Введение: Актуальность проблемы микроэлементозов
Несмотря на технологический прогресс и обилие продуктов питания, проблема дефицита микронутриентов, или микроэлементозов, остается одной из наиболее острых в современной нутрициологии и общественном здравоохранении. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, более двух миллиардов человек в мире страдают от скрытого голода, вызванного недостатком витаминов и минералов, что оказывает колоссальное влияние на здоровье, когнитивные функции и экономику.
В Российской Федерации эта проблема приобрела системный характер, охватывая значительную часть населения и представляя собой серьезный вызов для национальной безопасности здоровья, поскольку хроническая недостаточность микроэлементов напрямую снижает трудоспособность и увеличивает расходы на медицину.
Цель данной обзорной работы — провести системный академический анализ ключевых аспектов микроэлементологии. Мы рассмотрим фундаментальную классификацию микроэлементов, раскроем их сложную биохимическую роль, проанализируем факторы, влияющие на биодоступность из пищи, представим актуальную эпидемиологическую картину наиболее распространенных гипоэлементозов в РФ и, наконец, проанализируем государственные стратегии и регуляторные нормы, направленные на коррекцию этих дефицитных состояний. Особый акцент сделан на использовании актуальных отечественных источников, включая Методические рекомендации МР 2.3.1.0253-21, что обеспечивает высокую академическую релевантность и практическую значимость исследования.
Фундаментальная классификация и многообразие биохимических ролей
Классификация и критерии эссенциальности микроэлементов
Химические элементы, входящие в состав организма человека (биоэлементы), традиционно делятся на группы в зависимости от их концентрации и функционального значения. Фундаментальной является классификация по степени необходимости для жизнедеятельности:
- Эссенциальные (жизненно необходимые) элементы. Это микронутриенты, для которых строго установлена исключительная и незаменимая роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности. Они не синтезируются в организме и должны обязательно поступать извне в количестве, достаточном для поддержания гомеостаза. К ним относятся Железо (Fe), Йод (I), Цинк (Zn), Селен (Se), Медь (Cu), Марганец (Mn), Молибден (Mo), Кобальт (Co) и Хром (Cr).
- Условно-эссенциальные элементы. Элементы, биологическая роль которых активно изучается и для которых накапливается доказательная база о важности для специфических функций или в определенных условиях. Примерами являются Фтор (F), Бор (B), Кремний (Si), Никель (Ni) и Ванадий (V).
- Токсичные элементы. Не имеют установленной биологической роли и даже в малых концентрациях могут вызывать патологические изменения (например, Свинец, Кадмий, Ртуть).
Для эссенциальных микроэлементов критерием незаменимости служит факт, что их полное исключение из рациона приводит к специфическим, обратимым патологическим изменениям. И что из этого следует? Отсутствие обратимости патологических процессов при исключении элемента делает его эссенциальным по определению, что должно учитываться при разработке стратегий профилактики.
Механизмы реализации функций: Роль металлоферментов и гормональный синтез
Ключевая биохимическая роль большинства микроэлементов заключается в их функции неорганических кофакторов (ионов металлов), которые необходимы для активации ферментов. В этом контексте они выступают в составе так называемых металлоферментов или холоферментов, обеспечивая протекание критически важных биохимических реакций с высокой специфичностью и скоростью.
Железо (Fe) является классическим примером. Оно незаменимо для транспорта кислорода, поскольку входит в состав гемоглобина и миоглобина. Кроме того, Железо является структурным элементом цитохромов — белков, участвующих в процессе клеточного дыхания и окислительно-восстановительных реакций в митохондриях. Таким образом, дефицит Железа нарушает не только кислородный транспорт, но и энергетический метаболизм клетки, что является главной причиной хронической усталости при анемии.
Цинк (Zn) демонстрирует невероятное функциональное многообразие, входя в состав более 300 ферментов. Его роль критична для:
- Метаболизма: Цинк-зависимые ферменты, такие как алкогольдегидрогеназа и карбоангидраза (которая поддерживает кислотно-щелочное равновесие), участвуют в синтезе и распаде углеводов, жиров и белков.
- Генетической регуляции: Zn-ионы стабилизируют структуру нуклеиновых кислот и участвуют в работе ДНК- и РНК-полимераз, а также стабилизируют «цинковые пальцы» — домены транскрипционных факторов, регулирующих экспрессию генов.
