Czynniki warunkujące wykorzystanie składników mineralnych z pożywienia. Źródła pokarmowe oraz biodostępność wybranych składników mineralnych.

Wprowadzenie

Źródłami niezbędnych do funkcjonowania organizmu makro- i mikroelementów są przede wszystkim produkty spożywcze, a także woda i suplementy. Wykorzystanie poszczególnych pierwiastków z tych źródeł zależy od wielu różnorodnych czynników i interakcji zachodzących między nimi, a stopień, w jakim spożyty składnik może być przekształcony w formę wchłanianą i zużytkowany w metabolizmie lub do tworzenia rezerw, nazywa się biodostępnością. Pojęcie to nie ogranicza się więc tylko do procesów przebiegających w przewodzie pokarmowym, które wiążą się z trawieniem i wchłanianiem, ale dotyczy także wykorzystania składników po wchłonięciu. Obejmuje ono rolę czynników fizykochemicznych charakterystycznych dla danego źródła, interakcje o charakterze synergizmu lub antagonizmu, jakie następują w świetle przewodu pokarmowego i w tkankach, a także czynniki fizjologiczne, które w odpowiedzi na zmiany w podaży lub zapotrzebowaniu wpływają na efektywność wchłaniania, magazynowania i wbudowywania pierwiastka w ważne biologicznie struktury. W szczególnych przypadkach uwzględnia też czynniki związane z występowaniem zaburzeń w funkcjonowaniu organizmu.

Skład pożywienia a wykorzystanie składników mineralnych

Wykorzystanie składników mineralnych, dostarczanych do organizmu w postaci związków organicznych lub nieorganicznych, zależy od natury samego pierwiastka. Biorąc pod uwagę stopień absorpcji z przewodu pokarmowego, można je podzielić na 3 grupy. Potas, sód, chlor, fluor, jod i kobalt wchłaniają się bardzo efektywnie (>75%) niezależnie od pobranej dawki. Fosfor, wapń, magnez, cynk, miedź, selen i molibden charakteryzują się średnim stopniem wchłaniania (25-75%), a żelazo, mangan, chrom, nikiel, wanad oraz krzem - małym (<25%). W przypadku 2 ostatnich grup pierwiastków procent wchłoniętej dawki ma związek ze spożytą ilością. Stosując trwały izotop miedzi, wykazano, że wchłanianie tego pierwiastka z przewodu pokarmowego u młodych mężczyzn przy spożyciu 0,8 mg/dzień wynosiło około 56%, a przy spożyciu 7,5 mg/dzień - tylko około 12%. U młodych kobiet retencja wapnia stanowiła 27% dawki przy spożyciu 2000 mg i 37% przy spożyciu 300 mg wapnia w ciągu dnia.

Absorpcja z przewodu pokarmowego zależy także od formy fizycznej (roztwór vs. ciało stałe) i chemicznej, w jakiej pierwiastek występuje. Przy podawaniu suplementów należy pamiętać, że większa dezintegracja (rozdrobnienie tabletki) sprzyja efektywniejszemu wchłanianiu. Stopień utlenienia jest ważny między innymi dla żelaza, miedzi i chromu, postać hemowa żelaza jest wchłaniana łatwiej do śluzówki niż żelazo jonowe, związki rozpuszczalne w warunkach przewodu pokarmowego są lepszymi źródłami pierwiastków niż związki o małej rozpuszczalności. Przykładowo wchłanianie żelaza ze śniadania, które zawierało chleb wzbogacony żelazem w formie chelatu z glicyną (bardzo dobrze rozpuszczalnego w pH od 2 do 6), było niemal 2-krotnie większe niż przy wzbogaceniu siarczanem żelazowym.

Obecność w produktach spożywczych takich substancji jak: fityniany, szczawiany, taniny czy błonnik pokarmowy, utrudnia wykorzystanie jonów dwu- i trójwartościowych z powodu powstawania związków trudnorozpuszczalnych w warunkach przewodu pokarmowego. Substancje, takie jak: kwas mlekowy, kwas cytrynowy, niektóre aminokwasy, peptydy, sprzyjają wchłanianiu i wykorzystaniu składników mineralnych z produktów. Zawartość tych substancji w produktach można w pewnym zakresie modyfikować poprzez odpowiedni dobór surowca (odmiana, faza dojrzałości) i procesy technologiczne (np. przemiał zbóż, fermentacja mleka, pieczywa, gotowanie). Nie tylko skład poszczególnych produktów, ale także ich dobór przy komponowaniu posiłków i całych racji pokarmowych może determinować biodostępność składników mineralnych. Popicie herbatą posiłku zbożowego może zmniejszyć wykorzystanie z niego żelaza do 1/3, natomiast dodanie mięsa i witaminy C działa dodatnio. Stwierdzono także niekorzystne działanie kofeiny w stosunku do wapnia u kobiet po menopauzie, które spożywają mniej niż 800 mg tego pierwiastka i wypijają 2 lub więcej filiżanek kawy w ciągu dnia, w porównaniu z kobietami pijącymi napoje mleczne. Obecność mleka pozytywnie wpływała na biodostępność wapnia i magnezu u szczurów. U dzieci obecność laktozy w posiłku istotnie zwiększała absorpcję i retencję wapnia, magnezu i manganu, korzystnie działała na te parametry w przypadku miedzi, cynku i fosforu, natomiast nie wpływała na wykorzystanie żelaza. Zwiększenie podaży białka i sodu powodowało wzrost wydalania wapnia i magnezu z moczem, a tym samym - wzrost zapotrzebowania na te pierwiastki.

