Микронутриенты

Человеческий организм не является замкнутой системой и активно взаимодействует с внешним миром. Функционирование организма — сложнейший процесс, требующий поступления энергии из внешней среды. Для всех действий — будь то пробежка, полчаса решения логических задач и даже просто дыхание — нам необходима энергия.

Можно вспомнить, как говорят учителя физики в школе: «Энергия не появляется из ниоткуда и не исчезает в никуда». Топливо для функционирования организма берётся из потребляемых человеком веществ — макронутриентов, а усваивается с помощью микронутриентов (от лат. «nutrio» — кормить, питать).

Приставки макро- и микро- обозначают дозы, в которых данные вещества необходимо употреблять — таким образом, макронутриентов организму требуется значительно больше, чем микронутриентов. Забегая вперед, можно сказать, что количество потребляемых макро- превосходит потребление микро- в сотни и тысячи раз.

Макронутриенты — это белки, жиры и углеводы — те самые БЖУ, ежедневным подсчётом которых занимаются фитнес-модели и спортсмены. Потребление макронутриентов исчисляется десятками и сотнями граммов в сутки.
Микронутриенты — это витамины (C, B1, B2, E и прочие) и минеральные вещества, такие как кальций, фосфор, магний, калий и другие. Витамины, в свою очередь, делятся на водорастворимые и жирорастворимые.

Мы, как исследователи, далеко продвинулись в изучении строения человеческого организма, однако действие и роль многих микронутриентов ещё не изучены до конца. В таблице ниже приведены роли некоторых микронутриентов во внутренней работе организма.


Роль отдельных микронутриентов в организме

Таблица в формате PDF

Тем не менее, микронутриенты очень важны для организма, их недостаток или избыток всегда имеет негативные последствия. Согласно методическим рекомендациям Роспотребнадзора, физиологическая потребность взрослого человека, например, в витамине C — 90 мг/сут., а в витамине B1 — 1,5 мг/сут. Для сравнения с необходимым количеством макронутриентов: физиологическая потребность в белке взрослого мужчины — от 65 до 117 г/сут., а женщины — от 58 до 87 г/сут.

Дефицит микронутриентов, влияние на различные группы населения

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), проблема «скрытого» голодания (дефицита микронутриентов, например, авитаминоза) затронула миллиарды людей по всему миру. Особенно сильно дефицит сказывается на детях, понижая их иммунитет и замедляя развитие мозга, и беременных/кормящих женщинах. Наиболее часто встречается дефицит витамина C, йода, кальция и цинка.

В группу риска по дефициту микронутриентов включают спортсменов, которые в силу специфики своей деятельности вынуждены поддерживать определенный вес или эстетическую форму. К такой категории относятся балерины, гимнастки, бегуны на длинные дистанции, борцы.

В диетических рекомендациях по питанию для них не всегда учтены нормы потребления микронутриентов, в то же время их рацион ограничен определенными рамками. Повышение физической активности ведёт к ускорению метаболизма и выведению некоторых микронутриентов из организма, в основном — минеральных веществ.

При недостаточном поступлении микронутриентов запасы организма постепенно расходуются. Следствием такого образа жизни становится дефицит, который, в зависимости от уровня, может вызвать различные неблагоприятные последствия и приостановить тренировочный процесс.

Например, при дефиците железа ослабляется мышечная функция, при дефиците магния увеличивается количество кислорода, необходимого при субмаксимальной нагрузке, уменьшается выносливость.

Субмаксимальная нагрузка — нагрузка, при которой частота сердечных сокращений (ЧСС) достигает субмаксимального уровня. Субмаксимальная ЧСС может рассчитываться различными способами.  Самая простая формула с поправкой на возраст: 0.8*(220-возраст).

Дефицит минералов, как правило, сказывается одновременно на различных функциях организма (иммунной, гормональной, сердечно-сосудистой, нервно-мышечной и т. д.). В связи с этим потребление минералов играет особо важную роль в питании как спортсменов, так и людей с низким или средним уровнем физической активности.

В группе высокого риска по дефициту минералов (в особенности железа) находятся, в первую очередь, спортсмены женского пола. Наиболее уязвимыми из них являются подростки, что связано с началом менструального цикла и скачкообразным ростом, характерным для данного периода.

Спортсмены-вегетарианцы женского пола также находятся в группе высокого риска по дефициту железа в связи с ограничением списка железосодержащих продуктов, а также присутствием в рационе субстанций, препятствующих его адсорбции, таких как фитиновая кислота, полифенолы, кальций, фосфатные соли.

Учитывая вышеназванные аспекты, мы рекомендуем спортсменам (в особенности женщинам) периодически проверять статус железа и других микронутриентов.


Влияние дефицита микронутриентов на иммунную функцию

Основные задачи иммунной системы — это обнаружение патогенов и защита организма от них, а также распознавание и хранение информации о безвредных соединениях.

