементов живых организмов, необходимых для нормального течения физиологических процессов.Однако на подлинно научную основу и со всей широтой проблема была поставлена академиком В.И. Вернадским (1863-1945) в 1912 году. Изучая геохимические превращения в земной коре, В. И. Вернадский первый обратил внимание на огромное значение живых существ в этом процессе. Им было установлено, что изменения, происходящие в верхних слоях Земли, оказывают определенное влияние на химический состав и содержание биохимических реакций в живых организмах, а последние в свою очередь обуславливают закономерные миграции химических элементов в природе, концентрируя их в своих телах. При этом каждому биологическому виду присущ определенный цикл биохимических реакций, благодаря чему организм избирательно ассимилирует из внешней среды определенные химические элементы. Это и позволило В.И. Вернадскому прийти к выводу, что химические свойства могут рассматриваться как видовые признаки.
Рассматривая жизнь как проявление организованности биосферы, В.И. Вернадский неоднократно подчеркивал, что геохимические процессы и эволюция живого – взаимообусловленные явления, представляющие собой единый биохимический цикл.
А.П. Виноградов обратил внимание на то, что биологическая активность микроэлементов во многом определяется тем местом, которое они занимают в периодической системе Д.И. Менделеева, т.е. зависит от атомного строения элементов. На основании собственных исследований и данных литературы А.О. Войнаром была создана специальная таблица, из которой следует, что с нарастанием атомного веса увеличивается токсичность элементов данной группы и уменьшается их процентное содержание в организме. По подсчетам, произведенным В.В. Ковальским, все микроэлементы и ультрамикроэлементы (концентрация ниже 0,0000000001%) составляют всего 0,05% веса тела животных. Этим определяются трудности изучения их биологической функции в организме.Основным источником микроэлементов для живых организмов является окружающая среда. Практически микроэлементы усваиваются с пищевыми продуктами и питьевыми водами, а в некоторых случаях и с вдыхаемым воздухом.Организмы отличаются весьма стойким составом элементов, так что можно говорить о химическом составе как о видовом признаке.«Организмы не случайно берут наблюдаемые в них элементы. Есть ряд приспособлений в их структуре и в их жизни, которые обуславливают захват того или иного химического элемента и образование из него нужных ему продуктов» (В.И. Вернадский, 1932). Вариабельность биохимических процессов в организмах весьма значительна, и этим объясняется многообразие живого мира и постоянная его эволюция. Вместе с тем, в каждом организме цикл биохимических превращений отличается динамическим постоянством, и резкие нарушения их вызывают в последнем изменения физиологических функций, а затем уже и морфологических структур.
Разработка учения о биологическом значении геохимических провинций привела В.В. Ковальского к созданию геохимической экологии – учения о биохимических и физиологических адаптациях организмов к химическим элементам данной среды. В.В. Ковальский отмечает, что даже в геохимических провинциях, отличающихся необычайно «трудным» содержанием тех или иных элементов, большинство организмов (80-95%) приспосабливаются к ним и нормально развиваются. Однако часть организмов (5-20%) в этих условиях заболевают, в них происходят глубокие качественные изменения тканевого обмена, в результате чего возникают специфические дисфункции, выражающиеся в появлении эндемических болезней. При таких изменениях в последних поколениях могут появиться разнообразные уродства развития и выраженная изменчивость морфологических структур. Обобщая огромное количество личных наблюдений и обширные литературные данные, В.В. Ковальский создал схематическую карту биохимических зон и провинций СССР, где указаны не только геохимические особенности каждой провинции, но и отмечены наиболее часто встречающиеся эндемические заболевания.
