Оглавление Введение…………………………………………………………………………3 Глава 1. Микроэлементы как составляющая организма человека……...5 1.1 Микроэлементы в среде организма человека: понятие и классификация...5 1.2 Физиологические свойства эссенциальных микроэлементов………….8 Глава 2. Роль эссенциальных микроэлементов в иммунной системе человека………………………………………………………………………….13 2.1 Характеристика иммунной системы человека…………………………….13 2.2 Влияние эссенциальных микроэлементов как иммунноиндуцирующего фактора…………………………………………………………………………..17 Заключение……………………………………………………………………..24 Список использованной литературы………………………………………..25 Введение Жизнь и развитие организма человека напрямую зависят от слаженных действий всех систем и органов, которые находятся в неразрывной связи друг с другом. Одной из самых важных систем организма является иммунная система, главная задача, которой заключается в обнаружении, распознавании, уничтожении и выводе из организма веществ, угрожающих его жизнедеятельности. Одними из необходимых организму веществ являются минералы. На сегодняшний день известно около 70 элементов, необходимых человеку для полноценного функционирования. Некоторые из них нужны в большом количестве, их называют макроэлементы. А те, что необходимы в малом – микроэлементы. Они усваиваются организмом через воздух, воду и пищу (является основным поставщиком). Благодаря им, в организме происходят важные обменные процессы. Из 92 микроэлементов, встречающихся в природе, у человека обнаружен 81. Микроэлементы в организме человека имеют свою классификацию, роль некоторых из них необходимых (эссенциальных) микроэлементов чрезвычайно важна, именно этим обусловлена актуальность данной темы. Целью работы является исследование иммунноиндицирующей роли эссенциальных микроэлементов. Исходя из цели поставлены следующие задачи: 1. Рассмотреть микроэлементы как составляющую организма человека, их понятие, классификацию и физиологическую роль. 2. Изучить роль эссенциальных микроэлементов в иммунной системе человека, их иммунноиндуцирующую роль. Объектом работы являются микроэлементы в организме человека. 2 Предметом работы выступает иммунноиндуцирующая роль эссенциальных микроэлементов. Структура работы состоит из введения, двух глав, объединяющих в себе четыре параграфа, заключения и списка использованной литературы. 3 Глава 1. Микроэлементы как составляющая организма человека 1.1 Микроэлементы в среде организма человека: понятие и классификация Одними из необходимых организму веществ являются минералы. На сегодняшний день известно около 70 элементов, необходимых человеку для полноценного функционирования. Некоторые из них нужны в большом количестве, их называют макроэлементы. А те, что необходимы в малом – микроэлементы. Таким образом, микроэлементы – необходимые для нормальной это химические жизнедеятельности элементы организмов и содержащиеся в очень небольших количествах (менее 0,015 г). Они усваиваются организмом через воздух, воду и пищу (является основным поставщиком). Благодаря им, в организме происходят важные обменные процессы.1 Из 92 микроэлементов, встречающихся в природе, у человека обнаружен 81. Считается, что наиболее часто при тяжелых заболеваниях следует ожидать развитие нарушений со стороны цинка (Zn), меди (Cu), марганца (Mn), селена (Se), молибдена (Mo), йода (I), железа (Fe), хрома (Cr) и кобальта (Co). Микроэлементы поддерживают: 1 кислотно-щелочное равновесие; водно-солевой баланс; осмотическое давление в клетке; рН крови (норма 7,36-7,42); работу ферментных систем. Харин А.Н., Катаева Н.А., Харина Л.Т. Курс химии. - М.: Высш. шк., 1 ред. 2013. -211 с. 4 участвуют в процессах: нервно-мышечной передачи импульсов; сокращения мышц; свертывания крови; обмена кислорода. входят в состав: костей и зубов; гемоглобина; тироксина; соков пищеварительной системы. взаимодействуют с: витаминами; гормонами; ферментами. Доказано, что содержание микроэлементов в организме изменяется в зависимости от времени года и возраста. Наибольшая потребность в макро и микроэлементах выражена в период роста, во время беременности и кормления грудью. В пожилом возрасте она резко снижается.2 В частности, с возрастом повышается концентрация в тканях алюминия, титана, кадмия, никеля, цинка, свинца, а концентрация меди, марганца, молибдена, хрома снижается. В крови увеличивается содержание кобальта, никеля, меди и уменьшается содержание цинка. Во время беременности и в период лактации в крови становится в 2—3 раза больше меди, марганца, титана и алюминия. В основном микроэлементы классифицируют по заменимости, поэтому их классификация выглядит следующим образом: 2 Петрова В.В. и др. Обзор свойств химических элементов и их соединений. Учебное пособие по курсу “Химия в микроэлектронике”. - М.: Изд-во МИЭТ, ред. 2012. -18 с. 5 1. Эссенциальные (жизненно необходимые: железо (Fe), медь (Cu), йод (I), цинк (Zn), кобальт (Co), хром (Cr), молибден (Mo), селен (Se), марганец (Mn)).