Микроэлементы необходимые человеку: Микроэлементы в организме человека: значение, недостаток, избыток

Важные микроэлементы для человека. Минералы, необходимые человеку

Все минералы, важные для оптимальной работы организма, подразделяются на микроэлементы (они содержатся в организме в сверхмалых количествах, меньше 0,001%) и макроэлементы (их в организме больше 0,01%). Значение микроэлементов, которые в организме содержатся в совсем небольших количествах, для здоровья человека тем не менее очень велико, они обеспечивают нормальное протекание практически всех биохимических процессов в организме.

Микроэлементы: их роль в человеческом организме

Если микроэлементов в организме достаточное количество, то человек будет здоров, и все системы и органы будут работать продуктивно. У двух миллиардов представителей человечества на сегодняшний день наблюдается недостаточный уровень данных минералов, такие люди страдают умственной отсталостью, слепотой, младенцы умирают, только появляясь на свет. Микроэлементы в первую очередь отвечают за развитие центральной нервной системы, также они играют немаловажную роль в снижении количества наиболее часто встречающихся внутриутробных отклонений в формировании сердечно-сосудистой системы.

Еще микроэлементы оказывают огромное влияние на функционирование защитных сил человеческого организма. К примеру, у человека, который правильно питается, получая в достаточном количестве все микроэлементы, такие заболевания, как грипп, корь или кишечные инфекции, протекают значительно легче.

Все микроэлементы без исключения жизненно важны для организма человека, ведь каждый из них влияет на ту или иную сферу его функционирования. Данные минералы, впрочем, как и витамины, и макроэлементы находятся в разных продуктах растительного и животного происхождения. Безусловно, в наше время эти вещества можно синтезировать в условиях лаборатории, однако попадание данных минералов в организм вместе с растительной либо животной пищей принесет человеку значительно больше пользы, чем прием тех же микроэлементов, полученных в результате химического синтеза.

Давайте же узнаем про основные микроэлементы, продукты, в которых находится тот или иной из них, а также, чем опасен недостаток этих минералов для здоровья человека.

Основные, важные для нормального функционирования организма микроэлементы

Бор

Этот элемент можно найти буквально во всех человеческих тканях и органах, однако наиболее богаты им кости нашего скелета, а также зубная эмаль. Бор благоприятно влияет на весь организм полностью. Благодаря этому веществу более стабильно начинают работать эндокринные железы, правильно формируется скелет, повышается количество половых гормонов, что значимо в первую очередь для женщин в период климакса. Бор содержится в рисе, бобовых, кукурузе, свекле, гречке, сое. Если данного элемента не хватает в организме, то происходит сбой гормонального фона, вследствие чего у женщин могут появиться следующие заболевания: остеопороз, эрозии, рак женских органов, миомы. Возможно также возникновение мочекаменной болезни и болезней суставов.

Бром

Оказывает влияние на правильное функционирование щитовидной железы, принимает участие в работе ЦНС, способствует усилению процессов торможения. К примеру, тот, кто принимает препарат, который содержит бром , перестает испытывать половое влечение. Бромом богаты такие продукты: орехи, зерновые, бобовые. Признаки недостаточного уровня брома в организме: человек плохо и мало спит, уровень гемоглобина в крови может быть низким.

Ванадий

Участвует в регуляции работы сердца и сосудов. Благодаря ванадию стабилизируется уровень холестерин, а значит, снижается вероятность развития атеросклероза, уменьшаются опухоли, а также отеки, улучшается зрение, лучше работают печень и почки. Ванадий регулирует количество гемоглобина и глюкозы в крови. Продукты: редис, злаковые, рис, картошка. Если данного элемента не хватает, то повышается уровень холестерина, может возникнуть сахарный диабет, атеросклероз.

Железо

Этот элемент является составляющей частью гемоглобина, он помогает клеткам дышать и отвечает за образование кровяных телец. Состояние клеток нашей кожи, полости рта, а также желудка и кишечника напрямую зависит от уровня железа в организме. Данный минерал можно найти в семечках тыквы, лесном орехе, яблоке, кунжуте, гранате, морской капусте, горчице. Признаки нехватки железа в организме: человек испытывает постоянную сонливость, быстро утомляется, грубеет и становится более сухой кожа, ухудшается состояние ногтевых пластин, часто пересыхает во рту, возникает анемия. Могут также меняться вкусовые ощущения.

Йод

Как известно, йод участвует в производстве гормона под названием тироксин, который вырабатывает щитовидная железа. Большую часть этого элемента (15 из 25 мг), который находится в организме, содержит щитовидка. Если йода в организме достаточно, то работа почек, печени, яичников и простаты происходит без отклонений. Список продуктов: шпинат, фасоль, рожь, водоросли, шампиньоны, молочные продукты, пшеница. Симптоматика нехватки йода: увеличение щитовидной железы, так называемый зоб (может возникнуть и при излишнем количестве элемента), слабость в мышцах, дистрофические изменения, замедление развития умственных способностей.

Кобальт

Он – составная часть процесса формирования клеток крови, участвует в образовании витамина В12, а также способствует производству инсулина. Продукты, содержащие кобальт : манная крупа, соль, груши, соя и бобовые. Если человеку не хватает этого элемента, может развиться анемия, ему постоянно хочется спать, быстро наступает усталость.

Марганец

Этот минерал в ответе за функцию деторождения, состояние костей, регулирует работу ЦНС. Марганец улучшает потенцию, поскольку под его влиянием активнее проявляются мышечные рефлексы, он снижает нервное раздражение. Продукты с марганцем: агар-агар, орехи, имбирь. Если марганца организму не хватает, то нарушается окостенение человеческого скелета, деформируются суставы.

Медь

Больше всего меди находится в печени. Медь – это одна из составляющих меланина, а значит, она принимает участие в производстве коллагена и проц

Витамины и минералы, микро и макро элементы.

1. Витамины

Витамины – органические соединения, которые попадают извне с пищей, и не могут синтезироваться внутри организма, исключением является витамин D, который синтезируются под воздействием ультрафиолета. Витамины выполняют огромное количество различных функций в нашем теле. При недостатке витаминов (гиповитаминоз, авитаминоз) возникает ряд заболеваний, так как и при их избытке (гипервитаминоз).

 

Ученые выделяют огромное количество различных витаминов, в данной статье будем разбирать самые популярные и те, которые целесообразно принимать в спорте. Будет подробно описан каждый витамин, где находиться, и в какой дозе его рекомендовано принимать.

 

Существуют два вида витаминов:

• Жирорастворимые.
• Водорастворимые.

От автора: Сразу следует отметить, что в данной статье не будем рассматривать продукты питания. Лично я считаю, что подбирать продукты в рацион, опираясь на наличие витаминов – НЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНО. Количество витаминов в пище практически всегда – мизерное. Для того, чтобы покрыть нормы витаминов нужны килограммы разнообразной еды, которые человек физически не сможет съесть. Поэтому моя рекомендация – употреблять витамины в таблетках, а пищу подбирать, ориентируясь на Белки, Жиры и Углеводы.

 

Водорастворимые витамины

Водорастворимые витамины растворяются в воде, что способствует быстрому выведению витаминов с организма. Данные витамины не способны откладываться в жировой ткани, поэтому не могут надолго задерживаться в организме. Особенно важно, чтобы водорастворимые витамины попадали в организм каждый день. Для людей занимающихся спортом возможно несколько повышенные дозы витаминов, также желательно их принимать за 2-3 приема в день, это не критично важно, но улучшит действия витаминов. Тем людям, которые принимают витамины 1 раз в день, желательно принимать их утром.  Если утром не получилось выпить витамины, это не повод, не выпить их вечером. Лучше выпить не в то время, чем не выпить совсем. 

 

Витамины группы B

Витамин	Международное название	Функции	Дневные нормы
B1	Тиамин	Участвует в энергобеспечении	1.5 мг
B2	Рибофлавин	Участвует в обменных процессах	1,8 мг
B3	Никотиновая кислота	Освобождает энергию из пищевых веществ (БЖУ)	20 мг
B5	Пантотеновая кислота	Участвует в синтезе антител (ускоряет процессы заживленияя)	5 мг
B6	Пиродоксин	Участвует в процессах углеводного обмена, синтезе гемоглобина и полиненасыщенных жирных кислот. Регуляция активности нервной системы. Регеренация эритроцитов и образование антител.	2 мг
B7	Биотин	Освобождает энергию из соиденений содержащих калории	50 мкг
B9	Фолиевая кислота	Освобождает энергию из пищевых веществ (БЖУ)	400 мкг
B12	Уианокобаламин	Способствует образованию нуклеиновых кислот и клеточному делению, образованию эритроцитов	4 мкг

 

Вывод по витаминам группы B:

Как видно с таблицы, многие витамины группы B участвуют в важных процессах энергообеспечения, образования энергии и даже в углеводном обмене. Недостаток витаминов группы B негативно влияет на спортивные показатели, поэтому важно все время принимать данные витамины. С учетом, что витамины группы B – водорастворимые, они быстро выводятся из организма, важно принимать данные витамины каждый день. 

 

Витамин С.

Отдельно следует выделить Витамин С (аскорбиновая кислота).

 

Данный витамин очень популярен благодаря ряду своих свойств:

• Участвует в синтезе кортикостероидов.
• Стимулирует синтез интерферонов (участвует в формировании иммунитета).
• Восстанавливает убихинон (тот знаменитый коэнзим Q10).
• Является очень сильным  антиоксидантом.

В спорте чаще всего используется:

• После тренировки, как антиоксидант.
• Во время болезни для поддержания организма.

Нормы витамина С.

• Для обычных людей – 50-100 мг сутки (в зависимости от источников).
• Для спортсменов – 150-250 мг сутки.
• При заболеваниях – 1000-1500 мг сутки (больше 2000 не рекомендуется использовать).

Рекомендации по приему водорастворимых витаминов:

• Принимать утром и после тренировки водорастворимые витамины, отдельно от жирорастворимых.
• Витамин С принимать от 200 мг в день и не более 500.
• Витамины группы B не превышать дозы более чем в 2-3 раза, от норм.

Жирорастворимые витамины

Жирорастворимые витамины не растворяются в воде, а только в жирах. Поэтому имеют свойства откладываться в жировой ткани и задерживаться в организме на длительный срок. С этим связано то, что время приема жирорастворимых витаминов не ограничивается, они все равно попадут в организм и задержаться на очень продолжительный срок. Так как водорастворимые витамины быстро выводиться практически не бывает их передозировки (гипервитаминоз). С жирорастворимыми витаминами ситуация противоположная, при длительном приеме высоких доз витаминов наступает гипервитаминоз, что очень негативно сказывается на организм. 

 

Витамин	Международное название	Функции	Дневные нормы
A	Ретинол	Участвует в синтезе белка и, участвует в формировании костной ткани и зубов.  Нормализует обмен веществ. Участвует в иммунyой системе и синтезе половых гормонов. Сильный антиоксидант.	900 мкг
D	Холекальциферол	Регулирует кальций-фосфорный обмен	10-15 мкг
E	Токоферолы	Защищает мембраны клеток (мембраностабилизирующий эфект в митохондриях) Сильный антиоксидант.	15 мг
K	Филлохинон	Участвует в свертывании крови. Участвует в метаболизме костей.	120 мкг
N	Тиоктовая кислота	Участвует в регулировании липидного и углеводного обмена.	30 мг

 

Вывод по жирорастворимым витаминам:

Жирорастворимые витамины очень важны в тренировочном процессе, да и вообще, в жизнедеятельности организма. Следует быть осторожным и не употреблять слишком больших доз витаминов. Если же прибегали к большим дозам, когда будет целесообразным отдохнуть один-два месяца, принимая только водорасторимые витамины.

 

Рекомендации по приему жирорастворимых витаминов:

• Принимать за один раз в любое время суток.
• Не превышать рекомендованные дозы более чем в 2 раза.

Общие выводы и рекомендации для спортсменов: 

 

Как видно из таблицы витамины очень важны для полноценного тренировочного процесса. При этом недостаток и переизбыток витаминов также ведет к нарушениям в организме, и соответственно в тренировочном процессе. Есть много людей, которые любят огромные дозы витаминов, аргументируя это тем, что организм спортсмена более подвержен нагрузке, соответственно нужно и больше витаминов. Они правы, потребности спортсменов в витаминах намного больше, чем у обычных людей, но эти потребности могут быть больше на 100-200%. Дозировки в несколько тысяч процентов от нормы могут только навредить.

 

Рекомендации по приему витаминов для спортсменов:

• Утро –  Комплексные витамины (жирорастворимые и водорастворимые витамины).
• После тренировки – водорастворимые витамины  (можно использовать витамины группы B и витамин С в уколах – это лучший вариант). 

2. Минералы (Макро и микроэлементы).

Кроме основных нутриентов – Белков, Жиров и Углеводов, а также Витаминов. В Организме находиться множество различных элементов:

 

• Макроэлементы – суточная доза >200 мг.
• Микроэлементы – суточная доза <200 мг.

Данные элементы выполняют огромное количество различных функций. Все элементы не могут синтезироваться в организме, а попадают извне.

 

В данной статье подробно рассмотрим все основные элементы, очень подробно будем разбирать именно те минералы, которые очень важны в спорте, также поговорим о суточных дозах, и что происходит при их недостатке.

Макроэлементы

Макроэлементы присутствуют в организме в большом количестве, также и попадают в организм извне, как и витамины. Недостаток или переизбыток всех основных элементов может вести к серьезным заболеваниям.

 

Элемент	Дневная норма	Функции	Источники.
Калий	1800-5000 мг	Участвует в работе мышц (нужен для проведения нервного сигнала). Нормализует водный баланс. Поддерживает осмотическую концентрацию крови и килотно-щелочной баланс.	Бобовые, картофель, помидоры, бананы.
Кальций	1000 мг	Участвует в работе мышц (нужен для расслабления мышцы). Входит в состав костей.	Молочные продукты, рыба .
Магний	420 мг	Участвует в ферментативных реакциях Необходим для синтеза белка.  Участвует в креатинфосфатном энергообеспечении	Яйца, зелень, бобовые, томаты, гречка, орехи, соя, какао.
Натрий	1500 мг	Участвует в работе мышц (нужен для проведения нервного сигнала). Нормализует водный баланс и активирует энзимы. Поддерживает осмотическую концентрацию крови и килотно-щелочной баланс.	Столовая соль.
Фосфор	700 мг	Входит в состав АТФ.  Входит в состав костной ткани.	Морепродукты, молочные продукты, яйца.
Хлор	2300 мг	Необходим для продукции соляной кислоты в желудке. Участвует в насосной функции клетки.	Столовая соль.

 

Кальций очень важен для мышечного сокращения, а точнее мышечного расслабления. Недостаток этого элемента может вызывать как судороги, так и не полноценную работу мышц. Для восполнения кальция в организме рекомендуется принимать Кальция Глицерофосфат.

 

Калий и магний также важны для полноценного мышечного сокращения, их недостаток ведет к судорогам, так как нервный сигнал, который идет к мышцам, не может полноценно пройти. Для восполнения калия и магния в организме рекомендуется принимать Аспаркам или Калия Оротат. 

 

Микроэлементы

Элемент	Дневная норма	Функции	Источники
Цинк	11 мг	Входит в состав ферментов.  Необходим для синтеза тестостерона.	Злаки, молочные продукты
Железо	8 мг	Входит в состав ферментов.  Участвует в переносе кислорода.	Мясо, рыба, яйца.
Марганец	2,3 мг	Входит в состав ферментов.	Орехи.
Медь	0,9 мг	Участвует в окислительно-восстановительных реакциях.	Молочные продукты, орехи.
Йод	0,15 мг	Требуется для нормального функционирования щитовидной железы. Входит в состав гормонов щитовидной железы	Морепродукты, молочные. продукты, яйца.
Селен	0,045 мг	Входит в состав гормонов щитовидной железы. Входит в состав мышечной ткани.	Яйца, рис.

 

Микроэлементы также очень важны. Недостаток йода и селена может вести к нарушениям щитовидной железы. В то время, как железо отвечает за переносимость кислорода, а цинк и марганец входят в состав ферментов. Все микроэлементы следует употреблять комплексно, в то время, как макроэлементов требуется очень много и большую их часть нужно покрывать из продуктов питания. Микроэлементы лучше получать из биологически активных добавок. При этом крайне важно соблюдать нужные дозы, передозировки также страшны, как и недостатки всех важных элементов. 

 

Также читайте про Аптечные препараты, там описано много препаратов содержащих микро и макроэлементы.

Микроэлементы что это такое, вещества необходимые организму человека

Организм человека – это сложный механизм, в котором слаженно работают все системы, где все взаимосвязано и взаимозависимо. Питательные вещества, такие как белки, жиры, углеводы, витамины и микроэлементы, тоже входят в четкую работу организма и должны поступать в него дозированно. Зная роль всех полезных элементов, легко контролировать их поступление и не допускать их дефицита. Что же такое микроэлемент, и чем он полезен для человека.

Микроэлементы – это химические вещества, нужные для протекания жизненно важных процессов в организме живого существа. Имеются они в них в мизерных количествах – менее 0,001%, но играют очень важную роль. Микроэлементы, другое их название – микронутриенты, не являются поставщиком энергии, но участвуют в химических реакциях, жизненно важных для организма. Организм человека состоит из различных видов химических соединений, 30 из них полностью содержат микроэлементы. Именно они отвечают за нормальную функциональность человеческой органической системы, их дефицит отрицательно влияет на здоровье взрослых и развитие малышей. В группу микроэлементов входят металлы, неметаллы и галогены.

Содержание статьи

Классификация микровеществ

Группу микроэлементов делят на 2 категории. Первая – эссенциальные – требуемые для жизни элементы. Список их: железо, медь, йод, цинк, кобальт, хром, молибден, селен, марганец. Вторая условно эссенциальные – нужные организму, но практически не содержатся в недостатке. К данным нутриентам относятся: бор, бром, фтор, литий, никель, кремний, ванадий.

