Как вы уже поняли, кальций является очень важным химическим элементом, и его недостаток в организме может привести к тяжелым нарушениям. У маленьких детей при дефиците кальция возникает задержка в физическом развитии. Малыш поздно начинает вставать на ножки за счет того, что кости у такого ребенка очень мягкие, при недостатке кальция постоянное лежание приводит к деформации скелета, выражающейся в "башенном" черепе, запоздалом прорезывании зубов, часто нарушается устойчивость в эмоциональной сфере – ребенок становится пугливым и кричит во сне, волосы становятся редкими и ломкими, снижается обоняние, иногда появляются судороги. В более тяжелых случаях у ребенка развивается рахит, происходит деформация костей нижних конечностей, ноги принимают "о" или "х"-образную форму, малыш поздно начинает ходить, появляется ночная потливость, сон плохой, грудная клетка приобретает "килевидную" форму, на ребрах появляются так называемые "четки" – разрастание некоторых участков этих костей, появляются периодические боли в животе.
В юношеском возрасте недостаток кальция также может привести к тяжелым нарушениям. Поскольку в этом возрасте еще продолжается рост костной системы, то недостаток кальция в организме приводит к задержке в физическом развитии, наблюдается низкий рост, появляются боли в конечностях, возможны судороги в мышцах ног, снижение умственной активности, наступают быстрая утомляемость, избыточная сонливость, возможны нарушения сна, т. е. человек не может заснуть ночью и очень сильно хочет спать днем, появляются кошмарные сновидения, что свидетельствует о поверхностном, неглубоком сне. Также ухудшается память, такие подростки часть болеют, у некоторых имеется повышенная чувствительность к запахам или каким-либо веществам вплоть до развития аллергии. Несмотря на то что кости у юношей и девушек уже сформированы, недостаток кальция в крови приводит к вымыванию его из костей, следовательно, наступает постепенное размягчение костной ткани – остеомаляция.
В среднем и престарелом возрасте недостаток кальция вызывает развитие остеопороза, кости при этом становятся ломкими, появляются чувство онемения в конечностях, боли и дискомфорт в области поясницы. Повышаются утомляемость, сонливость, возникает общее недомогание, возможны развитие судорог в ногах, боли в пояснице, гипертоническая болезнь (повышение артериального давления), у женщин возможно прерывание и даже полное прекращение менструаций. Такое нарушение не проходит бесследно и для центральной нервной системы – при этом характерны повышенная раздражительность, неустойчивость настроения, необоснованная агрессия. Со стороны сердечно-сосудистой системы развиваются болезни сосудов сердца и мозга. Благодаря тому что происходит не предусмотренное природой отложение кальция в стенках сосудов, они становятся очень хрупкими, легко ломаются, с развитием кровоизлияний. Нарушается умственная деятельность, достигающая у некоторых больных степени слабоумия. Избыточное вымывание кальция из костей приводит к его отложениям в виде камней в почках, желчном пузыре и других органах. В редких случаях при недостатке кальция возможно даже усиление онкологических процессов.
У беременных женщин при недостатке кальция уменьшается количество молока, появляются боли в ногах и пояснице, онемение в конечностях, судороги и мышечный спазм, возможны даже развитие суставного ревматизма, появление ломкости зубов. Волосы становятся ломкими, редкими и тусклыми. Беременным женщинам кальция следует употреблять значительно больше, чем другим людям. Ведь будущая мама обеспечивает кальцием не только свой организм, но и формирующийся организм плода. Недостаток кальция в организме плода приводит к развитию множества уродств. Также недостаток кальция приводит к ускорению процесса старения. Причины недостаточности кальция в организме достаточно многообразны. К ним относятся следующие:
1) недоедание;
2) пищевая дистрофия и постоянный понос у детей;
3) некоторые заболевания почек;
4) состояние невесомости;
5) гиподинамия и т. д. Гиперкальциемия (повышенное количество кальция в организме) встречается значительно реже: при гипервитаминозе Д (повышенном количестве витамина D), при повышении функции паращитовидных желез.
Гиперкальциемия переносится человеком значительно тяжелее, чем гипокальциемия. Это объясняется тем, что кальций начинает откладываться во всех органах и тканях организма, приводя в конечном итоге к развитию кальциноза сосудов, нефрокальцинозу – отложению кальция в тканях почек, отложению кальция в миокарде, альвеолах – пузырьках легких, через которые поступает в наш организм кислород, стенке желудка, кишечнике, реже – в роговой оболочке и слизистой глаз.