У человека зависимость обмена веществ от геохимических факторов среды меньше выражена, так как условия социальной жизни тесно связаны с организацией питания, позволяющей производить переброску от одной зоны в другую, а иногда искусственно добавлять недостающие элементы в пищу (например, йодированная соль в зонах поражения населения эндемическим зобом). Но «было бы большой ошибкой, - предостерегает В. В. Ковальский, - недооценивать и для человека роль геохимической среды». Доказательством тому являются эндемические заболевания среди людей, патогенетическим моментом в развитии которых является нарушение обмена микроэлементов. Для выяснения сущности подобных заболеваний необходимо установить физиологические нормы содержания тех или иных элементов, пути их поступления и выделения, формы химических связей, влияние их на течение основных физиологических процессов, механизм их биологического действия и интимное участие в многообразных биологических реакциях, постоянно происходящих в живом организме
Содержание, топография и форма нахождения микроэлементов в организме человека
В настоящее время накопилось много сведений о содержании микроэлементов в организме человека и животных.В целом, анализируя данные различных авторов о содержании микроэлементов в организмах высших животных и человека, можно сделать несколько выводов, указывающих на определённые закономерности в распределении микроэлементов.
1) Многие микроэлементы, относящиеся (по классификации В.В.Ковальского,1954) к группе жизненно-важных и, вероятно, жизненно необходимых, с большим постоянством находятся в организме человека и животных, что свидетельствует о биологической необходимости их для нормальной жизнедеятельности.
2) Отмечается неравномерное распределение микроэлементов между отдельными тканями и органами, что должно быть поставлено в связь с их функциональными и морфологическими особенностями. Возможно, в этих случаях проявляется определённое химическое сродство микроэлементов к данной ткани, обусловленное своеобразием её биохимических реакций. В ряде случаев это нетрудно связать со значением элемента для специфической деятельности органа. Так, например, известно, что более 60% имеющегося в организме йода сосредотачивается в щитовидной железе, цинка много в половых железах, в поджелудочной железе и во всех тканях с высоким содержанием карбоангидразы; барий концентрируется в сетчатой оболочке глаза, молибден– в лимфатических железах, почках, печени и пигментированных оболочках глаза; хром– в гипофизе и особенно в хвостатом теле головного мозга; бром – в мозговой ткани; стронций - в костях.
3) Распределение микроэлементов в пределах одного и того же органа также неравномерно. В паренхиме органа, состоящей из высокодифференцированных в функциональном отношении клеток, отличающихся высокой энергией биохимических процессов и усиленным обменом веществ, концентрируются наиболее активные биоэлементы, такие как медь, марганец, кобальт, цинк, молибден, хром, являющиеся активаторами тканевого дыхания, окислительно-восстановительных реакций. В строме органа находятся кремний, алюминий, титан, принимающие участие в создании эпителиальных соединительнотканных образований, выполняя в этих случаях «роль одного из факторов прочности остова тканей» (А.О.Войнар, 1961). Кобальт и никель сосредотачиваются в органах и тканях эктодермального происхождения.
Отмечено также, что и в клетке происходит дифференцированное концентрирование элементов. Так, алюминий и кремний располагаются в наружных слоях цитоплазмы, медь и цинк – в ядре, марганец – в митохондриях.
4) Для многих элементов выявлены количественные изменения в ходе филогенетического развития живых существ. Удаётся отметить, что в процессе эволюционного развития позвоночных животных в их организме уменьшается содержание марганца меди, а количество цинка увеличивается.
5) Определённые изменения в содержании микроэлементов происходят по мере старения организмов. Так, в течение жизни увеличивается количество марганца, цинка, кремния, а содержание кобальта и меди снижается. Отмечаются закономерные изменения в содержании ряда микроэлементов в течение суток, что может зависеть от суточного обмена веществ, связанного с периодичностью жизни на Земле, обусловленной постоянной сменой ночной темноты и дневного света.
6) У различных представителей животного мира, как и у человека, наиболее высокие концентрации большинства микроэлементов обнаруживаются в печени, следовательно, печень – физиологическое депо микроэлементов в организме. Невелико содержание микроэлементов в мышцах и костях, но, учитывая, что они составляют основную массу тела, становится понятным, что в целом в них сосредотачивается большое количество микроэлементов и поэтому, по замечанию В.В.Ковальского, костная и мышечная системы представляют собой тканевое депо для большинства микроэлементов.