Патоген — термин, используемый для обозначения инфекционного агента (патогенных бактерий, вирусов, грибов, простейших, гельминтов), который обладает способностью вызывать инфекционный процесс.

Иммунитет состоит из двух частей: врожденная иммунная система и приобретенная. Врожденная часть сформирована уже в начале жизни, а приобретенная развивается в ходе жизненного цикла.

Иммунная система кишечника (часть общей иммунной системы) состоит из кишечной стенки (физического барьера), слизистой оболочки, а также компонентов врожденного и приобретенного иммунитета. Эта часть иммунной системы играет важную роль в защите, так как большое количество патогенов попадает в организм через ЖКТ.

Иммунная система функционирует постоянно, однако повышенная нагрузка на неё приходится на время присутствия в организме патогена. Для «борьбы» с патогеном необходимо дополнительное количество энергии, которое может быть взято из внешних источников или внутренних резервов организма.

Помимо энергии, организму требуются нуклеотиды, аминокислоты, жиры и другие вещества. В синтезе нуклеотидов принимают непосредственное участие такие микронутриенты, как железо, цинк, магний, фолиевая кислота. Витамины A и D, в свою очередь, являются регуляторами экспрессии генов и играют ключевую роль в развитии иммунных клеток.

В отсутствии патогенов дефицит микронутриентов подавляет иммунную функцию и создает возможность для проникновения инфекций.
  • Дефицит витамина A ухудшает барьерные функции, изменяет иммунные ответы и увеличивает восприимчивость организма к ряду инфекций.
  • Недостаток витамина D увеличивает риск инфекций дыхательных путей.
  • При недостатке витамина E уменьшается антиоксидантное действие на свободные радикалы и окисленные липиды, которые подавляют иммунитет.
  • Дефицит цинка негативно сказывается на синтезе ДНК.
  • Нехватка железа влечёт за собой атрофию тимуса (железы, в которой происходит созревание, разделение и «обучение» иммунных клеток).
  • Дефицит селена, как показали эксперименты на лабораторных животных, влияет как на врожденный, так и на приобретенный иммунитет.
Таким образом, микронутриенты являются необходимым звеном в бесперебойной работе иммунной системы. Разнообразный натуральный рацион создает среду, в которой иммунная система может справиться с патогенами различных видов.

Профицит микронутриентов

Одним из решений проблемы дефицита является искусственное добавление микронутриентов в рацион в форме биологически активных добавок.

Биологически активные добавки (БАД) — композиции биологически активных веществ, предназначенных для непосредственного приёма с пищей или введения в состав пищевых продуктов.

Фортификация еды (обогащение питательными веществами) уже давно не редкость — вы наверняка слышали о йодированной соли. Около 10 лет назад ВОЗ активно занялась вопросом фортификации.

Для достижения цели (устранения дефицита микронутриентов) фортифицируемый продукт должен быть широко распространен и употребляться значительной долей населения. Одним из эффективных решений является фортификация муки, используемой в промышленном производстве хлебобулочных и макаронных изделий.

Программа получила название Food Fortification Initiative. На конец 2015 года 85 стран мира законодательно закрепили фортификацию по меньшей мере одного зернового злака, обрабатываемого промышленно, однако Россия не участвует в этом проекте.

Важно знать, что использование добавок микронутриентов в пищу может вызвать и обратный эффект (гипервитаминоз), ответная реакция на который будет зависеть от конкретного вещества.

Нередко люди ошибочно полагают, что если маленькое количество витамина способно творить чудеса, то большее вызовет пропорционально больший положительный эффект. При этом исследования не только не выявили подобной связи, но и показали обратные результаты.

Например, избыток витамина А вызывает кожные высыпания, тошноту, рвоту, расстройство опорно-двигательного аппарата, печени и другие нежелательные последствия. Железо является токсичным элементом: признаками гемохроматоза (избытка железа) являются сильная усталость, боли в суставах, увеличение размеров печени и артрит.

По мнению экспертов и экспертных учреждений, все необходимые для здоровья и наиболее безопасные дозы витаминов можно получить из продуктов питания.

Тезис подтвержден и с помощью экспериментальных данных: дефицит витаминов и минералов встречается реже при соблюдении сбалансированной диеты. Рацион человека должен состоять из разнообразных, богатых питательными веществами продуктов, а использование таблеток, экстрактов и порошков оправдано только в случае заболеваний и патологических состояний.

Тем не менее, в наше время здоровая питательная еда для многих людей является роскошью, как бы парадоксально это ни звучало. Большинство американцев могли бы стать жертвами заболеваний, связанных с дефицитом микронутриентов, если бы не принимали синтетические добавки, в том числе, в составе специально обогащенных продуктов.


