SUBSTANȚELE MINERALE ÎN ALIMENTAȚIE – MAGNEZIUL, VITALITATE ȘI ECHILIBRU

Acad. Prof. Dr. C. IONESCU-TÂRGOVIȘTE

”Viața este o manifestare a unei individualități organizate, încadrabile în sisteme deschise, iar un sistem deschis face schimb de informație si energie cu mediul său înconjurător.

Dacă râul nu mai curge devine apă stătătoare. Un sistem închis se poate menține ca baltă fără schimburi vizibile cu mediul înconjurător. Omul depinde continuu de prezența oxigenului, apei si alimentelor.

Referindu-ne în cele ce urmează la apă, elementul vital al vieții si sănătății, apa de la robinet nu este totdeauna corespunzătoare pentru necesitățile vitale, întrucât ele pot fi poluate cu diferite substanțe chimice prezente în mediul înconjurător.

Printre bogățiile mari ale țarii noastre se numără și bazinul hidrografic din care fac parte numeroasele tipuri de ape minerale. Și din acest punct de vedere suntem binecuvântați.

Ape foarte cunoscute sunt cele de la Borsec, Biborțeni, Tușnad, Perla Harghitei, si toate celelalte ape minerale naturale ale României prezentate magistral de către dl Dr. inginer Adrian Feru în lucrarea sa „Ghidul apelor minerale naturale’’ – APEMIN.

Apa minerală naturală este un adjuvant în tratamentul pentru diabet și alte boli cronice, hidratarea corespunzătoare și asigurarea aportului de minerale având un rol benefic asupra metabolismului .

Plată sau carbogazoasă, apele minerale naturale, au făcut obiectul a numeroase studii realizate la Institutul Național de Diabet, Nutriție și Boli Metabolice „N.C. Paulescu”.

La simpozionul „Apa si viața’’, s-au studiat efectele benefice ale apei minerale naturale carbogazoase Borsec asupra diabeticilor, printre care se numără reducerea glicemiei, creșterea cantității de insulină si efectele antioxidante. La Institutul de Speologie „Emil Racoviță” al Academiei Române, a fost realizat un amplu studiu de cercetare al apei minerale medicinale Vâlcele – Izvorul Elisabeta, ale cărui determinări au evidențiat – prin conținutul echilibrat al componentelor chimice ca fierul, calciul și mai ales a magneziului, multiple valențe medicale, asigurând o arie largă terapeutică.”

Prin amabilitatea domnului Acad. Prof. Dr. C. Ionescu-Târgoviște, punem la dispoziția cititorilor textul cărții „Substanțele minerale în alimentație” (fără tabele și grafice), cât și posibilitatea de a-l descărca în format Word.

Descarcă

CUPRINS

COMPOZIȚIA CHIMICĂ A CORPULUI UMAN

1. SELECTIVITATEA CHIMICĂ A ORGANISMELOR VII

2. METODELE DE DETERMINARE A COMPOZIȚIEI CORPULUI UMAN

3. RELAȚIA DINTRE SUBSTANȚELE MINERALE ŞI CELE ORGANICE

4. STRUCTURA ŞI COMPOZIȚIA ȚESUTULUI OSOS

5. SEMNIFICAȚIA DIFERITELOR ELEMENTE ÎN ECONOMIA ORGANISMULUI

ELEMENTELE FUNDAMENTALE ALE COMPUŞILOR ORGANICI

1. PARTICULARITĂȚILE ATOMILOR CE INTRĂ ÎN STRUCTURA COMPUŞILOR ORGANICI

2. CARBONUL (C)

3. HIDROGENUL (H)

4. OXIGENUL (O)

5. AZOTUL (N)

CALCIUL (Ca)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA CALCIULUI ÎN ORGANISM

2. CONCENTRAȚIA PLASMATICĂ A CALCIULUI

3. ROLUL CALCIULUI ÎN ORGANISM

4. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA CALCIULUI

5. REGLAREA METABOLISMULUI CALCIC

6. NECESARUL ŞI APORTUL DE CALCIU RECOMANDAT

7. TULBURĂRILE METABOLISMULUI CALCIC

FOSFORUL (P)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

2. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA FOSFORULUI

3. ROLUL FOSFORULUI ÎN ORGANISM

4. NECESARUL ŞI SURSELE DE FOSFOR

5. HIPERFOSFATEMIA ŞI HIPOFOSFATEMIA

POTASIUL (K)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

2. ROLUL POTASIULUI ÎN ORGANISM

3. APORTUL ŞI ELIMINAREA POTASIULUI

4. SURSELE ŞI NECESARUL DE POTASIU

5. TULBURĂRILE METABOLISMULUI POTASIULUI

SULFUL (S)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

2. ROLUL SULFULUI ÎN ORGANISM

3. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA DE SULF

4. SURSELE ŞI APORTUL DE SULF RECOMANDAT

SODIUL (Na)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

2. ROLUL SODIULUI ÎN ORGANISM

3. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA SODIULUI

4. APORTUL ŞI NECESARUL DE SODIU

5. SODIUL ŞI HIPERTENSIUNEA ARTERIALĂ

6. HIPERNATREMIILE ŞI HIPONATREMIILE

MAGNEZIUL (Mg)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

2. ROLUL MAGNEZIULUI ÎN ORGANISM

3. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA MAGNEZIULUI

4. TULBURĂRILE METABOLISMULUI MAGNEZIULUI

6. NECESARUL ŞI SURSELE DE MAGNEZIU

CLORUL (Cl)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

2. ABSORBȚIA ŞI ELIMINĂRILE DE CLOR

3. ROLUL CLORULUI ÎN ORGANISM

4. SURSELE ŞI NECESARUL DE CLOR

ELECTROLIȚII DIN LICHIDELE BIOLOGICE

1. SECTOARELE HIDROOSMOLARE ALE ORGANISMULUI

2. SECTORUL INTRAVASCULAR

3. SECTORUL INTRACELULAR

4. SCHIMBURILE PRIN MEMBRANA CELULARĂ

OLIGOELEMENTELE

1. DEFINIRE ŞI CLASIFICARE

2. FUNCȚIILE GENERALE ALE OLIGOELEMENTELOR

3. DEFICIENŢELE ÎN OLIGOELEMENTE

4. TOXICITATEA MICROMINERALELOR

5. IODUL (I)

6. FLUORUL (F)

7. CUPRUL (Cu)

8. CROMUL (Cr)

9. MANGANUL (Mn)

10. MOLIBDENUL (Mo)

11. SELENIUL (Se)

12. ZINCUL (Zn)

FIERUL (Fe)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

2. ROLUL Fe ÎN ORGANISM

3. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA Fe

4. NECESARUL ŞI SURSELE DE Fe

5. TULBURĂRILE PRIN DEFICIENȚĂ DE Fe

APA

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

2. PROPRIETĂȚILE MOLECULEI DE APĂ

3. ROLUL APEI ÎN ORGANISM

4. APORTUL ŞI NECESARUL DE APĂ

5. ELIMINĂRILE DE APĂ DIN ORGANISM

GLOSAR

COMPOZIȚIA CHIMICĂ A CORPULUI UMAN

1. SELECTIVITATEA CHIMICĂ A ORGANISMELOR VII

Dacă se analizează compoziţia chimică a corpului uman, se poate observa că 63% din atomii săi sunt reprezentați de hidrogen, 25,50% de oxigen, 9,5% de carbon şi 1,4% de azot, aceste 4 elemente acoperind 99,4% din atomii corpului, celelalte elemente chimice, incluse în macrominerale (calciu, fosfor, clor, pоtasiu, sulf, sodiu şi magneziu) sau oligomineralele acoperind numai 0,6% din atomii participanţi în alcătuirea corpului uman.