- Иммунитета и регенерации: Цинк критически важен для пролиферации клеток и заживления ран.
Йод (I) и Селен (Se): Слияние в гормональном синтезе.
Эти два микроэлемента неразрывно связаны с функцией щитовидной железы. Йод является непосредственным структурным компонентом тиреоидных гормонов — тироксина (Т₄) и трийодтиронина (Т₃). Однако для полной активации метаболизма необходим Селен. Селен входит в состав фермента монодейодиназы, который катализирует удаление атома йода из Т₄, превращая его в гораздо более активный гормон Т₃. Кроме того, Селен — ключевой компонент антиоксидантного фермента глутатионпероксидазы, защищающего ткань щитовидной железы от окислительного стресса. Таким образом, даже при достаточном поступлении Йода, дефицит Селена может нарушить конверсию гормонов и вызвать симптомы гипотиреоза, поскольку невозможно провести ключевой этап гормональной активации.
Пищевые источники и сложные механизмы регуляции биодоступности
Сравнительный анализ источников гемового и негемового железа
Поступление микроэлементов с пищей — это сложный процесс, эффективность которого определяется не только общим содержанием элемента в продукте, но и его биодоступностью, то есть долей, которая фактически абсорбируется и используется организмом.
Критически важный пример — Железо. Оно существует в двух формах:
- Гемовое железо (Fe²⁺): Содержится исключительно в продуктах животного происхождения (мясо, субпродукты, рыба). Оно связано с белками порфириновой структуры и усваивается гораздо лучше, поскольку поглощается цельными молекулами. Его биодоступность составляет от 25% до 30%.
- Негемовое железо (Fe³⁺): Преобладает в растительных продуктах (гречка, бобовые, шпинат). Его усвоение требует предварительного восстановления до двухвалентной формы (Fe²⁺) в кислой среде желудка. Биодоступность негемового железа значительно ниже — в среднем 5–10%.
Ниже представлена таблица с основными пищевыми источниками критически важных микроэлементов:
| Микроэлемент | Основные пищевые источники | Ключевая роль в организме |
|---|---|---|
| Железо (Fe) | Говядина, печень, свинина, рыба, гречка, бобовые | Транспорт кислорода, клеточное дыхание |
| Йод (I) | Йодированная соль, морские водоросли (ламинария), морская рыба | Синтез гормонов щитовидной железы (Т₄, Т₃) |
| Цинк (Zn) | Морепродукты (устрицы), тыквенные семечки, мясо, орехи | Иммунитет, синтез ДНК/РНК, более 300 ферментов |
| Селен (Se) | Бразильские орехи, морепродукты, рыба, бобовые | Антиоксидантная защита (глутатионпероксидаза), активация Т₄ в Т₃ |
| Кальций (Ca) | Молоко, твердый сыр, творог, брокколи, зеленые овощи | Костная ткань, мышечное сокращение, передача импульсов |
| Магний (Mg) | Орехи, бобовые, цельнозерновые, листовая зелень | Нервная регуляция, энергетический метаболизм (АТФ) |
Антинутриенты и физиологическая регуляция абсорбции
Биодоступность микроэлементов регулируется сложной системой внутренних и внешних факторов. Какой важный нюанс здесь упускается? То, что многие диетические факторы, которые мы считаем полезными (например, злаки), одновременно содержат соединения, активно блокирующие усвоение жизненно важных минералов.
Внутренние (физиологические) факторы:
- Кислотность желудочного сока: Низкий pH желудка критически важен для восстановления Fe³⁺ до Fe²⁺, необходимого для дальнейшего всасывания негемового железа. При ахлоргидрии (снижении кислотности) усвоение Fe резко падает.
- Состояние слизистой кишечника: Всасывание (особенно Fe и Zn) происходит с помощью специализированных активных транспортных систем в тонком кишечнике.
Внешние (диетические) факторы — Антинутриенты:
Это соединения, содержащиеся в пище, которые связывают микроэлементы и препятствуют их усвоению.
- Фитаты (фитиновые кислоты): Содержатся в оболочках злаков, орехах и бобовых. Фитаты образуют нерастворимые комплексы с Цинком (Zn) и Железом (Fe), что драматически снижает их биодоступность.