Stosowanie przez coraz więcej osób suplementów składników odżywczych w postaci tabletek itp. stwarza potencjalne ryzyko występowania antagonistycznego oddziaływania między poszczególnymi pierwiastkami. Praktyczne znaczenie może mieć antagonistyczne działanie wapnia w stosunku do żelaza, cynku, fluoru i magnezu czy żelaza w stosunku do cynku, miedzi i manganu. Ponadto nadmiar molibdenu obniża przyswajalność miedzi i żelaza, a deficyt magnezu w organizmie wpływa na wzrost absorpcji manganu i różne rozłożenie jego w tkankach.

Metale ciężkie: kadm, ołów, rtęć i arsen występujące w żywności w wyniku skażenia środowiska, ujemnie wpływają na przyswajalność wielu pierwiastków (magnezu, żelaza, cynku, miedzi i selenu). Kadm wchłonięty do organizmu tworzy kompleksy z białkami małocząsteczkowymi (metalotioneiną) konkurując z innymi mikroelementami.

Czynniki związane z organizmem, które wpływają na biodostępność składników mineralnych

Biodostępność składników mineralnych zależy od wielu czynników związanych z organizmem, takich jak funkcjonowanie przewodu pokarmowego (np. czas pasażu treści pokarmowej, pH w poszczególnych odcinkach, mikroflora) i nerek oraz gospodarka w organizmie (turn over, działanie mechanizmów homeostazy, stan odżywienia), które z kolei wiążą się z wiekiem, płcią, stanem fizjologicznym, stylem życia (aktywność fizyczna, stresy), występowaniem chorób czy też są uwarunkowane genetycznie.

U noworodków zaraz po urodzeniu brak jest sprawnie działających mechanizmów, które regulują wchłanianie składników mineralnych, i dlatego jest ono większe niż u dzieci starszych i osób dorosłych. Efektywniej wykorzystywane są pierwiastki w okresach zwiększonego zapotrzebowania, np. intensywnego wzrostu czy ciąży. Przy średnim spożyciu wapnia - około 925 mg/dzień - wchłanianie tego pierwiastka wynosiło 28% u dziewcząt w okresie przedpokwitaniowym, 34% w okresie skoku pokwitaniowego i 25% po 2 latach. Taki poziom absorpcji utrzymuje się u osób dorosłych, natomiast spada u kobiet w związku z menopauzą i u obu płci w związku z postępującymi procesami inwolucyjnymi. Zmniejszenie wchłaniania w starszym wieku dotyczy też innych pierwiastków, m.in. cynku. Różnice w wykorzystaniu przez organizm spożytych składników mineralnych łączą się w dużym stopniu z poziomem hormonów płciowych. Oprócz istotnej roli tych hormonów u kobiet w okresie okołomenopauzalnym w niektórych doniesieniach wskazuje się na ich znaczenie także w innych sytuacjach. Dziewczęta w wieku około 16 lat, u których anorexia nervosa była przyczyną braku miesiączki, miały prawie 3-krotnie zwiększone wydalanie wapnia z moczem, co autorzy pracy wiązali z zaburzeniami hormonalnymi.

Dla wielu pierwiastków stan wysycenia tkanek i wielkość zapasów w organizmie wpływa na stopień ich wykorzystania. Jeżeli występują niedobory, np. hipokalcemia czy obniżony poziom ferrytyny we krwi, to stopień wchłaniania i retencji wzrasta w wyniku uruchomienia odpowiednich mechanizmów utrzymujących homeostazę w organizmie: zwiększa się wchłanianie z przewodu pokarmowego oraz wydalanie pierwiastka z moczem i/lub z kałem. Dla biodostępności, a szczególnie etapu dotyczącego wykorzystania pierwiastka do spełniania specyficznych funkcji, istotny jest też stan odżywienia innymi składnikami odżywczymi, co wynika z ich powiązań w procesach metabolicznych. Przykładowo niedożywienie białkowe zmniejsza pulę białek transportujących składniki mineralne, niedobór witaminy D upośledza wykorzystanie wapnia, jednym ze skutków niedoboru żelaza jest zmniejszenie tempa wbudowywania jodu do prekursorów hormonów tarczycy, a niedoboru selenu - przekształcania ich w formy aktywne biologicznie.

Na podstawie analizy wyników wielu badań stwierdzono, że aktywność fizyczna ma korzystny wpływ na wykorzystanie wapnia określane na podstawie zmian w gęstości kości, a zwłaszcza przy dużym spożyciu wapnia (>1000 mg) i w odniesieniu do lędźwiowego odcinka kręgosłupa. Podobne wyniki uzyskano dla cynku, zaś brak aktywności fizycznej nie miał znaczenia dla wykorzystania miedzi przez organizm. W odpowiedzi na stres w organizmie wydziela się wiele hormonów, w tym takich, które wpływają na gospodarkę składnikami mineralnymi. Wykazano, że stres powoduje zwiększenie wydalania z moczem potasu, fosforu, wapnia, magnezu, żelaza, cynku, miedzi i selenu, a prowadzi do zatrzymania wody i sodu w organizmie. Obniżony wskutek stresu poziom żelaza i cynku w osoczu u żołnierzy poddawanych niespodziewanym trudnym zadaniom powracał do poziomu wyjściowego po tygodniowym odpoczynku.