Comparând această compoziție cu cea a scoarței terestre, se poate observa o diferență foarte mare. Numai oxigenul se numără printre primele 4 elemente în ordinea frecvenței, comun scoarței terestre şi corpului uman.

Viețuitoarele, indiferent de gradul de organizare, prezintă o selectivitate chimică, concentrând în structurile sale elemente chimice mai rare în natură, sau prevenind acumularea în organism a unor elemente abundente în scoarța terestră, ca de exemplu siliciul, aluminiul şi fierul. Compoziția elementală a corpului uman, exprimată nu în procente din numărul de atomi, ci în greutate (kg) , arată că primele 4 elemente (O, C, H, şi N) determină 96,1% din greutatea corpului, celelalte 12 elemente însumând, împreună, restul de 3,90% din greutatea sa.

Dintre toate elementele prezente în univers, comportamentul specific pentru viețuitoare îl are carbonul. Puțin răspândit în materia anorganică, inclusiv în apa de mare, este unul din atomii de bază ai materiei. De altfel, chimia organică a mai fost numită și chimia compușilor care conțin carbon. Proprietățile acestui element, care explică participarea lui în lumea vie, vor fi menționate ulterior.

Toate celulele, indiferent de origine şi grad de organizare, conțin aceleași elemente, în aproximativ aceeași proporție.

De remarcat că numai 41 din cele 203 elemente cunoscute sunt prezente în materia vie şi numai 19 din acestea sunt esențiale pentru viață. Din cele 19 elemente, primele 4 fac parte din perioada I-a (hidrogenul) şi a II-a (C, N şi O) a sistemului periodic al elementelor. Proprietățile intrinseci ale acestor 4 elemente, care le conferă superioritatea biologică sugerată de ponderea lor mare în alcătuirea ființelor vii, ar fi: rază atomică mică; suplețea conferită de capacitatea lor de a forma 1, 2, 3 şi 4 legături covalente; posibilitatea de a forma legături multiple. Este demn de remarcat faptul că între materia vie animală şi cea vegetală există o mare asemănare de compoziție. Se poate observa, că atât în substanța uscată a plantelor, cât şi în cea a animalelor, cel mai important element este carbonul, urmat de oxigen, azot şi hidrogen. Diferențele cele mai mari între compoziția plantelor şi animalelor sunt întâlnite la nivelul elementelor oxigen şi azot. Abundența mai mare a oxigenului în plante se datorează cantităților mai mari de glucide aflate în structura lor, conținutul acestora în oxigen fiind mult mai mare decât în proteine şi în lipide. Datorită conținutului mai mare de proteine în structura animalelor, procentul de azot prezent în materia uscată provenită de la acestea este mai important decât cel întâlnit la plante.

Cuprins

2. METODELE DE DETERMINARE A COMPOZIȚIEI CORPULUI UMAN

Datele privind compoziția corpului uman provin din două surse:

a) analiza chimică directă, aplicabilă numai la cadavre, care permite determinarea precisă a tuturor elementelor prezente în materia vie; din păcate numărul cazurilor analizate în acest mod este destul de mic.

b) determinarea indirectă a compoziției corpului prin metoda diluției, aplicabilă ușor la organismele vii. Ea se bazează pe principiul determinării unice sau repetate, la diferite intervale de timp, a concentrației plasmatice a unei substanțe marcate, introduse în cantitate cunoscută în organism. Acest dozaj permite să se calculeze volumul lichidelor în care este distribuită substanța, cunoscând eliminările și transformările substanțelor în organism. În acest fel se poate determina apa corpului, apa extracelulară și unele substanțe minerale.

Cuprins

3. RELAȚIA DINTRE SUBSTANȚELE MINERALE ŞI CELE ORGANICE

Diferitele organe, în raport cu funcția lor, prezintă particularități structurale, exprimate în compoziția lor diferită. Se poate observa, de exemplu, că substanțele anorganice sunt extrem de bine reprezentate în os, exprimând necesitatea realizării structurilor dure indispensabile funcției de susținere a corpului.

Când se analizează participarea diferitelor elemente chimice în alcătuirea materiei vii, trebuie avut în vedere faptul că primele 4 ca frecvență (O, C, H şi N) nu se găsesc sub formă de substanțe minerale, ci sub forma unor compuși organici complecși, împărțiți în trei clase: proteine (compuși de C, O, H şi N, la care se adaugă uneori P și S), lipide (compuși de C, O, H şi uneori P şi N) și glucide (compuși de C, H şi O). Din analiza compoziției chimice a unui adult, exprimată în apă, proteine, lipide, glucide și substanțe minerale, se poate observa că procentul substanțelor minerale (5%) este mult mai mic decât cel al substanțelor organice (29,3%). Între cele două categorii de substanțe (minerale şi organice) există o legătură strânsă atât structurală, cât și funcțională. După cum vom vedea, unele minerale participă în alcătuirea unor structuri proteice cu mare valoare biologică, ca: hormoni, enzime, hemoglobină etc. Alte substanțe minerale sunt legate de structurile celulare sau alcătuiesc unele țesuturi ca dentina sau osul, cu mare valoare în sistemul de susținere al organismului. Invers, unele elemente, ca de exemplu carbonul, prin excelență prezent în compușii organici, pot juca un rol important în alcătuirea masei minerale osoase, sub formă de carbonați de Ca sau de Mg.

Cuprins

4. STRUCTURA ŞI COMPOZIȚIA ȚESUTULUI OSOS

Țesutul osos (incluzând în această categorie structurile dentare) cuprinde cea mai mare aglomerare de substanțe minerale, acestea reprezentând 45-50% din structura sa. Deși osul are o consistență dură, el este alcătuit numai într-un procent de 45-50% din substanțe minerale, 30% fiind reprezentate de substanțele organice și 20-25% de apă. Substanțele minerale ale osului sunt reprezentate în special de calciu (11,5-25% din osul degresat), fosfor (5,6-14%) și carbonați (1,8-4,7%). Pe lângă acestea, se mai găsesc cantități ceva mai mici de Mg, Na, K, precum și din unele oligominerale (fluor, stronțiu etc).

Procente importante din întreaga cantitate a diferitelor minerale se găsesc în os sub forma unor compuși complecși. Un astfel de compus fundamental pentru structura osoasă este reprezentat de hidroxiapatită, a cărei formulă chimică este Ca₁₀(PO₄)₆(ОН)₂. Osul cuprinde în structura sa procente importante din cantitatea totală a unor minerale din organism, mergând pentru calciu până la 99%.

