Микроэлементы и жизнеобеспечение организма

 Металлы, которые всегда с тобой

 Е.Д. Терлецкий

Многие века истинным бедствием человечества был диабет, или, как его еще называют, сахарная болезнь. Вот одно из свидетельств: «В Европе и Америке миллионы людей болеют диабетом, и тысячи из них умирают. Дети, внезапно пораженные диабетом, превращаются в чахлых карликов и гибнут. Молодые мужчины и женщины гибнут во цвете лет, мучимые жаждой, которую они не могут утолить, и голодом, которого не могут насытить...» Такую мрачную картину «доинсулиновой эры» нарисовал автор широко известных книг по микробиологии и медицине американский популяризатор науки Поль де Крайф. У него были свои счеты с диабетом: от этой болезни умер его отец.

Сейчас на земном шаре диабетом страдают многие миллионы людей. К сожалению, ему по-прежнему «все возрасты покорны», и число диабетиков согласно статистике каждое десятилетие удваивается. Однако с открытием инсулина — гормона, вырабатываемого поджелудочной железой и снижающего уровень сахара в крови, стало возможным облегчать страдания больных, в значительной степени улучшать их углеводный обмен и успешно противостоять грозному недугу.

Не вдаваясь в подробности, заметим, что диабет возникает при недостатке в организме инсулина. Резко нарушается обмен веществ. В крови и моче появляется сахар, собственно, отсюда и происходит название этого недуга.

Инсулин был открыт всего лишь в 1921 году, и сразу же его стали использовать для лечения больных диабетам Естественно,  что такое  целительное  вещество не могло не привлечь к себе внимания не только медиков,  но и биохимиков. В 30-х годах американские исследователи Д. Скотт и А. Фишер твердо установили, что в кристаллическом препарате инсулина присутствует цинк.

Надо сказать, что в то время не было еще убедительных доказательств жизненной необходимости этого металла, хотя некоторые эксперименты как будто бы прямо доказывали это. Что было тогда известно? Во-первых, еще в 1869 году доказали, что добавка солей цинка к культуре некоторых бактерий благотворно влияет на их рост. Во-вторых, в 1914 году выяснилось, что цинк в какой-то степени необходим и для растений. Однако все попытки доказать биологическую важность этого элемента для животных ни к чему не привели.

И вот цинк обнаружили в инсулине. Что это значило? До сих пор не прекращается дискуссия о том, является ли цинк активным началом инсулина и какова его роль в функции поджелудочной железы ив развитии диабета. Именно в поджелудочной железе концентрация цинка составляет значительную величину, особенно в так называемых островках Лангерганса, клетки которых и вырабатывают инсулин. Отсюда и название этого гормона, ибо «пнсула» по латыни значит островок. Но когда в 50-х годах английский биохимик Фредерик Сенгер, затратив 10 лет, установил формулу инсулина, места для цинка в ней не нашлось. А ведь Сенгер получил за свои труды Нобелевскую премию. Таким образом, вопрос о содержании цинка в инсулине, казалось, был решен отрицательно и окончательно.

Однако специалистов все же смущало, что лекарственные препараты с добавкой цинка активнее, чем чистый гормон. Дальнейшими исследованиями было установлено, что 6 молекул инсулина, связываясь прочно с 2 атомами цинка, образуют сложную структуру с массой 36 тыс. (молекулярная масса инсулина 6 тыс.). В такой форме молекулы в растворе или в кристаллическом виде весьма стабильны. И мы знаем, что впервые цинк обнаружили именно в кристаллическом инсулине. Так как гормон, выделенный из поджелудочной железы, всегда содержит цинк, было высказано предположение, что этот металл и в естественном состоянии инсулина способствует образованию сложной устойчивой полимерной структуры. Позже возникли предположения о связи цинка и с другими гормонами.

Но если вопрос о цинке и гормонах еще не нашел своего окончательного решения, то присутствие его в ферментах совершенно бесспорно. Сегодня насчитывают чуть ли не сотню энзимов, в которых обнаружен этот металл. Первым из них оказалась угольная ангидраза, или карбоангидраза — фермент, катализирующий обратимую реакцию образования угольной кислоты из двуокиси углерода и воды. Иными словами, при помощи его происходит удаление углекислого газа, образующегося в процессе тканевого дыхания. Уже одно это позволяет некоторым биохимикам считать, что в акте дыхания карбоангидразе принадлежит не меньшая роль, чем гемоглобину. Д этот фермент еще принимает участие в образовании и соляной кислоты желудочного сока, и бикарбонатов поджелудочной железы и слюны; а у птиц — ив построении яичной скорлупы.

И вот в молекуле такого важного в физиологическом

отношении вещества, как карбоангидраза, в начале 40-х

годов американские исследователи Д. Кейлин и Т. Манн

обнаружили цинк. Содержание этого металла в тщательно

очищенных препаратах, полученных из бычьей крови, сос

тавило 0,33 %. Молекулярная масса фермента была опре

делена в 30 тыс. Открытие цинка в карбоангидразе помог

ло понять биологическую роль металлов вообще. Именно с

этого момента началась «цинковая эра» в биохимии и

медицине.

Кейлин и Манн установили еще один любопытный

факт: активность карбоангидразы резко снижалась в при

сутствии сульфаниламидных препаратов. А таковыми

являются всем известные стрептоцид, сульфадимезин и

 другие, Это свойство оказалось присущим только карбоан

гидразе. Пока мы не знаем других ферментов, которые

тормозились бы сульфаниламидами:. Вообще-то говоря,

эти вещества не связываются с металлами в комплексы,

нодциик; исключение, он взаимодействует с ними.