Есть и другая классификация, по которой микровещества делятся на 3 категории:

• Стабильные – медь, цинк, марганец, кобальт, бор, кремний, фтор и йод, они имеются в количестве 0,05%.
• Элементы, 20 наименований, присутствующие в концентрации менее 0,001%. Их недостаток серьезно на функциях человеческой деятельности не отразится.
• Загрязняющие элементы – марганец, алюминий, хром, ртуть, аргон, гелий, таллий, висмут, кадмий, если они будут в переизбытке присутствовать в организме, то это приведет к развитию заболевания.

Это важно: Большинство людей часто испытывают недостаток или, наоборот, излишек микронутриентов, что и приводит к ухудшению здоровья и самочувствия. Но никто не обращает должного внимания на произошедшие изменения в самочувствии, поэтому обращаются к врачу только в запущенном состоянии.

Роль микровеществ

Микроэлементы в организме человека выполняют слишком важную функцию, не смотря на то, что их содержание насчитывается микрограммами. От нутриентов зависят нормальные обменные процессы, выработка нужного количества ферментов, гормонов и витаминов в тканях и органах.

Видео

Данные вещества стимулируют повышение иммунитета, улучшают процесс кроветворения, нормализуют развитие и рост костной ткани. Микроэлементы контролируют содержание щелочи и кислот. Они помогает нормальному функционированию половой системы. На клеточном уровне помогают нормальному функционированию мембран и осуществляют кислородный обмен.

Дефицит и избыток веществ

Если организм ощущает недостаток микронутриентов или их излишнее количество, он всегда реагирует на данный дисбаланс негативно. Возникают заболевания или болезненные изменения в органической системе. К сожалению, данное состояние присутствует у трети людей, живущих на планете.

К причинам дефицита или избытка нутриентов относятся:

• Не нормальная экология.
• Психологические расстройства, постоянный стресс.
• Неправильное питание.
• Продолжительная терапия некоторыми препаратами.

Чтобы узнать количество присутствующих в организме микроэлементов, необходимо сдать кровь на анализ биохимического состава. Но дисбаланс можно распознать по некоторым признакам.

Видео

Недостаток каких-либо веществ можно заметить, если:

• Часто подхватывает вирусные патологии.
• Видимые признаки пониженного иммунитета.
• Здоровье волос, ногтей и кожи ухудшились. Высыпали угри.
• Человек стал раздражительным и подвержен депрессии.

При плохом самочувствии, можно, проанализировав состояние здоровья, самостоятельно определить, каких веществ мало в организме. Основные микровещества, дефицит которых приводит к определенным заболеваниям выведен в таблице.

Название	Химический знак	Признаки нехватки вещества
Кобальт	Co	Анемия, потеря веса
Марганец	Mn	Стерильность, плохо растут кости
Медь	Cu	Талассемия, плохой обмен железа
Цинк	Zn	Нарушение роста, выпадение волос
Йод	I	Эндемический зоб

Кроме этого, о дефиците микроэлементов сигнализирует работа органической системы.

Это можно понять из следующего состояния:

• Ожирение – мало хрома, цинка, марганца.
• Нарушение переработки пищи – цинк и хром.
• Дисбактериоз – цинк.
• Аллергия на продукты – цинк.
• Нарушение функции предстательной железы – цинк.
• Увеличение сахара в плазме крови – магний, хром, марганец, цинк.
• Расслаивание и ломкость ногтей – селен, кремний.
• Плохо растут волосы и ногти – мало селена, цинка, кремния и магния.
• Выпадение волос – кремний, селен, цинк.
• Появление пигментных пятен – медь, марганец, селен.
• Кожа раздражена и воспалена – цинк, селен, кремний.
• Угревая болезнь – хром, селен, цинк.
• Сыпь – селен или цинк.

Обратите внимание: Недостаток микровеществ в организме лучше покажет состав волос, в них содержится 20-30 микроэлементов. Анализ крови и мочи способен показать не более 10 нужных микроэлементов.

Как сохранить состав нужных веществ

Чтобы не нарушалось самочувствие, необходимо сохранять баланс полезных элементов. Это совсем не сложно, просто следует выполнять некоторые правила. Например, постоянно контролировать нервную систему, чаще гулять на воздухе и питаться разнообразной пищей. Самым хорошим источником микронутриентов считается экологически чистая еда. Больше микроэлементов имеется в растительных продуктах. Их продуктов, имеющих животную природу, можно выделить молоко, в нем имеются 22 вида полезных микровеществ. Но их концентрация настолько мала, что данный продукт нельзя считать способным восполнить микроэлементами. Поэтому необходимо употреблять сбалансированную пищу.

Видео

Все растительные продукты содержат разное число нутриентов, даже, если они выросли на одной грядке. Недостаток микроэлементов в продуктах может возникнуть из-за плохой экологии, где они выращивались, неправильной термообработке, здесь можно потерять все, имеющиеся в продукте вещества. Некоторые заболевания ЖКТ не позволяют им полностью всасываться. Различные диеты, особенно, когда худеешь на одном продукте, тоже приводят к дефициту микровеществ. Микроэлементы, необходимые человеку, содержатся в продуктах. Какие из них и сколько их имеют, можно увидеть в таблице.

Микроэлемент	Польза	Последствия дефицита	Источники веществ
Железо	улучшает кровообращение и поддерживает нервную систему	анемия	бобовые, злаки, абрикосы, персики, черника
Медь	стимулирует образование красных кровяных телец, усвоение железа и восстанавливает упругость кожи	анемия, пигментация кожи, психические проблемы, понижение температуры тела	орехи и морепродукты
Цинк	нужен для выработки инсулина, синтеза гормонов, повышает иммунитет	упадок иммунитета, выпадение волос, депрессия	гречка, орехи, семечки тыквы, злаки, бобовые, бананы
Йод	для работы щитовидки, нервных клеток, противомикробное вещество	зоб, медленное интеллектуальное развитие у детей	морская капуста
Марганец	регулирует обмен жирных кислот, количество холестерина	атеросклероз, высокий показатель холестерина	орехи, бобовые и злаки
Кобальт	повышает синтез инсулина, повышает выработку белков	нарушается метаболизм	клубника, земляника, бобовые, свекла
Селен	является антиоксидантом, препятствует развитию рака, тормозит старение и повышает иммунитет	аритмия, одышка, низкий иммунитет, частые ОРЗ	морепродукты, грибы, виноград
Фтор	укрепляет зубы и кости	заболевания десен и зубов, флюороз	вегетарианская еда, вода
Хром	помогает перерабатывать углеводы и синтезировать инсулин	увеличение сахара в крови, диабет	грибы, цельные зерна
Молибден	улучшает метаболизм, принимает участие в расщеплении жиров	нарушение метаболизма, неправильная работа органов пищеварения	разная капуста, шпинат, крыжовник, черная смородина
Бром	имеет успокоительный эффект, укрепляет организм при болезнях сердца, сосудов, органов ЖКТ, снимает судороги	замедляется рост детей, понижается гемоглобин, развивается бессонница, провоцирует выкидыши	бобовые, злаки, орехи, водоросли и морские сорта рыбы

Если наступает дефицит необходимых микроэлементов, необходимо восполнять их с помощью витаминно-минеральных комплексов. Только узнав из анализов, что не хватает в организме, можно начинать пить комплексы, подобранные и назначенные врачом. Только зная, что такое микроэлементы и какую роль они выполняют, можно контролировать их уровень и уметь правильно пополнять его. Чтобы все системы нормально функционировали, требуется контролировать рацион питания, разнообразить его, а при дефиците полезных веществ принимать их извне.  Вся представленная информация изложена в одной схеме.

Что такое микроэлемент? Необходимые микроэлементы для организма человека

Человеческое тело – сложный механизм, в котором все взаимосвязано. Особое место в этой системе занимают микроэлементы, недостаток которых может спровоцировать развитие серьезных проблем со здоровьем. Поэтому важно знать, что такое микроэлемент и какую роль он играет в организме. Рассмотрим подробнее источники и необходимое количество основных питательных веществ.

Что такое микроэлемент?

Всем, кто интересуется здоровым образом жизни и правильным питанием, интересовало значение слова «микроэлемент».Эти вещества представляют собой группу химических элементов, состоящую из металлов и неметаллов. В организме их очень мало – менее 0,001% на 1 кг массы тела. Несмотря на столь мизерные значения, этого количества вполне достаточно для поддержания работоспособности всех систем.

Микроэлементы наравне с витаминами необходимы организму ежедневно, ведь от этого зависит продуктивная работа всех систем и органов. Химические вещества участвуют в метаболических процессах как катализаторы и активаторы. Поэтому их запасы необходимо регулярно пополнять.

Польза микроэлементов для организма

Правильный баланс микроэлементов – залог хорошего здоровья и работоспособности организма. Необходимо знать, что сами химические вещества системой не вырабатываются и приходят только извне. Они способны концентрироваться в различных органах, например, поджелудочная железа – «среда обитания» цинка, а почки – кадмия. Это явление называется избирательной концентрацией. В других системах, тканях и органах химические элементы тоже присутствуют, но в меньшем количестве.

Что такое микроэлемент? Это прежде всего основа для нормального роста тела. Тысячи химических веществ отвечают за формирование сердечно-сосудистой и центральной нервной системы в период внутриутробного развития.

Влияние на иммунитет

Для нормального функционирования иммунной системы встречает необходимые микроэлементы. Их запасы особенно важно пополнять в летний сезон, употребляя овощи, фрукты, а также зимой, вводя в рацион курагу, изюм, орехи.

Иммунотоксические химические вещества имеют противоположное действие и отрицательно влияют на защитную систему. К сожалению, каждый день каждый день попадает под их влияние. Огромное количество вредных веществ, которые выделяет различное промышленное производство, находится в воздухе. Больше страдают люди, живущие в больших городах. Избыток вредных микроэлементов грозит серьезными проблемами со здоровьем.

Основные микроэлементы

В организме человека есть почти вся таблица Менделеева, но только 22 химических элемента считаются основными.Они выполняют различные функции и участвуют в обмене веществ. Ежедневно человеку необходимо множество микроэлементов, примеры которых приведены ниже. Это:

• Йод.
• Утюг.
• Кальций.
• Цинк.
• Медь.
• Марганец.
• Молибден.
• Фосфор.
• Магний.
• Селен.

Необходимые микроэлементы можно получить, прежде всего, из продуктов питания. В качестве дополнительного источника используются лекарственные препараты – комплексы витаминов и минералов.

В чем дефицит микроэлементов?

Полезные микроэлементы должны поступать в организм постоянно. Это необходимо для нормальной работы внутренних органов и систем. Недостаточное поступление веществ может происходить на фоне неправильного питания, большой кровопотери, неблагоприятной экологической ситуации. Недостаток жизненно важных химических соединений чреват развитием серьезных нарушений и патологий. К наиболее частым проблемам относятся ухудшение состояния волос, ногтевых пластин, кожи, избыточный вес, диабет, заболевания сердечно-сосудистой и пищеварительной системы, аллергии.

Дефицит микроэлементов отражается на состоянии костной ткани, суставов, что подтверждает быстрое «омоложение» таких заболеваний, как артрит, остеохондроз, сколиоз. Специалисты утверждают, что частой причиной бесплодия, нарушений месячного цикла и проблем с потенцией является низкое содержание в организме тех или иных микроэлементов.

Симптомы дефицита микронутриентов

Заболевания, связанные с острой нехваткой полезных химических веществ, называются микроэлементами.Если организму нужны какие-то элементы, он обязательно сообщит об этом. Для человека в свою очередь важно своевременно подавать «сигналы» и принимать меры по устранению дефицита. В первую очередь следует обратить внимание на состояние нервной системы. Постоянная утомляемость, сонливость, раздражительность, подавленность указывают на проблему.

Симптомы дефицита питательных микроэлементов также включают:

• Медленный рост волос.
• Сухость и бледность кожи.
• Слабость мышц.
• Хрупкость ногтей.
• Разрушение зуба.
• Нарушения сердечного ритма.
• Развитие аутоиммунных патологий (красная волчанка).
• Проблемы с памятью.
• Нарушения пищеварительной системы.

Перечисленные признаки являются лишь частичным проявлением патологического состояния. Для того чтобы определить, какие микроэлементы необходимы организму, необходимо будет пройти лабораторное исследование. Материалом для диагностики могут быть волосы, ногти, кровь пациента.Такой анализ часто назначают для определения причин патологий гинекологического, урологического, сердечно-сосудистого и терапевтического характера.

Зачем организму йод?

Разобравшись с тем, что такое микроэлемент, необходимо обратить внимание на важнейшие химические вещества для человеческого организма. Йод – один из основных элементов, регулирующих работу всех органов и систем. Точнее, он необходим щитовидной железе, отвечающей за процессы обмена веществ, нервную систему и выработку гормона тироксина.

Снижение иммунитета и проблемы с ожирением – главные признаки йодной недостаточности. Недостаток элемента может вызвать рост щитовидной железы (болезнь зоба), гипотиреоз и отставание в умственном развитии.

Железо

За процессы кроветворения и снабжения клеток и тканей кислородом также отвечает определенный микроэлемент – железо. В организме его содержится около 0,005%. Несмотря на такое небольшое количество без этого элемента, никто не может существовать.Железо участвует в образовании эритроцитов и лимфоцитов, переносит кислород, формирует иммунитет. Металл входит в состав ферментов, препятствующих окислительным процессам в организме, он необходим для передачи нервных импульсов, физического развития и роста.

Следует учитывать, что избыток железа тоже отрицательно влияет на организм. Развитие таких заболеваний, как диабет, атеросклероз, патологии печени и сердца, нарушения пищеварения (consti

14 микроэлементов | Диета и здоровье: значение для снижения риска хронических заболеваний

стр. 368

быстрый рост, дети от младенчества до подросткового возраста, а также беременные женщины могут не потреблять достаточное количество железа для удовлетворения своих потребностей.

На абсорбцию железа влияет множество факторов. Гемовое железо присутствует в мясе, птице и рыбе и усваивается более эффективно, чем неорганическое (негемовое) железо, которое содержится как в растительной, так и в животной пище. Аскорбиновая кислота способствует усвоению негемового железа, но пищевые волокна, фитаты и некоторые микроэлементы могут его уменьшить. Данные о составе пищевых продуктов не содержат показателей, касающихся эффективности усвоения организмом железа из данной пищи. Публикация Рекомендуемые диетические нормы (NRC, 1980) дает инструкции по расчету доступного железа.

Доступность железа в продуктах питания увеличилась с 1909 года, в основном из-за обогащения муки и зерновых продуктов. Общенациональное исследование потребления пищевых продуктов (NFCS) за 1977–1978 гг. Показывает, что в среднем респонденты обоих полов от 1 до 18 лет и женщины от 19 до 64 лет не соблюдают свою суточную норму потребления железа (USDA, 1984). Продолжающееся исследование потребления пищи людьми (CSFII), проведенное в 1985 и 1986 годах (USDA, 1987a, b), подтверждает эти выводы. Однако само по себе несоблюдение RDA не является показателем плохого состояния железа.

Используя данные Национального исследования здоровья и питания (NHANES II), проведенного с 1976 по 1980 год, экспертная научная группа Федерации американских обществ экспериментальной биологии (FASEB) оценила статус железа (LSRO, 1984a). При оценке использовались пять показателей в трех различных моделях. Относительно высокая распространенность нарушения статуса железа была обнаружена у детей в возрасте от 1 до 2 лет, мужчин от 11 до 14 лет и женщин от 25 до 44 лет. Среди тех, чьи доходы были ниже уровня бедности, нарушение статуса железа было самым высоким у детей от 1 до 5 лет и женщин от 25 до 54 лет (LSRO, 1984a).

Рак

Эпидемиологические и клинические исследования

Дефицит железа является фактором риска синдрома Пламмера-Винсона (Патерсона-Келли), который когда-то был распространен в некоторых частях Швеции, но был почти устранен за счет улучшения состояния питания, особенно в отношении пищевое железо и витамины (Larsson et al., 1975; Wynder et al., 1957). Это состояние связано с повышенным риском рака верхних отделов пищеварительного тракта, особенно пищевода и желудка, что позволяет предположить, что основной дефицит железа может быть одним из факторов, способствующих возникновению этих видов рака.Однако эпидемиологические исследования не указывают на то, что низкое потребление железа с пищей само по себе является фактором риска рака в этих местах (Schottenfeld and Fraumeni, 1982).

В ходе корреляционного анализа данных обследования питания и показателей смертности от рака для 11 регионов Федеративной Республики Германия Böing et al. (1985) обнаружили положительную связь между предполагаемым потреблением железа и смертностью от рака прямой кишки и поджелудочной железы у мужчин и рака желчного пузыря у женщин. В проспективной когорте из 21 513 китайских мужчин на Тайване уровни ферритина были значительно выше у мужчин старше 50 лет, у которых развился рак, особенно первичная гепатоцеллюлярная карцинома (ПГК), чем в контрольной группе без рака, тогда как уровни трансферрина в сыворотке были ниже у мужчин, у которых развился рак. рак (за исключением ПМСП) (Stevens et al., 1986). Эти данные, вероятно, отражают связь риска рака с повышенными запасами железа в организме, хотя запасы железа напрямую не оценивались.

Воздействие оксидов железа при вдыхании на рабочем месте связано с повышенным риском рака легких у горняков гематита и рабочих литейных заводов (Kazantzis, 1981). Однако в этих профессиональных условиях имели место и другие воздействия канцерогенов, включая ионизирующее излучение, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и сигаретный дым.Таким образом, повышенный риск рака нельзя приписывать конкретно железу (Doll, 1981; Kazantzis, 1981).

Клинические исследования пациентов с идиопатическим гемохроматозом, состоянием, которое включает аномальное отложение железа в печени и часто цирроз, показывают очень высокий риск гепатоцеллюлярной карциномы (Ammann et al., 1980; Bomford and Williams, 1976; Strohmeyer et al. , 1988).