Substanțele minerale sunt organizate în microcristalin cu o lungime de cca 500 A şi o lățime de cса 20-25 A. Aceste cristale măresc mult suprafața totală a osului (200 m²/g os), explicând schimburile rapide şi importante care la baza remanierii continue a mineralului osos.

Osul conține o rezervă de baze-tampon. Sodiul, fosfatul, carbonatul și magneziul pot contribui la reglarea acidobazică. În acidoză, cristalul osos este sacrificat, pentru a pune în libertate fosfatul necesar neutralizării ionului de hidrogen.

Substanțele organice reprezintă 30% din masa osoasă. Un os uscat şi degresat, introdus într-o soluție de acid clorhidric, pierde sărurile sale minerale, rămânând compușii organici (oseină, elastină, nucleoproteine, osteoalbumine, oseomucoid, glicogen) care realizează matricea organică, în ochiurile căreia se depun cristalele minerale.

Apa reprezintă cca 20% din masa osoasă. O parte a acesteia umple spațiile libere, având proprietățile apei extracelulare cu care se află în schimb continuu. O altă parte a apei este legată relativ stabil de cristalele minerale (aра de hidratare).

Osul este un țesut viu, cu circulație bogată, apreciată la 200-400ml/min, pentru întregul țesut osos al unui adult. La copil, în cursul unui an, toată cantitatea de calciu prezentă în os este înlocuită. Rata înlocuirii scade la vârsta adultă, la 18% pe an.

Cuprins

5. SEMNIFICAȚIA DIFERITELOR ELEMENTE ÎN ECONOMIA ORGANISMULUI

După cum menționam, O, C, H și N constituie elementele de bază ale proteinelor, glucidelor şi lipidelor (substanțe organice fundamentale), precum şi ale apei, care, cantitativ, reprezintă 2/3 din greutatea corpului.

Unele minerale (calciu, carbonatul, fosfatul şi într-o măsură importantă Mg şi Na) joacă rol structural important, mai ales în alcătuirea țesutului osos.

Alte minerale, ca fosforul, joacă atât un rol structural (fosfații din os), cât și funcțional în procesele de producere, înmagazinare şi transfer de energie. Astfel el este prezent în moleculele de ATP (concentrație intracelulară de 5 mMol/l) și de fosfocreatină (45 mMol/l în celulă), legăturile fosfat din acești compuși înmagazinând cantități mari de energie posibil a fi eliberată treptat, în vederea efectuării travaliului osmotic, mecanic (contracție musculară), electric (crearea diferenței de potențial i.c./e.c.) etc.

Unele elemente minerale sunt importante prin proprietatea lor de a ioniza, participând în echilibrul osmotic al diferitelor compartimente hidroosmolare ale organismului. Din această саtegorie fac parte, în primul rând, Na, K, Cl şi Mg. În fine, o ultimă grupă de minerale (Fe, Cu, Ca, Zn etc), își justifică importanța prin participarea lor în structura unor enzime sau a unor compuși biologici indispensabili îndeplinirii unor funcții biologice esențiale.

Cuprins

ELEMENTELE FUNDAMENTALE ALE COMPUŞILOR ORGANICI

1. PARTICULARITĂȚILE ATOMILOR CE INTRĂ ÎN STRUCTURA COMPUŞILOR ORGANICI

După cum am arătat, primele patru elemente chimice prezente în organismul uman (ca de altfel în întreaga materie organică), care reprezintă 96%, din greutatea sa, fac parte din grupa I-a (H) sau a II-a (C, N şi O) a sistemului periodic al elementelor. Sunt deci elemente ușoare. Principalele bioelemente se găsesc în natură şi în stare, gazoasă. Având o solubilitate mare, includerea lor în materia vie, sub formă de CO₂ O₂, H₂O şi N₂, este mult ușurată. Toate elementele fundamentale ale organismului au rază atomică mică. Ele pot forma 1, 2, 3 şi 4 legături electronice. În plus, fiecare poate forma în același timp legături multiple. Datorită acestei proprietăți, materia vie are o complexitate incomparabilă cu cea întâlnită în materia anorganică. Acidul sulfuric (H₂SO₄), de exemplu, este format din 7 atomi (2H, 1S si 40), având o greutate moleculară de 98,08 daltoni. O moleculă proteică însă poate cuprinde un număr de atomi de 103-106, iar greutatea moleculelor poate atinge ordinul sutelor de mii de daltoni.

Arhitectura moleculelor organice are o variabilitate și o heterogenitate extreme. Dacă compoziția elementală a materiei vii poate fi ușor determinată analitic, precizarea modului său de organizare este foarte dificilă. Prin preponderența elementelor ușoare din compoziția viețuitoarelor, densitatea corpului acestora este apropiată de cea a apei. Greutatea mică a corpului permite deplasarea lui cu ușurință în apă, pe uscat şi în aer.

Cuprins

2. CARBONUL (C)

Cea mai specifică trăsătură a compușilor organici este prezenta în molecula lor a C. Chimia organică este chimia compușilor care conțin C sau, mai corect, chimia compușilor cuprinzând legăturile C-C. În natură există milioane de asemenea compuși și, potențial, numărul lor este infinit. Deși conținutul în C al scoarței terestre este foarte mic (0,19%), acest element a contribuit în cea mai mare măsură la apariția compușilor organici care stau la baza vieții. Carbonul posedă 4 electroni în stratul său de valență. Pentru aceasta C are o tendință mare de a forma legături covalente. Realizarea covalențelor cu 4 atomi de H dă metanul.

Carbonul nu are tendință de a forma ioni pozitivi sau negativi, lucru explicabil prin poziția lui centrală în sistemul periodic al elementelor. Acest caracter neutru, cuplat cu tendința de a forma covalențe, explică proprietatea particulară a acestor atomi de a se putea lega între ei, formând lanțuri de C, lineare sau ramificate, de o varietate infinită.

Un lucru care trebuie subliniat este faptul că singura sursă de C din materia vie este bioxidul de carbon (CO2), a cărui concentrație în atmosferă este de 0,03%. Carbonații insolubili sau C din depozitul de cărbune, petrol şi bitum (toate de proveniență biogenă) nu intră în ciclul vital, decât în măsura în care prin ardere eliberează CO₂. Carbonul din CO₂ este introdus în corpul plantelor în cursul fotosintezei, sub forma compușilor organici, făcând parte din clasa proteinelor, a glucidelor sau a lipidelor. De aici, ele trec în corpul animalelor, pentru a fi redate din nou mediului, în urma arderilor compușilor organici respectivi, până la CO₂ şi H₂O. Se apreciază că masa de C inclusă în materia vie este de cca 1×10¹⁷ tone, reprezentând 37-50% din greutatea materiei V11 uscate. Schimburile ce au loc între mediu şi lumea vie sunt foarte mari. Un om, în repaus, respiră aproximativ 4 cmc CO₂/kgcorp/minut (cса 800 g CO₂ în 24 ore). Miliardele de animale eliberează cantități uriașe de CO₂, preluate apoi de plante şi utilizate pentru formarea de noi compuși organici, proces în cursul căruia, pentru fiecare mol de CO₂ absorbit, plantele elimină în atmosferă 1 mol de O₂. Un lucru interesant este faptul că spre deosebire de plante (numite și viețuitoare autotrofe, întrucât utilizează direct substanțele minerale), animalele nu sunt capabile să efectueze o sinteză independentă a lanțurilor de C, fiind dependente de aportul lor din produsele vegetale. Capacitatea C de a forma legăturile C-C este dependentă de stabilitatea acestor legături (83 kcal/mol). Siliciul, element mult mai abundent decât C în natură, care are tot 4 electroni pe stratul sau extern, realizează legături Si–Si mult mai slabe (53 kcal/mol), datorită dimensiunilor mai mari ale atomilor de Si (are 3 straturi de electroni, față de numai 2 la C) și, în consecință, mai slabei forte electrostatice ce ține atomii legați.