Inne czynniki, które mogą w istotny sposób zmienić wykorzystanie składników mineralnych, to choroby przewodu pokarmowego, nerek czy też zaburzenia w gospodarce poszczególnymi składnikami. W niektórych chorobach dziedzicznych dochodzi do nadmiernego gromadzenia w organizmie składników mineralnych, np. w hemochromatozie - żelaza, a w chorobie Wilsona - miedzi. Do leków wpływających na wykorzystanie przez organizm składników mineralnych należą preparaty zobojętniające nadmiar kwasu solnego w żołądku, antybiotyki z grupy tetracyklin, które wiążą w przewodzie pokarmowym między innymi wapń, żelazo i cynk, oraz niektóre leki moczopędne, zwiększające wydalanie tych pierwiastków z moczem.

Biodostępność wybranych pierwiastków, źródła i skutki niedoborów

Wapń jest wchłaniany w kwaśnym środowisku jelita cienkiego (początek dwunastnicy). Efektywność jego absorpcji z pożywienia wynosi 20-40%, a podczas intensywnego wzrostu organizmu podnosi się nawet do 75% (oseski, małe dzieci). U osób w wieku starszym, przy równoczesnym deficycie witaminy D, dość znacznie spada. Zwiększeniu przyswajalności wapnia sprzyja obecność w diecie aminokwasów zasadowych, laktozy, kwasu cytrynowego, witaminy D i soli żółciowych. Bardzo istotny jest odpowiedni stosunek wagowy wapnia do fosforu (nie mniejszy niż 1,3:1), a także niskie pH w przewodzie pokarmowym. Przyswajalność wapnia z produktów mlecznych może podwyższać także obecność probiotyków, czyli żywych kultur bakterii: Lactobaccillus acidophilus i Bifidobacterium oraz substancji typu prebiotycznego, np. oligosacharydów czy inuliny.

Do substancji zmniejszających przyswajalność wapnia należą: tłuszcze (duża ilość w posiłku), szczawiany, fityniany, nierozpuszczalne frakcje błonnika pokarmowego oraz magnez i fosfor spożywane w nadmiernej ilości, a także nadmierna podaż sodu w diecie, powodująca utratę wapnia przez nerki. Biodostępność wapnia jest najwyższa z mleka i jego przetworów.

Dobrym źródłem Ca są: mleko i produkty mleczne (najwięcej - sery podpuszczkowe), konserwy rybne z miękkim kośćcem. Źródłem wapnia mogą być także: suche nasiona roślin strączkowych, suszone owoce, orzechy, natka pietruszki, kapusta, brokuły, szpinak. Jednak przyswajalność wapnia z tych produktów jest znacznie niższa ze względu na obecność związków antyodżywczych oraz obróbkę technologiczną.

Związki wapnia dopuszczone jako składniki suplementów diety: węglan wapnia - o dużej zawartości elementarnego Ca w preparacie, sole wapniowe kwasu ortofosforowego (stosunkowo dobra biodostępność, ale warunkiem jest niskie pH żołądka, należy je przyjmować razem z posiłkiem), glukonian, diglicynian, mleczan wapnia, sole wapniowe kwasu cytrynowego - z tych związków Ca lepiej przyswajalny i nie ma istotnego wpływu obecność posiłku. Ponadto stosuje się chlorek, wodorotlenek i tlenek wapnia, a także octan, L-askorbinian, jabłczan Ca i inne sole wapniowe kwasów organicznych oraz związki z aminokwasami . Suplementy wapnia nie powinny być przyjmowane jednocześnie z preparatami Fe (w tym samym posiłku), zwłaszcza wysokie dawki Ca. Jednorazowe dawki Ca powinny być równe lub ewentualnie mniejsze niż 500mg, gdyż w takiej ilości Ca wchłaniany jest najlepiej. Dawki mniejsze niż 500 mg stosuje się, gdy w posiłku jednocześnie znajdują się dobre źródła Ca.

Skutki niedoboru Ca: krzywica i osteomalacja (dodatkowo przy niedoborze wit. D), zwiększone ryzyko osteoporozy, otyłości, nadciśnienia, nowotworu jelita grubego. Długotrwałe niedobory wapnia mogą prowadzić do hipokalcemii i w konsekwencji do tężyczki.

Fosfor jest absorbowany głównie w jelicie cienkim z efektywnością ok. 70%. Pierwiastek ten naturalnie występuje w produktach zwierzęcych i roślinnych w postaci fosfolipidów, rozpuszczalnych soli kwasu fosforowego oraz fitynianów (w produktach zbożowych, bardzo słabo dostępny). Bogatym źródłem P są: przetwory mleczne (odpowiedni stosunek Ca:P) oraz mięso i jego przetwory, ryby. Pierwiastek ten jest często dodawany do żywności w postaci polifosforanów i pełni funkcję substancji pomocniczej w wielu procesach technologicznych, np. topnika w produkcji serów topionych, czy też substancji wiążącej wodę w produkcji wędlin. Fosfor występuje także w napojach typu cola.