В целом, эти исследования на людях не предоставляют убедительных доказательств роли воздействия железа, будь то диета или другие пути, в этиологии рака человека.

Исследования на животных

У крыс с дефицитом железа, получавших 1,2-диметилгидразин (ДМГ), развивались неопластические поражения печени в течение 4 месяцев по сравнению с 6 месяцами в группе, получавшей достаточное количество железа (Vitale et al., 1978). Авторы отметили, что острая нехватка железа, по-видимому, способствует канцерогенезу.

Влияние дефицита железа на рост опухоли и выживаемость хозяина изучали на мышах BALB / c с трансплантированными опухолями Merwin Plasma Cell-II (Ben-

границ | Анализ микроэлементов в мозге человека: цель, методы и уровни концентрации

Введение

Микроэлементы играют решающую роль во многих биохимических и физиологических процессах человека, являясь в основном компонентами различных витаминов и ферментов (Zecca et al., 2004; Барцокис и др., 2007). Их баланс в головном мозге сложным образом регулируется системами мозгового барьера, такими как гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), хориоидальный барьер гемато-спинномозговая жидкость, барьер гемато-спинномозговая жидкость (CSF) и даже CSF-мозговой барьер (Strazielle и Ghersi-Egea, 2013). Гомеостаз микроэлементов основан на процессах абсорбции, распределения, биотрансформации и выведения (Zheng and Monnot, 2012). Микро-ионы, такие как Fe, Cu, Ca, Co, Mg, Mn и Mo, необходимы для правильного функционирования и роста мозга, поскольку они обеспечивают защиту от болезней и активных форм кислорода в качестве вторичных посредников, регуляции экспрессии генов, катализа и ферментов. активация (Lee et al., 2008).

С другой стороны, избыточное количество элементов может вызывать повреждение клеток, что приводит к множеству синдромов, вызванных аномальными белками, перекисным окислением липидов и окислением ферментов, поглощающих АФК. Известно, что нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера – БА, болезнь Паркинсона – БП и болезнь Вильсона, коррелируют со сдвигами содержания металлов в различных областях мозга (Hutchinson et al., 2005; Corbin et al., 2008; Squitti, 2012 ; Tiiman et al., 2013; Sharma et al., 2017) или с нарушенным распределением этих элементов. Например, в человеческих бляшках пациентов с БА было обнаружено увеличение на 339% цинка, 466% меди и 177% железа и 4653% кальция в бляшках у здоровых людей (Leskovjan et al., 2009). . В качестве другого примера, железо, которое имеет высокую концентрацию в нейромеланине, также подозревается как фактор клеточной восприимчивости при болезни Паркинсона (Depboylu et al., 2007).

Таким образом, анализ содержания металлов в мозговом материале является очень интересным приложением анализа следов металлов.Помимо диагностики заболеваний, его также можно использовать для отслеживания действия лекарств, в том числе хелаторов металлов, что считается одной из современных идей лечения (Tõugu et al., 2009).

Количество статей, представляющих этот подход, значительно выросло в последние годы. Основные методы анализа следов в головном мозге включают масс-спектрометрию с индуктивно связанной массой (ICP-MS), атомно-абсорбционную спектрометрию, индуцированную пламенем (FAAS), электротермическую атомно-абсорбционную спектрометрию (GFAAS), оптическую эмиссионную спектрометрию с возбуждением в индуктивно связанной плазме (ICP). -OES), рентгенофлуоресцентной спектрометрии (XRF) и нейтронно-активационного анализа (NAA) (Brown and Milton, 2005).

Примеры, приведенные в следующей части обзора, показывают, что содержание элементов в образцах человеческого мозга можно исследовать многими методами. Тип используемого метода зависит от типа информации, которую мы хотим получить (количественный анализ, качественный анализ, анализ видообразования, распределение аналита в образце). Выбор подходящего аналитического метода также зависит от параметров метода, таких как предел обнаружения и определения, точность и прецизионность, чувствительность и селективность (Van Loon and Barefoot, 1992).

Нет простого способа порекомендовать метод для конкретной задачи. Каждый метод, описанный в этой статье, может определять следовые количества металлов в аналогичном диапазоне концентраций и не отличается существенно по пределам обнаружения и затратам (Brown and Milton, 2005). Поэтому второстепенные факторы могут иметь решающее значение для принятия решения. ИСП-МС и ИСП-ОЭС кажутся наиболее универсальными и часто используемыми. В таблице 1 представлен список аналитических методов, используемых для качественного и количественного анализа элементов в образцах мозга человека.

Таблица 1 . Репрезентативные примеры применения различных методов анализа металлов в образцах мозга.

Проблемы с выборкой

Ткань мозга представляет собой сложную матрицу. В мозге человека общее содержание жира составляет около 30% (в пересчете на сухое вещество; Suzuki and Suzuki, 1972), а содержание воды составляет около 70–80% (Császma et al., 2003). Сухая часть состоит в основном из липидов: около 40% холестерина, около 15% гликолипидов, около 15% фосфолипидов и около 5% сфингомиелина.Остальное сухое вещество содержит в основном белки (Gonzalez-Riano et al., 2016).

Ткани головного мозга, проанализированные на содержание металлов, в основном собираются вскрытие (из аутопсии), поскольку процедуры биопсии мозга выполняются только для анализа опухолей для диагностики рака. Обычно рекомендуется глубоко заморозить образцы (в жидком азоте), чтобы избежать метаболизма. Хотя общее содержание металлов не изменяется во время химических процессов, окислительно-восстановительные реакции могут значительно изменить результаты, если требуется анализ состава.

Можно предположить, что аналитик не несет прямой ответственности за надлежащий отбор образцов тканей головного мозга, поскольку отбор образцов производится в основном квалифицированными судебными врачами во время вскрытия при диагностике заболевания (Hynd et al., 2003). Однако обстоятельства смерти (кома, гипоксия, гиперпирексия в момент смерти и т. Д.) И период времени между смертью и вскрытием могут значительно изменить состав мозга (Stan et al., 2006). Минимальный набор образцов для гистопатологического исследования в настоящее время состоит из 12 фрагментов головного мозга: средняя лобная извилина, поясная извилина, верхняя и средняя височные извилины, гиппокамп и парагиппокампальная извилина, нижняя теменная долька, скорлупа и бледный шар, средний мозг, мосты, хвостатое ядро; полушарие червя мозжечка (включая зубчатое ядро) и продолговатый мозг (Love, 2004).Гиппокамп и мозжечок считаются двумя наиболее важными частями мозга в диагностическом контексте (Gonzalez-Riano et al., 2016).

Как правило, ткани после вскрытия трупа глубоко замораживаются. Для большинства методов они должны быть минерализованы, в основном путем кислотного переваривания, или оставаться твердыми, чтобы не было риска потерь при экстракции (Bodzon-Kulakowska et al., 2007; Xue et al., 2012). Однако аналитик должен знать о других возможностях потерь. Каждый этап отбора проб должен основываться на тщательном промывании.Кроме того, поверхность неподходящей тары может впитывать следы элементов. Микроэлементы также могут быть летучими, поэтому каждый этап отбора проб следует проводить в закрытых контейнерах. Это не относится к лазерной абляции, когда забор проб производится из необработанной ткани. Тем не менее, более серьезной проблемой (чем потери) является риск заражения. Особенно важно использовать специальные реагенты и растворители, а также контейнеры для хранения проб, изготовленные из материалов, не содержащих металлов.

Вопросы обеспечения качества

Независимо от загрязнения и потерь на качество анализа могут влиять многие другие факторы (Parr, 1985).Обычно предполагается, что только сертифицированные стандартные образцы (CRM или, по крайней мере, стандартные стандартные образцы, SRM) могут подтвердить качество метода в конкретной лаборатории (Parr, 1985). Эти материалы являются эталонными образцами, которые необходимо проанализировать одним и тем же методом, чтобы доказать, что результаты существенно не различаются. При выборе материалов необходимо добиться максимального сходства с мозговой тканью (в контексте химического состава), поскольку на рынке нет эталонной мозговой ткани (Gallorini, 1995; Gallorini and Apostoli, 1996).Примеры, использованные в исследовании: коровья печень SRM 1577b, бычий мышечный порошок SRM 8414, цельный яичный порошок SRM 8415 и ткань устрицы SRM 1566b (Leite Jacob-Filho et al., 2008; Batista et al., 2009).

Спектроскопические методы

Выбор аналитического метода должен зависеть от цели анализа и пределов определения данного метода. Кроме того, не менее актуален и тип исследовательского материала. Если тест направлен на определение качественного и количественного содержания элементов, необходимо выбрать спектроскопические методы.Однако, если также важно знать пространственное распределение аналитов на поверхности ткани и определить состояние присутствия элементов, следует применять метод визуализации поверхности образца путем количественного картирования элементов, например, лазерной абляции. с детектированием в масс-спектрометре с ионизацией в индуктивно связанной плазме, LA ICP-MS (масс-спектрометрия с лазерной абляцией с индуктивно связанной плазмой). Результаты анализов должны основываться на надлежащей процедуре подготовки проб и на анализе с использованием проверенных методов, обеспечивающих прослеживаемость результатов анализов.

ИСП-МС

Одним из самых популярных методов анализа содержания элементов в образцах ткани мозга является масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой – ICP-MS. Этот метод основан на генерации одноположительных ионов определенных элементов в строго параметризованной плазме (количество ионов с двойным зарядом строго ограничено и обычно не должно превышать 3% от всех заряженных частиц). Эти ионы, после прохождения через правильно сконструированную ионную оптику (предназначенную для разделения фотонного фона), идентифицируются на основе отношения масса / заряд (m / z) с использованием масс-сепаратора и детектора.В зависимости от предполагаемой степени разделения ионов используются разные типы сепараторов. Наиболее часто используемый квадрупольный сепаратор встречается во многих конфигурациях. Фотоумножители используются в качестве детекторов, которые приспособлены для обнаружения ионов путем размещения на их оптическом пути сцинтилляционных кристаллов, которые преобразуют поток ионов в фотоны. Генерация однозарядных ионов требует точной настройки параметров плазмы. Наиболее важными из них являются температура, электростатические потенциалы (отклоняющие пучок ионов), поток плазмы и поток газа распылителя.Глубина и время отбора также являются важными параметрами.

Из-за низкого фонового сигнала и большого количества образующихся ионов можно получить очень низкий предел обнаружения для большинства элементов (в миллиардном диапазоне; He et al., 2017). К наиболее важным преимуществам метода ИСП-МС относятся: высокая чувствительность и точность, низкие пределы количественного определения (на уровнях мкг / л, нг / л), исключительно высокая линейность калибровочной кривой, включая до 9 порядков величины, многозначность элементный анализ большинства элементов периодической таблицы, относительно короткое время анализа и небольшое количество образца, необходимого для определения.

Физические или спектральные помехи – важный фактор, влияющий на качество результатов, полученных методом ICP-MS. Физические помехи возникают в основном из-за разницы в вязкости и поверхностном натяжении образца по отношению к используемым стандартам. Одним из способов устранения такого рода помех является использование внутреннего стандарта, подходящего для исследуемых аналитов с точки зрения ионизации и энергии массы. В работе (Dahlberg et al., 2015) при тестировании содержания K, Na, Mg, Ca, Zn, Fe, Cu, Mn и Cr в каждом образце использовался внутренний стандарт Sc, Rh, In и Lu. .Чтобы избежать помех из-за разницы масс, следует использовать внутренний эталон, у которого массовое число максимально приближено к анализируемому элементу (однако не всегда возможно использовать подходящий стабильный изотоп). Другой метод может заключаться в использовании поверхностно-активных веществ для уменьшения поверхностного натяжения, например солей аммония, Tween80 или Triton X-100.

Биологическая матрица человеческого мозга (содержащая высокую концентрацию органических и неорганических веществ) может вызвать засорение небулайзера и отложение матрицы на плазмотроне и конусах.Решением здесь является разбавление образца и использование специализированных распылителей (Parsons and Barbosa, 2007). Следует отметить, что экстракция аналитов из образца с помощью правильно подобранных экстракционных реагентов, например, метилизобутилкетона (MIBK), также может быть хорошим решением. Однако для этого требуется повторная экстракция в водные растворы или изменение параметров плазмы и подготовка серии стандартов в используемом реагенте.

Спектральная интерференция – это эффект перекрытия сигналов от других ионов (образованных в определенных количествах заряженных двойных ионов или из комбинации атомов, полученных из плазменного газа, воздуха, воды, матрицы образца или кислот, используемых для минерализации образцов) на анализируемое вещество. сигнал (Lum, Sze-Yin Leung, 2016).В рамках метода существует множество способов их устранения. Одним из решений в определении серы и фосфора (Hinrichs et al., 2007) является применение комбинированного метода HPLC-ICP-SFMS (высокоэффективная жидкостная хроматография / масс-спектрометрия высокого разрешения с индуктивно связанной плазмой и секторным масс-сепаратором). Эти элементы разделяются с помощью жидкостного хроматографа, а затем анализируются с помощью масс-спектрометра. Это решение позволяет исключить интерференцию многоатомных атомов (15N16O +, 14N16O1H +, 14N17O +, 12C18O1H + в случае 31P и 16O16O +, 15N16O1H +, 14N18O + для изотопа 32S1h316O2 и 16O18O +) и тем самым повысить селективность.Другое решение – использовать камеру реакции на столкновение (CRI). Ионы, такие как 40Ar16O, разрушаются внутри газом, подаваемым с постоянным, строго определенным потоком, например, водородом. В результате реакции образуются атомарный аргон, ионы водорода и вода.

В последние годы использование комбинированных аналитических методов с использованием хроматографических методов с ИСП-МС (газовая хроматография (ГХ), высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), эксклюзионная хроматография (SEC), ионная хроматография (IEC), обращенно-фазовая хроматография ( RPLC), ионно-парная хроматография IPC), а для анализов стали очень популярными вышеупомянутые спектроскопические методы (FAAS, GFAAS, ICP-OES, ICP-MS).Например (Wolf et al., 2003), мы найдем комбинацию метода ICP-MS с CZE (капиллярный электрофорез), который был использован для изучения содержания металлотионеинов (низкомолекулярных белков, участвующих в детоксикации организмов от вредные ионы металлов) в человеческом мозге. Этот комбинированный метод позволяет получить высокое разрешение, выполнять многоэлементный анализ малых объемов проб при очень низких пределах определения.

Методы

ИСП-МС в последнее время стали очень популярными в сочетании с одним из самых современных методов отбора проб – лазерной абляцией (ЛА).Этот метод заключается во взаимодействии электромагнитного излучения лазера, вызывающего ряд физико-химических процессов, приводящих к созданию системы, состоящей из газа-носителя (обычно аргона) и частиц исследуемого материала, диспергированных в нем (Pozebon et al., 2014, 2017). Это лазерное испарение и распыление образца, так что анализу могут подвергаться твердые образцы без стадии минерализации.

Becker et al. (2004) изучали содержание таких элементов, как P, S, Si, Al, Cu, Zn, в белках, происходящих из человеческого мозга, после их разделения с помощью гель-электрофореза.В испытаниях применялся метод ICP-SFMS (масс-спектрометрия с возбуждением в индуктивно связанной плазме и секторный масс-сепаратор) с микровыбором проб методом LA. При определении фосфора в матрице этого типа следует обращать внимание на высокоинтенсивную изобарическую интерференцию от людей, таких как 15N16O +, 14N16O1H + и 14N17O1. Для предотвращения этого измерения проводились с разрешением 4000. В случае анализа серы наличие иона 16O2 является одним из наиболее частых нарушений.

Исследование, проведенное Becker et al. (2003) доказали значительно более низкий предел количественного определения для определения P в случае метода ICP-SFMS (20 пг / г) по сравнению с методом ICP-MS с использованием квадруполя и камеры столкновений (1,3 нг / г). Самыми большими преимуществами использования метода LA являются отсутствие разрушения образцов, простая подготовка образцов и возможность анализировать прозрачные и непрозрачные образцы (Durrant, 1999).

ICP-OES

Эмиссионная спектрометрия с возбуждением в индуктивно связанной плазме (ICP-OES, но также используется аббревиатура ICP-AES) отличается от спектрометрии ICP-MS типом обнаружения.В этом случае анализируется спектр излучения аналитов. На этой же основе осуществляется весь процесс получения правильно параметризованной плазмы. Правильно подготовленный образец, содержащийся в растворе, с помощью перистальтического насоса подается в плазменный резак, работающий от плазменного газа. Чаще всего это аргон из-за его относительно невысокой цены и химической пассивности, но для этой цели можно использовать любой газ. Раньше проводились эксперименты с азотом и даже с кислородом.Внутри плазменной горелки подаваемый аргон создает плазму с температурой до 10 000 К под воздействием радиочастотного электромагнитного поля, создаваемого окружающей горелкой, где образец подвергается сушке, разложению, атомизации и, наконец, ионизации. Условия выбираются так, чтобы они производили преимущественно одноположительные ионы. В отличие от масс-спектрометрии, спектр излучения возбужденных ионов подвергается анализу. Отдельные элементы, входящие в состав аналита, излучают линейный спектр с определенными длинами волн, соответствующими их уровням энергии.Следует подчеркнуть, что образующиеся спектральные линии принадлежат ионам, а не атомам (как в атомно-абсорбционной спектрометрии). Спектр, излучаемый ионами, идет рядом с монохроматором, где одна конкретная линия анализируемого элемента отделяется и затем измеряется с помощью детектора излучения, обычно фотоумножителя. Мера содержания элемента в образце определяется по интенсивности измеренной спектральной линии. Как и в случае с ICP-MS, возможность образования многоэлементных ионов, характеризующихся их собственными молекулярными спектрами, может повысить аналитический фон в случае некоторых анализов.