Importanța compușilor organici rezidă în faptul că, în cursul formării lor, prin procesul fotosintezei, energia înmagazinată în legăturile de carbon (furnizată de lumina solară) poate fi apoi eliberată în organism, în scopul îndeplinirii funcțiilor vitale specifice.

Cuprins

3. HIDROGENUL (H)

Ca număr de atomi, H este cel mai bine reprezentat în materia vie. Întrucât are o greutate atomică mică, de 1, întregul H din organism cântărește, pentru un individ adult, сса 7 kg. Deşi se găsește în atmosferă în cantitate mică sub formă de gaz, H este introdus în circuitul vital sub formă de apă. Se știe că 2/3 din greutatea corpului unui adult (aprox. 42 kg) este reprezentat de apă, care reprezintă mediul general în care au loc procesele vitale. Viața nu poate fi concepută în absența apei.

În structurile organice, H este introdus prin procesul sintezei clorofiliene. Pe lângă rolul structural fundamental al H în materia organică, acest element joacă un rol la fel de mare în producerea energiei, în cursul proceselor oxidative celulare. Așa zisul lanț al transportorilor de H eliberează energia chimică din alimente, înmagazinând-o tranzitor în moleculele de АТР, utilizate apoi pentru efectuarea diferitelor travalii biologice. În final, H rezultat din desfacerea moleculelor organice se unește cu O adus pe cale respiratorie, ”luând naștere apa de oxidație” sau apa endogenă, a cărei cantitate în 24 h este de cca 300 ml.

Cuprins

4. OXIGENUL (O)

Este atomul cel mai răspândit în scoarța terestră (47% din toți atomii), precum şi în atmosferă, unde se găsește sub forma de gaz, în proporție de 20,97%. Este singurul element chimic care poate pătrunde în organismele vii (plante şi animale) sub formă de molecule gazoase, fie direct, fie dizolvate în apă. Consumul de O al unui individ adult în repaus este 200 ml/min. Întrucât O nu se poate depozita în organism, iar cel prezent în sânge sau în gazele respiratorii nu depășește 250 ml, acesta nu poate asigura necesarul organismului decât pentru câteva minute. În absența aportului respectiv viața încetează foarte rapid.

Întrucât în sângele venos ce irigă pulmonul, concentrația de O este de 0,12 ml/100 ml, în timp ce în aerul atmosferic ce pătrunde, în alveole este de 25,7%, O va pătrunde, conform gradientului de concentrație, către sângele venos pe care îl va „oxigena”. În sânge, cantitatea de O dizolvat este mică (0,03 ml/100 ml).

Prin prezența hemoglobinei (Hb – moleculă conținând 4 atomi de Fe), cantitatea de O legată și transportată crește la 20 ml/100 ml sânge. Sângele arterial, deci, transportă de 70 ori mai mult oxigen sub formă de HbO₂ decât sub formă dizolvată. Întrucât oxigenarea HЬ este o reacție chimică labilă, O va putea fi eliberat în țesuturi, în cursul trecerii sângelui prin capilarele sanguine. În celule, O este activat de către enzimele celulare, în molecula cărora există Fe. În urma activării, O se combină cu H rezultat din moleculele organice metabolizate” (glucide, lipide, proteine), dând naștere apei „endogene” și eliberând o cantitate mare de energie în compușii ziși macroergici (ATP). O parte din O ce apare în final în moleculele de apă provine din moleculele organice. Reacţia generală a oxidării glucozei în organism este:

C₆H₁₂O₆+6O₂ –> 6CO₂+6H₂O

Eliberarea de energie, în cursul acestei reacții, este de 674 kcal/mol glucoză. Cei 6 atomi de O₂ din molecula glucozei pot explica apariția celor 6 molecule de H₂O. În această situație, cei 12 atomi de O introduși cu respirația se vor elibera din organism sub formă de CO2. Proporțional, glucidele conțin mai mult O decât lipidele şi proteinele, explicând preferința organismului pentru utilizarea lor în cursul eforturilor acute, mari, necesitând un consum de O important. De altfel, conținutul în O₂ al materiei vii este mai mare, când compușii structurali sunt de origine glucidică. Așa se explică de ce materia vegetală uscată conține mai mult O (40%), decât materia uscată animală (22,7%).

Cuprins

5. AZOTUL (N)

Azotul este constituentul cel mai important al atmosferei (73,3%, față de numai 20,93% O şi 0,03% CO₂). Deși prezent în toate viețuitoarele animale, materia vie nu utilizează în procesele de biosinteză decât în mod excepțional N atmosferic. Acesta este preluat de bacilul Azotobacter și bacilul Radicicola și transformat în combinații azotate. Azotul prezent în aminoacizi provine din nitriții din sol, preluați de aici de către plante. Plantele prelucrează azotul, introducând-l în funcțiile aminice, care, fixate pe unii acizi grași, vor da naștere unor aminoacizi. Numai pentru așa zișii „aminoacizi neesențiali”, organismele animale dispun de mecanisme de sinteză.

Azotul din compușii organici aduși cu alimentația sau sintetizați în organism se elimină în final sub formă de uree (25-30 g/zi), acid uric şi amoniac.

Azotul este un element important, nu numai în structura proteinelor (aminoacizii posedă obligatoriu o funcție NH₂-amino), dar și în structura unor lipide şi chiar glucide (hexozamine). Substanța uscată animală conține 12,85% azot, față de numai 3,30%, cât conține substanța uscată vegetală.

Cuprins

CALCIUL (Ca)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA CALCIULUI ÎN ORGANISM

Calciul este cel mai abundent cation din organismul uman. Un bărbat de 70 kg conține peste 1,1 kg calciu (27 500 mMol). Сea mai mare parte (99%) se găsește în os. Restul se află în alte țesuturi sau lichide biologice.

Calciul osos conține 2 compartimente, dintre care unul cuprinde cсa 1 000 g calciu, care participă foarte lent la schimburile cu celelalte sectoare şi un compartiment conținând 4 g calciu, care participă rapid în schimburile cu celelalte sectoare, Zilnic 300-500 mg calciu din acest sector se reînnoiește, în cadrul destrucției şi refacerii continue a mineralului osos.

