Тезисы научно-исследовательской работы

Кинзябаевой Лилии Маратовны

МОУ ЦО №67 Калининского района городского округа г. Уфа.
Направление исследований: медицинская экология.
Название темы: «Микроэлемент жизни».
Актуальность проблемы.

Железо относится к наиболее распространенному элементу. В организме человека содержится 4-7 г железа. Наибольшее его количество находится в крови, селезенке, печени, костном мозге, мышцах, почках и сердце.

Содержание железа в крови – важнейший показатель гомеостаза.

Во всем мире остро стоит проблема железодефицитной анемии (ЖДА). Каждый пятый житель на планете страдает ЖДА. Кроме данного заболевания есть ряд других болезней, связанных с содержанием железа в организме человека.

Санитарно-просветительская работа среди населения по вопросам профилактики и лечения данных заболеваний – одна из возможностей уменьшить количество заболевших людей.
Цель.

Углубить знания о химическом элементе железе, как микроэлементе человеческого организма.

1. 
   Изучить научную литературу по нутрицитологии, затрагивающую микроэлемент – железо.
   
2. 
   Изучить медицинскую литературу по заболеваниям, связанным с повышением и понижением содержания железа в организме.
   
3. 
   Изучить ценность растений, содержащих микроэлемент железо.
   
4. 
   Изучить ценность продуктов питания, на наличие в них микроэлемента – железа.
   
5. 
   Изучить фармакологическое воздействие железосодержащих препаратов и пищевых добавок.
   

Для лечения этих заболеваний не последнюю роль играет диета. Мной изучена ценность растений и продуктов питания на содержание микроэлемента железа, и я сделала следующие выводы:

1. 
   Сбалансированное питание может поддержать организм при недостатке железа в организме.
   
2. 
   Так как доступность железа, содержащегося в овощах и продуктах всего лишь 5% от его содержания, соблюдение диеты недостаточно для лечения заболеваний, необходимо контролировать показатели гемоглобина крови и находиться под наблюдением врача.
   
3. 
   Применение как фармакологических препаратов, так и пищевых добавок должен назначать врач.
   

Работа, проделанная мной, не должна оставить равнодушными тех людей, которые хотят жить полноценной здоровой жизнью. Я, став через шесть лет врачом – педиатром, приложу все свои силы для профилактики и лечения заболеваний у детей, в том числе и заболеваний, связанных с изменениями содержания железа в организме.

Научная исследовательская работа

в направлении медицинская экология

«Микроэлемент жизни»

Выполнила:

ученица 11А класса

МОУ ЦО №67 г. Уфа

Кинзябаева Лиля

Руководитель:

учитель химии и биологии

Швейкина С. В.

1. 
   Классификация химических элементов в человеческом организме.
   
2. 
   Жизненно – важные химические элементы.
   
   1. 
      Содержание химического элемента железа в организме человека.
      
   2. 
      Функции железа.
      
3. 
   Заболевания, связанные с изменением содержание железа в организме.
   
   1. 
      Железодефицитная анемия (ЖДА).
      
   2. 
      Гемохроматоз.
      
   3. 
      Нарушение концентрации атомовитов при раке молочной железы.
      
   4. 
      Сидероз и гиперсидероз.
      
4. 
   Профилактика и лечение заболеваний.
   

4.2 Профилактика заболеваний.

4.2.1 Растительная пища.

4.2.2 Поступление железа с пищей.

4.2.3 Препараты и биодобавки.

5. Выводы.

6. Литература.

1.Классификация химических элементов в человеческом организме.

Ученые считают, что в живом организме присутствуют не только все химические элементы, но каждый из них выполняет определенную биологическую функцию.

Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические вещества и 6% на неорганические. Основными компонентами органических веществ являются, C, H, O, N, P и сера.

В неорганических веществах обязательно присутствуют 22 химических элемента: Ca, P,O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ca – 1700, K-250, Na-70, Mg-42, Fe-5, Zn-3.

Ученые договорились, что если 10% элементы в организме составляет 30-3-10-5%. Если содержание элементов ниже 10-5%, его считают ультромикроэлементом. Такая градация условна. В ней Mg попадает в промежуточную область между макро- и микро-.