Это микроэлементы, при недостаточном поступлении которых, нарушается нормальная жизнедеятельность организма, его развитие и способность к продолжению рода. Эссенциальные микроэлементы относятся к катализаторам (ускорителям) биохимических реакций и процессов обмена веществ, играют особую роль в адаптации организма. В России наиболее часто выявляются дефицитные состояния по цинку, железу, селену, марганцу, меди и йоду; 2. Условно эссенциальные: F (фтор), B (бор), Si (кремний), Ni (никель), V (ванадий), Br (бром), Li (литий). 3. Токсичные (в том числе тяжелые металлы): As (мышьяк), Cd (кадмий), Pd (свинец), Al (алюминий), Ba (барий), Bi (висмут), Ho (гольмий), Tl (таллий), Sb (сурьма). Их избыток вызывает отравление (интоксикацию) и приводит к повреждению органов. Поступают из окружающей среды и имеют способность накапливаться в организме. Самые опасные и распространенные отравления связаны с Hg (ртутью), Pb (свинцом), Cd (кадмием), As (мышьяком). 4. Недостаточно изученные: Rb (рубидий), Zr (цирконий), Sn (олово), Ag (серебро), Au (золото), W (вольфрам), Ge (германий), Ga (галлий), La (лантан), Sr (стронций), Ti (титан) изучены в меньшей степени, однако они также необходимы для функционирования организма. Потребности человека в микроэлементах выражаются в миллиграммах или долями миллиграмма, но их отсутствие или недостаток в питании приводит к серьезным осложнениям.3 Некоторые микроэлементы, поступающие в организм в дозах, превышающих норму, могут вызвать отравления. Стандартами не допускается содержание в продуктах свинца, мышьяка, количество олова и меди строго ограничивается. 3 Коровин Н.В. Общая химия. - М.: Высш. шк., ред. 2012. - 258 с. 6 Они выполняют целый ряд функций: входят в состав ферментов, обеспечивают стабилизацию сложных белковых структур, нуклеиновых кислот и мембран и абсолютно необходимы на любой стадии развития человека. Как недостаток, так и избыток микроэлементов может приводить к поражению различных систем органов.4 4 Балецкая Л.Г. Неорганическая химия. - Ростов-на-Дону, Феникс, 2012. – 134 с. 7 1.2 Физиологические свойства эссенциальных микроэлементов 1. Железо (Fe). Без этого элемента не осуществляется процесс кроветворения, не образуется гемоглобин, который обеспечивает кислородом ткани мозга, железы внутренней секреции, и все тело в общем. Железо приносит немалую пользу, к примеру, стимулирует кроветворение, повышает иммунитет, синтезирует гормоны щитовидной железы, ограждает от воздействия бактерий, помогает вывести токсины и тяжелые металлы, стабилизирует окислительно-восстановительные процессы. Недостаток железа в организме может привести к анемии и задержке роста. В обратном же случае, наличие большого количества железа в организме, может спровоцировать появление гастроэнтерита. В ежедневное меню необходимо включить 10-13мг железа 2. Медь (Cu). Подобно железу, медь выполняет важную функцию, поддерживая наиболее благоприятный состав крови, то есть образует гемоглобин. Железо, которое откладывается в печени, не имеет возможности участвовать в образовании гемоглобина без наличия меди. Польза меди достаточно велика в первую очередь потому, что она производит стимуляцию синтеза соединительной ткани, помогает в процессе костеобразования, а также оказывает полноценное психомоторное развитие, ликвидирует воспалительные процессы, положительно воздействует на повышение уровня инсулина, связывает и выводит токсины, увеличивает действие лекарственных препаратов, способствует регенерации тканей, предостерегает от развития раковых заболеваний, поддерживает иммунитет, способствует кровотворению, стабилизирует пищеварение, улучшает состояние нервных волокон, что положительно влияет на функционирование нервной системы. Недостаточное количество меди в организме может возбудить дерматоз, анемию, задержку роста у детей, выпадение волос, снижением веса, утратой аппетита, атрофией сердечной мышцы. При избытке медь 8 становится токсична, вызывая развитие почечной недостаточности, гастроэнтерит, повышенную температуру тела и потоотделение, судороги. 