Повышенное количество кальция в организме проявляется нарушением сна, раздражительностью, отсутствием аппетита вплоть до анорексии (полного отвращения к пище), но возможно и повышение аппетита, кожа становится бледной, учащается число мочеиспусканий, могут возникнуть тошнота, диарея и далее запор, задержка массы тела и обезвоживание. Также появляются боли в костях, резкое снижается зрение, развивается помутнение роговицы и конъюнктивы глаза, возможно развитие в тяжелых случаях миокардиопатии, которая проявляется тахикардией – учащением сердцебиения, расширением сердца и даже сердечной недостаточностью.
С лечебной целью применяют хлорид, лактат или глюконат кальция при аллергических заболеваниях, лучевой болезни, кровотечениях, ревматизме, отравлениях и многих других болезнях, сопровождающихся гипокальциемией. При истощении нервной системы и рахите рекомендуется глицерофосфат кальция. Углекислый кальций применяется при гастритах с повышенной кислотностью. Сульфат кальция (2CaSO4 × H2O), известный под названием гипс, применяется в хирургической практике при наложении повязок. Соединения кальция широко применяются в стоматологической практике. Радиоактивный нуклид кальция (Ca = 45) используется для изучения скорости образования костной ткани и в других исследованиях. Гипохлорит кальция, который является основным компонентом хлорной или белильной извести, применяется в качестве дезинфицирующего и отбеливающего средства. Такие свойства гипохлорида кальция обусловлены высокой его окислительной способности. На воздухе хлорная известь переходит в хлорноватистую кислоту, которая, разлагаясь, выделяет атомарный кислород.
Важнейшие процессы тканевого дыхания, синтез энергонесущих соединений, их распад необходимы для жизнедеятельности организма, синтеза белка, транспорта веществ в клетках.
В тяжелых случаях при длительном недостатке кальция в организме появляются ухудшение памяти, ноющие боли в ногах и пояснице, нарушения сна, частые общие недомогания, головокружения, нарушение функции щитовидной железы, появляется мышечная слабость, шелушение кожи, которая теряет блеск и быстро стареет. Возможно развитие аллергической реакции, ревматизма.
Как вы уже успели убедиться, кальций обладает большим многообразием биологических функций. В костях скелета сосредоточено 99 % всего его количества в организме. Кальций служит главным структурным компонентом опорной ткани. Он играет важную роль в процессах свертывания крови. Усвояемость кальция в пище в большой мере зависит от сопутствующих веществ. Избыток фосфора и магния отрицательно влияет на усвояемость кальция: образуются неусвояемые его формы, которые выводятся из организма. Оптимальные условия для усвоения кальция создаются при соотношении кальция и фосфора 1 : 1,3, а кальция и магния – 1 : 0,5. В разном возрасте, особенно до 1 года, эти соотношения меняются. Избыток калия в пищевых продуктах также отрицательно влияет на всасывание кальция. Присутствие в пище некоторых кислот, в частности фосфорной и щавелевой, вызывает образование их нерастворимых соединений с кальцием, которые организмом не усваиваются. В связи с этим плохо усваивается кальций ряда растительных продуктов, например пшеницы и других злаковых, а также кальций щавеля и шпината. Наконец, существенное влияние на процесс усвояемости кальция оказывают как избыток, так и недостаток жира в пищевом рационе.
Основным источником кальция в питании являются молочные продукты. Полностью покрыть суточную потребность организма в кальции (800 мг) могут 500 мл молока и 100 г сыра. Суточная потребность в кальции возрастает у беременных и кормящих матерей (1500 мг), а также у детей от рождения до 16 лет (1200 мг). Помимо молочных продуктов, много кальция также содержат овощи.
Потребность для человека в кальции неодинакова и зависит от возраста: 0 – 10 лет – 240 – 1100 мг/сут, 11 – 13 лет – 1100 – 1200 мг/сут, 14 – 17 лет – 1100 – 1200 мг/сут, взрослые – 800 мг/сут, беременные – 1500 мг/сут, кормящие матери – 1500 мг/сут.
Всасывание кальция в кишечнике напрямую зависит от обеспеченности организма витамином Д, который способствует нормальному функционированию транспортных систем, переносящих кальций через стенку кишечника в кровь. Усиление всасывания кальция в кишечнике обеспечивает потребление пищи, богатой белками, лимонной кислотой и лактозой. Такой эффект белков и лимонной кислоты связан с тем, что белки, распадаясь до аминокислот, образуют с кальцием хорошо растворимые и легко всасывающиеся комплексы, аналогичным механизмом действия обладает и лимонная кислота. Лактоза, подвергаясь сбраживанию, поддерживает в кишечнике низкие значения кислотности (рН), что препятствует образованию нерастворимых фосфорнокальциевых солей.