Затем, что большинство из микроэлементов – металлы, а из металлов большая половина – d-элементы, в последствии в организме образуются координационные соединения со сложными органическими молекулами. Так установлено, что многие биологические ферменты содержат ионы переходных металлов (d – элементов). Например, известно, что Mn входит в состав 12 различных ферментов, Fe в 70, Сu в 30, Zn более чем в 100.

Для организма человека определенно установлено около 30 химических элементов, без которых он не может нормально существовать.

Именно к таким микроэлементам относится исследуемый нами химический элемент – железо.
2.1 Содержание химического элемента железа в организме человека.
Железо относится к наиболее распространенному элементу. В организме человека содержится 4-7 г Fe. Наибольшее количество его находится в крови, селезенке, печени, костном мозге, мышцах, почках, сердце. Содержание Fe в крови – важный показатель гомеостаза.

В среднем его концентрация в плазме 7,47 мкг%, форменных элементах 230 мкг%.

В печени оно находится в основном в митохондриях.

Fe поступает в организм с твердой пищей, примерно 10-30мг в сутки. В ЖКТ в среднем 6,5% его всасывается в кровь в виде ферритина, связанного с бета – глобулиновой фракцией белков в концентрации 40-60 мг%, а затем депонируется во внутренних органах и выделяется тонким кишечником.

Содержание железа в клетке
гемопротеиды железо, рыхло связанное

(содержат 80% гемоглобина) с белками и другими

органическими веществами

(около 1%)

железосодержащие

ферменты

запасы Fe в составе

ферритина и гемосидерина

2.2 Функции железа.
Самый хорошо изученный минерал, чье действие на организм давно определено - железо. Еще в 18 веке железо было идентифицировано как основа крови. Примерно ¾ этого минерала в организме содержится в гемоглобине, основном компоненте эритроцитов.

Функция гемоглобина – транспортировка О₂ ко всем клеткам тела и перенос СО₂ продукта жизнедеятельности клеток из клеток в легкие. При выдохе организм избавляется от СО₂. Остальная часть железа присутствует в ферментах и миоглобине (временном хранилище Fe в мышцах и сердце), а долгосрочный запас организма находится в печени, селезенке и костном мозге.

В физиологических условиях при распаде эритроцитов в РЭС 9/10 всего железа используется на образование новых эритроцитов, 1/10 которая выделяется из организма, компенсируется поступлениями с пищей. Таким образом, в организме существует постоянный кругооборот Fe.

Биологическая и биохимическая значимость железа определяется прежде всего его участием в связывании и транспортировке О₂, клеточном дыхании, что является переменным условием существования всякой живой клетки. Оно играет важную роль в энергетическом метаболизме в цикле Кребса и митохондриальной электронно-транспортной цепи, участвует в реакциях окислительного фосфорилирования и построении и активации антиоксидантных ферментов, где детоксицируют активные центры О₂, защищая таким образом мембраны от разрушения.

Интенсивность метаболизма железа зависит от его расхода.
Специфические и неспецифические механизмы защиты организма в значительной степени зависят от обмена этого элемента. Прослежена четкая зависимость индекса фагоцитоза от коэффициента насыщения трансферрина железом. При дефиците железа происходит понижение фагоцитарного показателя и уменьшение продукции секреторного компонента IgA, а также повышения синтеза реагентов IgE, что облегчает инфицирование организма. В острую фазу патологического процесса(нарушение иммунологического статуса, инфекция, воспаление, неоплазия) изменяется нормальный цикл кровообращения Fe в РЭС, ухудшается его транспортировка и реутилизация гемоглобином.

В человеческом организме примерно 3,5 до 4,5 г железа. 2/3 этого количества находится в крови, остальное хранится в печени, селезенке, костном мозге, мышцах.

1. 
   Транспортировка и хранение кислорода.
   
2. 
   Fe участвует в синтезе ДНК и поэтому необходим для деления и роста клеток. Без железа невозможен белковый обмен.
   
3. 
   Железо участвует в передаче О2 в цитохромы – энергетические молекулы белка в клетках.
   
4. 
   Железо требуется для синтеза гормонов щитовидной железы, которые регулируют многие метаболические процессы.
   
5. 
   Железо участвует в производстве соединительной ткани и некоторых передатчиков мозговых импульсов, оно также важно для поддержания иммунитета.
   
