Медь в организме человека: значение, источники, дефицит и избыток
Медь (Cu) - 29-й по счету элемент в Периодической системе Д.И. Менделеева. Простое вещество медь представляет собой пластичный металл розового цвета, который из-за оксидной пленки на воздухе быстро становится золотисто-розовым. Медь с золотом, цезием и осмием объединяет одно свойство - они в полном смысле слова цветные металлы, то есть не имеют серебристого или серого оттенка. Свое латинское название Cuprum она получила от названия о. Кипр, где впервые стала выплавляться в больших объемах.
Медь - это металл, с которым человечество познакомилось еще на заре своей цивилизации. Медь люди научились добывать намного раньше железа, не случайно медный век (IV-III тысячелетия до н.э.) предшествует железному и в исторической хронологии следует за каменным веком. Это связано с тем, что медь имеет меньшую, по сравнению с железом, температуру плавления и поэтому намного легче добывается из содержащих ее минералов. К тому же медная руда очень доступна, а простая медь, в отличие от железа, встречается в виде самородков. По сравнению с каменными орудиями медные имеют несравнимое преимущество в возможности заточки, прочности и износостойкости.
Наши далекие предки были лишены возможности пользоваться чистой медью, поэтому они пользовались ее сплавами. самым известным из которых до сих пор остается бронза (сплав меди с оловом).
Первоначально медь выплавляли из малахитовой руды, затем из сульфидной. Способ ее выплавки был кустарным: смесью малахитовой руды и угля наполняли глиняный сосуд, который затем ставили в углубление на земле и поджигали. При горении угля выделялся угарный газ, который восстанавливал карбонат меди (основу малахитовой руды) до свободной меди.
Промышленное производство меди люди освоили только в XIII-XIV веках. Тогда в России основная ее часть шла на изготовление пушек, церковных колоколов и монеты. Кое-что перепадало и "легкой промышленности": медь использовалась для производства посуды, инструментов, гвоздей и украшений. К ХХ веку медь стала очень востребована в электротехнике, так как ее электропроводность очень высока (на втором месте после относительно дорогого серебра).
Медь относится к числу достаточно распространенных элементов. Ее содержание в земной коре около 5•10-3% (по массе), то есть в каждой тонне породы в среднем содержится 50 г меди. В морской воде концентрация меди намного меньше - 3•10-7%, а в пресных водоемах еще меньше - 10-7%.
В основном медь встречается в соединениях, образующих минералы халькопирит (медный колчедан), халькозин, борнит, ковеллин, куприт, азурит, малахит. В самородном виде ее обнаружить непросто, но в отдельных скоплениях залежи самородной меди могут достигать сотен тонн.
В промышленности и быту применяется как сама медь, так и ее сплавы, самыми известными из которых являются латунь (сплав с цинком), бронза (сплав с оловом) и мельхиор (сплав с никелем).
Роль меди в организме человека
Медь обнаружена почти во всех высших растениях и животных. У некоторых животных (брюхоногие моллюски, членистоногие) медь выполняет ту же функцию, что и железо в организме человека. По всей видимости, когда-то перед эволюцией встал выбор: какой металл должен входить в состав комплекса, отвечающего за доставку кислорода к тканям и органам. Как это обычно и бывает, природа не стала ограничиваться каким-то одним вариантом, предоставив эволюции возможность проверить на практике и то (медь), и другое (железо). Линии эволюции разошлись, но до сих пор нельзя ответить на вопрос о том, какие организмы имеют преимущество: те, у которых кровь "медная", или те, у которых "железная". Биологи хорошо знают, что преимущества и слабые стороны имеются у обоих вариантов. А если точнее, то природа совместила оба варианта, поскольку, например, у человека, медь также задействована в процессах переноса кислорода, хотя и играет в этом деле второстепенную роль.
По кровяному руслу медь переносится преимущественно белком церулоплазмином. После прохождения через стенки кишечника медь захватывается белком альбумином и транспортируется к печени.
Меди в организме сравнительно много - аж целых 75-150 мг! Такое ее количество могло бы уместиться на кончике ножа. Самая высокая концентрация меди обнаружена в мозге и печени человека, почти вся оставшаяся часть приходится на мышцы и кости.
Значение меди для организма человека трудно переоценить, что проявляется в следующем:
- медь входит в состав многих необходимых организму ферментов, одно название которых говорит само за себя: аскорбиназа, тирозиназа, супероксиддисмутаза, цитохромоксидаза, гемоцианин;
- медь необходима для выработки организмом коллагена, эластина и других белков, придающих структуру тканям и органам;
- медь входит в состав супероксиддисмутазы - антиоксиданта и противовоспалительного вещества, который захватывает опасные радикалы и токсические вещества, помогая их утилизировать из организма;
- некоторые вещества, в состав которых входит медь, нейтрализуют токсины, вырабатываемые болезнетворными микроорганизмами, и усиливают действие антибиотиков;
- медь ослабляет развитие аутоиммунных заболеваний, например, ревматоидного артрита, тем самым предупреждая развитие некоторых еще более опасных заболеваний, например, разрушения клапанов сердца;
- медь входит в состав гистаминазы, которая управляет метаболизмом гистамина;
- без меди наш организм лишается возможности синтезировать меланин - основной пигмент волос и кожи;
- медь необходима для синтеза фосфолипидов, которые образуют клеточные мембраны;
- этот химический элемент необходим для синтеза миелина, который изолирует нервные волокна;
- она необходима для активации работы нейромедиаторов и инсулина;
- медь обеспечивает углеводный и жировой обмен, участвует в синтезе простагландинов, которые регулируют самые разнообразные процессы в организме, как то: сокращение сердечной мышцы, регенерацию тканей, поддержание кровяного давления;
- она совершенно необходима для производства костным мозгом и селезенкой эритроцитов, поскольку содействует синтезу гемоглобина;
- участвует в доставке атомов кислорода к клеткам и тканям, повышает скорость кровообращения;
- укрепляет иммунитет за счет повышения резистентности организма к микробам и вирусам (в тех водоемах, где в воде отсутствует медь, не могут жить карпы, так они быстро заражаются грибковым заболеванием и погибают);
- медь необходима для выполнения своих функций витамином С.