Cuprins

2. CONCENTRAȚIA PLASMATICĂ A CALCIULUI

Calcemia normală este în jur de 100 mg/l, reprezentând 5 mEq/l sau 2,5 mMol/l. Valorile sunt ceva mai mari la bărbați (97±5 mg/l) decât la femei (95±6 mg/l), având o ușoară tendință de a scădea cu vârsta, consecinţă a scăderii concentraţiei plasmatice a albuminelor. Calcemia este menținută constantă prin intervenţia celor doi hormoni reglatori principali: hormenul paratiroidian şi calcitonina. Aproximativ 60% din calciul seric este ionizat, o mică fracţiune chelat sub forma de citrat, fosfat ori carbonat, iar restul este legat de proteine (80% de albumine şi 20% de globuline). Importanţa procentului de calciu legat de proteine explică de ce calcemia este influențată de concentrația plasmatică a acestora.

Gradul de legare a calciului de proteine şi procentul calciului ionizat depind de pH-ul mediului şi de prezența altor electroliți (bicarbonat, fosfat de magneziu). Valoarea calciului ionizat este importantă pentru multe funcţii, în special privind excitabilitatea neuro-musculară. Orice scădere substanţială duce la tetanie, în timp ce creșterea poate duce la insuficiență cardiacă şi respiratorie.

Importanţa biologică a calciului este în raport cu diferenţa mare de concentraţie a fracţiei ionizate între spațiul extracelular (cca 1 mMol/l) faţă de cea intracelulară (cсa 5 mMol/l), deşi calciul total în mediul intracelular este de cca 2 mMol/l. Rezultă că cea mai mare parte a calciului intracelular este legată în special sub forma fosfatului tricalcic localizat în mitocondrii. Un sistem de transport ionic activ menţine gradientul de concentraţie între mitocondrii, citozol şi mediul extracelular, în ciuda schimburilor permanente ce au loc între ele.

Cuprins

3. ROLUL CALCIULUI ÎN ORGANISM

O funcţie fundamentală a calciului în organism este legată de participarea sa în alcătuirea structurii osoase.

Rolul funcțional al calciului este îndeplinit de fracţiunea sa ionizată („activă”) din lichidele biologice. În acest sens calciul participă în numeroase procese fiziologice: transmisia influxului nervos; integritatea substanţei ”ciment” intercelulare de care depinde permeabilitatea membranelor celulare; coagularea sângelui; activitatea neuro-musculară; activitatea unor enzime (adenozintrifosfataza, succinicdehidrogenaza, tripsinogenul); secreția gastrică, în special de gastrină etc. Întrucât hipocalcemiile provoacă o prelungire a intervalului QT, facilitând apariția fibrilației atriale (prin intervenția unei bătăi ectopice precoce, în faza vulnerabilă), se consideră ca acest cation posedă o activitate antiaritmică.

Cuprins

4. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA CALCIULUI

Aportul de calciu variază mult, între 200 şi 2 000 mg/zi (5-50 mMol/zi), cu o medie de 800 mg (20 mMol/zi). Întrucât eliminarea digestivă este de cca 16 mMol, iar absorbția intestinală şi eliminarea urinară de calciu sunt de aproximativ 4 mMol/zi, individul adult se află în echilibru calcic. Deoarece eliminarea calciului este relativ stabilă (cca 4 mMol/zi) la aporturi variabile, intestinul constituie principalul organ de reglare a eliminărilor.

Calciul este absorbit în cea mai mare parte în intestinul subțire, în special în prima porțiune. Ritmul absorbției calciului în colon este de 10 ori mai mic decât cel din intestinul subțire. Eficiența acestui segment intestinal, însă, poate fi mare, întrucât timpul de tranzit prin colon este de 20 de ori mai mare decât cel din intestinul subțire.

Calciul este absorbit din intestin împotriva gradientului de concentrație, printr-un proces activ, consumator de energie. Acest proces este dependent de vitamina D (hormonul renal 1,25 (ОH₂) D) şi este mai activ la indivizii aflați pe o dietă săracă în calciu. Eficiența acestui proces scade când aportul alimentar de calciu este mare. Pentru a se dubla cantitatea de calciu absorbită, este necesară o creștere a aportului de 5 ori. Există şi un transport pasiv de calciu de-a lungul gradientului de concentrație, dar care necesită prezența unei cantități mari de calciu în intestin.

Absorbția calciului din intestin este scăzută în prezența unor concentrații scăzute de fosfați, fitaţi și oxalați, fapt atribuit formării de săruri insolubile care scade concentrația calciului ionizat din intestin și, implicit, absorbția lui. Fibrele alimentare, asociate cu concentrații crescute de fitaţi și acizi uronici (12,8 mMol acizi uronici leagă aproximativ 3,8 mMol Ca), antrenează o pierdere crescută de calciu, prin fecale. Trebuie menționat, totuși, că la indivizii aflați în mod obișnuit pe diete bogate în cereale integrale (cu cantități mari de fibre) bilanțul calcic pare a fi echilibrat. Se pare că în colon, 80% din acizii uronici sunt fermentați, proces care eliberează calciul pus la dispoziție pentru absorbția prin mucoasa colonului.

Unele date experimentale arată că proteinele (ori unii aminoacizi), acidul citric și lactoza cresc absorbția intestinală a calciului. Reglarea absorbției intestinale de calciu este însă asigurată, în principal, de hormonul paratiroidian şi de metabolitul hormonal al vitaminei D, format în rinichi (1,25 (OH₂) D), care cresc absorbția intestinală a calciului, când concentrația plasmatică a acestuia scade.

Eliminările de calciu (pe lângă cele care au loc în intestin) se fac pe cale renala (aprox. 4 mMol/zi) și mai puțin pe cale cutanată. În transpirații profuze, ultima cale poate ocaziona pierderea de până la 1 g Ca/zi.

Prin rinichi se filtrează întreaga cantitate de calciu ionizat. Din cei 150 l de lichid filtrat trec în glomerulul renal 115 mMol calciu, din care aprox. 211 mMol sunt reabsorbiți, iar cca 4 mMol/zi, eliminați în urina finală. Aceștia reprezintă cca 25% din eliminările de calciu. Pentru un individ de 70 kg, cu un aport de 700 mg Ca/zi, eliminările urinare sunt de 175 mg/zi. Celelalte 25%% din eliminările de calciu au loc prin fecale (adică aprox. 525 mg/ zi). Ceva mai mult de jumătate din eliminări reprezintă calciul neabsorbit în intestin, restul provenind din organism prin secreție. Cantitatea de calciu în fecale crește în numeroase condiții: raport Ca/P mare; folosirea medicației alcaline (mediul acid favorizează absorbția prin solubilizarea sărurilor de calciu; lipsa bilei (bila are rol de solubilizare a săpunurilor de calciu); absența vitaminei D; diareea cronică şi altele.

Cuprins

5. REGLAREA METABOLISMULUI CALCIC

Reglarea calciului are loc paralel cu cea a fosforului (și implicit a țesutului osos), principalii factori care influențează homeostazia lor fiind parathormonul, calcitonina și vitamina D.