- Оксалаты (щавелевая кислота): Содержатся в шпинате, щавеле, ревене. Они связывают Кальций (Ca) и Железо (Fe).
Промоторы абсорбции:
С другой стороны, существуют вещества, улучшающие усвоение:
- Витамин С (аскорбиновая кислота): Мощно способствует всасыванию негемового железа, восстанавливая Fe³⁺ до Fe²⁺.
- Животный белок: Улучшает всасывание негемового железа и некоторых других микроэлементов, хотя точный механизм этого до конца не изучен.
Антагонизм микроэлементов:
В организме существуют сложные конкурентные взаимодействия, где избыток одного элемента может вызывать дефицит другого. Например:
- Цинк, Железо и Медь: Высокие дозы Цинк могут препятствовать усвоению Железа и Меди, поскольку они конкурируют за общие транспортные механизмы в кишечнике.
- Кальций и Фосфор: Для оптимального усвоения Кальция и его включения в костную ткань критически важно поддерживать сбалансированное соотношение Ca:P в рационе, которое должно составлять примерно 1:1. Сдвиг в сторону избытка фосфора (например, при чрезмерном потреблении газированных напитков и мясных продуктов) ухудшает усвоение Кальция.
Эпидемиология и клинический профиль микроэлементозов в Российской Федерации
Статистика дефицита Железа, Йода и Цинка по регионам РФ
Эпидемиологическая ситуация с микроэлементозами в России остается напряженной. Общие данные свидетельствуют о том, что около 75% детей и 60% взрослых в России находятся в группе риска по гипоэлементозам, что подчеркивает системный характер проблемы мультимикронутриентной недостаточности.
1. Йододефицитные заболевания (ЙДЗ):
Йододефицит является наиболее распространенным неинфекционным заболеванием в мире, и Россия не исключение. В РФ не существует территорий, которые были бы полностью свободны от риска ЙДЗ. Фактическое среднее потребление Йода жителем России составляет критически низкие 40–80 мкг в день, что в 2–3 раза меньше установленной физиологической потребности (150 мкг/сут). Это приводит к высокой распространенности зоба и других ЙДЗ, особенно в северных и горных регионах. И что из этого следует? Массовое йодирование соли, хотя и эффективно, часто недостаточно для полного покрытия дефицита, что требует дополнительного внимания к превентивным мерам, особенно у беременных женщин.
2. Дефицит Железа (ДЖ):
Дефицит Железа и железодефицитная анемия (ЖДА) остаются доминирующими алиментарно-зависимыми заболеваниями, особенно среди женского населения. Актуальные исследования показывают высокую распространенность латентного (скрытого) дефицита железа: 61% первичных пациенток амбулаторного звена имеют уровень сывороточного ферритина менее 30 мкг/л. Ферритин является основным маркером запасов железа, и его низкий уровень указывает на истощение депо, даже если анемия (снижение гемоглобина) еще не развилась.
3. Дефицит Цинка (Zn):
Недостаток Цинк часто недооценивается, но имеет серьезные последствия для иммунной и репродуктивной систем. Популяционная оценка уровня Цинк в волосах (маркер хронического дефицита) свидетельствует о повышенном риске его дефицита у 18–46% населения России. В отдельных регионах с выраженным дефицитом (например, Брянская, Тульская области, Чеченская Республика) уровень сывороточного цинка ниже 1000 мкг/л был обнаружен у более 60% взрослого населения, что подчеркивает региональную неравномерность распределения. Если мы знаем, что почти половина населения имеет повышенный риск дефицита цинка, почему же рутинная диагностика и программы фортификации не внедрены повсеместно?