Ze względu na wzajemne oddziaływanie wapnia i fosforu, zwiększenie podaży jednego z nich ujemnie wpływa na przyswajalność drugiego. Nadmierne spożycie fosforu prowadzi do zmniejszenia ilości wapnia we krwi i uruchomienia rezerw tego pierwiastka z kości, a w konsekwencji do demineralizacji kośćca i kalcyfikacja tkanek miękkich. Wysokie spożycie polifosforanów może obniżać wchłanianie Fe, Cu i Zn. Żywieniowe niedobory fosforu nie występują. Mała absorpcja fosforu towarzyszy chorobom układu trawiennego, np. chorobie Crohna, uchyłkowatości jelit, celiakii, syndromowi krótkiego jelita. Skutki hipofosfatemii to osłabienie mięśni, rabdomioliza, zaburzenia funkcji erytrocytów (anemia hemolityczna), kwasica metaboliczna, osteomalacja.

Magnez wchłaniany jest w jelicie cienkim, jego wykorzystanie z diety wynosi 40 - 50%. Większość magnezu w organizmie występuje w kościach i tkankach miękkich (mięśniach i nerkach), niewielka ilość w płynach pozakomórkowych. Prawidłowe stężenie magnezu we krwi nie wyklucza jego niedoborów tkankowych, może jedynie świadczyć o sprawnie działającym procesie homeostazy magnezu we krwi. Zmniejszone wchłanianie magnezu występuje w przypadku diety ubogiej w białko, bogatej w tłuszcze. Wapń, błonnik, fosforany i taniny zmniejszają jego przyswajalność, nasilając wydalanie z organizmu. Odpowiednia podaż magnezu przyczynia się do powstania w kościach wytrzymałej formy fosforanu wapnia, która poprawia stan kości, toteż suplementacja magnezem w przypadku osteoporozy wydaje się być pożądana. Właściwa proporcja Ca do Mg powinna wówczas wynosić 5:1, choć stosunek obu pierwiastków może się wahać w dużych granicach bez wpływu na ich wchłanianie. Dopiero wysokie, przekraczające 2600mg/dzień dawki Ca zmniejszają bilans Mg. Przy zwiększonej podaży magnezu w błonach komórkowych powstają kompleksy fosfolipidów z tym pierwiastkiem. Mają one wówczas zwiększoną przepuszczalność, co powoduje nadmierne gromadzenie się sodu i wapnia w komórkach oraz obniżenie stężenia potasu prowadzące do zwiększenia kurczliwości włókien mięśni prążkowanych i gładkich (drżenia mięśni).

Najlepsze źródła pokarmowe Mg: produkty z pełnego ziarna zbóż (zwłaszcza kasza gryczana), zielone warzywa (chlorofil zawiera Mg), nasiona roślin strączkowych, orzechy, kakao, banany, twarda woda pitna.

W suplementach diety magnez występuje jako: octan, chlorek, węglan, tlenek magnezu, glukonian, mleczan i inne sole magnezowe kwasów organicznych oraz związki z aminokwasami. Z tlenku magnezu wchłania się bardzo słabo, a poza tym wszystkie formy chemiczne Mg są mniej dostępne dla organizmu niż magnez z pożywienia. Zasada: im większa dawka Mg z suplementu tym mniejsze wchłanianie.

Do niedoborów Mg oprócz niewłaściwej diety prowadzą takie choroby jak: niewydolność krążenia, nadciśnienie tętnicze i cukrzyca, nadmierna utrata z moczem w chorobach nerek, biegunki. Skutki niedoboru magnezu: nadmierna pobudliwość mięśniowa, drżenia i bolesne skurcze mięśni, stany lękowe, oczopląs, apatia, arytmia, częstoskurcz, hipokalcemia, wzrost ryzyka osteoporozy okołomenopauzalnej, insulinooporność.

Żelazo, ze względu na powszechnie występujący deficyt tego pierwiastka w dietach oraz specyficzność jego metabolizmu, jest szczególnie intensywnie badane pod kątem jego przyswajalności przez organizm człowieka. Wchłanianie żelaza zachodzi w górnym odcinku jelita cienkiego i zmienia się granicach od 15% przy prawidłowym wysyceniu organizmu tym pierwiastkiem do 35% przy jego deficycie.

Źródła Fe: pierwiastek ten występuje w produktach spożywczych w dwóch formach istotnie różniących się przyswajalnością. Tak zwane żelazo hemowe (hemoglobina i mioglobina) jest obecne w żywności pochodzenia zwierzęcego: czerwonym mięsie, podrobach (wątroba, nerki), jest wchłaniane średnio w ok. 23% (20-40%). W żywności pochodzenia roślinnego występuje tzw. żelazo niehemowe, czyli jego związki nieorganiczne, głównie w postaci Fe⁺³. Najwięcej zawierają go: natka pietruszki, nasiona roślin strączkowych, pieczywo z pełnego ziarna, buraki. Absorpcja Fe niehemowego wynosi 3-8%.

W przeciętnej mieszanej diecie żelazo hemowe stanowi około 10% ogólnej ilości tego pierwiastka, a jego wchłanianie jest uzależnione od niewielu czynników Przyswajanie żelaza hemowego jest proste (wchłaniane są niezmienione kompleksy porfirynowe) i w niewielkim stopniu zależy od składu spożywanego posiłku. Pewien wzrost absorpcji żelaza hemowego obserwuje się w sytuacji niedoborów żelaza w organizmie. Zwiększone wchłanianie żelaza hemowego występuje w obecności mięsa, co wskazuje na istnienie pewnego czynnika określanego jako „czynnik mięsny” (Meat Factor, MF) ułatwiającego absorpcję tej formy żelaza. Z kolei obniżone wykorzystanie żelaza hemowego na skutek jego degradacji obserwuje się w wyniku długotrwałego ogrzewania żywności. Jedynym żywieniowym czynnikiem o udowodnionym niekorzystnym wpływie na biodostępność żelaza hemowego jest wapń.