3. Йод (I) . Самой важной ролью йода считается способствование синтезу гормона щитовидной железы – тироксина. Также, йод принимает участие в образовании фагоцитов. Это клетки, удаляющие чужеродные тела, и прочий ненужный мусор, находящийся в наших клетках.5 Перечисляя какую пользу несет йод, необходимо в первую очередь указать его способность стандартизировать работу эндокринной системы с помощью регуляции функций щитовидной железы, и гипофиза. Вдобавок, йод гарантирует обеспечение обменных процессов, воздействует нормальному физическому, а также умственному развитию, особенно у детей. Также йод предостерегает от накопления радиоактивных веществ, защищает от действий радиации, повышает иммунитет, стабилизирует гормональный фон, работу сердечно-сосудистой, костно-мышечной, и половой систем. В чистом виде йод практически не сможет усвоиться организмом, а при больших дозах возможны серьезные отравления. Получить смертельную дозу, которая составляет более 3г чистого йода, с помощью йодосодержащих продуктов питания невозможно. Избыточное количество йода в организме грозит следующими неблагоприятными последствиями: развитие гипертиреоза, одно из его порявлений-Базедова болезнь с зобом, чрезмерная раздражительность, тахикардия, мышечная слабость, выделение пота, внезапное снижение веса, также возможно появление диареи. Недостаточность йода влечет за собой тоже немалое количество нарушений. Есть возможность проявления заболеваний нервной системы, торможение роста ребенка и возможное развитие слабоумия, различные отклонения и заболевания щитовидной железы, повышение риска развития 5 Балецкая Л.Г. Неорганическая химия. - Ростов-на-Дону, Феникс, 2012. – 134 с. 9 раковых заболеваний, повышенный уровень холестерина, врожденные пороки развития, неспособность к вынашиванию ребенка беременным женщинам, снижение частоты сокращений сердца. 4. Цинк (Zn) . Именно этот микроэлемент является составляющим и крови, и мышечной ткани. Он исполняет функцию катализатора химических реакций, которые способствуют поддержанию кислотного уровня, который жизненно важен и необходим организму. Помимо этого, данный элемент находится в составе инсулина, который занимается регуляцией концентрации сахара в крови. Перечень полезных свойств цинка: способность регулировать функциями гормонов, а именно стимуляция функции размножения и повышение сексуальной активности в целом, возможность стимуляции и восстановления иммунитета, стимуляция мозговой деятельность, а также гормона роста, способствование осуществлению нормального вкусового восприятия, устранение потери вкуса, активизация всего процесса костеобразования, убыстрение заживления и внутренних, и наружных ран, воздействие на образование кровяных клеток,регенерация кажного покрова, стабилизирование работы нервной системы, урегулирование жирового обмена за счет повышенной интенсивности распада жиров, которые помогают предотвратить любое развитие жировой дистрофии печени. При дефиците цинка в нашем организме можно отметить следующие нарушения: торможение роста и существенное отставание в развитии, перевозбужденная нервная система, быстрая утомляемость, ухудшение качества кожного покрова, слабость и выпадение волос, возможно бесплодие, ухудшение зрения, преждевременные роды, недоразвитости половых органов.6 5. Кобальт (Co) является компонентом витамина В12, и принимает активную 6 деятельность в жизненно-важных биохимических Н.В. Гусакова. Химия окружающей среды. - Ростов-на-Дону, Феникс, 2012. – 113 с. 10 реакциях. Польза кобальта заключается в следующем: способствует кроветворению, укреплению иммунитета, образованию инсулина, оказывает баланс оптимального гормонального фона, стабилизирует деятельность поджелудочной железы, регенерирует ткани и клетки в постболезненном состоянии, усиливает синтез белков, без которых, как известно, организм не способен нормально функционировать. При дефиците кобальта нарушается работа нервной и кровеносной систем. Необходимо отметить, что это происходит в крайне редких случаях, зачастую у вегетарианцев, не происхождения, микроэлемента которые грозит употребляющих продукты насыщены токсичным животного кобальтом. Передозировка данного отравлением, что возможно при несоблюдении правил и показаний приема препаратов, содержащих кобальт. 6. Хром (Cr) . Этот элемент считается составляющей частью всех организмов, включая ткани человека. Хром оказывает непосредственное влияние на кроветворение, углеводный обмен и энергетические процессы в целом. Он усиливает действие инсулина, что немаловажно для страдающих сахарным диабетом, создает баланс проницаемости клеточных мембран, имеет укрепляющие свойства для костной ткани, избавляет организм от вредносодержащих веществ и токсинов, поддерживает артериальное давление на нужном уровне, понижает уровень холестерина, тем самым оказывая профилактические меры при сердечно-сосудистых заболеваниях, препятствует развитию симптомов катаракты (в сочетании с цинком). Недостаток хрома повышает уровень глюкозы, холестерина, причем последнее может спровоцировать атеросклероз. 7. Молибден (Mo) . Молибден оказывает стимулирующий эффект на активность ферментов, которые содействуют синтезу и усвоению витамина С, нормальному дыханию тканей, нужному для правильного развития и роста клеток. 