Клинические проявления наиболее распространенных микроэлементозов
Клиническая картина дефицитных состояний часто неспецифична, что затрудняет раннюю диагностику:
| Дефицитный элемент | Клинические проявления | Биохимическая основа |
|---|---|---|
| Железо (Fe) | Железодефицитная анемия (ЖДА): хроническая слабость, быстрая утомляемость, головокружения, тахикардия. Сидеропенический синдром: ломкость ногтей (койлонихия), выпадение волос, бледность кожи и слизистых, извращение вкуса (поедание мела, льда). | Нарушение транспорта O₂ (гемоглобин) и клеточного дыхания (цитохромы). |
| Йод (I) | Эндемический зоб (увеличение щитовидной железы), гипотиреоз, кретинизм у детей (при недостатке во время беременности). | Нарушение синтеза тиреоидных гормонов, критичных для метаболизма и развития ЦНС. |
| Цинк (Zn) | Дерматиты (поражения кожи), задержка роста и полового созревания, снижение иммунитета (частые инфекции), снижение вкусовых ощущений (гипогевзия), бесплодие. | Нарушение работы ДНК-полимераз (деление и рост клеток) и иммунных ферментов. |
| Магний (Mg) | Нервозность, раздражительность, бессонница, мышечные спазмы, тремор, аритмии. | Нарушение нервно-мышечной передачи, снижение активности ферментов, зависимых от АТФ. |
| Кальций (Ca) | Остеопороз (повышенная ломкость костей), судороги (тетания), нарушения свертываемости крови, аритмии. | Нарушение прочности костной ткани и сбои в механизмах мышечного сокращения и нервного импульса. |
Государственное регулирование и стратегии профилактики в России
Анализ актуальных Норм физиологических потребностей (МР 2.3.1.0253-21)
Для стандартизации подходов к питанию и оценке адекватности рациона в Российской Федерации используются официальные методические рекомендации. Основным действующим документом является МР 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации», утвержденные в 2021 году.
Этот документ устанавливает четкие количественные ориентиры, необходимые для поддержания здоровья и профилактики алиментарно-зависимых заболеваний. Ниже приведены нормы физиологической потребности (НФП) для ключевых микроэлементов для взрослых (18–59 лет):
| Микроэлемент | НФП для мужчин (18-59 лет) | НФП для женщин (18-59 лет) | Примечание |
|---|---|---|---|
| Железо (Fe) | 10 мг/сутки | 18 мг/сутки | Более высокая потребность у женщин обусловлена менструальными потерями. |
| Кальций (Ca) | 1000 мг/сутки | 1000 мг/сутки | 1200 мг/сутки для лиц старше 65 лет. |
| Магний (Mg) | 420 мг/сутки | 420 мг/сутки | |
| Цинк (Zn) | 12 мг/сутки | 12 мг/сутки | |
| Йод (I) | 150 мкг/сутки | 150 мкг/сутки | 220–290 мкг/сутки для беременных и кормящих. |
| Селен (Se) | 70 мкг/сутки | 55 мкг/сутки |
Использование этих актуальных норм (МР 2.3.1.0253-21) является критически важным для оценки риска микроэлементозов в клинической и эпидемиологической практике, замещая устаревшие или международные стандарты. При этом, важно понимать, что НФП — это лишь минимальная планка, а не оптимум для индивидуального здоровья.
Фортификация пищевых продуктов: обязательные и рекомендательные меры
Коррекция широкомасштабных дефицитных состояний требует не только индивидуальных мер (прием БАДов или лекарств), но и государственно-организованных стратегий. Ключевым направлением является обогащение (фортификация) пищевых продуктов массового потребления.
1. Всеобщее йодирование соли (Обязательная мера):
Основная и наиболее успешная стратегия ликвидации Йододефицитных заболеваний в РФ — это всеобщее йодирование пищевой поваренной соли. Эта мера доказала свою высокую эффективность во всем мире. В России установлен норматив содержания Йода в йодированной соли на уровне 40 ± 15 мг йода на 1 кг соли. Несмотря на наличие технологий, проблема часто заключается в том, что йодирование соли до сих пор не является повсеместно обязательным для всех видов производства и продаж, в отличие от ряда развитых стран, что оставляет значительную часть населения в зоне риска.
2. Обогащение других продуктов (Рекомендательные меры):
Фортификация других продуктов питания (хлеб, мука, молоко, кисломолочные продукты) является перспективным способом борьбы с мультимикронутриентной недостаточностью, поскольку она не требует кардинального изменения пищевого поведения населения. Согласно санитарным правилам, обогащению подлежат продукты массового потребления, если у населения обнаруживается недостаточное потребление или признаки дефицита. Например, обогащение хлеба и муки железом, витаминами группы В и цинком могло бы существенно снизить распространенность ДЖ. Однако на федеральном уровне программы обогащения муки носят преимущественно рекомендательный, а не обязательный характер. Это создает серьезный барьер для ликвидации дефицита Железа и Цинка в масштабах страны, в то время как Йоддефицит успешно контролируется за счет обязательного йодирования соли.