W przypadku żelaza niehemowego niezbędne jest jego rozpuszczenie w soku żołądkowym oraz zredukowanie do postaci Fe⁺². Dlatego odpowiednie wydzielanie kwasu solnego w żołądku stanowi ważny czynnik ułatwiający wchłanianie Fe. Przyswajanie żelaza niehemowego w dużym stopniu zależy od składu spożywanego posiłku. Istotne znaczenie w redukcji żelaza z formy Fe⁺³ do Fe⁺² oraz w jego przyswajaniu ma kwas askorbinowy działający jako czynnik chelatujący. Badania wykazały, że maksymalne wchłanianie żelaza niehemowego zapewnia jednoczesne spożycie tej formy żelaza oraz odpowiednio dużej ilości kwasu askorbinowego i mięsa (Meat Factor). Kwas askorbinowy jest też uważany za najlepszy stymulator przyswajalności preparatów żelazowych podawanych w celu suplementacji diety. Podobny efekt można uzyskać dodając do posiłku inne substancje zdolne do chelatowania żelaza, jak np. EDTA. Podwyższone wchłanianie żelaza niehemowego zapewnia także tzw. Sauerkraut Factor, czynnik obecny w fermentowanej żywności oraz niektóre kwasy organiczne. Ponadto obecność witaminy A i β-karotenu w posiłku, a także równoczesne spożywanie białego wina zwiększa absorpcję żelaza. Natomiast obniżenie przyswajalności żelaza występuje w przypadku wysokiego poziomu białka i tłuszczów w diecie oraz nadmiaru wapnia, fosforu, cynku i manganu. W metabolizmie żelaza istotny udział ma również miedź, której niedobory mogą być przyczyną niedokrwistości. Dochodzi do niej wskutek utrudnionego transportu żelaza do tkanek syntetyzujących hemoglobinę (szpiku), gdyż ceruloplazmina biorąca udział w transporcie ulega aktywacji po wbudowaniu jonów Cu. Kwas fitynowy obecny w produktach spożywczych z pełnego ziarna, błonnik oraz polifenole występujące w warzywach, kawie i herbacie zmniejszają absorpcję Fe. Przetwarzanie i przechowywanie żywności może wpływać korzystnie lub niekorzystnie na absorpcję żelaza w zależności od tego, czy efektem będzie wzrost czy obniżenie zawartości czynników antyodżywczych w stosunku do ilości tego pierwiastka. Ulec zmianie może również wartościowość żelaza oraz rozpuszczalność związków w wodzie. W celu polepszenia dostępności biologicznej żelaza stosuje się tzw. bioprocessing, w wyniku którego następuje syntetyzowanie, rozkład lub przekształcenie niektórych składników odżywczych, (np. moczenie, fermentacja w celu zwiększenia aktywności fitazy zbóż i nasion roślin strączkowych).

Skutki niedoborów Fe: niedokrwistość niedobarwliwa (obniżenie stężenia Hb), zmniejszenie wytrzymałości fizycznej, trudności w uczeniu się (mniejsza koncentracja), zmęczenie, szum w uszach, spowolnienie termogenezy, osłabienie układu odpornościowego, zaburzenia przebiegu ciąży. Charakterystyczne objawy to: łyżeczkowate, łamliwe paznokcie, bladość powłok, szorstkość skóry, zajady w kącikach ust, łamliwość włosów.

Na podstawie badań stężenia hemoglobiny lub żelaza w surowicy krwi stwierdzono, że niedobory żelaza występują przede wszystkim w najmłodszych grupach wiekowych i u kobiet w wieku rozrodczym. Niedokrwistość z niedoboru żelaza szczególnie często stwierdza się wśród wcześniaków (40% niedokrwistości). Wynika to stąd, że zapasy żelaza w organizmie płodu tworzą się w ostatnich miesiącach ciąży. Przedwczesny poród powoduje, że dziecko rodzi się bez odpowiednich zapasów tego pierwiastka. Mleko, będące jedynym pokarmem w tym wieku, zawiera niewielkie ilości żelaza, wystarczające dla dzieci urodzonych o czasie, jednakże zbyt małe dla wcześniaków. Wysokie wskaźniki niedo
krwistości stwierdza się również u niemowląt i dzieci do drugiego roku życia, następnie w grupie kobiet ciężarnych, zwłaszcza w drugiej połowie ciąży. W grupie dzieci i młodzieży szkolnej (6-18 lat) niedobory żelaza występują częściej u dziewcząt (32%) niż u chłopców (23%). Ogólnie kobiety należą do grupy zwiększonego ryzyka niedokrwistości z niedoboru żelaza, w związku z regularną utratą krwi w czasie menstruacji. Stwierdzono, że niedobory dotyczą 40% kobiet w wieku rozrodczym. Do grupy zwiększonego ryzyka niedoborów żelaza należą również kobiety stosujące dietę wegetariańską. Wyczerpanie się rezerw żelaza stwierdza się u około 15%, obniżenie wysycenia transferyny żelazem i upośledzenie erytropoezy (tworzenie się krwinek czerwonych) u 17%, a niedokrwistość z niedoboru żelaza u około 14% kobiet stosujących dietę wegeteriańską (łącznie około 46% kobiet ma niedobory żelaza różnego stopnia).