Анализ ICP-OES характеризуется пределом обнаружения на уровне мг / л и мкг / л, а в некоторых случаях даже нг / л. Это ставит его более или менее между методами ICP-MS и FAAS. Тем не менее, есть области применения, где это особенно полезно. Среди прочего, это анализы серы и фосфора, с которыми метод ICP-MS не особенно успешен, в то время как FAAS также не позволяет достичь ожидаемых низких уровней. Чувствительность и точность метода ИСП-ОЭС за счет использования возбуждения плазмы аналогичны другим методам этого типа.Также очень характерна высокая линейность метода.

Korvela et al. (2016) провели мультиэлементный анализ проб спинномозговой жидкости методом ICP-MS (47 Ti, 51 V, 55 Mn, 61 Ni, 66 Zn, 75 As, 85 Rb, 88 Sr, 107 Ag, 118 Sn, 138 Ba, и 208 изотопов Pb) и ICP-AES (проверено Ca, Cu, Fe, Mg, P, S, Si, Sr, Zn, K и Na). В случае Sr, As, Ba, Ti, Rb, Ca, Mg, P, K и Na были обнаружены достаточно высокие сигналы (концентрация была выше предела количественного определения) и RSD (относительное стандартное отклонение) со значениями ниже 10 %.

FAAS

Метод FAAS – один из самых простых и быстрых аналитических методов определения следовых элементов. Его принцип основан на одном из спектральных законов Кирхгофа. Согласно ему, более холодный газ, окружающий горячий источник излучения, удаляет спектральные линии из спектра источника, соответствующие его определенным уровням энергии. На этой основе было сконструировано множество аналитических аппаратов, которые различаются способом получения этого абсорбирующего газа или методом распыления.Один из методов – распыление в пламени FAAS. Свет от специально изготовленной лампы, называемой лампой с полым катодом (HCL), проходит через длинное узкое пламя, играющее роль распылителя, где происходят процессы поглощения света на определенной длине волны, соответствующей энергетическим уровням образец вводят в пламя. Затем ослабленный свет этой длины волны отделяется от остального спектра излучения с помощью монохроматора (чаще всего используется Черни-Тернера) и направляется на измерение с помощью фотоумножителя.Выше описан только общий принцип работы. Существует множество модификаций – начиная с источника излучения: безэлектродные лампы EDL, где излучение происходит в катушке резонатора, дуговые лампы полного спектра УФ- и видимого диапазона, с помощью различных методов распыления и различных типов монохроматоров света, до различных методов обнаружения методы.

Поскольку распыление происходит в пламени при относительно высокой температуре, существенным препятствием для использования метода FAAS является появление так называемых голубых полос.Это название включает высокотемпературные соединения CN, NH и CH, вызывающие образование высокого маскирующего фона для определяемых элементов. Это особенно важно при использовании пламени ацетилена / закиси азота, характеризующегося высоким уровнем самоизлучения. В некоторых случаях это может даже сделать анализ невозможным.

GFAAS (ETAAS)

Другой способ распыления проб – использование графитовой печи. В этом случае облако распыленного образца возникает внутри трубы из пизолитового графита, расположенной в центре специально сконструированной печи, и через нее проходит анализирующий световой поток.Трубка нагревается до высокой температуры сильным током. В результате образец сушится, разлагается, сжигается и распыляется. Температура в печи может достигать значения даже более 3500 К. Такая высокая температура, значительно превышающая даже температуру пламени смеси ацетилена и закиси азота, приводит к значительному снижению предела обнаружения по сравнению с методом FAAS.

Для обеспечения долговечности трубы и снижения степени ее расхода в топке используется анаэробная атмосфера, и наиболее часто используемым газом в данном случае является аргон.

Метод не свободен от помех. Важной проблемой является рассеяние света на частицах дыма, образующихся в результате пиролиза органических частей, а также пиролиз самого материала трубки, то есть неспецифическое поглощение. Это приводит к неверно завышенным результатам. Из-за высокой температуры печи также может происходить дальнейшая индукция атомов до возникновения нежелательного процесса ионизации. Чтобы этого не произошло, используются добавки деионизирующих веществ.

Очень важно уменьшить влияние фона на интенсивность спектральных линий измеряемого элемента. Это достигается с помощью эффекта Зеемана, когда одна спектральная линия разбивается на три или более компонентов с помощью магнитного поля. Выполнены измерения световых лучей, поляризованных по-разному относительно магнитного поля, соответствующего разделенным линиям.

В дополнение к пределу определения порядка мкг / л, все остальные параметры валидации находятся на уровне методов, включая метод атомно-абсорбционной спектрометрии.

Метод GFAAS уже много лет используется для анализа элементов человеческого мозга. Самыми популярными элементами, определенными в этой матрице с использованием вышеупомянутого метода, безусловно, являются Se, Al, Fe (Xu et al., 1992; Gała zka-Friedman et al., 2011). В последнее время также стал популярным метод TH-GFAAS (атомно-абсорбционная спектрометрия в графитовой печи с поперечным нагревом), используемый исследователями, например, для анализа содержания Al (Mirza et al., 2017; Mold et al., 2018).

Подготовка образца

Твердые образцы, такие как части человеческого мозга, необходимо минерализовать перед любым испытанием, которое включает в себя избавление от органической матрицы, разложение труднорастворимых соединений и перенос компонентов без потерь в раствор.Обзор литературы показывает, что микроволновая минерализация с использованием HNO или смесей HNO и HO используется в большинстве случаев (см. Примеры в таблице 2).

Таблица 2 . Примерные условия микроволновой минерализации образцов мозга человека.

Ядерные методы

XRF

Спектрометрия флуоресценции

XRF также может использоваться для определения содержания элементов. Он хорошо работает для анализа ингредиентов, обнаруженных как в больших, так и в малых количествах, что отличает этот метод от других, обычно используемых в инструментальном анализе.

Метод XRF основан на индукции характеристического рентгеновского излучения с помощью излучения, исходящего из рентгеновской трубки (с родием или медью), которая излучает непрерывный спектр излучения. Это излучение направляется на исследуемый образец (сформированный в виде прессованной таблетки или расплавленный с оксоборатом шариков лития) через бериллиевое окно и систему латунных и алюминиевых фильтров. Характерное рентгеновское излучение, возникающее после отражения от образца, проходит через коллиматор, который концентрирует луч на анализирующем кристалле.Изогнутый под определенным углом, характерным для данного элемента, характеристический пучок излучения анализируется проточным или флуоресцентным детектором. На основании этого компьютерная система определяет содержание анализируемого элемента.

Анализ элементов с атомным номером <6 не очень эффективен из-за чрезвычайно высокой энергии ионизации внутренних оболочек атомов.

Самыми большими преимуществами этого метода являются: возможность анализа множества элементов одновременно, короткая продолжительность анализа, простая подготовка образца и тот факт, что образец не разрушается во время анализа.Ограничениями могут быть, в свою очередь, дорогое оборудование, отсутствие информации об уровнях окисления элементов и довольно высокие пределы количественного определения. Этот метод, связанный с микроскопией (James et al., 2011), позволяет исследовать распределение элементов внутри ткани.

Рентгеновская флуоресцентная спектроскопия – отличный метод для изучения элементов на уровне ppm (до частей на миллион и более). Этот метод, по-видимому, хорошо зарекомендовал себя для количественного определения многих металлов на небольших участках образцов тканей (11–13).Если образец дополнительно подвергается воздействию рентгеновского луча с применением рентгеновской флуоресцентной микроскопии (XFM), этот метод может быть полезен для картирования больших срезов мозга. Важным преимуществом XRF является возможность получения карт высокого разрешения, визуализирующих пространственное распределение (до 100 нм) большого количества элементов в биологических образцах. Существуют различные подходы к визуализации субклеточных деталей с помощью XFM, такие как, например, электронно-зондовый рентгеновский микроанализ или EPXMA и т. Д. До нескольких лет назад XFM не был широко доступен для биомедицинских сообществ и редко предлагал разрешение выше нескольких микрон .Ситуация кардинально изменилась с развитием синхротронов третьего поколения (США [APS], Франция [ESRF], Япония [SPring8]), предлагающих соответствующее пространственное разрешение карты, позволяющее выполнять количественные элементные изображения гидратированных биологических образцов с субмикронным разрешением. Более того, микроскопия SXRF может предоставить информацию о степени окисления элемента и даже о координационной среде (спектроскопия микро-XANES; Shahata et al., 2015). Техника синхротронной рентгеновской флуоресценции подробно описана в следующих исследовательских и обзорных статьях (James et al., 2011; Majumdaz et al., 2012; Pushie et al., 2014; Niemiec et al., 2015; Takano et al., 2017). Для картирования небольших участков может применяться традиционная двухточечная рентгеновская флуоресцентная визуализация, но для картирования больших областей быстрое сканирование рентгеновского флуоресцентного картирования (RS-XRF) с использованием соответствующего программного обеспечения может существенно сократить время сканирования. (Фарни, 2007).

XRF успешно применяется в диагностике. Wandzilak et al. (2015) доказали статистически значимую связь между концентрацией отдельных элементов, таких как P, S, Ca и Fe, и тяжестью рака.Авторы показали, что изменение концентрации этих элементов связано со степенью злокачественности опухоли. Полученные результаты позволяют предположить, что исследуемые переходные металлы играют важную роль в канцерогенезе. Другим примером очень полезного применения вышеупомянутого метода является определение изменений P, S, K, Ca, Fe, Cu, Zn и Se, происходящих в формировании гиппокампа в результате кетогенной диеты с высоким содержанием жиров и ограничением углеводов ( К.Д.) (Снигирева, Снигирев, 2006).В другой статье (Miller et al., 2006) описан метод визуализации пространственного распределения выбранных металлов (Ca, Fe, Cu и Zn) в мозге мыши, моделирующей болезнь Альцгеймера, с помощью синхротронного излучения (SR). на основе рентгенофлуоресцентного анализа (XRF). Благодаря микрозонду с синхротронной рентгеновской флуоресценцией (SXRF), накопление ионов металлов, таких как железо (Fe), медь (Cu) и цинк (Zn), было подтверждено в ткани мозга пациентов с болезнью Альцгеймера (БА) (Tiiman et al. , 2013). Некоторые исследования описывают быстрое сканирование рентгеновской флуоресценции (RS-XRF) для измерения содержания железа в срезах мозга от болезни Паркинсона (PD) и ряда нейродегенеративных заболеваний (Kikuchi et al., 2004; Ян и др., 2005).

Люминесцентные зонды

В последнее время наблюдается увеличение количества флуоресцентных зондов ионов металлов, получаемых путем комбинирования флуорофора с известным хелатором ионов металлов. Датчики флуоресценции основаны на механизмах гашения или переключения флуоресценции, известных как «датчики выключения» или «включение» соответственно. Зонды включения кажутся более эффективными для конкретных событий, в основном из-за повышенной чувствительности и уменьшения ложноположительных сигналов.Флуоресцентные зонды, поглощающие свет определенной длины волны и излучающие свет, как правило, большей длины, могут использоваться в качестве маркера для микроскопического анализа. Этот метод был использован для визуализации малых молекул в живых клетках в реальном времени (Chen et al., 2013; Takano et al., 2017). Он оказался эффективным для воздействия на сульфановую серу, что было представлено в исследовании, проведенном Gao et al. (2018). Благодаря тому, что их зонды имели глубокое проникновение в ткани и минимальное вмешательство со стороны фоновой автофлуоресценции, а также свойства нацеливания на митохондрии, они смогли обеспечить in vivo визуализацию сульфановой серы в живых клетках.Это также позволило обнаружить изменения уровня сульфановой серы.

Nandre et al. показали эффективный «включающий» флуоресцентный зонд BTP-1 на основе бензотиазолопиримидина для выборочного измерения и мониторинга изменений Fe ³⁺ в живых клетках. Оказалось, что он имеет отличную селективность и низкий предел обнаружения, а также низкую стоимость и простоту приготовления (Takano et al., 2017; Gao et al., 2018).

Еще один «включающий» флуоресцентный зонд BOD-NHOH, основанный на окислении гидроксиламина, был предложен Wang et al.(Nandre et al., 2014) для оценки уровней внутриклеточных ионов трехвалентного железа.

NAA

Метод использует явление превращения стабильных ядерных ядер в радиоактивные и измерения характеристического излучения, испускаемого этими ядрами. Преимущество метода в том, что он неразрушающий, обеспечивает высокую чувствительность и возможность одновременного определения 50–65 элементов, имеет низкий предел обнаружения и не требует предварительной подготовки проб. Одним из наиболее важных преимуществ является то, что большинство матриц образцов кажутся «прозрачными» во время активации.Это связано с тем, что основные элементы, составляющие матрицу образца (водород, углерод, кислород, азот, фосфор и кремний), не образуют радиоактивных изотопов. Это свойство делает НАА методом, характеризующимся высокой чувствительностью при определении микроэлементов – когда кажется, что матричные элементы отсутствуют, нет оснований для вмешательства. Недостаток метода в том, что он трудоемкий и трудоемкий. Все радиоактивные изотопы имеют разное время полураспада и могут быть разделены на три категории: нуклиды с коротким временем после делящегося распада (время может составлять менее секунды и длиться до нескольких часов), нуклиды со средним временем полураспада. -распад (время может составлять от 10 ч до нескольких дней), нуклиды с большим периодом полураспада (от нескольких дней до нескольких недель или даже месяцев).Кроме того, метод NAA предоставляет информацию об общей концентрации элементов, без различия их химической формы и / или физического состояния; некоторые элементы невозможно определить, например, Pb; поскольку в их случае требуется доступ к ядерному реактору.

NAA был применен Leite et al. Для оценки концентрации выбранных элементов в тканях мозга здоровых людей и людей с деменцией. (Wang et al., 2012). В тканях гиппокампа и лобной коры определялись концентрации следующих элементов: Br, Fe, K, Na, Rb, Se и Zn.Вышеупомянутое исследование подтвердило, что NAA является полезным методом анализа человеческого мозга. Исследование доказало, что высокие концентрации Fe и Zn в гиппокампе могут быть причиной нейродегенеративных заболеваний. В другой работе использовался нейтронно-активационный анализ (NAA) для определения Na, K, Rb и Cs в образцах мозга пациентов с БА (Bélavári et al., 2005). Авторы сравнили метод NAA с экспресс-спектрохимическими методами, такими как ICP-AES и ICP-MS. Они заметили хорошее соответствие между применяемыми методами для Na, K и Rb, тогда как уровни цезия показали более высокие различия.Распределение Na, K, Rb и Cs в головном мозге человека было выполнено с помощью инструментального нейтронно-активационного анализа Bélavári et al. (2004). Авторы наблюдали неоднородное распределение натрия, тогда как равномерное распределение K, Rb и Cs было доказано. Авторы измерили следующие концентрации: 7440 мкг Na g ^-1 сухой массы, 12 800 мкг K g ^-1 , 14 мкг Rb g ^-1 и 50 нг Cs g ^-1 . Кроме того, они обнаружили сильную статистическую значимость между содержанием Rb и Cs в ткани мозга.

ПИКС

Этот метод основан на использовании так называемого тормозного излучения. Образец, подвергнутый ионной бомбардировке (для этого чаще всего используются протоны, образующиеся в ускорителе с энергией в несколько МэВ), начинает излучать излучение в рентгеновском поле, характерном для составляющих элементов. Интенсивность этого излучения является мерой содержания отдельных аналитов в образце. Излучение возникает в результате удаления электронов из внутренних электронных оболочек атомов, составляющих образец.Электроны из более высоких оболочек, следовательно, с более высокой энергией, дополняют промежутки потерянных электронов, занимая их место и испуская избыточную энергию в виде характеристического рентгеновского излучения.

INAA

Метод нейтронной активации отличается особенно высокой точностью, а также низким пределом обнаружения и определения. По этим причинам его часто используют при приготовлении аналитических стандартов. Он заключается в бомбардировке испытуемого образца пучком нейтронов.Чаще всего они производятся в специальных генераторах и имеют начальную энергию ~ 14 МэВ. В результате процессов торможения легких элементов их энергия может быть адаптирована к текущим аналитическим потребностям. Нейтроны из-за несжатых столкновений с ядрами образца вызывают образование искусственных радионуклидов. Интенсивность характерного ядерного излучения образующихся нуклидов измеряется и сравнивается с радиоактивностью применяемого стандарта. Исходя из этого, можно определить содержание отдельных элементов в выборке.

В литературе есть сообщения об исследованиях по определению элементов в образцах мозга человека, проводимых для сравнения ядерных и спектроскопических методов. Andrási et al. (1999) описали в своей работе содержание Cu, Fe, Mn, Zn, Cd, Pb с помощью ICP-AES, GFAAS и INAA. Полученные результаты позволяют утверждать, что эти методы адекватны для определения перечисленных выше элементов. Единственным исключением был анализ содержания Cd и Pb методом INAA. В этом случае появились ограничения на предел определения.

В исследовании (Császma et al., 2003) была проведена оценка эффективности нескольких методов определения содержания Mo и Mn. Содержание молибдена исследовали методами ETAAS и ICP-MS, а содержание марганца дополнительно проверяли с помощью ICP-AES и NAA. Вышеупомянутые методы сравнивались по точности, прецизионности, пределу обнаружения, времени анализа и необходимому количеству пробы. Полученные результаты показали, что как метод ETAAS, так и метод ICP-MS подходят для анализа содержания Mo на уровне нг / мл, однако в случае метода ETAAS необходимо сконцентрировать образец, что увеличивает время анализа. .Что касается содержания Mn, все оцененные методы (ETAAS, ICP-AES, ICP-MS и NAA) оказались адекватными. Для обоих проанализированных элементов, независимо от используемого метода, были получены результаты.

Подготовка образца

В отличие от методов спектроскопии, образцы, используемые в ядерном анализе, не минерализованы, поскольку для этих методов требуется твердый образец. Ткани сушат, иногда окисляют перед сушкой азотистой кислотой, а затем просто измельчают для пелеттинга. Чтобы избежать разложения ткани, иногда предпочтительна лиофилизация.Простота пробоподготовки может быть воспринята как преимущество этих методов.