Parathormonul este singurul hormon secretat de cele 4 glande paratiroide. Precursorul său sintetizat în aceste glande este pre-parathormonul, un peptid cu 115 aminoacizi, transformat rapid într-un prohormon cu greutate moleculară de 12 000 daltoni, format din 105 aminoacizi. Molecula finală (hormonul paratiroidian) este format din 84 aminoacizi, având o greutate moleculară de 9 600 daltoni. Activitatea biologică depinde de prezența primilor 34 aminoacizi.

Hormonul paratiroidian este secretat predominant ca hormon intact, acționând asupra ficatului (sediul major de captare) și rinichiului, unde se desface în fragmente terminate fie cu o grupare carboxil (-COOH), fie cu o grupare amino (-NH₂). Concentrația fragmentelor carboxiterminale depinde de secreția lor de către glandele paratiroide sau de formarea lor în ficat şi rinichi. Fragmentele aminoterminale produse în ficat și rinichi ar acționa asupra rinichiului, constituind în același timp principalul component ce acționează asupra oaselor.

Funcția principală a hormonului paratiroidian (mediată de stimularea AMP-ului ciclic intracelular) este aceea de accelerare a pătrunderii intracelulare a calciului. În celulele intestinale aceasta va crește absorbția calciului; în rinichi, va crește reabsorbiția (scăzând astfel calciuria); în os accelerează trecerea calciului în lichidul extracelular. Toate aceste 3 efecte concură la creșterea calcemiei, atunci când valorile plasmatice au scăzut sub limita normală.

Calcitonina este un hormon peptidic secretat de celulele parafoliculare (de tip C) din glandele tiroide. Molecula este relativ mică (greutate moleculară 3000 daltoni), alcătuită din 32 aminoacizi. Stimulul fiziologic al calcitoninei este hipercalcemia, principala funcție a hormonului fiind aceea de readucere la normal a valorilor plasmatice crescute. Acest lucru se realizează prin: scăderea reabsorbiției osoase (inhibă activitatea osteoclastelor și osteoblastelor), creșterea eliminărilor urinare de Ca (paralele cu scăderea eliminărilor de fosfați) și scăderea absorbției intestinale de calciu; acest lucru este realizat indirect, prin inhibiția transformării vit. D – 25-(OH)D₃ în 1,25-(ОН₂)D₃.

Vitamina D constituie de fapt un ansamblu de derivați ai ergosterolului, formele cele mai active, pe metabolismul calciului şi fosforului fiind derivații de tip calciferol (vit. D₃). Aceasta este furnizată de alimentație sau este derivată prin acțiunea enzimelor intestinale asupra pielii. Ea suferă transformări metabolice importante în ficat şi rinichi. Ficatul produce 25-hidroxicolecalciferol iar rinichiul 1,25 dihidroxicolecalciferol (1,25 (OH)₂D₃) şi 24,25 dihidroxicolecalciferol (24,25-(OH)₂D₃).

Numeroase date experimentale susțin că 1,25 (OH)₂D₃ este forma hormonală activă a vit. D₃, responsabilă de absorbția intestinală a calciului şi fosforului, accelerând absorbția osoasă și prevenind rahitismul. Tulburarea renală în sinteza 1,25 (OH)₂D₃ pare a contribui la tulburările metabolismului mineral şi osteodistrofia renală, în rahitismul vitamino-D-rezistent, în hiperparatiroidism și pseudohiperparatiroidism.

Deficiența de vitamina D duce la rahitism la copil şi osteomalacie la adult. Vindecarea rahitismului nutrițional poate fi obținută cu doze mici de 100 u/zi vitamina D. Întrucât coріi obțin foarte puțină vitamină D din alimentele naturale (sub 20 u/zi), fortifierea laptelui cu această vitamină crește aportul la 400 u/zi.

Cuprins

6. NECESARUL ŞI APORTUL DE CALCIU RECOMANDAT

Un făt la termen conține cca 25 g calciu. În perioada de creștere calciul se acumulează în schelet cu un ritm de 80-150 mg/zi, de la naștere până la vârsta de 10 ani; la adolescenți ritmul de reținere a calciului crește la o cifră maximă, apreciată la 270 mg/zi la bărbați și 200 mg/zi la fete. După ce organismul atinge maturitatea, reținerea de Ca încetează. Aportul de Ca continuă să fie necesar pentru asigurarea proceselor de reînnoire permanentă a substanței minerale osoase. În această situație bilanțul calciului trebuie să fie echilibrat, adică eliminările egale cu pierderile. Aportul recomandat de calciu este apreciat pentru un adult la aprox. 800 mg/zi; aceeași cantitate este suficientă şi pentru copilul între 1-10 ani; între 10-18 ani necesarul crește la aproximativ 1 200 mg/zi; un aport de 1 200— 1 400 mg/zi este necesar şi în perioada de gestație, mai ales în ultimul trimestru de sarcină (perioadă în care are loc cea mai mare retenție de calciu în făt) și în perioada de lactație (laptele matern aduce copilului cca 250 mg Ca/zi). Datorită unor particularități hormonale legate de vârstă, după 50 de ani necesarul de calciu crește la cca 1 000 mg/zi.

Laptele şi derivatele lui constituie principala sursă de calciu pentru om. Celelalte grupe alimentare participă cu mai puțin de 1/3 din aportul total de calciu.

Întrucât o alimentație echilibrată aduce un aport adecvat de calciu, în mod obișnuit nu este necesară o suplimentare medicamentoasă cu acest element. De altfel, o deficiență de calciu de origine alimentară este rareori întâlnită în practică. Acest lucru se datorează capacității organismului de a se adapta la un aport alimentar variabil, crescând eficiența absorbției calciului, atunci când aportul este mai mic și scăzând absorbția sa, când aportul este mare.

Cuprins

7. TULBURĂRILE METABOLISMULUI CALCIC

Rahitismul este o boală a copilului, caracterizată printr-o calcifiere defectuoasă a oaselor. Ea se datorează în primul rând absorbției intestinale insuficiente a Ca determinate de deficiența în vitamina D. În unele cazuri, cauza tulburării constă în aportul insuficient de Ca și/sau fosfor din alimentație. Tulburarea afectează, sub o formă mai mult sau mai puțin evidentă, peste 1/3 din copii. O cauză este expunerea insuficientă la soare, care împiedică transformarea provitaminei D.

Osteomalacia (osteopatia decalcifiantă) este corespondentul rahitismului la adult. Ea se datorează aportului insuficient de calciu asociat probabil și cu alți factori. Se manifestă prin „ramolirea” oaselor. Afecțiunea este rară.

Osteoporoza este o tulburare frecventă în țările „civilizate”, afectând vârstnicii (10-15% din persoanele peste 65 ani) şi mai ales femeile. Scăderea masei osoase totale se realizează fără modificarea compoziției chimice. Procesul debutează în decada a IV-a, progresând lent, fără manifestări clinice în unele cazuri. De cele mai multe ori realizează un sindrom dureros, cel mai ades de origine vertebrală. Cauzele osteoporozei sunt multiple: hormonii sexoizi joacă un rol important, explicând frecvența mai mare după menopauză sau după ovarectomie. Sedentarismul pare a juca un rol important, activitatea fizică constituind unul din factorii importanți de menținere a compoziției chimice osoase. Alți factori cuprind sarcinile multiple (fătul reține cca 400 mg Ca/zi), alăptarea (cca. 300 mg/zi) şi mai ales modul de alimentație: dietele bogate în proteine (cresc eliminările urinare de Ca) şi sărace în calciu, prin ponderea mare a alimentelor rafinate.