7) Довольно большим постоянством состава наиболее активных микроэлементов отличается внутренняя среда организма – кровь.
8) Г.А.Бабенко (1965) в эксперименте было установлено, что введение в организм физиологических концентраций солей отдельных микроэлементов оказывает определённое влияние на содержание других микроэлементов: часть из них усиленно выводится из организма, а часть задерживается и даже накапливается.
Большинство микроэлементов находится в организме в связанных с белком состояниях. Так, Е.А.Липская (1947) показала, что кадмий в организме находится в белковосвязанной форме, а при изменении pH среды он переходит в диализат. При этом токсическое влияние иона кадмия проявляется резче, чем при наличии этого же элемента в органическом соединении. Кремний также чаще связан с белками в организме. Цинк обнаруживается чаще в белковосвязанном соединении. По мнению Keilin и Mann (1939), цинк является интегральной частью фермента – карбоангидразы. Однако в крови цинк был обнаружен в виде двух форм. Прочно связанная с белками фракция цинка находится в группе -1-глобулинов, а рыхлосвязанная – в 1-глобулине.З.Я.Кнетта (1962), изучая формы химических связей микроэлементов в мышце сердца человека, нашла, что железо, цинк, марганец входят в миозиновую фракцию, медь – во фракцию миостромы, а кобальт – в экстракционные воды.По-видимому, характер химических связей элементов обуславливается ещё и особенностями органа и ткани. Так, в спинномозговой жидкости, бедной в норме белками, медь, цинк, марганец находятся в виде неорганических соединений. Очень подробно содержание ряда элементов в головном мозге изучено Г.А.Бабенко (1953). Автором представлены убедительные доводы о том, что кремний, алюминий, титан, медь находятся в белковосвязанной форме, а марганец – в ионной. Он доказал, что с возрастом происходят заметные изменения в характере химических связей микроэлементов. Микроэлемент бром найден был в мозге в больших количествах, и это может быть поставлено в прямую связь с установленным И. П. Павловым фактом, что бром является индикатором силы нервной системы, т. к. он способен усилить торможение. А. П. Кухтиной (1957) замечена особенность взаимоотношений между элементами в мозге и влиянием их на формы связей. Экспериментально было ею доказано, что дополнительное введение брома в организм способствует не только накоплению меди в мозге, но и переходу ионной меди в белковосвязанную форму. Это наблюдение проливает свет на механизм действия брома как препарата, стимулирующего подвижные процессы в мозге.
Очевидно, активность микроэлементов и участие их в биохимических реакциях организма зависят от формы химических связей. Для выяснения биологической роли микроэлементов, их участия в физиологических процессах большое значение имеет не только определение формы их химических связей, но и особенности обмена микроэлементов в организме. Общеизвестно, что микроэлементы, поступающие в организм с пищевыми продуктами, всасываются на всём протяжении пищевого тракта. При этом наблюдается избирательная проницаемость отдельных микроэлементов через физиологические барьеры. С током крови большая часть микроэлементов заносится в печень, где они преимущественно и концентрируются. Затем микроэлементы из печени поступают в кровь.Неиспользованные микроэлементы и их избыток выделяются из организма. Основным путём выведения является кишечник. Труднорастворимые соединения микроэлементов почти не усваиваются и в большом количестве естественным путём удаляются из организма. Такие элементы, как фтор, бром выделяются почками, правда, бром выделяется слизистой оболочкой носа.
В обычных условиях пищевые продукты содержат достаточное количество микроэлементов. Для некоторых элементов уже установлен минимум суточной потребности в них. Совершенно очевидно, что подобные «нормы» должны определяться для каждой геохимической зоны отдельно.
Важно иметь точное представление о том, каково количество микроэлементов в основных продуктах питания в каждой зоне, т. к. это дало бы возможность внести рациональные изменения в диетический режим. Это важно для людей, страдающих эндемическими заболеваниями, а также для женщин в определённый период жизни (беременность, лактация).
Пути биологического действия микроэлементов.