11 Польза молибдена для организма велика: он помогает в регуляции обменных процессов, задерживает фтор, тем самым предотвращая развитие кариеса, улучшает состав крови, оказывает помощь в выработке гемоглобина, выводит из нашего организма мочевую кислоту, что блокирует возможность развития подагры, избавляет организм от алкогольных токсинов. Так как передозировка этого микроэлемента опасна для организма и сопровождается резким снижением веса, отёками конечностей, раздражительностью, нарушениями психического характера. 8. Селен (Se) . Считается, что данный элемент может предупредить развитие рака. Селен способствует предотвращению мутации клеток, и оказывает положительный эффект на восстановление нанесенным им повреждениям.7 Польза селена заключается в: повышении сопротивляемости организма к действию вирусов и бактерий, нейтрализации токсинов и свободных радикалов, усилении антиоксидантов таких как витамины Е и С, предотвращении преждевременного старения. Также этот микроэлемент стимулирует синтез гемоглобина, репродуктивный функции, обменные процессы, нормализирует деятельность нервной и эндокринной систем, уничтожает воспалительные процессы. Ранее селен причислялся к классу ядовитых веществ по причине того, что при передозировке (более 5мг) он имеет токсичные действия и действует на организм отравляюще. С другой стороны, при дефиците селена (менее 5мкг) организм находится под угрозой заболеваний и преждевременного старения. Проявления недостаточности этого микроэлемента весьма редки, в основном сопровождаются слабостью и мышечной болью. Как и с прочими микроэлементами, не стоит преувеличивать допустимую норму селена. При избыточности данного вещества наблюдается: выпадение волос, ломкость и 7 Черных М.М. Овчаренко. Тяжелые металлы и радионуклиды в биогеоцинозах. - М.: Агроконсалт,, 2014. – 21 с. 12 слоение ногтей, разрушение зубов, шелушение кожных покровов, развитие нервных расстройств. 9. Марганец (Mn) . Для центральной нервной системы и продуктивности репродуктивной системы очень важным компонентом является марганец. Этот элемент положительно воздействует на устранение полового бессилия, повышает память и снижает нервную раздражительность. Польза марганца заключается в способности очистить кровь, в стимуляции работы иммунной системы, помогает развитию роста и костеобразования, стабилизирует пищеварение, занимается регулировкой жирового и инсулинового обменов, усиливает активную деятельность мозга, способствует быстрому заживлению ран, оказывает профилактические меры при ревматоидном артрите, остеопорозе и рассеянном склерозе, устраняет токсины. К сожалению, в нынешнее время дефицит марганца – весьма распространенное явление. Оно сопровождается следующими признаками: окостенение всего скелета, деформация суставов, состояние депрессии, головокружения. Избыток данного элемента грозит серьезными нарушениями: снижением или потерей аппетита, марганцевым рахитом, галлюцинациями, ослабленной памятью, частой сонливостью , расстройством мочеиспускания, половой слабостью и нарушениями сна. Загрязненный воздух – одна из самых основных причин избыточного количества марганца в нашем организме.8 8 Глинка Н.Л. Общая химия. Учебное пособие для ВУЗов. Изд. 30-е исправленное./ Под ред. А.И. Ермакова. - М.: Интеграл-Пресс, 2013, 128 с. 13 Глава 2. Роль эссенциальных микроэлементов в иммунной системе человека 2.1 Характеристика иммунной системы человека Жизнь и развитие организма человека напрямую зависят от слаженных действий всех систем и органов, которые находятся в неразрывной связи друг с другом. Одной из самых важных систем организма является иммунная система, главная задача, которой заключается в обнаружении, распознавании, уничтожении и выводе из организма веществ, угрожающих его жизнедеятельности. Основная составляющая иммунной системы (ИС) – это лимфоидная ткань, а главными действующими факторами являются макрофаги и популяции В- и Т-лимфоцитов. Появляются они из стволовых клеток, затем, по мере необходимости, преобразуются в центральных органах ИС в соответствующие ситуации разновидности клеток, далее они попадают в кровь, и, перемещаясь с ней по организму, работают как защитные клетки иммунной системы.9 Главная и самая важная характеристика иммунной системы заключается в том, что, фактически, самостоятельно создавая необходимые клетки, ИС способна в кратчайшие сроки определить причину, выработать стратегию по удалению вредителя и предоставить организму максимальную защиту от последующего его проникновения. Являясь, по сути, уникальным комплексом взаимосвязанных органов и клеток, иммунная система, при должной поддержке со стороны человека, способна справиться практически с любой угрозой для организма. 9 Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Учебник для ВУЗов. /Под ред. Ю.А. Ершова. 3-е изд. - М.: Интеграл-Прес, 2012. 