МИКРОЭЛЕМЕНТЫ

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ химич. элементы,
присутствующие в организмах в низких концентрациях (обычно тысячные доли
процента и ниже). Термин "М." применяется и для обозначения нек-рых хим.
элементов, содержащихся в почвах, горных породах, минералах, водах. Точные
количественные критерии для различения М. от макроэлементов не установлены.
Нек-рые макроэлементы почв и горных пород (Al, Fe и др.) являются М. для
большинства животных, растений, человека.

В живых организмах отдельные М. были обнаружены
ещё в нач. 19 в., но их физпол. значение оставалось неизвестным. В. И.
Вернадский
установил, что М. не случайные компоненты живых организмов и что их
распределение в биосфере определяется рядом закономерностей. По
совр. данным, более 30 М. считаются необходимыми для жизнедеятельности
растений и животных. Большинство М.- металлы (Fe, Си, Mn, Zn, Mo, Со и
др.), нек-рые -неметаллы (I, Se, Br, F, As).

В организме М. входят в состав разнообразных
биологически активных соединений: ферментов (напр., Zn - в карбо-ангидразу,
Си - в полифенолоксидазу, Мп - в аргиназу, Мо - в ксантинокси-дазу; всего
известно ок. 200 металлофер-ментов), витаминов (Со - в состав витамина
Biпигментов (Fe - в гемоглобин и др. железосодержащие пигменты, Си - в гемоцианин).
Действие М., входящих в состав указанных соединений или влияющих на их
функции, проявляется гл. обр. в изменении активности процессов обмена веществ
в организмах. Нек-рые М. влияют на рост (Mn, Zn, I - у животных; В, Mn,
Zn, Cu - у растений), размножение (Mn, Zn - у животных; Мп, Си, Мо - у
растений), кроветворение (Fe, Си, Со), на процессы тканевого дыхания (Cu,
Zn), внутриклеточного обмена и т. д. Для ряда обнаруженных в организмах
М. (Sc, Zr, Nb, Au, La и др.) неизвестно их количественное распределение
в тканях и органах и не выяснена биол. роль. М.в почвах входят в состав
разных соединений, большая часть к-рых представлена нерастворимыми или
трудно-растворимыми формами и лишь небольшая - подвижными формами, усваиваемыми
растениями. На подвижность М. и их доступность растениям большое влияние
оказывают кислотность почвы, влажность, содержание органич. вещества и
др. условия. Содержание М. в почвах различных типов неодинаково. Напр.,
подвижными формами В и Си богаты чернозёмы (0,4-1,5 и 4-30 мг в I кг
почвы)
и бедны дерново-подзолистые (0,02-0,6 и 0,1-6,7 мг в 1 кг), недостаток
Мо ощущается в лёгких, Со - в кислых дерново-подзолистых почвах, Мп - в
чернозёмах, Zn - в бурых и каштановых. Недостаток или избыток М. в почве
приводит к дефициту или избытку их в растит, и животном организме. При
этом происходят изменения характера накопления (депонирования), ослабление
или усиление синтеза биол. активных веществ, перестройка процессов межуточного
обмена, выработка новых адаптации или развиваются расстройства, ведущие
к т. н. эндемич. заболеваниям человека и животных. Так, эндемич. атаксия
у животных вызывается недостатком Си, нек-рым избытком Мо и сульфатов,
возможно, также РЬ; эндемич. зоб у человека и животных - недостатком I;
акобальтозы - нехваткой Со в почве; борные энтериты, осложнённые пневмониями
(у овец),- избытком В. В различных биогеохимических провинциях эндемич.
заболеваниями поражаются обычно 5-20% поголовья с.-х. животных или популяции
того или иного вида. Для растений также вреден недостаток или избыток М.
Напр., при недостатке Мо подавляется образование цветков у цветной капусты
и у нек-рых бобовых; при недостатке Си нарушается плодообразование у злаков,
цитрусовых и др. растений; при недостатке В - недоразвито цветоложе, отсутствует
цветение (арахис), отмирают бутоны (яблоня, груша), засыхают соцветия (виноград)
и плоды (арахис, капуста); при избытке В растения поражаются гнилью корневой
шейки, заболевают хлорозом, массовое распространение получает образование
галлов.

В провинциях, где концентрация отд. М.
не достигает нижних пороговых границ, эндемич. болезни удаётся предупреждать
и излечивать добавлением в корм животных соответствующих М.; для растений
применяют микроудобрения.

В кормлении с.-х. животных М. используют
также для повышения продуктивности с.-х. животных. Соли М. или водные растворы
добавляют к силосу, концентрированным и грубым кормам. М.- компоненты мн.
комбикормов, выпускаемых комбикормовой пром-стью. См. также Биогенные
элементы и статьи по отд. элементам, напр. Бор в организме,
Иод
в организме, Молибден в организме и др.

Лит.: Виноградов А. П., Геохимия
редких и рассеянных химических элементов в почвах, 2 изд., М., 1957; Шоу
Д. М., Геохимия микроэлементов кристаллических пород, пер. с франц., Л.,
1969; Школьник М. Я., Значение микроэлементов в жизни растений и в земледелии,
М.- Л.. 1950; Каталымов М. В., Микроэлементы и микроудобрения, М.- Л.,
1965; Евдокимов П. Д.,Артемьев В. И., Витамины, микроэлементы, биостимуляторы
и антибиотики в животноводстве, Л., 1967; Б е р-з и н ь Я. М., С а м о
х н н В. Т., Микроэлементы в животноводстве, М., 196S; Ковальский В. В.,
Андрианова Г, А., Микроэлементы в почвах СССР, М., 1970; Ковальский В.
В.. Р а е ц-к а я Ю. И., Грачева Т. И., Микроэлементы в растениях и кормах,
М., 1971; Жизневская Г. Я., Медь, молибден и железо в азотном обмене бобовых
растений, М., 1972. А. Р. Валъдмсн, Г. Я. Жизневская.