Żelazo w suplementach diety występuje w postaci soli żelaza(II) i (III). Sole Fe(II) są wchłaniane w zbliżonym stopniu (15-20% w przypadku niedoboru w organizmie), 3-krotnie lepiej niż sole Fe (III). Związki Fe (II) dopuszczone do stosowania w suplementach: cytrynian, glukonian, fumaran, siarczan, mleczan, taurynian i in. Sole Fe (III): pirofosforan, cukrzan, cytrynian amonowo-żelazowy. Ponadto stosuje się żelazo elementarne (karbonyl + Fe elektrolityczne). Suplementację należy prowadzić 1-3 miesiące do uzyskania właściwego stężenia Hb, a następnie kolejne 1-3 miesiące w celu uzupełnienia tkankowych zapasów Fe. Przyjmowanie preparatów Fe może wywołać zaburzenia żołądkowo-jelitowe, zaparcia lub biegunki.

Miedź ma duże znaczenie w procesach oksydacyjno-redukcyjnych zachodzących w organizmie człowieka, w których występuje jako koenzym. Oprócz opisanego wyżej wpływu na metabolizm żelaza, wywiera ona również wpływ na metabolizm kolagenu. Niedobór ceruloplazminy lub jej niedostateczna aktywność powodują chorobę Wilsona (zatrucie miedzią). Miedź z pożywienia wchłania się w 35-50%. Absorpcja zachodzi w żołądku i jelicie cienkim, wzrasta w przypadku niedoborów. Na powstawanie deficytu miedzi narażone są szczególnie dzieci z niską wagą urodzeniową. U osób dorosłych niedobór miedzi występuje rzadko, ale może być wywołany suplementacją cynkiem. Duże spożycie sacharozy może również powodować zmniejszenie przyswajalności tego pierwiastka, fruktoza i kwas askorbinowy redukują miedź do formy mniej absorbowanej. Skutki niedoboru Cu to: uszkodzenia tkanki łącznej (zaburzenia syntezy kolagenu i elastyny - uszkodzenia naczyń), zaburzenia OUN, siwienie włosów (zahamowanie syntezy melaniny), anemia (zmniejszenie stężenia ceruloplazminy).

Źródła pokarmowe miedzi to: podroby, nasiona strączkowe, suszone owoce, kakao, owoce morza, produkty mleczne, otręby.

Suplementy miedzi występują w postaci węglanu, glukonianu, siarczanu, diglicynianu, asparaginianu, cytrynianu oraz kompleksów miedź-lizyna. Wchłanianie Cu tych preparatów jest zbliżone do wchłaniania z produktów spożywczych.

Nadmierne spożycie miedzi może wywołać objawy toksyczne: biegunka, bóle brzucha, wymioty, charakterystyczny jest metaliczny posmak w ustach. Genetycznie uwarunkowany nadmiar miedzi w organizmie to choroba Wilsona, w której dochodzi do akumulacji Cu w wątrobie, nerkach, rogówce oka, mózgu, co prowadzi do poważnych uszkodzeń.

Cynk w produktach żywnościowych jest związany z białkami. Z tego też powodu, aby ulec przyswojeniu musi najpierw być przeprowadzony w formę rozpuszczalną, co ma miejsce w górnym odcinku jelita cienkiego. Przyswajanie cynku na ogół jest proporcjonalne do jego stężenia w pożywieniu i wynosi od 15-60%, z przeciętnej diety krajów zachodnich wchłania się 35-40% Zn. Z diet lakto- i owowegetariańskich wchłania się ok. 33% cynku, a z diety o znacznym udziale mięsa - ok. 50%. Przyswajalność cynku jest podwyższana przez substancje zdolne do jego chelatowania, tj. przez kwasy cytrynowy i pikolinowy, histydynę, cysteinę. Gorsza przyswajalność z produktów roślinnych wynika z obecności fitynianów, błonnika i szczawianów tworzących z nim trudno wchłaniane związki. Uważa się, że na stopień absorpcji Zn w obecności fitynianów ma wpływ stosunek fitynianów do Zn i zawartość Ca w diecie.

Źródła pokarmowe cynku to: mięso, podroby, ciemne pieczywo, kasza gryczana, owoce morza.

U zdrowych ludzi niedobory cynku na ogół nie występują. Mogą wynikać ze stosowania mało urozmaiconej diety lub ze stanów chorobowych (cukrzyca, choroby pasożytnicze, rozległe oparzenia, choroby tkanki łącznej). Do upośledzonego wchłaniania w organizmie prowadzi dysfunkcja jelit. Niedobory pokarmowe powstają w związku ze zwiększonym zapotrzebowaniem na Zn w okresie intensywnego wzrostu. U niemowląt i małych dzieci niedobory Zn prowadzą do łuszczyco-podobnych zmian skórnych, utraty łaknienia, hipogonadyzmu (opóźnione dojrzewanie płciowe u chłopców), zahamowania wzrostu. U dorosłych dochodzi do upośledzenia gojenia się ran, utraty włosów, utraty smaku i węchu, zaburzeń widzenia w nocy, zmniejszenia liczby limfocytów T i pogorszenia funkcji immunologicznych. Niedobory Zn spotyka się u osób starszych, mogą być czynnikiem przyczyniającym się do rozwoju choroby Alzheimera.