Заключение и перспективы нутрициологии
Микроэлементы — это не просто минеральные добавки, а критически важные регуляторы, стоящие у истоков сложнейших биохимических процессов: от кислородного транспорта и клеточного дыхания до синтеза гормонов и иммунного ответа.
Глубокое понимание их роли как неорганических кофакторов (Zn-зависимые карбоангидразы, Se-зависимые дейодиназы) позволяет оценить катастрофические последствия даже латентных дефицитов. Данный обзор показал, что, несмотря на наличие четких и актуальных регуляторных документов (МР 2.3.1.0253-21), эпидемиологическая ситуация в Российской Федерации остается тревожной. Высокая распространенность латентного дефицита железа среди женщин (61%), повсеместный йододефицит и значительный риск дефицита цинка свидетельствуют о необходимости интеграции биохимических знаний с пониманием национальной эпидемиологии.
Перспективы нутрициологии в РФ должны быть сфокусированы на:
- Усилении законодательной базы: Переход от рекомендательного к обязательному обогащению ключевых продуктов питания (например, муки, хлеба) железом и цинком, по аналогии с успешной программой йодирования соли, чтобы обеспечить охват всего населения.
- Детализированном мониторинге: Проведение регулярных, репрезентативных исследований для оценки уровня микроэлементов (ферритина, сывороточного цинка, йодурии) по регионам, что позволит точечно применять программы фортификации.
- Повышении биодоступности: Разработка и внедрение технологий пищевой промышленности, направленных на снижение содержания антинутриентов (фитатов, оксалатов) в продуктах массового потребления, и использование форм микроэлементов с максимальной усвояемостью, что является технологически сложным, но экономически оправданным шагом.
Только системный подход, объединяющий научные знания о метаболизме, государственное регулирование и просветительскую работу, позволит эффективно бороться с проблемой скрытого голода и обеспечить долговременное улучшение здоровья населения.
Список использованной литературы
- Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А. Микроэлементозы человека. Москва, 1991. 496 с.
- Вскармливание недоношенных: Теоретические предпосылки и практические рекомендации / под ред. В.А. Таболина. Москва, 1998. 230 с.
- Казьмин В.Д. Лечение кислородом и микроэлементами. Селен, кремний, йод, железо. Москва, 2005. 106 с.
- Дефицит йода — угроза здоровью и развитию детей России: Национальный доклад. Москва, 2006. 36 с.
- Стратегия ликвидации йоддефицитных заболеваний в Российской Федерации. URL: probl-endojournals.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- Новая классификация биоэлементов в биоэлементологии. URL: cyberleninka.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- Нарушение баланса микроэлементов. URL: smclinic-spb.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- Нормы физиологических потребностей в минералах. URL: komplivit.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- Биодоступность пероральных препаратов. URL: rmj.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- Методические рекомендации MP 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации». URL: garant.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- Роль эссенциальных микроэлементов в жизнедеятельности человека. URL: dnkom.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- Пищевые минералы: где их взять и как принимать. URL: t-j.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- Дефицит минералов — что это и какие могут быть последствия?. URL: anti-aging.ua (дата обращения: 09.10.2025).
- Микроэлементы в организме человека: норма, дефицит и правильный прием. URL: gemotest.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- Эпидемиология дефицита железа в России: показатели ферритина сыворотки. URL: clinmedjournal.com (дата обращения: 09.10.2025).
- Что такое минералы, сколько их нужно организму?. URL: 366.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- МедЭл Рус Раздел 1 Лекция 5. URL: studfile.net (дата обращения: 09.10.2025).
- В чем польза йодированной соли. URL: adm-verhotury.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- Об утверждении Правил обогащения (фортификации) пищевой продукции. URL: zan.kz (дата обращения: 09.10.2025).
- Федеральное государственное автономное образовательное учреждение — Российский университет дружбы народов. URL: rudn.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- О НОВЫХ (2021) НОРМАХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОТРЕБНОСТЕЙ В ЭНЕРГИИ И ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВАХ… URL: cyberleninka.ru (дата обращения: 09.10.2025).
- «Дополнения и изменения № 22 к СанПиН 2.3.2.1078-01…». URL: rospotrebnadzor.ru (дата обращения: 09.10.2025).