Распределение микроэлементов

Данные, представленные в таблице 3, показывают, что для количественного и качественного анализа элементов в образцах головного мозга человека наиболее часто используются методы ICP-MS и ICP-AES. В основном это связано с низкими пределами количественной оценки этих методов, способностью определять большинство элементов таблицы Менделеева и относительно коротким временем анализа. Чаще всего содержание щелочных металлов определяют методами FAES, ICP-MS, NAA и INAA.Активационный анализ также используется для определения редкоземельных элементов. Для определения распределения отдельных элементов используются методы SEM-EDS. Анализ видообразования элементов, обнаруженных в головном мозге человека, может быть выполнен с использованием комбинированных методов, таких как ВЭЖХ-ИСП-МС. Чтобы читатели могли иметь некоторые эталонные значения, ниже будут описаны наиболее важные микроэлементы с примерами анализа.

Таблица 3 . Литературные значения (на сухой вес) различных микроэлементов в разных частях мозга человека.

Утюг

Железо всасывается в кишечнике за счет активности ферриредуктазы на просветной стороне и переносчика двухвалентного металла 1 на апикальной мембране энтероцитов (Gunshin et al., 1997) и регулируется в зависимости от уровней железа.

Являясь кофактором в синтезе миелина, а также нейротрансмиттеров, а также благодаря своей роли в окислительном метаболизме (индуктор активных форм кислорода), железо играет важную роль в правильном функционировании мозга.Он участвует в транспорте кислорода, метаболизме глюкозы, транспорте электронов, синтезе миелина, нейротрансмиттеров и репликации ДНК. К сожалению, чрезмерное накопление железа может привести к образованию высокореакционных гидроксильных радикалов.

Транспортировка железа в ткань мозга зависит от ранее упомянутого гематоэнцефалического барьера и гематоэнцефалического барьера. Доступ к плазматическому железу ограничен ГЭБ, поэтому ионы переносятся в мозг трансферрином плазмы через взаимодействие между циркулирующим трансферрином и рецепторами трансферрина (TfR) (Burk et al., 2014) в капиллярах из-за высокой плотности TfR в эндотелиальных клетках капилляров (Connor, 1994). После высвобождения железа в эндотелиальных клетках апо-трансферрин попадает в кровоток.

В мозговой ткани железо можно разделить на гемовое и негемовое, и это было впервые обнаружено с помощью гистохимического анализа (берлинская лазурь или окраска Перлса). Гемовое железо можно найти в гемоглобине, негемовое железо присутствует в металлопротеинах, низкомолекулярных комплексах, запасных белках и ионном железе.Однако нет возможности подсчитать гемовую и негемовую фракцию железа после минерализации при проведении анализа любыми вышеупомянутыми методами.

Железо можно найти в основном в областях мозга, ответственных за двигательные функции, где было обнаружено в два-три раза больше железа (Zecca et al., 2004). Попеску и др. (2009a) сообщают, что структуры серого вещества содержат больше железа, чем структуры белого вещества. Самая высокая концентрация железа была обнаружена в бледном шаре, черной субстанции, скорлупе, хвостатом ядре, красном ядре, зубчатом ядре и голубом пятне, что может указывать на уязвимость этих структур к эффектам нарушения уровней железа при двигательных расстройствах (Dexter et al. ., 1989; Haacke et al., 2005; Попеску и др., 2009b).

Stüber et al. (2014) выполнили картирование железа с помощью МРТ. Внутри моторной / соматосенсорной коры было обнаружено, что распределение железа имеет ламинарную структуру в сером веществе, перекрывая миелинизированные полосы Байларгера. Более того, присутствовала узкая полоса, богатая железом, в белом веществе, близко к границе с корой, и неравномерное распределение в других областях белого вещества. Зрительная кора также имела высококонцентрированные области железа, в основном в полосатом теле.

Медь

Медь поступает из ежедневного рациона внутрь и выводится через желчевыводящие пути. Он попадает в мозг из периферической меди через гематоэнцефалический барьер и / или гематоэнцефалический барьер. Медь транспортируется в паренхиму мозга через ГЭБ в основном в виде свободных ионов, где она утилизируется и высвобождается в спинномозговую жидкость. Клетки хориоидального эпителия поглощают медь из спинномозговой жидкости, и, таким образом, определяется гомеостаз меди (Zheng and Monnot, 2012). Как и железо, медь является компонентом / кофактором различных ферментов, которые играют решающую роль в биологических реакциях, таких как антиокисление, энергетический метаболизм, метаболизм железа, нейропептид (фермент пептидилглицин-α-амидирующий) и нейротрансмиттер (дофамин-β- моноксигеназы) (Scheiber, Dringen, 2013).

Высокие уровни меди были обнаружены в черной субстанции, голубом цвете (оба содержат катехоламинергические клетки) (Davies et al., 2013), зубчатом ядре, базальных ганглиях, гиппокампе и мозжечке (Warren et al., 1960; Becker et al. , 2007b, Popescu et al., 2009a, c).

Было обнаружено, что в сером веществе концентрация меди выше, чем в белом (Dobrowolska et al., 2008), однако уровни меди в таламусе были ниже, чем в любых других регионах серого вещества (Smeyers-Verbeke et al., 1974). Беккер и Салвер утверждают, что глиальные клетки имеют более высокий уровень меди, чем нейроны (Becker and Salber, 2010), в основном в желудочковой области мозга (Szerdahelyi and Kása, 1986).

Цинк

Цинк – чрезвычайно важный элемент, который требуется почти 300 ферментам для их правильного действия. Цинк выходит из ткани мозга в основном в составе металлопротеинов (90%) (Frederickson, 1989) и в пресинаптических пузырьках (Howell and Frederickson, 1990) (он играет роль в синаптической нейротрансмиссии и служит эндогенным нейромодулятором различных рецепторов). ).

Сыворотка содержит три различные формы цинка: низкомолекулярную форму, связанную с лигандом, свободный ион Zn2 + и форму, связанную с белком (в основном с альбумином), которая является самым большим компонентом цинка в сыворотке.

Транспортировка цинка в мозг зависит от ГЭБ и гематоэнцефалического барьера. Из-за неполного развития ГЭБ в раннем постнатальном периоде связанный с белками и не связанный с белками цинк может свободно проходить через ГЭБ. Есть четыре предполагаемых переносчика цинка (ZnT-1 – ZnT-4), которые, как предполагается, переносят цинк, особенно ZnT-1, связанный с оттоком цинка (Tsuda, 1997).Предполагается, что комплекс 65Zn-гистидин более стабилен в спинномозговой жидкости, чем в сыворотке, и связан с высоким захватом Zn паренхиматозными клетками мозга.

Цинк стабилизирует структуру миелина и, следовательно, высоко концентрируется в белом веществе (Popescu et al., 2009a). Высокие уровни этого металла также были обнаружены в гиппокампе (в области ворот и слое просвета) и миндалине (особенно в миндалопириформной переходной области и переходных областях миндалогиппокампа), которые богаты цинцергическими нейронами (Mocchegiani et al., 2005), а также в зубчатой ​​извилине.

Селен

Это очень важный элемент, который участвует в различных функциях мозга, таких как двигательная активность, координация, память и познание, а также действует как нейротрансмиттер. В отличие от других следов металлов, селен существует как компонент аминокислоты селеноцистеина. Он обладает защитными свойствами против окислительного повреждения (Burk et al., 2014), поэтому дефицит селена может вызвать необратимые изменения в нейрональных клетках.

Обнаружено, что ткань мозга бедна селеном.Как сообщают исследования, серое вещество имеет более высокие концентрации Se, чем белое вещество (Caito et al., 2011). Рамос и др. (2015) в своем исследовании сообщили о высоком уровне селена в скорлупе и нижней теменной доле. В различных исследованиях упоминались хвостатое ядро, скорлупа, бледный шар (Ejima et al., 1996), задняя затылочная доля, червяк мозжечка (Höck et al., 1975). Сообщалось о более низких уровнях Se в гиппокампе, миндалине, а также в мозговом веществе и мозжечке (Ramos et al., 2015).

Марганец

Это элемент, обеспечивающий функционирование множества различных семейств ферментов, таких как трансферазы, изомеразы, лигазы, гидролазы, трансферазы и оксидоредуктазы.Среди множества различных функций Mn участвует в регулировании уровня сахара в крови, выработке клеточной энергии, воспроизводстве, пищеварении, росте костей, свертывании крови, иммунной функции, метаболизме аминокислот, липидов, белков и углеводов, гликозилировании белков и детоксикации. супероксидных свободных радикалов (Markesbery et al., 1984; Aschner, Aschner, 2005; Roth, 2006). Он всасывается из кишечника и выводится с желчью.

Было доказано, что чрезмерное потребление марганца вызывает болезнь Паркинсона и деменцию.Mn в основном концентрируется в бледном шаре, гипоталамусе, хвостовом ядре, шишковидной железе и скорлупе (Martinez-Finley et al., 2013). Более того, было обнаружено, что структуры серого вещества в мозжечке содержат более высокие уровни Mn, чем структуры серого вещества в головном мозге. С другой стороны, низкие уровни Mn были обнаружены в колене мозолистого тела, ножке головного мозга, кортикоспинальном тракте, пирамиде и мозговом теле мозжечка. Было обнаружено, что паллидальный индекс является эффективным биомаркером для диагностики ранних нейротоксических эффектов Mn (Aschner et al., 2005).

Кадмий

Существует два способа адсорбции кадмия в головном мозге: через обонятельный путь, через слизистую носа или путем нарушения проницаемости ГЭБ (Li et al., 2014). Более того, он способен передаваться к плоду через плаценту и был обнаружен в грудном молоке во время лактации (López et al., 2006). Cd влияет на ткань головного мозга, повреждая ДНК, перекисное окисление липидов (Li et al., 2014), изменяя гомеостаз кальция и нарушая работу различных нейротрансмиттеров (Korpela et al., 1986; Лю и др., 2008).

Согласно исследованию, проведенному Rajan et al. (1997) самые высокие уровни Cd были обнаружены в таламусе, мозжечке и гиппокампе. Он был обнаружен в сосудистом сплетении в высоких концентрациях, почти в 2–3 раза выше, чем в коре головного мозга (Manton, Cook, 1984).

Свинец

Свинец – это элемент группы IVa, особенно вредный для тканей мозга, функция которого в организме человека неизвестна. Pb влияет на передачу сигналов в клетке (через изменения в окислительно-восстановительном статусе клетки, влияя на вторичные мессенджеры, взаимодействующие с белковыми компонентами сигнального каскада), на окислительно-восстановительный статус клетки (через воздействие на продукцию активных форм кислорода и активных форм азота) и нейротрансмиссию (нарушение функции ацетилхолиноэстеразы. , моноаминооксидаза, тирозингидроксилаза, а также снижение уровней норадреналина, адреналина и дофамина в гиппокампе, мозжечке и коре головного мозга).Согласно исследованию, проведенному Rajan et al. (1997) самые высокие уровни Pb были обнаружены в гипоталамусе.

Выводы

Кажется, что посмертный анализ человеческого мозга может значительно занять его место в аналитической химии из-за его более широкого и широкого использования для понимания многих болезней. Поскольку мозг не является простой матрицей для такой процедуры и существует множество аналитических методов определения микроэлементов, текущий обзор может стать отправной точкой для выбора подходящего метода, решения общих проблем и определения количества различных микроэлементов. можно найти в проанализированных образцах.

Контроль микроэлементов, особенно их пространственного распределения, имеет решающее значение для полного выяснения их биохимической значимости. Многие аналитические методы количественного картирования микроэлементов в клеточной биологии могут применяться как полезный инструмент для изучения внутриклеточного распределения ионов металлов, сопровождающего развитие различных заболеваний. В настоящее время спектрофотометрия, несмотря на такие факторы, как низкая стоимость приборов или простота в обращении, остается распространенной методикой только в лабораториях развитых стран.Прогресс в области колориметрического определения ионов металлов в образцах биологического происхождения, несомненно, является новым предложением и применением химических сенсоров. Это автономные устройства, которые могут подавать измеримый физический сигнал, коррелированный с химическим составом окружающей среды. Недавно были описаны металлоорганический каркас на основе Zr (UiO-66) или мезопористый TiO ₂ в качестве твердых химических носителей для дитизона (Dz) для чувствительного и селективного распознавания следов некоторых токсичных ионов металлов, таких как Cu (II). , Pb (II), Hg (II) и Cd (II) при 10 ^-9 моль / дм ³ в посмертных биологических образцах (Shahat et al., 2013; Шахата и др., 2015).

Однако в настоящее время доступны более сложные аналитические методы с соответствующей чувствительностью для оценки и определения микроэлементов в биологических микроэлементах. Мы можем перечислить масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS), масс-спектрометрию вторичных ионов (SIMS), атомно-эмиссионную спектроскопию (AE), которые могут применяться для получения точных измерений металлов даже при низких концентрациях. Эти методы, однако, требуют выделения и очистки интересующих клеточных структур для оценки распределения и видообразования металлов.Этот этап анализа часто связан с невыгодным процессом, связанным с загрязнением образца артефактами. Кроме того, эти методы не обладают достаточной пространственной чувствительностью и полностью разрушают анализируемую ткань.

Следовательно, неразрушающие методы визуализации под микроскопом, по-видимому, лучше подходят для изучения субклеточного распределения ионов металлов. Хотя использование XFM или рентгеновской флуоресцентной микроскопии на основе синхротрона (SXRF, SRIXE или microXRF) в биомедицинских исследованиях тканей даже отдельных клеток стало обычным явлением в последние годы, подготовка образцов все еще остается неясной и может быть источником артефактов. (Джеймс и др., 2011). Однако следует подчеркнуть, что точное определение элементов с использованием записанных спектров требует соответствующей калибровки и соответствующих рабочих условий. Более того, с помощью мембранных диффузионных флуоресцентных зондов можно оценить термодинамическую и кинетическую доступность ионов металлов (Kikuchi et al., 2004; Yang et al., 2005). Применение рентгеновской флуоресцентной микрозондовой визуализации в биологии и медицине является темой интересных обзорных статей (Paunesku et al., 2006).

Авторские взносы

Все перечисленные авторы внесли существенный, прямой и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее к публикации.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Андраши, Э., Игаз, С., Собошлай, Н., Фаркаш, Э., и Айтоны, З. (1999). Несколько методов определения тяжелых металлов в мозге человека. Spectrochim. Acta B Atom. Spectrosc . 54, 819–825. DOI: 10.1016 / S0584-8547 (99) 00039-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Андраси, Э., Орос, Л., Безур, Л., Эрнией, Л., и Молнар, З. (1995). Нормальный анализ человеческого мозга. Microchem. J . 51, 99–105. DOI: 10.1006 / mchj.1995.1013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ашнер, М., Эриксон, К.М., и Дорман, Д. К. (2005). Дозиметрия марганца: видовые различия и влияние на нейротоксичность. Критик. Ред. Toxicol . 35, 1–32. DOI: 10.1080 / 10408440590

0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барцокис, Г., Тишлер, Т. А., Лу, П. Х., Виллабланка, П., Альтшулер, Л. Л., Картер, М., и др. (2007). Железо ферритина мозга может влиять на возрастные и гендерные риски нейродегенерации. Neurobiol. Старение 28, 414–423.DOI: 10.1016 / j.neurobiolaging.2006.02.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Батиста, Б. Л., Грот, Д., Родригес, Дж. Л., де Оливейра Соуза, В. К., и Барбоса, Ф. мл. (2009). Определение микроэлементов в биологических образцах методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с солюбилизацией гидроксида тетраметиламмония при комнатной температуре. Анал. Чим. Acta 646, 23–29. DOI: 10.1016 / j.aca.2009.05.022

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беккер, Дж.С., Беккер, Дж. С., Зорий, М. В., Добровольска, Дж., И Матуш, А. (2007a). Визуализирующая масс-спектрометрия биологических тканей методом лазерной абляции масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой. Eur. J. Mass Spectrometry 13, 1–6. DOI: 10.1255 / ejms.833

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беккер, Дж. С., Булига, С. Ф., Пикхард, К., Беккер, Дж., Буддрус, С., и Пшибилски, М. (2003). Определение фосфора в небольших количествах образцов белка с помощью ICP-MS. Анал. Биоанал. Chem . 375, 561–566. DOI: 10.1007 / s00216-002-1737-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беккер, Дж. С., Зальбер, Д. (2010). Новые масс-спектрометрические инструменты в исследованиях мозга. Trends Anal. Chem . 29, 966–979. DOI: 10.1016 / j.trac.2010.06.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беккер, Дж. С., Зорий, М., Беккер, Дж. С., Пикхард, К., и Пшибилски, М. (2004). Определение фосфора и металлов в белках головного мозга человека после выделения гель-электрофорезом с помощью лазерной абляции масс-спектрометрии с источником индуктивно связанной плазмы. J. Anal. Атом. Спектром. 19, 149–152. DOI: 10.1039 / b311274h

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беккер, Дж. С., Зорий, М., Пшибыльски, М., и Беккер, Дж. С. (2007b). Масс-спектрометрическая протеомика мозга с высоким разрешением с помощью MALDI-FTICR-MS в сочетании с определением P, S, Cu, Zn и Fe с помощью LA-ICP-MS. Внутр. J. Mass Spectrometry 261, 68–73. DOI: 10.1016 / j.ijms.2006.07.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беккер, Дж.С., Зорий, М. В., Пикхард, К., Паломеро-Галлахер, Н., и Зиллес, К. (2005). Получение изображений меди, цинка и других элементов в тонком срезе образцов человеческого мозга (гиппокампа) с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с лазерной абляцией. Анал. Chem . 77, 3208–3216. DOI: 10.1021 / ac040184q