Для усвоения кальция в организме большое значение также имеет исключение из рациона продуктов, содержащих вещества, затрудняющие всасывание кальция и способные в известной мере нарушить его усвоение. К таким веществам относятся фосфаты (соли фосфорной кислоты), жирные фитиновые кислоты, щавелевая кислота, которые могут связать кальций в нерастворимые соединения, плохо всасывающиеся в кишечнике. Фитиновой кислоты особенно богаты злаки – рожь, пшеница, овес. Однако при приготовлении теста под действием содержащейся в дрожжах фитазы фитиновая кислота расщепляется, что значительно снижает ее способность связывать кальций. Также замедлить всасывание кальция способны неорганические фосфаты, содержащиеся в избыточном количестве в ряде продуктов. Очень вредным является потребление избыточного количества жиров, так как при переваривании они разлагаются с образованием жирных кислот, способных связать кальций в нерастворимую соль, и выводятся в значительном количестве с калом. Этим объясняется размягчение когтей у лиц с нарушением всасывания жиров. Желчные кислоты способствуют всасыванию жирных кислот, улучшая тем самым усвоение кальция.
При благоприятных условиях кальций достаточно полно всасывается из всех его солей: карбонатов, фосфатов, лактатов, глюконатов, сульфатов и др.
Но, несмотря на достаточно полное всасывание кальция, большая его часть выводится с калом, так как в кишечнике происходит не только всасывание, но и выделение кальция с секретом пищеварительных соков. За сутки вместе с секретом выделяется около 400 мг кальция. Таким образом, с калом выделяется 70 – 80 % от общего количества поглощенного с пищей кальция. С мочой за сутки выделяется около 150 – 350 мг кальция. При сильном потоотделении возможно выведение до 30 % от всех потерь кальция, т. е. 100 мг/с, тогда как при нормальных условиях теряется приблизительно 15 мг/сут. Повышение расхода кальция отмечается также у женщин во время беременности и лактации. Кормящая женщина теряет с молоком 150 – 300 мг кальция в день. При сбалансированном рационе количество выделяемого человеком кальция уравновешивается количеством кальция, потребляемого человеком с пищей. У детей в связи с ростом и развитием организма отмечается положительный баланс кальция, так как он постоянно задерживается для роста и образования новой костной ткани.
Организм человека способен приспособиться к разным концентрациям кальция в пище за счет усиления или уменьшения всасывания его толстой кишкой, выделения с мочой.
Калий
В природе содержится 2,35 % калия, в организме человека содержится до 0,35 % калия. Больше всего калия содержится в эритроцитах, мышцах, мозге и в сердце. Оболочки клеток проницаемы для калия. Внутриклеточная концентрация ионов калия во много раз выше, чем ионов натрия. Калий, как и натрий, необходим для поддержания стабильного давления внутритканевой жидкости по обеим сторонам клеточных оболочек (стенок). Калий также входит в состав солей, поддерживающих кислотно-основное равновесие в организме. Вместе с натрием он является активатором фермента аденозинтрифосфатазы, который, находясь на клеточной стенке, способствует активному выбросу натрия из клетки и калия во внутриклеточную среду. Это приводит к возникновению так называемого мембранного потенциала клеток. Определенное соотношение ионов калия и натрия способствует нормальной работе мышц. Так, известно, что ионы калия способствуют расслаблению сердечной мышцы между сокращениями, участвуют в биосинтезе белка и обменных процессах в мышцах. Значительное увеличение количества ионов калия приводит к снижению автоматизма сократительной функции миокарда. Потеря больших количеств ионов калия, натрия при ожогах может привести к шоку.
Суточная потребность в калии для взрослого человека составляет 2 – 3 г. В организм человека калий попадает главным образом с растительной пищей. Известно, что, хотя распространенность калия и натрия в земной коре почти одинакова, растения содержат калия примерно в 10 раз больше, чем натрия. В связи с большим потреблением калия растениями из почвы возникает необходимость удобрения почв калийными удобрениями.
Людям с заболеваниями сердца, в первую очередь перенесшим инфаркт, для восполнения потери калия рекомендуются фрукты и овощи, содержащие большое количество калия (см. ниже).
Ряд солей калия широко используются в лечебной практике. Так, бромистый калий (KBr) восстанавливает равновесие между процессами возбуждения и торможения в нервной системе. Он применяется при неврастении, повышенной раздражительности, бессоннице, эпилепсии.
Хлористый калий (KCl) применяют при отравлениях, в том числе и лекарственными препаратами, при потерях больших количеств калия (при рвоте и др.).
Йодистый калий (Кі) применяется в виде растворов при эндемическом зобе, глазных болезнях, при бронхиальной астме.
Перманганат калия (KМgO4) широко применяется в медицинской практике. Вследствие сильных окислительных свойств он обладает хорошей дезинфицирующей и антисептической активностью при промывании ран, полоскании горла, в гинекологической практике. 2 – 5%-ный раствор перманганата калия употребляется при ожогах кожи. Калиево-алюминиевая солянокислая соль (Kal(SO4)2 × 12H2O), квасцы в виде 0,5 – 10%-ных растворов применяются в качестве вяжущего и противовоспалительного средства для полосканий, примочек и спринцеваний при воспалительных заболеваниях слизистых оболочек в урологической и гинекологической практике. Спрессованные в виде карандашей квасцы применяются для остановки кровотечений при небольших порезах.