Выраженное биологическое действие микроэлементов в физиологических условиях приводит к мысли, что при развитии патологического процесса участие микроэлементов должно быть не менее значительным. Вероятно, что в некоторых случаях обмен микроэлементов при этом изменится в сторону нормализации, способствует выздоровлению, а в других, напротив, разрушая защитные и регуляторные механизмы, усугубляют заболевание.
Для клинициста первостепенное значение приобретает выяснение механизма биологического действия микроэлементов, с тем, чтобы можно было направлять ход биохимических превращений в нужную сторону, обеспечивая сохранность здоровья человека. Большинство активнодействующих микроэлементов относится к числу металлов. Исследование солей этих металлов, проведённое в лабораторных условиях Л.А.Николаевым (1947-1954), показало, что они играют роль катализаторов, ускоряя окисление органических веществ. Например, ион магния (Mg2+) ускоряет процесс окисления:
Рибофлавин + АТФ Mg2+ Рибофлавин-5I-фосфат + АДФ(ФМН)
Микроэлементы также участвуют в разложении перекиси водорода (H2O2):
2 H2O2 Pt 2 H2O + O2Катализатором в данной реакции служит платина.Однако каталитическая активность иона металла может быть увеличена в миллион раз, если соединить его с некоторыми молекулами или даже частями молекул органических веществ.
В живом организме микроэлементы находятся обычно не в свободном виде, а в связи с белками, образуя с ними высокоактивные металлоорганические соединения. Например, железосодержащие белки - ферритин, трансферрин, гемосидирин. Железо в ферритине находится в окисленной форме, в составе неорганического железосодержащего соединения (FeO..OH)8.(FeO.O.PO3H2).
Сила воздействия микроэлементов определяется в организме их взаимоотношением с такими регуляторами обмена веществ, как ферменты, витамины, гормоны.
Являясь активаторами ферментных систем, микроэлементы нередко входят в состав их в качестве специфического металлокомпонента, принимая участие в регуляции таких процессов, как клеточное деление, тканевое дыхание, теплообмен, газообмен, тканевая проницаемость, изменение фагоцитарной активности лейкоцитов, кроветворение, размножение и рост. Входя в состав межтканевой жидкости и плазмы, микроэлементы, кроме того, играют роль в регуляции осмотического давления и ионного равновесия.
Подобная разносторонность физиологического действия микроэлементов обусловлена тем, что они участвуют в интимных сторонах метаболизма.
Известно, что микроэлементы кобальт и марганец оказывают противоположное действие на обмен белков. Кобальтосодержащие препараты в определённых концентрациях увеличивают утилизацию аминокислот, активируют синтез метионина. Например, бетаин, вступая в реакцию трансаминирования с гомоцистеином, образует метионин.
Вместе с тем А.О. Войнар и А.Е. Гимнсон (1949) отмечают, что соли кобальта, принятые внутрь донором, не способствуют регенерации белков сыворотки у них. По данным Ф.Л. Беренштейна (1948), микроэлемент марганец активирует распад тканевых белков:
H2O+H2N-CH2-C-NH-CH2-COOH Mn2+ H2N-CH2-COOH + NH2-CH2-COOHглицилглицин глицин глицин
Избыток марганца приводит к уменьшению количества жира в организме, особенно в печени и костях. Например, заключительный этап аэробного распада липидов при посредстве цикла трикарбоновых и дикарбоновых кислот (дыхание) осуществляется с участием марганца, кобальта, цинка, которые активируют все ферменты цикла Кребса.
Усвояемость жира уменьшается под влиянием катионов Со2+ (кобальта) и Zn2+ (цинка). Более подробно изучено влияние микроэлементов на обмен углеводов. Установлено, что небольшие дозы кобальта способны вызвать гипогликемию у экспериментальных животных, а большие субтоксичные дозы кобальта, напротив, оказывают гипергликемический эффект. Медь также в малых дозах способна вызвать гипогликемию, а в больших – гипергликемию.