328 с. 14 Еще одна характеристика иммунной системы это совокупность ее основных органов. Органы иммунной системы, как известно, делятся на центральные (а именно, красный костный мозг и вилочковая железа) и периферические (лимфатические узлы, миндалины, селезенка и аппендикс). Центральные органы вырабатывают клетки крови и лимфоциты. Периферические органы ответственны за своевременный и правильный иммунный ответ. Все перечисленные органы совместно работают только для одной цели – защиты организма от проникновения чужаков. Некорректное функционирование хотя бы одного из них приводит к очень тяжелым последствиям для всего организма в целом, и сказывается на качестве работы самой иммунной системы. А как повысить иммунную систему, организовать ее работу и всех органов ИС мы поговорим после того, как выясним основные ее компоненты. В процессе эволюции человека развивалась и его иммунная система. Предназначена она для защиты нашего организма от различного вида микробов, бактерий и вирусов. Они, попадая в организм, начинают размножаться внутри клеток различных тканей. Тогда и вступают в действие лимфоциты и фагоциты, представляющие собой основные компоненты иммунной системы. Лимфоциты предназначены для распознания антигенов вредоносных микроорганизмов. Известно, что здоровый человеческий организм содержит примерно 1013 лимфоцитов. Но они не находятся в неподвижности, а активно передвигаются по организму с помощью крови и лимфатических сосудов. В результате этих перемещений каждый орган тела обзаводится набором соответствующих лимфоцитов и дополнительных клеток, организующих вместе иммунный ответ. Более того, такие компоненты иммунной системы, как лимфоциты имеют собственную уникальную специализацию. Лимфоциты, образование уничтожением антител, содержащие цитотоксические зараженных В-клетки T-лимфоциты клеток, 15 ответственны а за занимаются хелперные Т- лимфоциты организовывают иммунный ответ и ответственны за появление цитокинов, которые, в свою очередь, способствуют В-клеткам в выделении антител.10 Фагоциты являются основными, и едва ли не главными защитниками организма. Они занимаются поглощением бактерий, отмирающих и мертвых клеток. Фагоциты делятся на две группы – «профессиональные» или «непрофессиональные». Профессиональными фагоцитами считают макрофаги, нейтрофилы, моноциты, дендритные, а также тучные клетки. Основной отличительной чертой профессиональных фагоцитов можно считать наличие молекул, которые имеют определенные рецепторы, находящиеся на поверхности, с помощью которых они и обнаруживают вредителей. При инфицировании специальные импульсы/маяки вызывают фагоциты к тому месту, куда проникли вирусы. Такие сигналы могут подавать и сами бактерии и фагоциты, которые уже находятся в месте инфицирования. Рецепторы фагоцитов «цепляются» к бактериям и поглощают их. 11Этот процесс называют фагоцитоз. В результате успешного уничтожения патогенов, фагоциты передают информацию о них другим клеткам иммунной системы. Некоторые из фагоцитов сообщают информацию непосредственно лимфоцитам. Собственно, таким образом и формируется иммунная память. 10 Коржуков Н.Г. Общая и неорганическая химия. Учеб. Пособие. /Под ред В.И. Деляна- М.: Изд. МИСИС: ИНФРА-М, 2012, 212с. 11 Тамм И.Е., Третьяков Ю.Д. Неорганическая химия: В 3-х томах, Т.1. Физико- химические основы неорганической химии. Учебник для студентов ВУЗв / Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: Изд. «Академия», 2014, 140с. 16 2.2 Влияние эссенциальных микроэлементов как иммунноиндуцирующего фактора В последние десятилетия все большее внимание привлекает зависимость активности иммунной системы от адекватного снабжения организма микроэлементами. Участие микроэлементов в воспалительных и регенераторных реакциях, как правило, неспецифично и весьма многообразно. Например, они могут действовать через самые разные рецепторы (к цитокинам – цинк, к ионам кальция и магния – цинк, марганец, кадмий и др., к иммуноглобулинам – цинк). Многие микроэлементы являются кофакторами целого ряда ферментов. Так, марганец – эссенциальная часть супероксиддисмутазы иммуноцитов, селен – входит в каталитический центр глутатионпероксидазы многочисленных (изофермент фингерных VI), белков, цинк – важнейшая регулирующих часть транскрипцию. Микроэлементы могут также изменять активность ферментов путем конкурентного ингибирования или аллостерической активации. Например, цинк – конкурентный ингибитор Ca2+,Mg2+-зависимой эндонуклеазы, отсюда – его ведущая роль как антиапоптотического фактора. Как известно, металлы (цинк, марганец, кобальт, железо) входят в состав активных центров металлопротеиназ (коллагеназы, эластазы, катепсина G), а также эндогенных ингибиторов протеиназ (цистатина, a1антитрипсина, a2-макроглобулина). В то же время, избыток железа, марганца способен блокировать сопровождается деградацию персистенцией в вирусов лизосомах и макрофагов, микробов, что повышенной продукцией цитокинов и факторов роста.12 12 Дроздов Д.А, Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М. Неорганическая химия. В 3-х томах. Т.2. Химия непереходных элементов. / Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: Изд. «Академия», 2014, 68с. 17 Микроэлементы влияют также на процессы адгезии лейкоцитов, хемотаксис и фагоцитоз. концентрации цинка, Так, в нужные макрофагах для обнаружены синтеза высокие металлотионеинов, обеспечивающих депонирование внутриклеточных металлов. Таким образом, цинк потенцирует клеточно-опосредованные реакции по отношению к вирусам, бактериям, паразитам. Цинку вообще принадлежит важная роль в иммунном ответе. Недостаточность сопровождается этого МЭ угнетением у сельскохозяйственных образования антител, животных снижением числа лимфоцитов, циркулирующих в крови, и существенным уменьшением массы тимуса.13 Врожденный дефицит цинка, меди, марганца, железа, йода и селена вызывает различные формы иммунологической недостаточности у плода (Т и В-клеточного ответа). Для функции цинксодержащий Т- и фермент В-лимфоцитов важное нуклеозидфосфорилаза значение имеет (5’-нулеотидаза, КФ.3.2.3.5), участвующий в катаболизме пуринов. Недостаточность этого фермента отмечена в лимфоцитах пожилых людей, а прием препаратов цинка усиливает у них иммунного ответа. Всасывание цинка значительно снижается при воспалительных процессах под влиянием лейкоцитарного ИЛ-1, вызывающего одновременно снижение уровня цинка в плазме крови и накопление его в печени. Дефицит цинка ведет к расстройству фагоцитоза Т-опосредованных клеточных реакций, полноценного антителообразования. Считают, что механизм действия цинка заключается в его способности индуцировать синтез металлопротеинов в антиген-презентирующих клетках. Одним из важнейших биометаллов, принимающих участие в иммунных реакциях является также медь. Дефицит меди ведет к снижению 13 Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш. шк., ред. 2013. 527 с. 18 антимикробной активности макрофагов. С дефицитом меди связывают также явления гуморального иммунодефицита. Медь обладает выраженным противовоспалительным действием и смягчает проявления аутоиммунных заболеваний, таких, как ревматоидный артрит и системная красная волчанка. Прямое отношение к иммунной системе и защите клеточных мембран имеет супероксиддисмутаза, содержащая марганец. Этот металлофермент катализирует дисмутацию супероксидного анион-радикала, превращая его в перекись водорода. Дисмутация, происходящая с участием фермента, в отличие от неферметативной дисмутации, не производит таких высоко агрессивных радикалов, как гидроксильный радикал ОН. или ОН-, и, благодаря этому, является реакцией, останавливающей инициацию перекисного окисления липидов и белков.14 Поскольку металлы переменной валентности усиливают образование высокореакционных гидроксильного и алкоксильного радикалов, инициирующих процесс ПОЛ, весьма полезными в предупреждении развития ПОЛ являются так называемые хелатные соединения. Последние связывают ионы металлов переменной валентности и тем самым препятствуют их вовлечению в реакции инициации перекисных процессов. К хелатным соединениям относятся ферритин, гемосидерин, трансферрины, лактоферрин, церулоплазмин, некоторые пептиды, являющиеся важными компонентами антиоксидантной защиты организма В адекватном иммунном ответе организма принимает участие также железо. Установлено, что низкое содержание железа в организме ведет к ослаблению функции иммунной системы: снижается насыщенность тканей гранулоцитами и макрофагами, угнетается фагоцитоз, ответ лимфоцитов на стимуляцию антигенами, а также образование антител. Основная причина иммунной недостаточности при дефиците железа заключается в низкой 14 Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 2012. -279 с. 19 активности ферментов, белков, рецепторного аппарата клеток, в состав которых входит железо. С другой стороны, перегрузка организма железом также ингибирует многие функции иммунитета: угнетается популяция Т-хелперов, нарушаются фагоцитарные функции макрофагов.15 Как известно, одной из систем, обеспечивающих биоцидность нейтрофилов, представляет собой кислород независимые (КНЗ) механизмы. К КНЗ-системе биоцидности нейтрофилов в первую очередь относятся специфические катионные белки – дефенсины (от англ. defence – защита). По своему биологическому действию они весьма разнообразны: они могут повреждать мембраны микробов (катепсин G), расщеплять мукопептиды клеточной стенки бактерий (лизоцим), лишать бактерии железа, необходимого для их пролиферации (лактоферрин), переваривать убитые микробы (протеолитические ферменты и другие гидролазы). Роль катионных белков в противомикробной защите подтверждается тем, что даже в анаэробных условиях, т.