Cuprins

FOSFORUL (P)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

Cantitatea totală de fosfor din corpul uman adult este de 600-700 g, reprezentând 1% din greutatea organismului. Aproximativ 85% din întreaga cantitate se găsește în schelet, sub formă de fosfat de calciu şi de magneziu. În țesutul muscular se găsește aproximativ 6%, din fosforul organismului, restul de 9% aflându-se în celelalte țesuturi sau în lichidele biologice. Fiecare celulă conține fosfor sub forma de compuși anorganici (fosfați) sau organici (fosfoproteine şi fosfolipide). Mulți din compușii fosforaţi aflați în țesuturile moi (acizii nucleici, glicogenul, unii intermediari ai metabolismului glucidic etc.) au un rol funcțional important pentru toate procesele biochimice cheie.

Deși concentrația plasmatică a fosforului este mică (cca 1,15 mEq/l), formele chimice sub care se găsește sunt numeroase.

Spre deosebire de Ca, numai o mică fracțiune a fosforului plasmatic este legată de proteine (12%).

Concentrația plasmatică a fosforului suferă variații circadiene importante. Aportul de glucide scade concentrația sa plasmatică, ca urmare a unei redistribuiții interne a acestui element, legată poate de procesele de depunere a glucozei sub formă de glicogen, care presupun etape intermediare în care fosforul este necesar. Variațiile circadiene ale fosforului (care pot depăși 25 mg/l) sunt legate nu numai de redistribuția lui în organism, dar şi de fluctuațiile de eliminare renală, dependente de ritmul circadian al hormonului paratiroidian.

La tineri concentrația fosforului plasmatic este mai mare (4-7 mg/100 ml, adică 1,3- 2,3 mEq/l) decât la adulți (3-4,5 mg/100 ml, adică 0,9-1,5 mEq/l).

Cuprins

2. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA FOSFORULUI

Aportul de fosfor este în medie de 800- 900 mg/zi, raportul său cu Ca fiind aprox. 1:1. Eficiența absorbției digestive este de cca 75%, putând să crească până la 90%, dacă fosforul alimentar scade sub 200 mg/zi.

Fosforul este absorbit esențialmente sub formă anorganică, după degradarea compușilor organici de către fosfataza alcalină care nu acționează decât în porțiunea a doua a duodenului. Când concentrația intestinală de fosfor este mare, transportul său intracelular şi apoi în sânge se face în special prin difuziune pasivă.

Când concentrația intestinală este mică (sub 2 mEq/l) transportul se face activ, împotriva gradientului de concentrație. Trecerea fosforului în celula intestinală necesită prezenta glucozei și a sodiului, fiind mult accelerată de concentrațiile mari de potasiu. Absorbția fosforului are loc atât în intestinul subțire, cât și în colon. Ea este maximă la nivelul jejunului, crescând odată cu creșterea pH-ului, de la 3,3 la 7,9. Fosforul apare în sânge după 10 minute de la ingestie, concentrația sa atingând maximum la 2 ore. Vitamina D stimulează absorbția fosforului în prezența calciului (la nivelul duodenului) sau a Na (la nivelul jejunului). Se pare că vitamina D joacă un rol important în absorbția cantităților mici de fosfor din intestin. O cantitate mică (sub 25 mg/zi) se elimină din organism prin transpirație. Chiar dacă aportul încetează, există o eliminare digestivă de fosfat de 200-300 mg/zi. Sediul major al eliminării însă este rinichiul, pe unde se pierde cantitatea absorbită din intestin (500-600 mg/zi).

Deși cca 12% din fosforul seric este legat de proteine, se presupune că în filtratul glomerular concentrația fosforului este egală cu cea măsurată în ser. Reabsorbția fosforului (care depășește în mod normal 85% din cantitatea filtrată) are loc pe calea unui mecanism de transport activ saturabil, limita reabsorbției fiind numită transportul maximal (Cm). Fiind o substanță „cu prag”, la o concentrație sub 29 mg/l plasmă, fosfații din urina finală dispar. Cea mai mare parte a reabsorbției are loc proximal, necesitând prezenta sodiului. Epurația plasmatică a fosforului este de cca 13 ml/min. Transportul maximal al fosforului este scăzut prin creșterea cantităților sale din alimentație, prin administrarea de vitamina D, a hormonului рaratiroidian sau a excesului de cortizol. Hormonul paratiroidian crește eliminările urinare de fosfor, ca urmare a inhibiției reabsorbţiei tubulare proximale, paralel cu inhibiția reabsorbţiei sodiului, Ca și bicarbonaților. Calcitonina are un efect fosfaturic marcat, al cărui mecanism de producere este însă insuficient cunoscut.

Alți numeroși factori influențează eliminările de fosfor: vitamina D (scade fosfaturia la animalele rahitice), extrogenii (cresc eliminările, explicând valorile crescute plasmatice după menopauză), tiroxina (hipertiroidismul produce o creștere a fosfaturiei), insulina (care scade fosfaturia), precum și aportul de Ca, K, Mg sau de fosfor.

În fine, acidoza metabolică induce o fosfaturie importantă, explicând frecvența mare a hipofosfatemiei în aceste cazuri.

Cuprins

3. ROLUL FOSFORULUI ÎN ORGANISM

S-a menționat anterior că datorită cantității sale mari din compoziția oaselor, fosforul joacă un rol structural important. O calcifiere insuficientă a osului poate fi rezultatul nu numai al insuficienței de Ca, ci şi de fosfor. Rolul funcțional al fosforului este legat de prezența sa în compușii-cheie ai proceselor biochimice vitale. El este prezent în numeroși compuși proteici, glucidici şi lipidici, explicând concentrația sa intracelulară mare (aprox. 7% din conținutul celulei este reprezentat de fosfor sub forma diferiților compuși).

Ca element fundamental în structura membranelor biologice (celulare şi subcelulare), fosforul participă în transferul de substanțe ce are loc între celule şi mediul extracelular.

Compușii bogați în fosfor (adenozin mono, adenozin di şi adenozin trifosfatul: AMP, ADP ATP) joacă un rol fundamental în producerea, înmagazinarea şi eliberarea de energie. O legătură înalt energetică (~) din cele două prezente în molecula de ATP eliberează 8 000 kcal, energie utilizată apoi în scopul menținerii activităților biologice fundamentale. Molecula ATP este prezentă în toate celulele organismului, oricare din activitățile vitale (contracție musculară, sinteza de noi produși, transferul activ de ioni etc.) presupunând intervenția sa ca donator energetic. După pierderea unui radical fosfat, ATP-ul se transformă în ADP, iar după pierderea celui de al doilea, în AMP.