Совершенно очевидно влияние цинка на углеводный обмен. Но цинк способен проявлять различные действия, в зависимости от исходного состояния организма: на фоне гипергликемии цинк оказывает гипогликемическое действие, а при низком содержании сахара - гипергликемический эффект.
Известно, что при недостатке того или иного микроэлемента организм теряет способность синтезировать определённые группы ферментов; это сказывается на обмене веществ и приводит к нарушению физиологических функций.
Не менее существенную роль в нормальной жизнедеятельности органов играют взаимоотношения между микроэлементами и гормонами. Широко известна связь между йодной недостаточностью в организме и развитием эндемического зоба. Щитовидная железа – единственный орган позвоночных, способный поглощать йод из жидкостей тела и концентрировать его. Большая часть йода в щитовидной железе связана с молекулами белка, входя в состав тиреоглобулина.Образование тироскина и дийодтирозина является специфической функцией щитовидной железы.Другие микроэлементы оказывают также влияния на функцию щитовидной железы. Так, например, кобальт угнетает синтез тироксина и отрицательно влияет на функцию щитовидной железы. Щитовидная железа в свою очередь влияет на обмен микроэлементов в организме. Установлено, что при нарушении её функции в крови изменяется содержание таких биоэлементов, как кобальт, фтор, никель, медь, марганец (О.В.Николаев,1956).
На секреторную функцию лангергансовых островков поджелудочной железы защитное влияние оказывает цинк. Кобальт же обладает угнетающим влиянием на функцию поджелудочной железы, в результате чего возникает гипергликемия. Аналогично действие осмия и рубидия. Выключение инсулярного аппарата поджелудочной железы приводит к заметному снижению содержания меди в печени и падению цинка в крови.
Микроэлементы в офтальмологии.
Микроэлементы в патохимии прогрессирующей близорукости
Высокая прогрессирующая близорукость (миопия) представляет собой опасное заболевание глаз, которое нередко приводит к глубокой инвалидности из-за резкого снижения зрения.
Все изменения при близорукости являются следствием нарушения нормального метаболизма в тканях глаза. Проведённые различными авторами биохимические исследования показали, что у больных с высокой прогрессирующей близорукостью страдает основной обмен (Р.С.Мучник, В.В.Скородинская), понижается усвояемость кальция (Н.В.Очаковская, 1962), часто обнаруживается недостаток витамина D (Н.И.Усов, 1965). Многими авторами установлена связь развития прогрессирующей близорукости с другими заболеваниями организма, например, с туберкулёзной интоксикацией, рахитом, малярией, ревматизмом, анемией. Заметные сдвиги происходят в составе микроэлементов у больных миопией.
Таблица 1.
Содержание микроэлементов в крови у больных миопией
| Содержание микроэлементов (в мг%) | ||||
| Cu | Zn | Co | Fe | |
| Норма | 14,9+0,4 | 78,1+4,6 | 0,47+0,02 | 5,088+0,56 |
| При миопии | 9,6+0,4 | 83,4+7,5 | 0,44+0,03 | 3,774+0,142 |
Медь даже в ионной форме является активным окислителем и способна легче отдавать электроны, а в сочетании с органическими компонентами химическая активность её значительно возрастает. С этой точки зрения интересны исследования Р.В.Бойчука по определению активности церулоплазмина. Выяснилось, что у больных миопией она выше, чем у здоровых на 25%. Установлено, что медь, как составная часть фермента аскорбиноксидазы, способна оказывать влияние на содержание и биологическую активность аскорбиновой кислоты.
Аскорбиновая кислота легко отдаёт 2Н, переходя в дегидроаскорбиновую кислоту и наоборот (по Коровкину Б.Ф.):
Аскорбиновая кислота обеспечивает нормальное протекание жизненно важных процессов в тканях. Содержание аскорбиновой кислотыу больных близорукостью падает тем резче, чем выше степень миопии.