Основные физиологогигиенические характеристики
важн ейших незаменимых микроэлементов

К. Миксат.

А. А. Микулин.

Осн. источник поступления М. в организм
человека - пищевые продукты растит, и животного происхождения. Питьевая
вода покрывает лишь 1 -10% суточной потребности в таких М., как I, Cu,
Zn, Mn, Со, Мо, и лишь для отд. М. (F, Sr) служит главным источником. Содержание
разных М. в пищевом рационе зависит от геохимич. условий местности, в к-рой
были получены продукты, а также от набора продуктов, входящих в рацион.
В совр. практике для населения развитых стран характерно включение в рацион
разнообразных продуктов питания, значит, часть к-рых производится далеко
от места потребления, ввиду чего ликвидируются условия, способствующие
воздействию на человека геохимич. особенностей местности. Лишь два М. могут
быть достоверно названы в качестве этио-логич. фактора эндемич. заболеваний
человека - I, недостаток к-рого способствует распространению зоба эндемического,
и F, при избытке к-рого возникает флюороз, а при недостатке - кариес.

Для F определяющим источником поступления
в организм является вода, для I - молоко и овощи, т. е. продукты, к-рые,
как правило, производятся в районе проживания поражённого населения. Осн.
"поставщиком" в рацион большинства др. важнейших М. являются хлебопродукты.

М. распределяются в организме неравномерно.
Повышенное их накопление в том или ином органе в значит, мере связано с
физиол. ролью элемента и спе-цифич. деятельностью органа (напр., преим.
накопление Zn в половых железах и его влияние на воспроизводит, функцию);
в др. случаях М. воздействует на органы и функции, не связанные с местом
его накопления в организме.

С возрастом содержание многих М. (Al, Ti,
C1, Pb, F, Sr, Ni) увеличивается, причём в период роста и развития это
нарастание идёт сравнительно быстро, а к 15-20 годам замедляется или прекращается.
Есть данные, что содержание Со, Си, Ni в крови и Sr в скелете в возрасте
50-60 лет становится несколько ниже, чем в 20-25 лет. Абсолютные уровни
содержания М. в органах и тканях могут существенно колебаться в зависимости
от места жительства, постоянных пищ. рационов и др. причин, определяющих
уровень поступления и накопления данного М., а также в зависимости от индивидуальных
особенностей организма. Установлено, что концентрация в крови нек-рых элементов
постоянно поддерживается на сравнительно стабильном уровне (Со 4-8 мкг%,
Си
80-140 мкг%, Fe 45-60 мкг%), другие же М. (Sr, Pb, F) не
подвергаются подобной регуляции, и их содержание в крови может заметно
колебаться в зависимости от уровня поступления элемента в организм.

В крови большинство М. находится в связанном
с белками состоянии - Си в виде купропротеидов и церулоплазмина, Zn - в
виде угольной ангидразы, Со -как компонент витамина Bi2 и в форме, связанной
с белком, Fe - в виде сиде-рофиллина. Нек-рые элементы находятся в крови
в ионном состоянии, напр. Li; ок. 50% Sr и F входят в минеральные структуры
кости, эмали и дентина.

По значению для жизнедеятельности организма
М. разделяют на необходимые (Со, Fe, Cu, Zn, Mn, I, F, Br) и вероятно необходимые
(Al, Sr, Mo, Se, Ni); роль Bi, Ag и др. М., закономерно обнаруживающихся
в тканях, остаётся невыясненной.

Функции М. в организме весьма ответственны
и многообразны. Физиолого-гигиенич. характеристику важнейших М. см. в табл.,
где представлены эффекты т. н. биотич. количеств М. (т. е. количеств, встречающихся
в природе); внутри этих пределов действие одного и того же элемента может
существенно меняться. Напр., малые количества Мп стимулируют кроветворение
и иммунореактив-ность, большие - угнетают. При увеличении концентрации
F в питьевой воде до 1-1,5 мг/л заболеваемость кариесом снижается,
а при превышении 2-3 лг/л развивается флюороз и т. д. В организме взаимодействие
отмечается и между самими М. (Со эффективно действует на кроветворение
лишь при. наличии в организме достаточных количеств Fe и Си; Мп повышает
усвоение Си, Си по некоторым эффектам является антагонистом Mo; F влияет
на метаболизм Sr и т. п.).

Использование М. в клинич. медицине пока
носит огранич. характер. Эффективно применяются в борьбе с нек-рыми видами
анемий препараты Со, Fe, Cu, Мп. В качестве фармакологич. средств в клинике
используют также Вг и I. В области применения М. значительны успехи гигиены:
иодирование соли или хлеба для профилактики эндемич. зоба, фторирование
воды для снижения заболеваемости кариесом. В случаях, когда F в природных
водах много, эксплуатируются дефторирующие установки.

Лит.: В о и н а р А. О., Биологическая
роль микроэлементов в организме животных и человека, 2 изд., М., 1960;
Микроэлементы, [сб. ст.], пер. с англ., М., 1962; Микроэлементы в сельском
хозяйстве и медицине. К., 1963; Бабенко Г. А., Микроэлементы в экспериментальной
и клинической медицине, К., 1965; Шустов В. Я., Микроэлементы в гематологии,
М., 1967; А з и-з о в М. А., О комплексных соединениях некоторых микроэлементов
с бпоактивными веществами, 2 изд., Таш., 1969; К о л о-мийцева М. Г., Г
а б о в и ч Р. Д., Микроэлементы в медицине, М., 1970 (лит.).

В. А. Книжников.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я