Благодаря бактерицидности меди в медной посуде продукты хранятся намного дольше.
Источники меди в организме человека
Ежедневно взрослому человеку требуется поступление 0,9 мг меди. Однако это значение весьма условно и зависит от многих факторов. Так, поскольку в процессах усваивания в пищеварительном тракте с медью конкурирует цинк, то при этом нужно соблюдать определенный баланс. Если цинка в пище оказывается слишком много, то все наши усилия по "наполнению" организма медью могут сойти на нет. В среднем наш организм усваивает только 5-10% от поступающей с пищей меди.
Рекордсменами по содержанию меди являются следующие продукты:
- мясо (говядина, свинина, баранина, утка, гусь, фазан) и говяжья печень;
- рыба (семга, горбуша, кета, кумжа) и морепродукты (крабы, устрицы, креветки, кальмары, раки, лобстеры, мидии, морские гребешки);
- бобовые (фасоль, горох, соя, чечевица);
- орехи и грибы;
- фрукты (авокадо, бананы, виноград), сухофрукты (курага, изюм, чернослив);
- зерновые культуры (овес, греча, ячмень, пшено, кукуруза);
- овощи (картофель, шпинат, морковь);
- хмель;
- какао и шоколад;
- минеральная вода.
Потребность человеческого организма в меди возрастает при наличии следующих заболеваний:
- гастрит и язва желудка;
- рак.
В литературе существуют противоречивые сведения о потребности организма в меди при циррозе печени. В некоторых источниках отмечается, что такая потребность возрастает, в других утверждается точка зрения о том, что переизбыток меди - вообще основная причина цирроза печени. Пока ясности в решении этого вопроса нет, следует воздержаться от дополнительного "медного рациона" в случае данного заболевания.
Нехватка меди в организме человека
Дефицит меди - явление довольно редкое в наше время. Он может наблюдаться при поступлении в организм менее 1 мг меди в сутки.
Причинами дефицита меди являются:
- недостаточное поступление с пищей;
- продолжительная гормональная терапия, сопряженная с приемом глюкокортикоидов, нестероидных противовоспалительных препаратов, длительный прием антибиотиков;
- длительный прием антацидов (пищевой соды, оксида магния и т.п.) и препаратов, содержащих цинк;
- нахождение на полном парентеральном (внутривенном) питании;
- заболевания желудочно-кишечного тракта (целиакия, желудочно-кишечные фистулы, нетропическая спру);
- нарушения обмена меди в организме.
Симптомы и последствия дефицита меди в организме:
- анемия, вызванная угнетением кроветворения, замедлением процесса всасывания железа, нарушением синтеза гемоглобина;
- заболевания щитовидной железы (гипотериоз);
- сердечно-сосудистые нарушения, в том числе ишемическая болезнь сердца, кардиопатия, аневризм стенок артерий;
- аллергический дерматоз и бронхиальная астма;
- дегенерация миелиновой оболочки нервных волокон;
- увеличение риска развития рассеянного склероза;
- нейтропения (пониженное содержание нейтрофилов в крови) и лейкопения (пониженное содержание лейкоцитов в крови);
- разрушение костной ткани, остеопороз, частые переломы костей;
- замедление полового созревания у девочек, женское бесплодие;
- нарушение пигментации кожи (витилиго) и волос;
- ослабление иммунитета, раннее старение;
- нарушения жирового обмена (ожирение, атеросклероз, диабет);
- синдром дыхательных расстройств у новорожденных.
Избыток меди в организме человека
Разовой токсичной дозой считается 200-250 мг меди. Хроническое отравление медью может наступить при употреблении более 5 мг меди в сутки.
Основные причины избытка меди:
- избыточное поступление с пищей;
- отравление на производстве из-за вдыхания паров и пыли соединений меди;
- использование медной посуды и длительное хранение продуктов в ней;
- использование медного купороса и других соединений меди (пестицидов) при обработке плодово-ягодных кустарников и фруктовых деревьев;
- случайное употребление соединений меди;
- использование медных труб в водопроводе;
- нарушения обмена меди в организме.
Автор этих строк однажды отравился медью в результате обработки медных трубок наждачной шкуркой. Медь впитывалась через кожу рук в течение нескольких часов.
Симптомы отравления медью:
- "медная лихорадка", которая обычно возникает из-за вдыхания паров; сопровождается резким повышением температуры, ознобом, обильным потоотделением, спазмами в икроножных мышцах;
- нервные расстройства (бессонница, депрессия, нарушения памяти, спутанность сознания);
- цирроз и иные заболевания печени;
- заболевания почек;
- вторичное поражение головного мозга, болезнь Вильсона-Коновалова;
- повышение риска развития атеросклероза;
- аллергические реакции и дерматозы (нейродермит, экзема, крапивница);
- слезотечение, раздражение слизистых оболочек и конъюнктивы, чихание, жжение в горле и зеве;
- головная боль, слабость, понос, рвота;
- боли в мышцах;
- разрушение эритроцитов с выделением свободного гемоглобина (т.н. эритроцитолиз), гемоглобин в моче;
- анемия (малокровие);
- отложение нерастворимых солей меди в головном мозгу, печени, миокарде, поджелудочной железе, коже.