Многие авторы связывают прогрессирование близорукости с врождённой слабостью соединительной ткани. Было установлено, что для нормального содержания соединительной ткани необходимы определённые концентрации аскорбиновой кислоты. Витамин С непосредственно участвует в образовании коллагена и его дериватов, входящих в состав межуточного вещества. Коллаген – белок (1/3 глицин, 1/3 пролин, 4-гидроксипролин, около 1% - гидроксилизин, 3- гидроксипролин):
H2N-CH2-COOHПролин Глицин
Очень важно, что явление гиповитаминоза С, наблюдаемое у близоруких, является одной из причин неполноценного формирования коллагена склеры. Изменение концентрации витамина С в организме пагубно сказывается на обмене железа. В норме железо, всасываясь в кишечник, доставляется затем в ткани организма по мере потребности с помощью металлопротеина из группы -глобулина (трансферрина). Железо всасывается в кишечнике в виде иона Fe2+ после освобождения его из комплексов с белками. В клетках слизистой оболочки кишечника Fe уже в форме Fe3+ соединяется с белком апоферритином с образованием стабильного комплекса ферритина:
Fe3+ + апоферритин = ферритин (FeO.OH)8.(FeO.O.PO3H2)
Трансферрин (Fe3+ в комплексе с 1-глобулинами сыворотки крови) поступает к местам кроветворения. Способность трансферрина насыщаться железом обуславливается потребностью тканей в этом элементе. При понижении биологического окисления в организме насыщенность трансферрина падает. Получено много данных, свидетельствующих об общих изменениях в организме больных близорукостью, сопровождающихся глубоким нарушением разных видов обмена веществ. Особенно при этом страдают окислительно-восстановительные процессы (система цитохрома из-за уменьшения концентрации в крови меди, железа, витамина С). Эти наблюдения приводят к выводу, что при профилактике близорукости следует придавать большое значение характеру питания и влияниям условий внешней среды.
В 1965 году А.А. Малиновский снова обратил внимание офтальмологов на тот факт, что распространение близорукости находится в тесной связи с экологическим особенностями: географической широтой, характером почв и содержанием в них таких биологически активных веществ, как микроэлементы фосфор и кальций.
Установлено, что содержание микроэлементов в почве, питьевой воде и растениях в горах больше, чем в низменной местности. Жители, проживающие на кислых почвах, бедных микроэлементами (железом, медью, кобальтом), чаще страдают близорукостью.
Felloman (1950) и Transis (1960) отмечают нарушения обмена микроэлементов в организме близоруких. В.В.Скородинская и С.С.Черняк (1966) обнаружили у больных миопией уменьшенное количество алюминия и кремния в крови. Следовательно, среди различных экологических факторов, оказывающих влияние на течение болезни, определённая роль принадлежит микроэлементам.
Особенности обмена микроэлементов
при различных заболеваниях глаз.
До настоящего времени при изучении патохимической сущности некоторых заболеваний глаз обращалось внимание на нарушение обмена белков, липидов, витаминов, микроэлементов. Большинство изученных микроэлементов являются постоянными и необходимыми составными частями химической структуры тканей глаза. Каждый из элементов отличается чёткой, характерной для него топографией, обусловленной химической специфичностью, связанной с функциональным назначением ткани. Указанные закономерности наблюдаются в глазах животных и человека, что свидетельствует об активном участии микроэлементов в тканях глаза, и поэтому трудно дать конкретное перечисление тех реакций, которыми управляют определённые элементы. Этот раздел требует дополнительных исследований. Но происходящие изменения в обмене микроэлементов при развитии патологических процессов в глазе являются безусловным доказательством интимного участия их в жизнедеятельности органа зрения.
Особенности обмена микроэлементов изучены лишь при некоторых заболеваниях глаз. По характеру клинических проявлений и патохимической сущности они могут быть подразделены на 3 группы:
- Болезни, сопровождающиеся общим нарушением обмена веществ (катаракта и близорукость);
- Болезнь кортико-висцеральной природы (глаукома);
- Болезни с преимущественным проявлением воспалительной реакции (туберкулёз глаз и раневой процесс).
Таблица 2.