е. когда в клетках нет возможности образовать активные формы кислорода, нейтрофилы нормально убивают эпидермальный стафилококк, синегнойную палочку, зеленящий стрептококк и другие микробы. Показано, что эти белки обладают универсальной антимикробной активностью, свойствами медиаторов воспаления, фактора проницаемости, стимулятора фагоцитоза, модификатора дыхательных и ферментативных процессов в клетке. Высказано предположение о трех взаимосвязанных механизмах внеклеточного антимикробного действия лизосомных катионных белков нейтрофильных гранулоцитов в очагах воспаления: 1) прямое антимикробное действие, 2) подготовка бактерий к фагоцитозу, 3) стимуляция фагоцитарной и антимикробной активности макрофагов при их контакте с катионными белками. 15 Карапетьянц М. Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, ред. 2013. - 190 с. 20 Отличительным признаком структуры дефенсинов является высокое (от 4 до 10 остатков) содержание в их составе основных аминокислот (аргинин, лизин) что в значительной степени определяет их катионный заряд и высокую изоэлектрическую точку (pI> 9,0). Следует обратить внимание на относительно высокое содержание в их составе аминокислот с гидрофобными боковыми цепями (изолейцин, пролин, лейцин, валин, фенилаланин, триптофан), что, по-видимому, имеет немаловажное значение в реализации функциональных свойств дифенсинов. Другая особенность первичной структуры дифенсинов заключается в наличии 6 остатков аминокислоты цистеина, внутримолекулярных которые дисульфидных участвуют в мостиков, образовании 3-х стабилизирующих вторичную b-структуру пептидной молекулы и придающих ей повышенную устойчивость к переваривающему действию многочисленных протеиназ гранулярного аппарата нейтрофилов в очагах воспаления. Маркерным белком специфических (миелоцитарных) гранул Нф человека и животных считается катионный белок лактоферрин. Лактоферрины (ЛФ) являются железо связывающими гликопротеидами с молекулярной массой 75-80 kDa, концентрация которого в плазме крови связана с нейтрофильными гранулоцитами. Функционально они представляют собой естественные комплексы клеток и жидкостей организма, активно связывающие и транспортирующие катионы металлов переменной валентности (железо, хром, медь, марганец, кобальт, кадмий, цинк, никель). Лактоферрин является важным компонентом поддержания гомеостаза систем организма, участвуя в процессах транспорта железа, обладая антимикробной, антитоксической и противовоспалительной активностью . Ряд исследователей отмечает иммуномодулирующие свойства лактоферрина. Бактерицидные свойства ЛФ определяются его способностью к конкурентному связыванию железа, необходимого для жизнедеятельности бактерий. Противовоспалительные свойства ЛФ обусловлены возможностью 21 блокировать образование С3-конвертазы, что приводит к ингибированию классического пути активации системы комплимента и снижению способности С3 и С5 компонентов комплимента реагировать с иммунными комплексами в степени, обратно пропорциональной насыщенности железом. Кроме того, ЛФ считается важным внеклеточным антиоксидантом, механизм действия которого объясняется способностью связывать железо и, тем самым, предотвращать повреждение тканей гидроксильными радикалами Антимикробные эффекты лактоферрина в значительной степени зависят от его насыщенности железом. Так, было показано, что нейтрофилы кролика значительно теряли способность умерщвлять фагоцитированные клетки P. aeruginosa, если фаголизосомы содержали в своем составе большое количество железа. Авторы связывали падение степени завершенности фагоцитоза с насыщением лактоферрина железом и инактивацией белка как антимикробного агента. Лактоферрин, выступающий хелатором ионов железа, предотвращает синтез белков теплового шока, индуцируемого бактериальными антигенами. В работе В.Н. Кокрякова было выявлено, что при совместном действии миелопероксидазы и лактоферрина синергический бактерицидный эффект на три порядка превышал их раздельное влияние на отмирание стафилококков. Ряд авторов выявили наличие рецепторов к ЛФ на иммунокомпетентных клетках, что определяет влияние этого железосодержащего гликопротеина на Т- и В-лимфоциты. Было показано, что ЛФ стимулирует экспрессию Fc-рецепторов для IgM и IgG, является стимулирующим фактором для аутореактивных Т-клеток. Как было отмечено выше, многие авторы отмечают коррелятивные взаимосвязи между уровнями ЛФ и провоспалительными цитокинами, а также взаимосвязи с клиническим течением. Изменение уровней содержания лактоферрина выявляется при многих патологических состояниях. Данные литературы свидетельствуют, что 22 большинство исследователей отмечает взаимосвязь между уровнями ЛФ и активностью воспалительного процесса, например, при ревматоидном артрите, часто соотнося уровни ЛФ с местным воспалением, нейтрофильной активацией и деструкцией синовиальной оболочки. Очень важное