6. 
   Железо содержится в основном в эритроцитах, входит в состав гемоглобина, миоглобина, участвует в процессах кроветворения и образования различных ферментов, находящихся в печени и селезенке, стимулирует функцию кроветворения органов.
   

Симптомы анемии возникают постепенно: бледность кожи, слабость, отсутствие энергии, неспособность поддержать температуру тела, повышенная чувствительность к инфекциями неровное сердцебиение

Человек с дефицитом железа становится автоматически анемичным, нехватка железа прогрессирует в течении 3 стадий. В начале истощается его запасы в печени, в селезенке, в костях, в мозге. Затем снижается производство элементов, наконец, падает продукция гемоглобина, что и приводит к анемии. По анализам крови можно диагностировать любую стадию анемии.

Во время беременности анемия повышает опасность преждевременных родов и рождения ребенка с малым весом. У маленьких детей дефицит железа вызывает трудности в обучении и поведенческие проблемы, такие как невнимательность, к тому же при нехватке железа происходит увеличение абсорбции Pb. И действительно, у детей с дефицитом железа отравление Pb происходит в 3-4 раза чаще ,чем у здоровых детей.

Перегрузка организма железом при постоянном приеме больших доз добавок способна повредить жизненно важные органы, в которых начинается усиленное отложение Fe. Такое заболевание называется наследственный гемохроматоз.

В группах населения, предки которых - выходцы из Европы, примерно у 3 из 1000 человек наблюдается гемохроматоз, генетическая аномалия, в результате которой выше нормы поднимается абсорбция Fe. Сильнее всего поражается печень, сердце, поджелудочная железа, гипофиз.
3.3 Нарушение концентрации атомовитов при раке молочной железы.
Было проведено исследование химических элементов (атомовитов) у женщин газоперерабатывающего комплекса в сравнении с женщинами с заболеваниями молочной железы и сопутствующих им заболеваниям.

Выявлены сочетанные нарушения концентрации атомовитов.

У больных раком молочной железы 1 стадия до лечения в сравнении с нормой молочной железы возможно отклонение следующих элементов и соотношения пар: K, Na, Se, Cd, Pb, As, K/Na, Cd/Se.

У больных раком молочной железы 2-4 стадия возможно отклонение пар: уменьшение Se, Zn, As, V, Si, Ca, Mg, Ca/Mg, Cb/Se, As/Se.

У больных раком молочной железы после комплексного лечения отмечается дефицит Se, Ca, Mg, V, Ti, Cu, Fe и нарушение соотношения пар Cu/Fe, K/Na, Ca/Mg. Повышенное соотношение Ca/Mg коррелирует с положительной динамикой состояния молочных желез, снижение - с отрицательной. Снижение соотношения As/Se отражает прогрессирование рака. Отмечается понижение Cu/Fe и Mg/Pb, повышается K/Na.
3.4 Сидероз и гиперсидероз.
Сидероз – заболевание человека из группы пневмокониозов, вызываемое осаждением в легких пыли, содержащей железо.

Различают красный и черный сидероз. Красный сидероз вызывается пылью, содержащей окислы железа. Легкие при этом увеличены в объеме, желтовато-буро-красного цвета. Черный сидероз возникает от пыли с закисью железа или углекислого и фосфорнокислого его соединений. Легкие становятся черными и напоминают легкие при антракозе.

Чаще всего встречается у шахтеров, добывающих гематит (красный железняк, природная окись железа), у рабочих литейных цехов, полировщиков металлических изделий, рабочих гвоздильных производств, гравировщиков, электросварщиков.

Местный сидероз встречается при попадании в ткани железных осколков. В частности, выделен сидероз глазного яблока с отложением гидрата окиси железа в цилиарном теле, эпителии передней камеры, хрусталике, сетчатке и зрительном нерве.

Эндогенный сидероз чаще всего имеет гемоглобиновое происхождение и возникает в результате повышенного разрушения этого пигмента крови в организме.
4. Профилактика и лечение заболеваний.

4.1 Суточная потребность в железе человеческого организма.
Средняя потребность Fe для женщин старше 20 лет - 13 мг, а у мужчин - 19 мг.

РНП для Fe составляет 11 мг для мужчин в возрасте от 14 до 18 лет и 8 мг для мужчин старше 19 лет.