Suplementy cynku powinny być raczej stosowane pojedynczo niż w preparatach wieloskładnikowych, najlepiej jako siarczan lub glukonian cynku. Cynk w suplementach występuje w postaci związków cynku z innymi kwasami organicznymi i aminokwasami, a także w postaci chlorku.

Mangan jest wchłaniany z diety w niewielkim stopniu w jelicie cienkim (2-15%). Stosowany w suplementach węglan manganu wchłania się bardzo słabo. Wzrost absorpcji tego pierwiastka następuje w przypadku niedoboru. Poznano wiele enzymów, w których skład wchodzi mangan lub jest ich aktywatorem. U osób z osteoporozą stwierdza się niskie stężenie manganu we krwi, w tym przypadku łączna suplementacja manganem, cynkiem i miedzią powoduje łagodzenie niekorzystnych objawów. Źródła pokarmowe manganu to produkty roślinne: ziarna zbóż, nasiona roślin strączkowych, orzechy, warzywa liściaste, herbata i kawa. W suplementach stosuje się zarówno sole nieorganiczne: węglan, siarczan i chlorek Mn, jak i sole organiczne, np. glukonian oraz L-asparaginian.

Selen jest strukturalnym komponentem peroksydazy glutationowej - enzymu pełniącego funkcję przeciwutleniacza. Selen występuje w żywności jako selenometionina i selenocysteina, wchłania się w 60-80%, głównie w dwunastnicy. Selen nieorganiczny obecny w suplementach: selenin, wodoroselenin i selenian sodu wchłaniają się bardzo słabo. Spośród nich selenin Na jest wchłaniany najefektywniej. Niedobory tego pierwiastka powodują obniżenie aktywności wielu enzymów oraz upośledzenie układu immunologicznego. W ciągu ostatnich kilkunastu lat stwierdzono zmniejszenie stężenia selenu w surowicy krwi w wielu grupach populacyjnych w Polsce. Wyodrębniono grupy ludności, u których stężenie to jest szczególnie małe. Należą do nich noworodki, niemowlęta i kobiety po porodzie. Nieco większe stężenie pierwiastka w surowicy krwi stwierdza się w grupie dzieci do 15 roku życia oraz wśród osób dorosłych. Selen może obniżać ryzyko wystąpienia niektórych form nowotworów, wykazano korelację między spożyciem tego pierwiastka a zapadalnością na raka płuc. Długotrwały niedobór selenu prowadzi do pogorszenia przyswajalności jodu, ponieważ selen jest niezbędny do syntezy dejodynazy katalizującej przemianę tyroksyny w trójjodotyroninę. Klasycznym przykładem niedoboru selenu jest choroba Keshan występująca endemicznie w Chinach (kardiomiopatia młodzieńcza) i choroba Keshan-Becka (dystrofia chrząstek stawowych). Poziom selenu we krwi człowieka zależy od zawartości selenu w glebie, z której jest łatwo przyswajany przez rośliny. Na obszarach z niskim stężeniem selenu w glebie zaobserwowano zwiększoną śmiertelność z powodu chorób układu krążenia i nowotworów. Nadmiar selenu w organizmie prowadzi do tzw. selenozy (łamliwość i utrata paznokci, wypadanie włosów, nerwowość, „czosnkowy oddech”, pocenie się). Monitorowanie poziomu selenu jest szczególnie istotne, ponieważ zakresy dawek fizjologicznych i toksycznych są zbliżone. Polskę zalicza się do krajów o niskim zagrożeniu przedawkowania selenem w diecie. Źródła selenu w produktach żywnościowych: mięso i podroby, owoce morza, ryby, produkty zbożowe (szczególnie kiełki pszenicy), orzechy (szczególnie brazylijskie), nasiona roślin strączkowych, herbata.

Fluor występuje w organizmie głównie w postaci fluoroapatytu w kościach i zębach, a także we włosach i paznokciach. Wchłania się z wody pitnej w ponad 90%, a z żywności w 30-60%. Z produktów zawierających wapń (mleko, preparaty dla niemowląt) absorpcja jest mniejsza o 10-25%. Z past do zębów fluor wchłania się niemal całkowicie. Obecność kwasów tłuszczowych ułatwia wchłanianie tego pierwiastka.

Zbyt niskie spożycie fluoru prowadzi do zmniejszenia twardości szkliwa zębów i obniżenia wytrzymałości kości. Istnieje ścisły związek między ilością spożywanego fluoru a próchnicą u dzieci. Spożycie fluoru ujemnie koreluje z zachorowalnością na choroby układu krążenia, prawdopodobnie na skutek hamowania procesu miażdżycowego przez ten pierwiastek. Źródła fluoru w diecie: produkty zbożowe, herbata, kawa, ryby, mięso, woda pitna.