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беловари К., Андраши Э., Мольнар З. и Гавлик Д. (2004). Определение распределения Na, K, Rb и Cs в головном мозге человека с помощью нейтронно-активационного анализа. Microchim. Acta 146, 187–191. DOI: 10.1007 / s00604-004-0219-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беловари, К. С., Андраши, Э., Мольнар, З. С., и Берталан, Э. (2005). Определение щелочных металлов в контрольных образцах головного мозга и при БА разными методами. Microchem. J. 79, 367–373. DOI: 10.1016 / j.microc.2004.05.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бодзон-Кулаковска, А., Берчинская-Кшисик, А., Дылаг, Т., Драбик, А., Судер П., Нога М. и др. (2007). Методы пробоподготовки в протеомных исследованиях. J. Chromatogr. В 849, 1–31. DOI: 10.1016 / j.jchromb.2006.10.040

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браун, Р. Дж. К., и Милтон, М. Дж. Т. (2005). Аналитические методы анализа микроэлементов: обзор. Trends Anal. Chem . 24, 266–274. DOI: 10.1016 / j.trac.2004.11.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бурк Р.Ф., Хилл, К. Е., Мотли, А. К., Уинфри, В. П., Курокава, С., Митчелл, С. Л. и др. (2014). Селенопротеин Р и рецептор-2 аполипопротеина е взаимодействуют через гематоэнцефалический барьер, а также внутри мозга, чтобы поддерживать необходимый пул селена, который защищает от нейродегенерации. FASEB J . 28, 3579–3588. DOI: 10.1096 / fj.14-252874

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кайто, С. В., Милатович, Д., Хилл, К. Э., Ашнер, М., Бурк, Р. Ф. и Валентин, В.М. (2011). Прогрессирование нейродегенерации и морфологических изменений в мозге молодых мышей с удаленным селенопротеином P. Мозг Рес . 1398, 1–12. DOI: 10.1016 / j.brainres.2011.04.046

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен В., Лю К., Пэн Б., Чжао Ю., Пачеко А. и Сянь М. (2013). Новые флуоресцентные датчики сульфановой серы и их применение в биоимиджинге. Chem. Sci . 4, 2892–2896. DOI: 10.1039 / C3SC50754H

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коннор, Дж.Р. (1994). Регуляция железа в головном мозге на клеточном и молекулярном уровне. Adv. Exp. Med. Биол . 356, 229–238.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Корбин, Б. Д., Сили, Э. Х., Рааб, А., Фельдманн, Дж., Миллер, М. Р., Торрес, В. Дж. И др. (2008). Хелатирование металлов и подавление роста бактерий в тканевых абсцессах. Science 319, 962–965. DOI: 10.1126 / science.1152449

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Császma, I., Андраши, Э., Ластити, А., Берталан, Э., и Гавлик, Д. (2003). Определение Mo и Mn в образцах мозга человека разными методами. J. Anal. Атомный спектр. 18, 1082–1087. DOI: 10.1039 / b301732j

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дальберг, Д., Иванович, Дж., Мариуссен, Э., и Хассель, Б. (2015). Высокие внеклеточные уровни калия и микроэлементов в абсцессе головного мозга человека. Neurochem. Инт . 82, 28–32. DOI: 10.1016 / j.neuint.2015.02.003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэвис, К. М., Хейр, Д. Дж., Коттам, В., Чен, Н., Хилгерс, Л., Холлидей, Г. и др. (2013). Локализация меди и переносчиков меди в мозге человека. Металломика 5, 43–51. DOI: 10.1039 / c2mt20151h

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Депбойлу, К., Матуш, А., Трибл, Ф., Зори, М., Мишель, П. П., Ридерер, П. и др. (2007). Глия защищает нейроны от внеклеточного нейромеланина человека. Neuro Degener. Dis . 4, 218–226. DOI: 10.1159 / 000101846

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Декстер, Д. Т., Уэллс, Ф. Р., Ли, А. Дж., Эджид, Ф., Эджид, Ю., Дженнер, П. и др. (1989). Повышенное содержание черного железа и изменения ионов других металлов, происходящие в головном мозге при болезни Паркинсона. Дж. Нейрохим . 52, 1830–1836. DOI: 10.1111 / j.1471-4159.1989.tb07264.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Добровольская, Ю., Dehnhardt, M., Matusch, A., Zoriy, M., Palomero-Gallagher, N., Koscielniak, P., et al. (2008). Количественное отображение цинка, меди и свинца в трех различных областях головного мозга человека с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с лазерной абляцией. Таланта 74, 717–723. DOI: 10.1016 / j.talanta.2007.06.051

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Duflou, H., Maenhaut, W., and De Reuck, J. (1989). Региональное распределение калия, кальция и шести микроэлементов в нормальном мозге человека. Neurochem. Рез . 14, 1099–1112. DOI: 10.1007 / BF00965616

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Даррант, С.Ф. (1999). Лазерная абляция масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой: достижения, проблемы, перспективы. J. Anal. Атом. Спектром. 14, 1385–1403. DOI: 10.1039 / a

5h

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эдзима А., Ватанабэ К., Кояма Х., Мацуно К. и Сато Х. (1996). Определение селена в головном мозге человека атомно-абсорбционной спектрометрией в графитовой печи. Biol. Микроэлемент Res . 54, 9–21. DOI: 10.1007 / BF02785316

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Faa, G., Lisci, M., Caria, M. P., Ambu, R., Sciot, R., Nurchi, V. M., et al. (2001). Запасы меди, железа, магния, цинка, кальция, серы и фосфора в мозге при болезни Вильсона. J. Trace Elements Med. Биол . 15, 155–160. DOI: 10.1016 / S0946-672X (01) 80060-2

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фарни, К.(2007). Биологические применения рентгеновской флуоресцентной микроскопии: изучение субклеточной топографии и видообразования переходных металлов. Curr. Мнение. Chem. Биол. 11, 121–127. DOI: 10.1016 / j.cbpa.2007.02.039

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gała zka-Friedman, J., Bauminger, E. R., Szlachta, K., Koziorowski, D., Tomasiuk, R., Jaklewicz, A., et al. (2011). Железо при болезни Альцгеймера и контрольном гиппокампе – Мессбауэра, исследования атомной абсорбции и ELISA. Acta Phys. Pol. А 119, 81–83. DOI: 10.12693 / APhysPolA.119.81

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Галлорини, М. (1995). Стандартные справочные материалы и обеспечение качества данных: урок анализа микроэлементов. Toxicol. Lett . 77, 209–212. DOI: 10.1016 / 0378-4274 (95) 03294-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Галлорини М. и Апостоли П. (1996). Стандартные справочные материалы и обеспечение качества данных при биомедицинском анализе микроэлементов. Biol. Микроэлемент Res . 52, 263–272. DOI: 10.1007 / BF02789167

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, М., Ван, Р., Ю, Ф., Ю, Дж. И Чен, Л. (2018). Визуализация и оценка сульфановой серы при острой ишемии мозга с использованием нацеленного на митохондрии флуоресцентного зонда в ближнем инфракрасном диапазоне. J. Mater. Chem. B 6, 2608–2619. DOI: 10.1039 / C7TB03200E

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Голдберг, В. Дж., И Аллен, Н.(1981). Определение Cu, Mn, Fe и Ca в шести областях нормального мозга человека с помощью атомно-абсорбционной спектроскопии. Clin. Chem . 27, 562–564.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Грейнер А.С., Чан С.С. и Николсон Г.А. (1975). Определение содержания кальция, меди, магния и цинка в идентичных областях полушарий головного мозга человека в норме. Clin. Чим. Acta 61, 335–340. DOI: 10.1016 / 0009-8981 (75)

-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гуншин, Х., Маккензи, Б., Бергер, У. В., Гуншин, Ю., Ромеро, М. Ф., Борон, В. Ф. и др. (1997). Клонирование и характеристика протон-связанного переносчика ионов металлов в млекопитающих, Nature 388, 482–488. DOI: 10.1038 / 41343

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хааке, Э. М. Н., Ченг, Ю. К., Хаус, М. Дж., Лю, К., Нилавалли, Дж., Обенаус, А., и др. (2005). Получение изображений запасов железа в головном мозге с помощью магнитно-резонансной томографии. Magn. Резон. Imaging 23, 1–25.DOI: 10.1016 / j.mri.2004.10.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Харрисон В. В., Нетски М. Г. и Браун М. Д. (1968). Микроэлементы в мозге человека: медь, цинк, железо и магний. Clin. Чим. Acta 21, 55–60. DOI: 10.1016 / 0009-8981 (68)

-7

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хэ, М., Хуанг, Л., Чжао, Б., Чен, Б., и Ху, Б. (2017). Современные функциональные материалы в твердофазной экстракции для определения микроэлементов и их разновидностей методом ICP-MS – обзор. Анал. Чим. Acta 973, 1–24. DOI: 10.1016 / j.aca.2017.03.047

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hebbrecht, G., Maenhaut, W., and Reuck, J. D. (1999). Микроэлементы мозга и старение. Nucl. Instr. Методы Phys. Res. Раздел B Луч Взаимодействие. Mater. Атомы 150, 208–213. DOI: 10.1016 / S0168-583X (98) 00938-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хинрикс, Л. Т., Хместер, Дж., И Уиллс, М. Дж. (2007). Одновременное определение содержания фосфора и серы с помощью ВЭЖХ в сочетании с ИСП-МС высокого разрешения.Примечание по применению 30076 . Thermo FIsher Scientific.

Хёк, А., Деммель, У., Шича, Х., Касперек, К., и Файнендеген, Л. Е. (1975). Концентрация микроэлементов в мозге человека: активационный анализ кобальта, железа, рубидия, селена, цинка, хрома, серебра, цезия, сурьмы и скандия. Мозг 98, 49–64. DOI: 10.1093 / мозг / 98.1.49

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хауэлл, Г. А., Фредериксон, К. Дж. (1990). Метод ретроградного транспорта для картирования систем цинк-содержащих волокон в головном мозге. Мозг Рес . 515, 277–286. DOI: 10.1016 / 0006-8993 (90) -D

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хатчинсон, Р. У., Кокс, А. Г., МакЛеод, К. В., Маршал, П. С., Харпер, А., Доусон, Э. Л. и др. (2005). Визуализация и пространственное распределение бета-амилоидного пептида и ионов металлов в бляшках Альцгеймера с помощью масс-спектрометрии с лазерной абляцией и индуктивно связанной плазмой. Анал. Биохим . 346, 225–233. DOI: 10.1016 / j.ab.2005.08.024

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хайнд, М.Р., Леволь, Дж. М., Скотт, Х. Л. и Додд, П. Р. (2003). Биохимические и молекулярные исследования с использованием аутопсии ткани мозга человека. Дж. Нейрохим . 85, 543–562. DOI: 10.1046 / j.1471-4159.2003.01747.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джеймс, С. А., Майерс, Д. Э., Де Йонге, М. Д., Фогт, С., Райан, К. Г., Секстон, Б. А. и др. (2011). Количественное сравнение методик подготовки к рентгенофлуоресцентной микроскопии ткани головного мозга. Анал.Биоанал. Chem . 401, 853–864. DOI: 10.1007 / s00216-011-4978-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кёберл К. и Байер П. М. (1992). Концентрации редкоземельных элементов в тканях головного мозга человека и камнях в почках определены нейтронно-активационным анализом. J. Соединения сплавов 180, 63–70. DOI: 10.1016 / 0925-8388 (92)

-E

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Корпела, Х., Луенива, Р., Юрьянхейкки, Э., и Кауппила, А.(1986). Концентрации свинца и кадмия в материнской и пуповинной крови, околоплодных водах, плаценте и амниотических оболочках. Am. J. Obstetr. Гинеколь . 155, 1086–1089. DOI: 10.1016 / 0002-9378 (86) -X

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Корвела М., Линд А. Л., Веттерхолл М., Горд Т., Андерссон М. и Петтерссон Дж. (2016). Количественная оценка 10 элементов в спинномозговой жидкости человека у пациентов с хронической болью со стимуляцией спинного мозга и без нее. J. Trace Elements Med. Биол . 37, 1–7. DOI: 10.1016 / j.jtemb.2016.06.003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Krebs, N., Langkammer, C., Goessler, W., Ropele, S., Fazekas, F., Yen, K., et al. (2014). Оценка микроэлементов в мозге человека с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. J. Trace Elements Med. Биол . 28, 1–7. DOI: 10.1016 / j.jtemb.2013.09.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли Т.Г., Парк, Дж. У., Шон, Х. К., Мун, Д. В., Чой, В. В., Чанг, Дж. Х. и др. (2008). Биохимическая визуализация тканей с помощью SIMS для биомедицинских приложений. Заявл. Серфинг. Sci . 255, 1241–1248. DOI: 10.1016 / j.apsusc.2008.05.156

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лейте Якоб-Филхо, В. Р. Э. П., Сайки, М., и Ферретти, Р. Е. Л. (2008). Определение микроэлементов в тканях мозга человека с помощью нейтронно-активационного анализа. J. Radioanal. Nucl. Chem. 278, 581–584.DOI: 10.1007 / s10967-008-1009-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лесковян А.С., Ланциротти А. и Миллер Л.М. (2009). Амилоидные бляшки у мышей PSAPP связывают меньше металла, чем бляшки при болезни Альцгеймера человека. NeuroImage 47, 1215–1220. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2009.05.063

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст |

Микроэлементы – здоровье человека и окружающая среда

\ n \ t \ t \ t

2. Токсичность некоторых тяжелых металлов в сточных водах [1,3,5]

\ n \ t \ t \ t

Все тяжелые металлы воздействуют на человека и окружающую среду по-разному.Например; Свинец в окружающей среде в основном связан с твердыми частицами с относительно низкой подвижностью и биодоступностью. Свинец, как правило, не накапливается биологически, и концентрация металла в пищевых цепях не увеличивается. Свинец не важен для жизни растений или животных. Особую тревогу у населения вызывает влияние свинца на центральную нервную систему. Было показано, что свинец влияет на синтез гемоглобина, и у детей наблюдалась анемия при уровнях свинца в крови выше 40 мкг / дл.Известно, что свинец вызывает повреждение почек. Некоторые эффекты обратимы, тогда как хроническое воздействие высоких уровней свинца может привести к продолжающемуся снижению функции почек и возможной почечной недостаточности. Доказательств канцерогенности свинца и некоторых неорганических соединений свинца для человека недостаточно. Классификация Международного агентства по изучению рака (IARC) относится к классу 2B, который представляет собой агент (смесь), который, возможно, является канцерогенным для человека. Обстоятельства воздействия влекут за собой воздействия, которые могут быть канцерогенными для человека.В окружающей среде свинец прочно связывается с такими частицами, как почва, отложения и осадок сточных вод. Из-за низкой растворимости большинства его солей свинец имеет тенденцию выпадать в осадок из сложных растворов. Он не накапливается в организме большинства организмов, но может накапливаться в биоте, питающейся в основном частицами, например мидии и черви. Эти организмы часто обладают специальными белками, связывающими металлы, которые удаляют металлы из общего распределения в их организме. Как и у людей, свинец может накапливаться в костях.Одним из наиболее важных факторов, влияющих на токсичность свинца в водной среде, является концентрация свободных ионов и доступность свинца для организмов. Свинец вряд ли повлияет на водные растения на уровнях, которые могут быть обнаружены в окружающей среде в целом.

\ n \ t \ t \ t

Меркурий – своеобразный металл. Наиболее заметным является его текучесть при комнатной температуре, но более важными для возможного воздействия ртути на человека и окружающую среду являются два других свойства:

\ n \ t \ t \ t

1. В восстановительных условиях окружающей среды ионная ртуть изменяется. к незаряженной элементарной ртути, которая является летучей и может переноситься на большие расстояния по воздуху.

2. Ртуть может быть химически или биологически преобразована в метилртуть и диметилртуть, из которых первая является биоаккумулятивной, а вторая также летучей и может переноситься на большие расстояния. Ртуть не важна для жизни растений или животных. Органические формы ртути обычно более токсичны для водных организмов, чем неорганические формы. Водные растения подвержены воздействию ртути в воде при концентрациях, приближающихся к 1 мг / литр для неорганической ртути, но при гораздо более низких концентрациях органической ртути.

\ n \ t \ t \ t

Кадмий и соединения кадмия, по сравнению с другими тяжелыми металлами, относительно растворимы в воде. Поэтому они также более мобильны, например, в почва, как правило, более биодоступна и имеет тенденцию к биоаккумуляции. Кадмий не важен для жизни растений или животных. Кадмий легко накапливается многими организмами, особенно микроорганизмами и моллюсками, где факторы биоконцентрации исчисляются тысячами. В водных системах кадмий наиболее легко абсорбируется организмами непосредственно из воды в его свободной ионной форме Cd (II).Острая токсичность кадмия для водных организмов варьируется даже между близкородственными видами и связана с концентрацией свободных ионов металла. Кадмий взаимодействует с метаболизмом кальция у животных. У рыб он вызывает недостаток кальция (гипокальциемию), вероятно, из-за ингибирования поглощения кальция из воды. Последствия длительного воздействия могут включать гибель личинок и временное замедление роста.

\ n \ t \ t \ t

Хром находится в нескольких степенях окисления, но Cr (III) (трехвалентный хром) и Cr (IV) (шестивалентный хром) имеют основное биологическое значение.Между Cr (III) и Cr (VI) существует большая разница в отношении токсикологических и экологических свойств, и их всегда следует рассматривать отдельно. Хром похож на свинец, который обычно связывают с частицами. Хром обычно не накапливается биоаккумуляцией, и концентрация металла в пищевых цепях не увеличивается. В отличие от трех других упомянутых тяжелых металлов, Cr (III) является важным питательным веществом для человека в количестве 50-200 мкг / день. Хром необходим для метаболизма инсулина.Он также важен для животных, хотя не известно, является ли он важным питательным веществом для растений, но все растения содержат этот элемент. В целом Cr (III) значительно менее токсичен, чем Cr (VI). Было продемонстрировано, что Cr (VI) обладает рядом побочных эффектов, от раздражения до рака. Шестивалентный хром в целом более токсичен для организмов в окружающей среде, чем трехвалентный хром. Практически весь шестивалентный хром в окружающей среде является результатом деятельности человека.Хром может сделать рыбу более восприимчивой к инфекции; высокие концентрации могут повредить и / или накапливаться в различных тканях рыб и беспозвоночных, таких как улитки и черви. На размножение водяных блох Daphnia повлияло воздействие 0,01 мг шестивалентного хрома на литр. Шестивалентный хром накапливается водными организмами путем пассивной диффузии. В целом виды беспозвоночных, такие как многощетинковые черви, насекомые и ракообразные, более чувствительны к токсическому воздействию хрома, чем позвоночные, например, некоторые рыбы.Сообщается, что смертельный уровень хрома для некоторых водных и наземных беспозвоночных составляет 0,05 мг / л.