Для женщин в возрасте от 14 до 18 лет РНП равно 15 мг, от 19 до 50 лет – 18 мг, а старше 50 лет – 8 мг.

Добавки детям назначает педиатр.

Каждый пятый житель на планете страдает ЖДА. Одной из причин является несбалансированное питание. Особое значение оно имеет для беременных женщин, для которых рекомендуемая суточная норма увеличена вдвое – до 30мг.

Усвоению железа способствует растительная пища.

Железа в растениях содержится в незначительных количествах.

Железо поступает в растения в виде Fe ³⁺ ,а транспортируется в листья по ксилеме в виде цитрата железа (111)

Роль железа в большинстве случаев связана с его способностью переходить из окисленной формы ( Fe ³⁺ ) в восстановленную(Fe ²⁺ ) и обратно.

Железо входит в состав каталитических центров многих окислительно-восстановительных ферментов. В виде геминовой группировки оно входит в состав ферментов цитохромной системы, которая является необходимым компонентом дыхательной и фотосинтетической цепи.В силу этого при недостатке железа тормозятся оба этих важнейших процессов.

Железо необходимо для образования хлорофилла. При этом железо катализирует образование предшественников хлорофилла 5- аминолевулиновой кислоты и протопорфиринов. Предполагают, что железо играет роль в образовании белков хлоропластов.

Физиологическая роль железа заключается в том, что оно входит в состав ферментов, а также участвует в синтезе хлорофилла.

При недостатке железа в листьях растений (плодовых деревьев) развивается хлороз (листья теряют зеленую окраску, бледнеют и преждевременно опадают). Кроме того в растениях задерживается синтез ростовых веществ – ауксинов.

Больше всего органического железа содержится в пивных дрожжах – 17,3мг/100г.

Большую пользу здоровью приносят семена тыквы, кабачка и других тыквенных, которые накапливают его до 11,2мг/100г.Особое внимание заслуживает использование проростков для приготовления так называемых «живых» салатов. Так проросшие семена пшеницы содержат до 10,0мг/100г железа.

Овощные растения ,характеризуются очень широким диапазоном накопления железа. В большей степени все зависит от вида, сорта и грунта, на котором они выращены.

Грунты с большим содержанием кальция дают бедные на железо овощи. Одним из характерных признаков дефицита этого элемента в растениях является хлороз листьев. Дефицит железа ликвидируют применением железного купороса в виде некорневых подкормок.

Рекордсменкой в накоплении железа стоит крапива – 41 мг/100г.

Второе место по содержанию железа занимает шпинат, артишок, петрушка и листовая капуста – 3-4мг/100г.

Редька белая и щавель- 2,7мг/100г

Капуста савойская и хрен – 2,0мг/100г

Зеленый горошек – 1,9мг/100г

Укроп – 1,6мг/100г

Чеснок – 1,5мг/100г

Брюква, свекла столовая, помидор из открытого грунта, белокочанная и цветная капуста- 1,4мг/100г

Морковь – 1,2мг/100г

Брокколи – 1,1мг/100г

Важно не только содержание железа в овощах, сколько его доступность, которая не превышает 5% от его содержания. Это очень мало. Единственным способом высвобождения железа из растительных клеток является разрушение стенок клеток бланшированием, рыхлением и, особенно, обогащением пищи витамином В.

Существует группа людей, которым ,наоборот нужны овощи с низким содержанием железа. Это шахтеры железорудных шахт, карьеров и электросварщики, у которых от избытка железа развивается сидероз и гиперсидероз.

Эти слова должны быть справедливы и для живого организма. Все живые организмы на земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. Жизнь требует обмена веществ в организме. Поступлению в организм химических элементов способствует питание и потребляемая вода.

Поступление химических элементов с пищей должно находиться на определенном уровне.

Наш организм борется с дефицитом Fe очень интересным способом. Как и в случае большинства питательных веществ, при нехватке его тело адаптируется к повышенной абсорбции. Однако в случае Fe оно идет на один шаг дальше.

Исследования показали, что если в диете больше Fе не связанного с гемом (растительная пища), а мало связанного с гемом (животная пища), то организм приспосабливается поглощать Fe, не связанное с гемом. Это дает возможность получать Fe главным образом из овощей, что увеличивает запасы организма.