Содержание микроэлементов в крови больных
| Группа | Заболевание | Содержание микроэлементов в мг% | |||||
| Cu | Zn | Co | Fe | ||||
| 1группа | Катаракта | 9,8+0,6 | 228+9,1 | 0,42+0,04 | 6,700+0,601 | ||
| Прогрессирующая близорукость |
9,6+0,4 | 83,9+7,5 | 0,44+0,03 | 3,774+0,142 | |||
| 2 группа | Глаукома | 9,6+0,8 | 102+4,8 | 0,53+0,07 | 6,400+0,300 | ||
| 3 группа | Туберкулёз | 3,7+0,3 | 174+4,5 | 0,46+0,06 | 5,300+0,740 | ||
| Раневой процесс | 4,9+0,2 | 64+4,3 | 0,63+0,1 | 5,780+0,620 | |||
| Норма | 14,9+0,4 | 78+4,6 | 0,47+0,02 | 5,088+0,665 | |||
При болезнях, связанных с нарушением обмена веществ, выздоровления фактически не бывает и по мере прогрессирования заболевания наблюдается дальнейшее падение концентрации меди. А всякое уменьшение количества в крови является косвенным доказательством упадка окислительных реакций. Содержание цинка в крови увеличивается при большинстве заболеваний. С цинком связаны две важные функции – проницаемость тканей и активность угольной ангидразы. Нарушение каждой из них наблюдается при всех формах глазных заболеваний. При этом имеет значение ряд индивидуальных особенностей организма: пол, возраст, лабильность нервной системы, состояние психики.
Если рассматривать особенности обмена микроэлементов в связи с фазами заболевания, то нередко можно отметить строго направленные изменения. Так, у больных глаукомой накопление кобальта на первых стадиях болезни представляет собой чётко выраженную компенсаторную реакцию организма, направленную на снижение офтальмотонуса. Содержание железа понижено только у больных, страдающих прогрессирующей близорукостью.
Интересно заметить, что в тканях глаз совершаются изменения, идентичные тем, которые наблюдались в крови. Заслуживает внимания накопление кобальта в глазах, энуклеированных по поводу необратимых изменений, возникающих на почве туберкулёзного поражения.
Проведённые экспериментальные исследования на кроликах показали, что дополнительное введение в их организм соединений кобальта усугубляет течение туберкулёзного воспаления. По-видимому, в этих случаях не следует назначать кобальтсодержащие препараты, чтобы не вызвать у больных обострения процесса.
При проникающих ранениях чрезмерное увеличение концентрации железа (в 25 раз) и кобальта (в 3 раза) скорее всего связано с обширными кровоизлияниями, т. к. по мере рассасывания гемофтальма содержание элементов нормализуется.
Расширение круга исследований по каждой из групп заболеваний внесёт больше ясности в определение патохимической значимости содержания микроэлементов. Кроме того, важно установить формы химических связей отдельных микроэлементов в различных по функциональному назначению тканях глаза, как в условиях физиологической нормы, так и при возникновении заболеваний. Первые попытки, которые были проведены в этом направлении Г.А.Бабенко, Т.В.Шлопак, М.И.Шюромидой, Р.Б.Бойчуком и т. д., показывают, что часть меди в крови больных находится в белковосвязанной форме в виде металлопротеинацерулоплазмина. Нередко при патологических процессах, несмотря на уменьшение концентрации меди в крови, активность церулоплазмина повышается. Это свидетельствует о том, что в противодействие патогенному фактору всё большее количество ионной меди вступает в органические связи.
Проведённые клинические наблюдения по применению с лечебной целью раствора сульфата меди (II) (CuSO4) при туберкулёзе и кобальтосодержащих препаратов в комплексе терапевтических мероприятий при первичной глаукоме свидетельствуют о том, что указанные приёмы использования микроэлементов перспективны. Вместе с тем возможность лечебного влияния соединений микроэлементов не следует понимать упрощённо. Прежде всего, потому, что не всегда уменьшение концентрации элемента является пагубным, и в отдельных случаях такие изменения являются проявлением защитной меры. Важно выяснить также, в результате каких нарушений в организме возник д