\ n \ t \ t \ t

Медь содержится во многих источниках сточных вод, включая производство печатных плат, гальванику электроники, гальванику, волочение проволоки, полировку меди, производство красок, консервантов для древесины и полиграфические операции. Типичные концентрации варьируются от нескольких тысяч мг / л в отходах электролитической ванны до менее 1 ppm при очистке меди. Медь содержится во многих продуктах питания, в питьевой воде и в воздухе.Из-за этого мы поглощаем огромное количество меди каждый день, когда едим, пьем и дышим. Поглощение меди необходимо, потому что медь – это микроэлемент, необходимый для здоровья человека. Хотя люди могут обрабатывать пропорционально большие концентрации меди, слишком большое количество меди все же может вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Когда медь попадает в почву, она прочно прикрепляется к органическим веществам и минералам. В результате он не уходит очень далеко после выброса и почти никогда не попадает в грунтовые воды.В поверхностных водах медь может перемещаться на большие расстояния, либо взвешенная на частицах ила, либо в виде свободных ионов [8].

\ n \ t \ t \ t

Никель – это природный элемент, широко используемый во многих отраслях промышленности в судостроении, автомобилестроении, электротехнике, нефтяной, пищевой и химической промышленности. Хотя никель не вреден в малых количествах, никель токсичен для людей и животных в высоких концентрациях. Никель может присутствовать в сточных водах в результате деятельности человека. Источники никеля в сточных водах включают сточные воды с круизных судов, промышленные предприятия и химическую промышленность [9].

\ n \ t \ t \ t

Мышьяк содержится в сточных водах предприятий электронной промышленности, производящих пластины из арсенида галлия и электронные устройства. Его также можно найти в производстве кремниевых полупроводников, где используются имплантаты с высокой дозой мышьяка. Другими источниками мышьяка являются грунтовые воды в сельскохозяйственных районах, где мышьяк когда-то использовался в качестве инсектицида. Большинство экологических проблем, связанных с мышьяком, являются результатом мобилизации в естественных условиях. Однако горнодобывающая деятельность, сжигание ископаемого топлива, использование пестицидов, содержащих мышьяк, гербицидов и осушителей сельскохозяйственных культур, а также добавок мышьяка в корм для скота создают дополнительные воздействия.Мышьяк существует в степенях окисления −3, 0, +3 и +5. Каждый из них оказывает различное токсическое воздействие как на человека, так и на окружающую среду.

\ n \ t \ t \ t

Фактически все химические вещества, включая даже основные элементы, лекарства и фактически воду, токсичны выше (и ниже) их предельных значений. Однако некоторые элементы, такие как мышьяк, свинец, кадмий, ртуть, описываемые как токсичные, известны как токсичные для живых существ в любой концентрации, и их не требуется попадание в организм даже в сверхследных количествах.

\ n \ t \ t \ n \ t \ t \ t

3. Методы определения тяжелых металлов в пробах сточных вод

\ n \ t \ t \ t

Для определения тяжелых металлов в следовых количествах существует много неорганических такие методы, как FAAS, ETAAS, ICP-OES, ICP-MS, а также анодная зачистка и спектроскопия недавнего лазерного пробоя (LIBS). У каждого метода есть свои преимущества и недостатки, которые будут обсуждаться в этой главе.

\ n \ t \ t \ t

Фактически все этапы анализа, а именно (i) репрезентативный отбор проб, (ii) предотвращение потери аналита e.г. его сорбция на стенке сосуда, (iii) загрязнение из окружающей среды, товаров, химикатов, добавленных к образцу, (iv) передача образца в лабораторию, (v) обработка образца перед анализом (выщелачивание, экстракция, предварительное концентрирование / разделение анализируемые вещества, (vi) выбор метода с учетом его ограничений, (vii) калибровка сосудов, инструмента и т. д., (viii) подготовка образца, всех растворов, стандартов правильно и надлежащим образом, (ix) для проверки точности метода Использование сертифицированных стандартных образцов (CRM), (x) статистическая оценка результатов и отчетность – все это звенья цепи.Каждый шаг является важным и потенциальным источником ошибок, если его не применять удобно. Самое слабое кольцо цепи ограничивает точность и качество результатов. Если он сломан, анализ рушится. Поэтому все этапы анализа следует выполнять с осторожностью. Проблема или ошибка даже на одном из этих шагов приводят к неверному результату. Как и во всех анализах, этап подготовки пробы является наиболее важным, который должен выполняться быстро, легко и безопасно. Пробы сточных вод могут содержать твердые частицы или органические материалы, которые могут потребовать предварительной обработки перед спектрометрическим анализом.Для анализа общего содержания металлов в образце необходимо определить концентрацию металлов, неорганически и органически связанных, растворенных или твердых частиц.

\ n \ t \ t \ t

Как указано в Стандартных методах, образцы, которые являются бесцветными и прозрачными, с мутностью <1 NTU (нефелометрическая единица мутности), без запаха и могут быть проанализированы напрямую или, при необходимости, после обогащения с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии (пламя или электротермическое испарение) или спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (атомно-эмиссионная или масс-спектрометрия) для металлов без разложения.Для дальнейшей проверки или при обнаружении изменений в существующих матрицах следует провести сравнение переваренных и непереваренных образцов [10].

\ n \ t \ t \ t

Если образцы содержат твердые частицы и будут анализироваться только растворенные металлы, фильтрации образца и анализа фильтрата будет достаточно. На всякий случай, если речь идет о твердых частицах, предлагаются удобные процедуры пищеварения. Поскольку разные процедуры фильтрации дают разные холостые значения, всегда рекомендуется проводить исследования с холостым раствором.Если требуется определить только содержание металлов в твердых частицах, то образец фильтруется, а фильтр переваривается и анализируется.

\ n \ t \ t \ t

Для уменьшения помех органическая матрица образца должна быть разрушена путем разложения, а металлсодержащие соединения разложены для получения свободных ионов металлов, которые могут быть определены атомно-абсорбционной спектрометрией (AAS) или с индуктивно связанной плазмой (ICP) более удобно. Процедуры разрушения органических материалов и растворения тяжелых металлов делятся на три группы; влажное разложение кислотными смесями перед элементным анализом, сухое озоление с последующим кислотным растворением золы и разложение с помощью микроволн [11].При стандартных методах, если концентрация металла составляет около 10-100, рекомендуется переваривать 10 мл образца. Для меньших концентраций металла объем образца может составлять около 100 мл для последующего обогащения [10]. Для большинства процедур разложения используется азотная кислота, которая является приемлемой матрицей как для пламенной, так и для электротермической атомной абсорбции и ICP-MS [12]. Для разложения азотной кислотой 100 мл образца нагревают в стакане с 5 мл концентрированной азотной кислоты. Следует избегать кипячения и повторять добавление кислоты до получения светлого прозрачного раствора [10].Иногда, если образцы содержат легко окисляемые органические вещества, можно использовать смеси HNO ₃ – H ₂ SO ₄ или HNO ₃ – HCl. Могут использоваться образцы с высоким содержанием органических веществ, смеси HNO ₃ – HClO ₄ или HNO ₃ -H ₂ O ₂ или HNO ₃ -HClO ₄ -HF. Последнее особенно важно для растворения твердых частиц. Для образцов с высоким содержанием органических веществ может быть предпочтительным сухое озоление.Системы влажного сбраживания выполняются либо с обратным холодильником, либо в химическом стакане на лабораторной горячей плите. Эти методы имеют ограничения по температуре из-за риска загрязнения воздуха, лабораторного оборудования и т. Д. Также могут быть потеряны летучие элементы (As, Cd, Pb, Se, Zn и Hg и т. Д.). Ограничение температуры можно преодолеть с помощью закрытых сосудов под давлением, то есть с помощью микроволнового разложения. Закрытые системы позволяют использовать высокое давление выше атмосферного. Это позволяет кипятить при более высоких температурах и часто приводит к полному растворению большинства образцов [13].В Стандартах Американского общества испытаний и материалов (ASTM) (D1971-11) «Стандартные методы разложения проб воды для определения металлов с помощью FAAS, ETAAS, ICP-OES или ICP-MS» для проб сточных вод рекомендуется: использовать, 100 объемов образца: 5 объемов HCl: 1 объем HNO ₃ помещают в сосуды для микроволнового разложения на 30 минут при 121ºC и 15 фунтах на квадратный дюйм [14]. Сравнение методов пищеварения приведено в таблице 1.

\ n \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t\ n \ t \ t \ t \ t \ t\ n \ t \ t \ t \ t \ t\ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ т \ т \ т \ т \ т \ т \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t

\ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t	Мокрое озоление	Микроволновое разложение
Расход времени	Медленный	Rapid
Температура	Низкий	Высокий
Давление	Атмосферное	Над атмосферой
Навыки оператора	Высокая	Умеренная
Безопасность	Коррозионно-взрывоопасные реагенты	Коррозионно-взрывоопасные реагенты
Эксплуатационные расходы	Низкий	Высокий
Влияние окружающей среды	High	Низкий
Потери и загрязнение аналита	High	Low

Таблица 1.

Сравнение методов пищеварения.

\ n \ t \ t \ t

После выбора эффективного этапа подготовки образца ниже описаны наиболее полезные методы, такие как атомно-абсорбционная спектрометрия (AAS), оптико-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES), масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой. (ICP-MS), спектроскопия лазерного пробоя (LIBS) и анодное удаление.

\ n \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t

3.1. Атомно-абсорбционная спектрометрия

\ n \ t \ t \ t \ t

Атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС) – это аналитический метод количественного определения более 70 различных элементов в растворах или непосредственно в твердых образцах.Процедура зависит от распыления элементов различными методами распыления, такими как пламя (FAAS), электротермический (ETAAS), гидридный или холодный пар. У каждого метода распыления есть свои преимущества и ограничения или недостатки. Сравнение нескольких методов ААС приведено в таблице 2.

\ n \ t \ t \ t \ t

В FAAS используются два типа пламени: (i) пламя воздух / ацетилен, (ii) пламя закиси азота / ацетилена. Тип пламени зависит от термостойкости анализируемого вещества и его возможных соединений, образующихся с сопутствующими веществами пламени.Температура, образующаяся в пламени воздух-ацетилен, составляет около 2300 ° C, тогда как пламя ацетилен-закись азота (оксид диазота) составляет около 3000 ° C [15]. Обычно с воздухом / ацетиленом пламенная сурьма, висмут, кадмий, кальций, цезий, хром, кобальт, медь, золото, итидий, железо, свинец, литий, магний, марганец, никель, палладий, платин, калий, родий, рутений, серебро, можно определить натрий, стронций, таллий, олово и цинк. С другой стороны, для тугоплавких элементов, таких как алюминий, барий, молибден, осмий, рений, кремний, торий, титан и ванадий, следует использовать пламя закиси азота / ацетилена [10].Но некоторые элементы, такие как ванадий, цирконий, молибдений и бор, имеют более низкую чувствительность при определении с помощью FAAS, потому что температура недостаточна для разложения соединений этих элементов. Образцы должны быть в форме раствора или расщеплены для обнаружения FAAS. Типичные пределы обнаружения составляют около диапазона ppm, а анализ образца занимал 10-15 секунд на элемент [16]. Блок-схема FAAS и GFAAS изображена на рисунке 1. Обычно используются лампы с полым катодом в качестве источника, пламя или графитовая печь в качестве распылителя, решетка в качестве селектора длины волны и фотоумножитель в качестве детектора.

\ n \ t \ t \ t \ t

Рисунок 1. Блок-схема

для FAAS и GFAAS.

\ n \ t \ t \ t \ t

Mahmoud et al. определяли Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd и Pb методом FAAS после обогащения химически модифицированным силикагелем N- (1-карбокси-6-гидрокси) бензилиденпропиламином (SiG-CHBPA) [16]. Афхами и др. определили Cd в образцах воды после экстракции по температуре помутнения в Triton X-114 без добавления хелатирующих агентов [18]. Мохамед и др. определили разновидности хрома на основе каталитического действия Cr (III) и / или Cr (VI) на окисление 2-амино-5-метилфенола (AMP) с H ₂ O ₂ с помощью FAAS [19].Махмуд и др. предварительно сконцентрированный Pb (II) с помощью недавно модифицированных трех адсорбентов оксид алюминия – физически загруженный дитизон, затем определен с помощью FAAS [20]. Cassella et al. подготовили мини-колонку, заполненную стирол-дивинилбензольной смолой, функционализированной (S) -2- [гидрокси-бис- (4-винилфенил) -метил] пирролидин-1-карбоновой кислотой, этиловым эфиром для определения Cu в образцах воды [21 ]. Карлетто и др. использовали хелатирующую смолу 8-гидроксихинолин-хитозан в автоматизированной системе предварительного концентрирования для определения Zn (II) методом FAAS [22].Gunduz et al. предварительно сконцентрировали Cu и Cd с использованием наночастиц TiO ₂ ядро-оболочка Au, модифицированных 11-меркаптоундекановой кислотой, и проанализировали их суспензию [23].

\ n \ t \ t \ t \ t

ETAAS в основном совпадает с FAAS; Единственная разница в том, что пламя заменено графитовой трубкой, которую можно нагреть до 3000 ° C для распыления. Поскольку образец распыляется в гораздо меньшем объеме, плотность атомов будет выше, его предел обнаружения намного больше, чем у FAAS, около диапазона частей на миллиард. Программа графитовой печи обычно состоит из четырех этапов; сушка для испарения растворителя; пиролиз для удаления компонентов матрицы; распыление для образования свободных газообразных атомов аналита; очистка для удаления остатков при высокой температуре.Обычно пробы представляют собой жидкости, но есть также некоторые коммерческие инструменты для отбора твердых проб. Анализ занимал 3-4 минуты на каждый элемент. 50 и более элементов могут быть проанализированы GFAAS [15].

\ n \ t \ t \ t \ t

Burguera et al. определение бериллия в природных и сточных водах с использованием проточно-инжекционного концентрирования путем растворения в осадке для электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии. Они использовали метод осаждения количественно с NH ₄ OH-NH ₄ Cl и собрали в трубку с узлами Tygon без использования фильтра, после чего осадок растворяли азотной кислотой, вводимой в графитовую печь [24].Baysal et al. осуществляется для предварительного концентрирования Pb комплексом дитиокарбамата кобальта / пирролидина (Co (PDC) ₂ ). Для этого сначала свинец соосаждался с комплексом кобальт / пирролидин дитиокарбамат, образованным с использованием пирролидин дитиокарбамата аммония (APDC) в качестве хелатирующего агента и кобальта в качестве элемента-носителя. Затем супернатант отделяли и непосредственно анализировали суспензию осадка, приготовленного в Triton X-100 [25].

\ n \ t \ t \ t \ t

Атомно-абсорбционная спектрометрия с генерацией гидрида – это методика для некоторых металлоидных элементов, таких как мышьяк, сурьма, селен, а также олова, висмута и свинца, которые вводятся в прибор в газовой фазе.Гидрид образуется в основном путем добавления боргидрида натрия к образцу в кислой среде в камере генератора. Летучий гидрид образующегося аналита переносится инертным газом в распылитель, где он распыляется. Степень окисления металлоида очень важна, поэтому перед введением в гидридную систему необходимо определить степень окисления металлоида. Этот метод снижает предел обнаружения (LOD) в 10-100 раз [15,27]

\ n \ t \ t \ t \ t

Коэльо и др. Представили простую процедуру, разработанную для прямого определения As (III) и As (V) в пробах воды методом атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидрида с инжекцией потока (FI – HG – AAS) без предварительного восстановления As (V) [24].Кэбон и Мадек определили сурьму в пробах морской воды с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии с непрерывным впрыском гидрида. После генерации гидрида в непрерывном потоке и его сбора на графитовой трубке, покрытой иридием, содержание сурьмы определяли атомно-абсорбционной спектрометрией в графитовой печи [28]. Yersel et al. разработали метод разделения с синтетическим цеолитом (морденит), чтобы устранить влияние газовой фазы Sb (III) на As (III) во время атомно-абсорбционного спектрометрического определения генерации гидрида кварцевой печи [29].Anthemidis et al. определили мышьяк (III) и общий мышьяк в воде с помощью онлайн-системы последовательного введения и атомно-абсорбционной спектрометрии с генерацией гидридов [31]. Эрдоган и др. определили неорганические соединения мышьяка методом атомно-абсорбционной спектрометрии с образованием гидридов в образцах воды после концентрирования / разделения на нано-ZrO ₂ / B ₂ O ₃ твердофазной экстракцией [31]. Коркмаз и др. разработала новую кремнеземную ловушку для определения свинца с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии с образованием гидридов.Устройство состоит из трубки из диоксида кремния диаметром 7,0 см, которая снаружи нагревается до заданной температуры. Пары гидрида свинца генерируются с помощью обычной проточной системы генерации гидрида. Ловушка размещается между газожидкостным сепаратором и Т-образной трубкой из кремнезема; устройство улавливает аналиты при 500 ° C и высвобождает их при дальнейшем нагревании до 750 ° C. Присутствие газообразного водорода необходимо для револатизации; O ₂ также должен присутствовать газ [32].