Для достаточного потребления Fe диета не обязательно должна содержать мясо. Железо содержится и в обогащенных продуктах, таких как крупы или хлеб, поэтому вегетарианцам не нужно есть мясные продукты. (Есть мнение, что подобная адаптация не обратима. Другими словами, если в диете снова появится больше Fe, связанного с гемом, организм не увеличит его абсорбцию).

На сегодняшний день проводятся научные эксперименты по созданию продуктов с заранее заданным микроэлементным составом в условиях ирикринского садкового хозяйства. Проведен эксперимент на модели карпа. Методикой исследований предполагалась оценка микроэлементного состава рыбы, выращенной на рационах с различным содержанием протеина (40-42% и 30-32%).

Анализ полученных результатов указывает на то, что изменения в условиях кормления подопытных рыб отразилась и на микроэлементном составе. В частности пониженное содержание белка в рационе сопровождалось повышенной концентрацией Сu в рыбе на 10%, Zn на 29,2%, Pb на 29,9%.

При этом содержание большинства определяемых микроэлементов в потрошеной рыбе оказалось ниже чем в непотрошеной. Исключение составляет Mg, концентрация которого в потрошеной рыбе оказалась выше на 6,9% среди остальных микроэлементов (Pb, Cd, Fe) во внутренних органах рыб в наибольшем количестве откладывается Cd и Fe в среднем 12,5 и 12,6% соответственно.

Полученные данные наглядно демонстрируют, что через изменения в составе комбикорма можно корректировать накопление эссенциальных элементов в теле рыб, в том числе и в отдельных тканях, что позволяет, в принципе, создавать продукты с заранее заданным микроэлементным составом.
4.2.3 Препараты и биодобавки.
Железосодержащие препараты: актиферрин, витрум, пренатал, гемофер, мальтофер, тардиферон, ферропан, фенюльс.
ФЕНЮЛЬС применяют при скрытом дефиците железа, железодефицитной анемии, гипоксических состояниях, гипо- и авитаминозах группы В, беременности, лактации.

СОСТАВ: железа сульфат, витамины С, В1, В2, В5, В6.

СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ И ДОЗИРОВКА: при железодефицитной анемии назначают по 1 капсуле 2 раза в сутки в течение 3 мес. При скрытом дефиците железа — по 1 капсуле в сутки. При менструации назначают по 1 капсуле за 1 — 2 дня до начала менструации, в течение менструации и 1 — 2 дня после ее окончания. При беременности с 28 недель и до родов — по 1 капсуле в сутки.

ПОБОЧНОЕ ДЕЙСТВИЕ: редко — головокружение, диспепсия, аллергические реакции.

ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ: повышенная чувствительность к компонентам препарата; гемохроматоз; гемосидероз.

Железосодержащие пищевые добавки: трекревит, трицевит, феррозан, железо хелат, железосодержащие печенье для детей.

После передозировки препаратом Fe возможен летальный исход или появляются проблемы со здоровьем (обструкции ЖКТ и поражение печени) в течении месяца после отравления. Добавки Fe привлекают маленьких детей, потому что выглядят как конфеты. Если вы подозреваете, что ребенок съел много таблеток Fe, сразу звоните в центр оказания медицинской помощи. Но лучше всего принять профилактические меры, чтобы избежать подобные ситуации.

Лекарственные препараты и биодобавки необходимо применять по назначению врача.

5. 
   Выводы.
   

На основании полученной и изученной мной информации можно сделать следующие выводы:

1.Показатель содержания железа в организме человека – это индикатор здоровья.

2. Отклонения от нормы приводят к ряду довольно серьезных заболеваний.

3. Для лечения данных заболеваний непоследнюю роль играет диета. Сбалансированное питание может поддержать организм при недостатке железа в организме.

4. Соблюдение диеты недостаточно для лечения заболеваний – необходимо контролировать показатели гемоглобина крови и находиться под наблюдением врача.

6. 
   Литература.
   

1. 
   Г.И. Назаренко «Клиническая оценка результатов лабораторных исследований» 2005г.
   
2. 
   Медицинский справочник «Овощи и плоды в питании и лечении».
   
3. 
   О.С. Габриелян «Химия 10-11класс».
   
4. 
   А.А. Каменская «Биология 10-11 класс».