Всестороннее изучение показало, что стрептоцид,

например, в; значительной степени 'Затормаживая актив

ность карбрангидразы, оказывает мочегонное действие,

что очень важно при лечении различных почечных заболе

ваний. Это обстоятельство позволило разработать серию

так называемых диуретических препаратов, нашедших,

кроме того применение и при лечении глаукомы и гиперто

нии.

Долгое время карбоангидраза считалась единственным ферментом,  содержащим  цинк.  Однако  начиная: с  50-х годов один за другим были открыты и другие цинксодержащие энзимы. Среди них можно упомянуть кабоксипеп-тидазу А, выделенную из бычьей поджелудочной железы и участвующую в гидролизе белков, алкогольдегидроге-назу из печени, катализирующую превращения альдегидов в спирты, а также некоторые фосфатазы, способствующие гидролизу фосфоропроизводных соединений. Отметим, что сегодня из всех биометаллов цинку, пожалуй, уделяют самое большое внимание. Не случайно на одном из последних симпозиумов по обмену микроэлементов треть докладов была посвящена именно цинку.

Сейчас уже убедительно доказана необходимость цинка для функции эндокринных желез, для синтеза белков, его участие в механизме клеточного деления. Выясняется серьезная роль этого металла в развитии не только диабета, но и таких крайне тяжелых болезней, как цирроз печени и лейкемия. Обмен цинка в нашем организме, как полагают, имеет отношение и к проблеме атеросклероза. Помимо всего прочего цинку принадлежит важная роль в развитии скелета.

В то же время имеются факты, говорящие о том, что повышенное содержание этого металла в организме оказывает канцерогенное действие. Некоторое время назад видный советский физик Э. Л. Андроникашвили, исследуя со своими сотрудниками опухолевые ткани, обратил внимание на значительное содержание в них цинка. Впоследствии была установлена связь раковых образований с количеством цинка, поступающего в организм.

Как известно, некоторые злокачественные опухоли с успехом лечат ионизирующим излучением. В связи с этим Андроникашвили предположил, что целительное действие такого излучения связано с понижением концентрации металлов, в частности, присутствующих в ДНК и влияющих определенным образом на ее структуру. Вскоре это предположение нашло экспериментальное подтверждение. Было показано, что, облучая как здоровые, так и опухолевые клетки, можно добиться в них понижения уровня цинка более чем в 2 раза. Дело в том, что ион этого металла необходим для образования пептидной связи, когда углерод соединяется с азотом для построения белковой молекулы. Поэтому в зонах интенсивного деления клеток наблюдаются повышенные концентрации цинка. Недостаток его в пище замедляет развитие всего организма. С этой причиной Связывают карликовый рост представителей некоторых африканских народностей. Предполагают так же, что появление в древние времена и в Центральной Европе низкорослых племен тоже было связано с цинковой недостаточностью.

Наша ежедневная потребность в цинке около 15 мг, а общее его количество в организме не превышает 2 г, т. е. его у нас в 2 раза меньше, чем железа. После всасывания через- слизистую оболочку кишечника цинк поступает в кровь и разносится по всему организму. Самый низкий уровень цинка наблюдается у новорожденных, а наиболее высокий — у пожилых людей.

Человеческий кларк цинка составляет 0,0033 (что опять же всего лишь в 2 раза меньше, чем железа). Кларк цинка в земной коре составляет 0,0083. Это в 560 раз меньше, чем кларк железа, но почти в 2 раза больше, чем кларк меди.

Некоторые растения способны накапливать цинк в больших концентрациях. В Саксонии, в Рудных горах, где когда-то витал дух кобольда, из рода в род под величайшим секретом передавали предание о том, что галмейная фиалка указывает на близость месторождений цинка. Сегодня это подтверждается точнейшими исследованиями. В галмейной фиалке обнаружили содержание цинка в 200 раз большее, чем у обычных растений.

Там же, в Рудных горах имеется и другой цветок, который предпочитает более всего отвалы старых оловянных рудников. Цинк и олово в некотором роде связаны между собой: и тот и другой металлы издавна применялись в сплавах с медью. Цинк с медью образует латунь, а олово — бронзу. Даже в самом названии «цинк» некоторым исследователям слышится старонемецкое «цинн» — олово.

Впервые металлический цинк был получен в 1721 году саксонским металлургом Иоганном Генкелем, у которого, кстати, учился плавильному делу Михаил Васильевич Ломоносов.

Удивительно, что сплавы цинка с медью — латуни известны с древнейших времен, а чистый цинк получен только в XVIII веке. Минерал галмей, в котором содержится цинк, был тоже давно известен (отсюда и название галмейной фиалки). Не одно столетие люди пользуются также' лекарствами на основе цинка. Например, популярные глазные цинковые капли ввел в обиход еще Парацельс В лекарственном арсенале начала нашего века имелись такие препараты, как окись цинка в виде цинковой мази (это средство применяли внутрь при эпилепсии и различных судорогах), сернокислый цинк (он служил рвотным средством), хлористый цинк (использовался наружно— как прижигающее). И сегодня большое количество различных соединений цинка требуется фармацевтам для приготовления мазей, присыпок, гигиенических паст, суспензий, пластырей, не говоря о совершенно новых лекарствах, которые пока еще проходят клинические испытания.

В заключение маленький совет: оцинкованной посудой следует пользоваться осторожно — цинк неустойчив к действию кислот и щелочей. В такой посуде нельзя готовить пищу, квасить капусту, солить огурцы, хранить томаты. Помните: растворимые соединения цинка очень ядовиты. Недаром Парацельс, один из первых гомеопатов, любил повторять: «Все есть яд, и ничего не лишено ядовитости; одна лишь доза делает яд незаметным».