действие на иммунитет в целом, и воспалительный процесс, в частности, осуществляет селен с его антиоксидантным эффектом. Германий (Ge) относится к довольно малораспространенным элементам земной коры. Известно в тоже время, что соединения германия проявляют значительную биологическую активность. В частности, определены противоопухолевые свойства германийорганических соединений (ГОС) Практически лишенные токсичности препараты германия являются мощными индукторами продукции интерферона при пероральном введении экспериментальным мышам. Интерферон стимулирует ЕКК-активность. ГОС являются стимуляторами продукции Т-хелперами ИЛ-4, который повышает активность ЕКК и является фактором дифференцировки прекурсоров Th2, продуцирующих целый спектр цитокинов (ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-9, ИЛ-13, ГМКСФ), в свою очередь стимулирующих естественную киллерную активность. Известно также, что совместное действие гамма-интерферона и ИЛ-4 на опухолевые линии фибробластов cпособствует ингибиции индуцированной ФНОa продукции нарушающих контактное металлопротеиназы-3 целостность экстраклеточного торможение 26кД), b (22кД), c (20-25кД) (стромелизина) в матрикса матриксе. участвуют в и коллагеназ, и снимающих Интерфероны a (18- упорядочении архитектоники экстрацеллюлярного матрикса . Таким образом, ГОС не только способствуют повышению естественной киллерной активности, но и тормозят метастазирование неоплазированных клеток. 23 Заключение Жизнь и развитие организма человека напрямую зависят от слаженных действий всех систем и органов, которые находятся в неразрывной связи друг с другом. Одной из самых важных систем организма является иммунная система, главная задача, которой заключается в обнаружении, распознавании, уничтожении и выводе из организма веществ, угрожающих его жизнедеятельности. В последние десятилетия все большее внимание привлекает зависимость активности иммунной системы от адекватного снабжения организма микроэлементами. Одними из необходимых организму веществ являются минералы. На сегодняшний день известно около 70 элементов, необходимых человеку для полноценного функционирования. Некоторые из них нужны в большом количестве, их называют макроэлементы. А те, что необходимы в малом – микроэлементы. Таким необходимые образом, микроэлементы – для нормальной это химические жизнедеятельности элементы организмов и содержащиеся в очень небольших количествах (менее 0,015 г). Они усваиваются организмом через воздух, воду и пищу (является основным поставщиком). Благодаря им, в организме происходят важные обменные процессы. Из 92 микроэлементов, встречающихся в природе, у человека обнаружен 81. Они выполняют целый ряд функций: входят в состав ферментов, обеспечивают стабилизацию сложных белковых структур, нуклеиновых кислот и мембран и абсолютно необходимы на любой стадии развития человека. Как недостаток, так и избыток микроэлементов может приводить к поражению различных систем органов. 24 Список использованной литературы 1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 2012. -679 с. 2. Балецкая Л.Г. Неорганическая химия. - Ростов-на-Дону, Феникс, 2012. – 134 с. 3. Н.В. Гусакова. Химия окружающей среды. - Ростов-на-Дону, Феникс, 2012. – 213 с. 4. Глинка Н.Л. Общая химия. Учебное пособие для ВУЗов. Изд. 30-е исправленное./ Под ред. А.И. Ермакова. - М.: Интеграл-Пресс, 2013, 728 с. 5. Дроздов Д.А, Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М. Неорганическая химия. В 3-х томах. Т.2. Химия непереходных элементов. / Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: Изд. «Академия», 2014, 368с. 6. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Учебник для ВУЗов. /Под ред. Ю.А. Ершова. 3-е изд. - М.: Интеграл-Прес, 2012. 728 с. 7. Карапетьянц М. Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, ред. 2013. - 590 с 8. Коржуков Н.Г. Общая и неорганическая химия. Учеб. Пособие. /Под ред В.И. Деляна-М.: Изд. МИСИС: ИНФРА-М, 2012, 512с. 9. Коровин Н.В. Общая химия. - М.: Высш. шк., ред. 2012. -558 с. 10. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш. шк., ред. 2013. 527 с. 11. Петрова В.В. и др. Обзор свойств химических элементов и их соединений. Учебное пособие по курсу “Химия в микроэлектронике”. - М.: Изд-во МИЭТ, ред. 2012. -108 с. 12. Тамм И.Е., Третьяков Ю.Д. Неорганическая химия: В 3-х томах, Т.1. Физико-химические основы неорганической химии. Учебник для студентов ВУЗв / Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: Изд. «Академия», 2014, 240с. 25 13. Харин А.Н., Катаева Н.А., Харина Л.Т. Курс химии. - М.: Высш. шк., 1 ред. 2013. -511 с. 14. М. Хенце, П. Армоэс, Й. Ля-кур-янсен, Э. Арван. Очистка сточных вод. -М.: Мир, 2013. – 121 с. 15. Черных М.М. Овчаренко. Тяжелые металлы и радионуклиды в биогеоцинозах. - М.: Агроконсалт,, 2014. – 221 с. 26