Жженые квасцы – обыкновенные квасцы, подвергнутые нагреванию до 160 °С, – применяются для присыпок как вяжущее и подсушивающее средство.
Потребность в калии удовлетворяется за счет употребления в пищу сухофруктов, картофеля, бобовых, некоторых фруктов, овсяной крупы.
Калиевые дни или "калиевую диету" (например, в день 500 г сухих абрикосов) назначают при гипертонической болезни, недостаточности кровообращения, болезнях почек с отеками, при применении мочегонных лекарственных препаратов.
Потребность организма человека в калии неодинакова и зависит от возраста. Рекомендуются следующие величины потребления калия: в возрасте 0 – 10 лет, 3 – 4 г/сут, 11 – 13 лет – 4 г/сут, 14 – 17 лет – 2 – 3 г/сут, взрослым – 2 – 3 г/сут, беременным – 4 – 5 г/сут, кормящим матерям – 4 г/сут.
Оптимальное соотношение кальция и фосфора – 1 : 1,5.
Источниками натрия, калия, кальция для организма человека являются растительные и животные продукты, в некоторой мере вода и поваренная соль (кроме хлорида натрия, она содержит соли калия).
Содержание минеральных элементов в различных продуктах животного и растительного происхождения характеризуется следующими данными.
Наименование продукта в 100 г продукта (в мг %) калий, натрий, кальций, мясные продукты.
1. Говядина 305 – 10
2. Мясо кролика 364 – 21
3. Свинина 279 – 9
4. Телятина жирная 322 – 8
5. Печень говяжья 330 – 5
6. Язык говяжий – 7
7. Ветчина 280 – 10
8. Сосиски 210 – 7
9. Куры – 12
10. Яйца куриные 135 – 50
11. Белок куриного яйца 160 – 6
12. Желток куриного яйца 117 – 124
МОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ
1. Молоко коровье цельное 127 – 120
2. Молоко сухое 994 – 939
3. Ацидофилин и ацидофильное молоко, кефир, простокваша, варенец 127 – 120
4. Сырки, творожная масса, просто творог – 140
5. Сыр – 760
КРУПЫ, МУКА, ХЛЕБ
1. Манная крупа 166 – 41
2. Пшеничная крупа 290 – 31
3. Гречневая крупа – 56
4. Овсяная крупа 355 – 75
5. Рис 70 – 30
6. Пшеничная мука высшего сорта 86 – 22
7. Пшеничная мука II сорта 191 – 33
8. Ржаная мука обойная 340 – 49
9. Хлеб ржаной 249 – 29
10. Макароны 138 – 34
ФРУКТЫ, ЯГОДЫ
1. Малина 224 2 40
2. Клубника 147 50 41
3. Земляника садовая 161 15 22
4. Крыжовник 170 1 22
5. Клюква 119 2 14
6. Виноград 250 2 17
7. Изюм 860 52 80
8. Слива садовая 214 2 28
9. Слива (чернослив) 864 12 80
10. Абрикос сушеный (курага) 1717 214 160
11. Груша 155 2 19
12. Апельсин 197 3 34
13. Мандарин 155 2 35
14. Лимон 163 6 40
ОВОЩИ
1. Морковь 161 95 43
2. Картофель 368 21 10
3. Капуста цветная 210 68 26
4. Капуста белокочанная 185 – 48
5. Кабачки 238 2 15
6. Баклажаны 238 2 15
7. Лук зеленый – 80
8. Лук репчатый 182 10 38
9. Дыни 118 13 16
10. Горошек зеленый 285 13 26
11. Арбузы 64 8 6
12. Огурцы 148 13 23
13. Перец сладкий зеленый 139 – 6
14. Помидоры 177 10 12
15. Свекла 194 93 28
16. Редька 357 56 35
17. Редис 240 59 37
18. Тыква 222 14 24
19. Щавель – 6 55
20. Петрушка (корни) – 89
21. Салат 220 3 77
22. Шпинат 774 125 81
23. Фасоль – 65
Из приведенных данных видно, что, используя возможно более разнообразные продукты питания, можно в значительной мере обеспечить потребность организма в минеральных веществах.
Наиболее богаты минеральными веществами овощи, фрукты, ягоды. Но все же основным источником солей кальция являются продукты животного происхождения, в основном молоко и молочные продукты, особенно сыр. Соли кальция в значительном количестве содержатся также в фасоли, капусте, но кальций растительных продуктов усваивается организмом значительно хуже, так как часто связан со щавелевой кислотой, которая образует с ним нерастворимое соединение.