Jod w żywności występuje w bardzo zróżnicowanych ilościach. Źródła jodu w diecie: Najwięcej jodu zawierają skorupiaki, mięczaki i ryby morskie (głównie halibut, dorsz). Ważne źródło jodu to mleko i jego przetwory (ilość jodu w mleku krowim zależy od zawartości w paszy zwierząt hodowlanych). Jod dostarczany jest także z wodą pitną. W produktach spożywczych jod występuje w formie nieorganicznej, jako łatwo wchłaniane jodki (absorpcja 90%) oraz połączenia z białkami. Przyswajanie jodu obniżają siarkocyjanki, rodanki, glukozynolany obecne w roślinach krzyżowych, ponadto mąka sojowa, azotany i palenie tytoniu. Niedobory jodu w organizmie powodują zaburzenia syntezy hormonów tarczycy i związane z tym zaburzenia podstawowej przemiany materii i termogenezy. Prowadzi to do powstania tzw. wola prostego (przerost tarczycy), czasami może dojść do niedoczynności tarczycy oraz obrzęku śluzowatego. Niedobory jodu są szczególnie niebezpieczne dla dzieci, ponieważ mają znaczący wpływ na ich rozwój. Powodują opóźnienie rozwoju fizycznego i psychicznego, spowolnienie umysłowe, a w skrajnych przypadkach kretynizm i głuchoniemotę. Są one również przyczyną zaburzeń w rozrodczości (poronienia) oraz zwiększenia śmiertelności noworodków.

Częstotliwość występowania wola przewyższająca 10% populacji świadczy o tzw. endemii. W Polsce stwierdzono, że endemia lekka występuje na całym obszarze kraju, natomiast endemia umiarkowana - na terenach Karpat, Sudetów oraz w Polsce Centralnej. Przyczyną są ograniczone zasoby jodu w środowisku naturalnym oraz niewielkie spożycie ryb przez Polaków (około 7 kg/osobę/rok).

Badania epidemiologiczne przeprowadzone wśród dzieci w wieku 6-13 lat, u których występowanie wola stwierdzano na podstawie badań fizykalnych oraz ultrasonograficznych (USG), a stan odżywienia jodem określono na podstawie ilości jodu wydalanego z moczem, wykazały, że częstość występowania wola wynosi powyżej 10% w całym kraju, z wyjątkiem środowiska miejskiego w pasie nadmorskim. Uzyskane wyniki wskazują na zbyt małe spożycie z dietą i konieczność uzupełniania podaży tego pierwiastka solą jodowaną. Obowiązkowe jodowanie soli kuchennej w Polsce: 23mg I/kg soli (30mg KI/kg). Nie stosuje się jodowanej soli w przemyśle spożywczym. Suplementy jodu dopuszczone do stosowania w Polsce to: jodek oraz jodan sodu i potasu

Chrom (III) jest składnikiem niskocząsteczkowego kompleksu białkowego (chromodulina, LMWCr, zawiera 4 atomy Cr), który zwiększa biologiczne działanie insuliny i wspomaga transport glukozy do komórek, co warunkuje rolę chromu w metabolizmie węglowodanów, lipidów i białek. Przeciętna dieta krajów zachodnich nie prowadzi do wyraźnych objawów niedoboru chromu, ale wynika to raczej z tego, że niedobory te nie łatwo jest zidentyfikować. Niedobory chromu wiążą się ze zmniejszeniem wrażliwości tkanek na insulinę i mniejszą tolerancją glukozy. Wyraźne objawy niedoboru: nietolerancja glukozy, wzrost stężenia wolnych kwasów tłuszczowych, insuliny, neuropatie, encefalopatie, hipercholesterolemia występują w następstwie długotrwałego żywienia parenteralnego. Źródła chromu w diecie: otręby, pełne ziarna zbóż, zarodki pszenne, niektóre gatunki serów (Cheddar), przyprawy (goździki) oraz podroby i mięso. Chrom występuje w drożdżach związany z czynnikiem GTF (czteropeptyd zawierający m.in. niacynę). W niektórych badaniach wykazano wpływ suplementacji chromem na poprawę glikemii na czczo osób z nietolerancją glukozy i z cukrzycą typu 2. Jednak stanowisko towarzystw diabetologicznych na świecie na temat suplementacji chromem jest nadal negatywne. Pierwiastek ten z żywności wchłania się bardzo słabo, w 1 - 4%, niezależnie od zawartości w organizmie i od spożycia. Glicyna, histydyna i witamina C zwiększają jego wchłanianie, zaś fityniany, cukry, Zn, Fe i środki zobojętniające sok żołądkowy działają hamująco. Niektóre suplementy wchłaniają się lepiej niż chrom z diety: pikolinian chromu (powyżej 2%) oraz tzw. chrom organiczny (kompleks GTF, absorpcja 5-10%). Chrom w solach nieorganicznych wchłania się słabo. W Polsce dopuszczono do stosowania w suplementach chlorek, azotan chromu, a także mleczan i pikolinian chromu. Należy pamiętać, że Cr (VI) jest toksyczny, może prowadzić m.in. do rozwoju raka płuc. Pojawiły się doniesienia na temat mutagennego działania pikolinianu Cr u szczurów, wysokie dawki Cr z suplementów mogą pogarszać wchłanianie Fe i wpływać ujemnie na metabolizm Ca w kościach.

Opracowano na podstawie:

Brzozowska A. Czynniki warunkujące wykorzystanie składników mineralnych z pożywienia. Pediatria Wspólczesna, Hepatologia i Żywienie Dziecka 2001, 3, 135-138.

Jarosz M, Bułhak-Jachymczyk B. Normy żywienia człowieka. PZWL Warszawa 2008

---