Особенности усвоения некоторых микронутриентов

В течение эволюционного процесса наш организм потерял способность вырабатывать водорастворимые витамины, за исключением ниацина (B3), поэтому их необходимо получать из внешней среды, то есть потребляемой пищи.

Помимо того, что микронутриенты поступят в организм, необходимо, чтобы они были эффективно усвоены в кишечнике.

Факторами, препятствующими усвоению, могут быть врожденные дефекты пищеварительной системы, кишечные заболевания, приём определенных лекарственных средств, а также хронический алкоголизм.

Примеры нарушения адсорбции микронутриентов:

  • хронический алкоголизм особенно сильно влияет на адсорбцию некоторых микронутриентов: биотина (витамин B7), фолиевой кислоты (B9) и тиамина (B1);
  • процесс адсорбции тиамина затрудняется при наличии инфекции кишечной палочки;
  • продолжительный приём сульфасалазина (антимикробное и противовоспалительное лекарственное средство) негативно сказывается на усвоении фолиевой кислоты;
  • усвоение биотина может быть нарушено приёмом некоторых противоэпилептических средств, например, карбамазепина и примидона.
Сочетание употребляемых микронутриентов также играет немаловажную роль в их усвоении. Некоторые комбинации взаимодополняют друг друга и полезны, другие же могут оказаться бездейственными или даже опасными.

Например, цинк, кальций и железо конкурируют между собой за усвоение при одновременном приеме, и в результате конкуренции все три нутриента усваиваются в меньшей степени, чем при раздельном приеме.

Положительным примером взаимодействия является «помощь» витамина D в усвоении кальция, который в свою очередь положительно сказывается на костной ткани.

Подобных нюансов употребления микронутриентов достаточно много, но какова вероятность того, что человек, самостоятельно принимающий комплекс нутриентов, будет осведомлен об этом?


Помните, что употребление поливитаминных и минеральных комплексов может вызвать гипервитаминоз, и причиной тому будут элементы, в которых ваш организм не нуждался и уже получал в достаточном количестве.

В связи с этим перед самостоятельным приёмом микронутриентов мы рекомендуем проконсультироваться с терапевтом.

При наличии симптомов, подтверждающих дефицит какого-либо витамина или минерала, вам, возможно, будут назначены дополнительные анализы на определение статуса микронутриента. Располагая полным набором данных, врач назначит необходимое лечение. Следуйте рекомендациям специалиста и покупайте только качественные лекарственные средства в соответствии с рецептом.

Автор: Анна Полюшко, магистр физических наук

Литература:
1. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации МР 2.3.1.2432—08.
2. “Nutrition and Athletic Performance: position paper”, Dietitians of Canada, February 2016.
3. “Preventing and controlling micronutrient deficiencies in populations affected by an emergency”, Joint statement by the World Health Organization, the World Food Program and the United Nations Children’s Fund, 2007.
4. “Solutions for micronutrient deficiency” by Anastasia Bodnar on September 3, 2013, Scientific American.
5. Henry C. Lukaski, PhD, “Vitamin and Mineral Status: Effects on Physical Performance”, “Nutrition”, Volume 20, Numbers 7/8, 2004.
6. Sharon R Akabas, Karen R Dolins “Micronutrient requirements of physically active women: what can we learn from iron?”, The American Journal of Clinical Nutrition, May, 2005, p. 1246-1251.
7. Suzuki K, Kawamoto S, Maruya M et al. (2010) GALT: organization and dynamics leading to IgA synthesis. Adv Immunol 107, 153–185.
8. Philip C. Calder, “Feeding the immune system”, Proceedings of the Nutrition Society (2013), 72, 299–309.
9. Guidelines on Food Fortification with Micronutrients (World Health Organization and Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2006).
10. Defeating Anemia, 2015 Year in Review, Food Fortification Initiative.
11. Aronson V. Vitamins and minerals as ergogenic aids. Phys Sports Med 1986; 14: 209.
12. Scientific Opinion on Dietary Reference Values for Vitamin A, European Food Safety Authority (EFSA), Parma, Italy, 2015.
13. Andrea Duchini, David M Klachko, Hady E Sfeir, “Hemochromatosis”, Medscape, updated on Jan’16.
14. Food and Nutrition Board, Institute of Medicine. Dietary reference intakes for vitamin A, vitamin K, arsenic, boron, chromium, copper, iodine, iron, manganese, molybdenum, nickel, silicon, vanadium, and zinc. Washington, DC: National Academy Press, 2001.
15. Scientific American, “Vitamania: Our Obsessive Quest for Nutritional Perfection” by Patrick Mustain on February 20, 2015.
16. Hamid M. SAID “Review article: Intestinal absorption of water-soluble vitamins in health and disease”, Biochem. J. (2011) 437, 357–372.