\ n \ t \ t \ t \ t

Метод распыления холодным паром используется для определения ртути, которая является единственным элементом, который имеет достаточное давление пара при комнатной температуре.Метод основан на преобразовании ртути в Hg ⁺² с последующим восстановлением Hg ⁺² хлоридом или боргидридом олова (II). Затем произведенный элементель ртуть уносился в длиннопроходную абсорбционную трубку вместе с инертным газом. Поглощение этого газа при 253,7 нм определяет концентрацию. Предел обнаружения составляет около миллиардных долей. Помимо неорганических соединений ртути, проблемы возникают с органическими соединениями ртути, поскольку они не могут быть восстановлены до элемента тетрагидроборатом натрия, и особенно хлоридом олова.Поэтому перед фактическим определением рекомендуется применять соответствующий метод пищеварения [15].

\ n \ t \ t \ t \ t

Kagaya et al. удалось определить органическую ртуть, включая метилртуть и фенилртуть, а также неорганическую ртуть с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии холодного пара (CV-AAS) с добавлением раствора гипохлорида натрия [33]. Пурреза и Ганеми разработали новую твердофазную экстракцию для определения ртути. Ионы Hg (II) удерживались на мини-колонке, заполненной порошком агара, модифицированным 2-меркаптобензимидазолом.Удерживаемые ионы Hg (II) были элюированы и проанализированы методом CV-AAS [34]. Sahan и Sahin разработали для онлайн-концентрирования твердой фазы и атомно-абсорбционного спектрометрического определения Cd (II) в водных образцах. Хелатирующую смолу иминодиацетата Lewatit Monoplus TP207 использовали для разделения и концентрирования ионов Cd (II) при pH 4,0 [35].

\ n \ t \ t \ t \ t

Однако качественный анализ не может быть выполнен с помощью AAS, потому что для каждого элемента используется своя лампа с полым катодом (HCL).Следовательно, элементы должны определяться один за другим, что делает качественный анализ практически невозможным. Кроме того, неметаллы не могут быть определены, потому что длины волн их атомного поглощения находятся в далеком УФ-диапазоне, который не подходит для анализа из-за поглощения компонентов воздуха.

\ n \ t \ t \ t \ t

С 2004 года, атомно-абсорбционный спектрометр с источником непрерывного спектра высокого разрешения (HR-CS-AAS) нового поколения, который оснащен ксеноновой лампой с короткой дугой высокой интенсивности, двойным монохроматором высокого разрешения, ПЗС-детектором. производятся.Лампа с непрерывным источником излучает излучение с интенсивностью, по крайней мере, на порядок выше, чем у обычной лампы с полым катодом (HCL), во всем диапазоне длин волн от 190 до 900 нм. С помощью этих инструментов, помимо линии анализа, одновременно записывается спектральная среда, которая показывает шумы и помехи, влияющие на анализ. Улучшенная одновременная коррекция фона и возможности коррекции спектральных помех, повышают точность аналитических результатов.Детектор высокого разрешения позволяет минимизировать помехи за счет оптимального разделения линий. С помощью этих инструментов не только металлы и неметаллы, например F, Cl, Br, I, S, P можно определить по их сверхтонкой структурированной двухатомной молекулярной абсорбции. Существуют различные работы по определению фторидов с помощью GaF [36], SrF [37], AlF [38], CaF [39], хлорида AlCl [40], InCl [41], бромида AlBr [42], CaBr [43]). ], серу по CS [44], фосфор по PO [45].

\ n \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t\ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t\ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t\ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t\ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t\ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ т \ т \ т \ т \ т \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ n \ t \ t \ t \ t \ t

\ n \ t \ t \ t \ t \ t \ t \ t	FAAS	GFAAS	Hydride Generation AAS	Cold Vapor AAS
Элементы	68	50	As, Se, Sb, Bi, Pb, Sn	Hg
Предел обнаружения	+	++++	++++	++++
Precision	++++	+	+	+
Помехи	+++	+	++++	++++
Время анализа	+++ +	+	++	++
Подготовка образца	+++	+ ++	++	++
Навыки работы	+++	++	++	++
Стоимость эксплуатации	++++	++	++	++

Таблица 2.

Сравнение методов ААС.

+ Плохо, ++: Умеренно, +++: Хорошо, ++++: Очень хорошо

\ n \ t \ t \ t \ n \ t \ t

\ n \ t \ t \ t

3.2. Индуктивно-связанная плазма O

МИНЕРАЛЫ И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ – howMed

• Минералы – элементы периодической таблицы Менделеева

• Выделено более 25

• Минералы – это элементы, кроме углерода, водорода, азота и кислорода, которые необходимы для хорошего здоровья.

• Минералы составляют от 4 до 5% массы тела

• Многие минералы находятся в ионной форме

Минералы работают в сочетании друг с другом и с другими питательными веществами

• Две категории:

• макроминералов> 0,005%

• микроминералов <0,005%

• Макроминералы необходимы взрослым людям на уровне 100 мг или более в день

• Микроминералы часто называют микроэлементами

Функции полезных ископаемых

• Обеспечивает подходящую среду для клеточной активности

• Играют главную роль в осмотическом феномене

• Участвует в кислотно-основном балансе

• Придает жесткость и твердость определенным тканям (кости и зубы)

• Входят в состав различных соединений

Металлоферменты:

Примеры металлоферментов:

– супероксиддисмутаза (Zn и Cu)

– карбоксипептидаза А (Zn)

– карбоангидраза (Zn)

– цитохромоксидаза (Fe и Cu)

– ксантиноксидаза (Co и Fe)

1) Натрий (Na)

• Натрий – главный катион во внеклеточных жидкостях

• Цельная кровь содержит 160 мг / дл

• Плазма содержит 330 мг / дл

• Регулируют в почках

• Выделено с мочой

для взрослых: 1.От 1 до 3,3 г / день

пищевые источники: поваренная соль, соленые продукты (картофельные чипсы, крендели и т. Д.), Пищевая сода, молоко

Функции включают:

осмотическое равновесие

кислотно-щелочной баланс

перенос углекислого газа

Проницаемость клеточной мембраны

Раздражительность мышц

• абсорбция и метаболизм:

– легко впитывается

– выводится с мочой и потом

– альдостерон увеличивает реабсорбцию в почечных канальцах

• дефицит натрия:

– обезвоживание

– ацидоз

– атрофия тканей

• избыток натрия:

– отек

– гипертония

Факторы, влияющие на выделение Na +

Клубочковая фильтрация

Тубулярная реабсорбция

Гормоны

Истощение

Калий (К)

• Калий является основным катионом внутриклеточной жидкости (мышцы)

• Источники питания: овощи, бананы, цитрусовые, помидоры, зерна, мясо, молоко, крендель

• абсорбция и метаболизм:

– легко впитывается

– секретируется почками (также с потом)

• для взрослых: 1.5 – 4,5 г / день

• Функции:

– компонент буфера

– кислотно-щелочной баланс

– водный баланс

– мембранный транспортный

– нервно-мышечная активность

– Ферменты

– гликогенез

• избыток (гиперкалиемия)

– причин:

• внезапное увеличение всасывания

• тяжелые ожоги тканей

• Почечная недостаточность

• острый и хронический ацидоз

– симптомы:

• слабость скелетных мышц (нарушение дыхания

• сердечные аномалии

• Дефицит (гипокалиемия)

– причин:

• повышение почечной экскреции

• Диурез

• алкалоз

• сильная рвота и диарея

• кожные потери с потом

– симптомы:

• слабость скелетных мышц (нарушение дыхания

• Слабость гладких мышц

• аномалии сердца: остановка сердца

Лечение гиперкалиемии

• обратные кардиотоксические эффекты:

– глюконат кальция IV

• увеличивает поглощение калия клетками:

– декстроза (IV)

– инсулин (в / в)

– бикарбонат натрия (IV)

• удалить излишки калия из организма:

– полистиролсульфонат натрия (кайексалат)

Кальций (Ca)

• самый распространенный из минералов в организме

• необходимо всем клеткам, составляет 1% массы тела

• в наибольшем количестве в костях (97%)

• Молоко, яичный желток, листовые овощи

• Не диффундирующий, диффузионный

– взрослые: 800 мг / день

– беременность и лактация: 1200 мг / день

• контролируется паратироидным гормоном (ПТГ), кальцитонином и витамином D

• поддерживается при концентрации 9-11 мг / дл в плазме

• примерно 1/2 находится в ионизированной форме в сыворотке крови

• другая 1/2 связана с белком (комплекс цитрата кальция)

• Функция кальция:

– структурная единица костей и зубов

– сокращение и расслабление мышц

– стабилизирует нервную ткань

– требуется для свертывания крови

– активирует различные ферменты (киназу гликогенфосфорилазы, амилазу слюны и поджелудочной железы)

– экзоцитоз

• Поглощение кальция:

– переменная из-за нерастворимых солей:

• фосфат

• Карбонат

• Сульфат

• образует кальциевые мыла с жирными кислотами

• Соль желчная

• Кислотный pH

• Гормоны паращитовидной железы

• кальцитонин

• Экскреция:

• моча и кал

• усилен недостатком витамина D и приемом большого количества белков (кислая моча)

Хлорид (Cl)

• незаменимый анион

• тесно связано с натрием в пищевых продуктах, тканях и жидкостях организма, а также в выделениях

• легко всасывается вместе с натрием

• выводится в основном почками (~ 2% с калом и ~ 4-5% с потом

• важен для осмотического баланса, кислотно-щелочного баланса и образования HCl в желудке

• Дефицит хлорида:

• гипохлоремический алкалоз – крайняя нехватка или потеря хлорида

• Гиповолемия – Низкий объем крови

• неукротимая рвота

фосфор

• Фосфор – второй по содержанию минерал в организме (22% от общего содержания минералов)

• 80% конструкционные:

• 20% метаболически очень активны:

• Источник; молоко, сыр, яйца, фасоль, рыба

• RDA для фосфора устанавливается на основе соотношения 1: 1 с кальцием

Поглощение

• С пищей в виде неорганического фосфата

• Чрезмерное потребление железа

• Витамин D

• Соотношение Ca: P

Функции

• Участвовать в формировании костей

• Высокоэнергетические соединения, АТФ, GT и т. Д.

• Составляющая ДНК, РНК

• Фосфолипиды

• Дефицит: Повышенная концентрация кальция в плазме; Повышенная концентрация паращитовидных желез.

• Токсичность: Чрезмерное проглатывание может вызвать остеопороз и тяжелую диарею.

Магний (Mg)

• Присутствует во внутриклеточных жидкостях

• 50% от общего количества в кости

• 45% в мышечной и нервной ткани

• 5% во внеклеточных жидкостях

• Абсорбируется в тонком кишечнике

Источники пищи: зерна, орехи, семена, молоко, зеленые овощи, морепродукты, рис, мясо

• RDA: 350 мг / день

– беременность и кормление грудью: 450 мг

Функции:

• Костная структура;

• Стабилизирует внутриклеточную структуру АТФ;

• Коэнзим в 80% всех ферментов,

• Цикл Креба и реакции с синтезом белков и нуклеиновых кислот;

• Участвует в производстве щитовидной / паращитовидной железы.

Токсичность: Может вызывать угнетение ЦНС, дезориентацию, психотическое поведение, судороги

Гипомагниемия

CNS

– дезориентация, психотическое поведение, судороги

Нервно-мышечная система:

– магний оказывает прямое угнетающее действие на скелетные мышцы

СЛЕДОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Медь

• важный микроэлемент

• Взрослый R.D.A .: 2 мг / день

• Взрослый – 100–150 мг

• Салфетки: Печень, мозг и желчь.

• источников

• печень, моллюски, цельное зерно, вишня, бобовые, орехи

• Абсорбция / Выведение

• 5-10% абсорбируется, остается с калом

• компонент нескольких ферментов:

• тирозиназа

• аминоксидаза

• цитохром С оксидаза

• дофамин-бета-гидроксилаза

• супероксиддисмутаза медь / цинк

• Медь присутствует в составе

Церулоплазмин

Эритрокуперин

Цереброкуперин

• Важен для абсорбции и утилизации железа

Дефицит

снижение поглощения железа

Остеопороз

деминерализация костей

Нарушение эритропоэза

Токсичность: Повышенный уровень может привести к умственной / физической усталости; Депрессия; Раздражение желудочно-кишечного тракта, болезнь Вильсона

ЦИНК

Взрослый R.D.A .: 15 мг / день

Источники питания: Мясо, яйца, морепродукты, молоко, зерно, шпинат, соевые бобы и семена подсолнечника.

Салфетки: Простата, кожа и сетчатка.

Функции: Необходимый кофермент в более чем 200 различных ферментных системах;

Связано с метаболизмом холестерина, белков и энергии;

Требуется для синтеза нуклеиновых кислот и транспорта диоксида углерода;

Необходим для нормального роста,

Дефицит: Нарушение синтеза РНК / ДНК и белка; Хронические инфекции; Снижают рост и половое созревание; Снижение вкуса и запаха.

Токсичность: Нарушение иммунного ответа; Потоотделение; Хроническая тошнота и рвота

Железо (Fe)

• 2 вида утюгов

– гемовое железо

• гемоглобин, миоглобин, каталазы, пероксидазы, цитохромы (a, b и c, цитохром P450

– негемовое железо

• ферритин, гемосидерин, гемофусцин, трансферрин, феррофлавопротеины, гидроксилазы ароматических аминокислот

Поглощение железа

Средний рацион содержит 10-15 мг железа в день

Нормальный человек поглощает 5-10% этого железа или 0.5 – 1,0 мг в день

Всасывание железа увеличивается в ответ на низкие запасы железа

находится в верхней части тонкой кишки

Всасывается около 10% пищевого железа

Требуется медь

Утюг пищевой

1) гемовое железо

– мясо

– птица

– рыба

20-23% гемового железа абсорбируется

2) негемовое железо

– овощи

– фрукты

– бобовые

– орехи

– хлеб и крупы

Абсорбируется только 3% негемового железа

р.D.A .: 10 мг / день

Источники питания: Мясо, шпинат, соя, сушеные бобовые, моллюски, устрицы, сухофрукты и яичный желток.

Функции: Транспорт кислорода в крови и мышечной ткани; Участвует в переносе электронов и окислительном фосфорилировании; Помогает улучшить работу мышц.

Распределение и хранение железа

• переносится в кровоток через трансферрин (глобулин a b)

• хранится в 2-х формах:

• ферритин (водорастворимый комплекс, состоящий из ядра гидроксида железа и белковой оболочки (апоферритин)

• гемосидерин (твердое вещество, состоящее из агрегатов кристаллов железа)

• Сохраняется в печени, селезенке, костном мозге, клетках слизистой оболочки кишечника и плазме

ДЕФИЦИТ ЖЕЛЕЗА

Начальные симптомы расплывчаты и нечетко определены

• легкая утомляемость

• отсутствие аппетита

• головная боль

• головокружение

гипохромно-микроцитарная анемия

• микроцитоз (маленькие эритроциты)

• гипохромия (недостаточное содержание гемоглобина)

• пойкилоцитоз (причудливые формы)

• анизоцитоз (разные размеры)

МАРГАНСКИЙ

Взрослый R.D.A .: 2-5 мг / день

Источники питания: Цельнозерновые крупы, листовые овощи, орехи и чай.

Тканевые магазины: Печень, почки, шишковидная железа / гипофиз и поджелудочная железа.

Функции: Ассоциируется с ферментами, участвующими в метаболизме, росте / поддержании соединительной ткани, костей и хрящей;

Причастен к производству меланина,

Синтез жирных кислот,

образование мембранных фосфолипидов и протромбина.

Необходим для усвоения витамина С.

Дефицит: Нарушение обмена глюкозы; Дефицит мукополисахаридов и липополисахаридов; Психиатрические расстройства; Снижение умственной активности и неврологические расстройства.

Токсичность: Высокие дозы могут вызвать гипертонию и необратимые неврологические расстройства; Может влиять на метаболизм других металлов / минералов.

СЕЛЕН

Взрослый R.D.A .: 25-200 мг / день

Источники питания: Морепродукты, печень, почки, цельнозерновые продукты, овощи, чеснок и бразильские орехи.

Тканевые магазины: Эритроциты, печень, сердце селезенки и ногти.

Функции: Ключевой компонент фермента глутатионпероксидазы, который защищает ткани, особенно клеточные мембраны, от свободнорадикальной патологии; Стимулирует выработку антител и синтез белка в печени; Активирует РНК и ДНК.

Дефицит: Заболевание печени, возможно дефицит при синдроме внезапной детской смерти; Белковая калорийность питания; Асперматогенез; Катаракта, рак; Сердечно-сосудистые заболевания.

Токсичность: Печеночная недостаточность; Подавляет митоз клеток; Потеря волос; Хронический артрит; Сахарный диабет; Повреждение почек

Йод

• Йод необходим для образования гормонов щитовидной железы

• Дефицит йода проявляется зобом (увеличением щитовидной железы)

• Соленая рыба и водоросли – хороший источник йода

• Чтобы предотвратить развитие эндемического зоба, в таблетированную соль добавлен йодид натрия

фтор

• Основные источники включают питьевую воду и растения

• Среднесуточное потребление: 1.5 – 4,0 мг / день

• Считается незаменимым из-за его благотворного воздействия на зубную эмаль

• Преимущества: уменьшение кариеса зубов, укрепление костей, уменьшение остеопороза и кальцификации аорты

• В больших количествах вредно для зубов; флюороз зубов: тусклые белые пятна на зубах

ХРОМ

• R.D.A: 50 – 200 мг / день

• Источники питания: Мясные продукты, сыр, цельнозерновые продукты, молоко, яйца, дрожжи, грибы и перец.

• Источники тканей: Кожа, жир, надпочечники, мозг, селезенка и мышцы.

• Функции: Существенная часть фактора толерантности к глюкозе, необходимая для потенцирования инсулина; Стимулирует синтез жирных кислот и холестерина.

КОБАЛЬТ

• D.A .: 3-5 мг / день

• Источники питания: Почки, говядина, баранина, телятина, птица, морская рыба, молоко, сыр и яйца.