Întrucât orice activitate biologică presupune consum energetic şi deci de ATP, refacerea acestora din urmă trebuie să aibă loc permanent. Acest lucru este realizat prin arderea glucozei şi a acizilor grași (în mai mică măsură a proteinelor), cu eliberarea treptată a energiei înmagazinate în ele. Dacă arderea unui mol de glucoză (conținând 686.000 kcal) ar avea loc într-o singură etapă, nu ar fi posibilă decât formarea unui singur mol de ATP (8 000 kcal). În acest caz efectuarea arderilor în organism ar avea o eficiență de numai 1,2%, restul energiei de 98,8% risipindu-se în sistemele biologice ale celulei sub formă de căldură. Prin arderea în etape a moleculei de glucoză, numărul moleculelor ATP formate în final va fi de 38, ceea ce reprezintă o eficiență de aproximativ 40%. Formarea majorității moleculelor ATP, în cursul arderii glucozei, are loc în etapa fosforilărilor oxidative.

Compușii fosforați, alții decât ATP, ADP şi AMP (acizii nucleici, coenzimele NAD, NADP, FAD etc.), joacă un rol important în toate procesele biochimice producătoare şi consumatoare de energie. Sintezele proteice nu pot fi concepute fără participarea acizilor nucleici. Înainte de a fi metabolizate, glucoza şi fructoza necesită o prealabilă fosforilare (formarea de glucoză-6-fosfat sau fructoză-6-fosfat).

Un rol important al fosfaților este legat de participarea lor în menținerea echilibrului acidobazic al organismului. Se știe că din metabolizarea lipidelor şi proteinelor ce conțin fosfor ia naștere acid fosforic. El este transportat prin lichidele biologice sub formă de fosfați predominant bibazici (Na₂HPO₄, sau K₂PO₄). Întrucât eliminarea acestor fosfați din urină se face sub forma sărurilor predominant monobazice (NaH₂PO₄ sau KH₂PО₄), rinichiul economisește câte un Na⁺ sau un K⁺, eliminând în schimb câte un ion de H⁺. Acesta este unul din mijloacele importante de combatere a tendinței la acidoză.

Cuprins

4. NECESARUL ŞI SURSELE DE FOSFOR

Sursele alimentare de fosfor sunt reprezentate în primul rând de produsele animale: lapte (900 mg/l), brânzeturi (200-800 mg/100 g), pește (200 mg/100 g) etc. O dietă echilibrată conține aproximativ 800-1000 mg/fosfor. Utilizarea lui este dependentă de prezența Ca, fiind optimă când raportul dintre ele este de 1/1. Datorită abundenței fosforului în dietele normale și eficienței adaptării absorbției la cantitățile scăzute din alimentație, deficiența de fosfor este rareori atribuită aportului inadecvat. Postul prelungit nu produce depleţie de fosfor, întrucât eliberarea fosforului din țesuturile catabolizate aduce o cantitate de fosfor suficientă pentru a acoperi pierderile obligatorii de fosfor. Dimpotrivă, alimentarea cu diete selectiv deficiente în fosfați poate realiza un sindrom de deficiență, manifestat prin hipofos- fatemie.

O absorbție inadecvată de fosfor a fost observată la persoanele ce consumă cantități mari de substanțe antiacide (hidroxid de aluminiu sau Mg); la persoanele a căror dietă se află deja la limita necesarului, adăugarea de antiacide poate produce hipofosfatemie şi chiar tulburări ale structurii osoase (osteomalacie).

Cuprins

5. HIPERFOSFATEMIA ŞI HIPOFOSFATEMIA

Principalii factori de reglare a fosforului plasmatic sunt strâns legați de cei care acționează asupra metabolismului calciului. Hormonul paratiroidian, de exemplu, care participă în mod fundamental în reglarea calcemiei, influențează atât absorbția intestinală, cât și eliminarea urinară a fosforului, stabilind concentrația sa plasmatică. De asemenea, vitamina C influențează Ca și K în același sens: crește absorbția lor intestinală, scăzând în același timp eliminările urinare (efect hiperfosfatemiant).

Pe lângă variațiile fiziologice ale fosforului plasmatic există și creșteri sau scăderi patologice cu manifestări clinice definite.

Hiperfosfatemia. Scăderea fosforului plasmatic este caracteristică hipoparatiroidismului (indiferent că este idiopatic sau postchirurgical) şi se datorează creșterii pragului renal de reabsorbție a fosfaților, ca rezultat al absentei efectelor hormonului paratiroidian asupra tubului renal. Creșterea pragului renal de reabsorbție a fosfaților este responsabilă în parte şi de hiperfosfatemia întâlnită în acromegalie, boala Paget, tratamentul prelungit cu heparină, hipertiroidism şi intoxicația cu vitamină D.

Hiperfosfatemia din insuficiența renală cronică pare a se datora în primul rând scăderii filtratului glomerular (şi inclusiv a fosforului) și numai secundar creșterii pragului renal de reabsorbție.

O cauză de hiperfosfatemie poate fi reprezentată de depășirea capacității renale de eliminare a fosfaților, printr-un aport crescut, mai rar exogen (perfuzia de fosfați sau folosirea unor cantități mari de laxative), mai ades endogen (distrucții tisulare masive, hipertermie, leucemie mieloidă acută, hepatită fulminantă etc.).

Consecința clinică a hiperfosfatemiei este depunerea sărurilor de fosfat de calciu în țesuturile moi. Hipofosfatemia se întâlnește în numeroase circumstanțe:

a) acidozele metabolice (cetoacidoza diabetică, acidoza lactică), după instituirea tratamentului care facilitează trecerea fosforului în celule şi utilizarea lui în circuitele metabolice. De menționat că înainte de începerea tratamentului, fosforul plasmatic este crescut, în special datorită desfacerii în condiții de acidoză a fosforului anorganic, eliberând fosfatul. Valorile scad rapid în cursul tratamentului;

b) alcaloza respiratorie, produsă de hiperventilaţie, scade valorile plasmatice ale fosforului, uneori sub 5 mg/l. Întrucât în aceste condiții fosfaturia este absentă, se poate presupune că scăderea fosfatemiei se datorează trecerii sale intracelulare. Efectul poate fi legat de scăderea pCO2 şi nu de creșterea pH-ului, întrucât în alcaloza metabolică (prin perfuzie de bicarbonat), fosfatemia scade numai în mică măsură;

c) alimentația parenterală și realimentarea după denutriție, atunci când nu se asigură un aport suficient de fosfor, pot induce o hiperfosfatemie importantă. În unele cazuri, în care realimentarea s-a făcut aproape exclusiv cu glucide, bolnavii au început să prezinte retenție hidrosalină (edeme, ascită, hidrotorax). Astfel de simptome s-au observat adeseori la prizonierii din cel de al doilea război mondial;

d) folosirea unor antiacide (hidroxid sau carbonat de aluminiu) ca pansamente gastrice poate complexa fosforul în lumenul intestinal, împiedicând absorbția sa în organism. Fenomenul apare mai ales când aportul alimentar de fosfor este scăzut;

e) în arsurile grave, după câteva zile de la accident se înregistrează adeseori o hipofosfatemie importantă al cărei mecanism este discutabil;

f) în cursul unei perioade de dezintoxicație alcoolică, mai mult de 50% din pacienți prezintă o hipofosfatemie marcată. Cauzele acestei hipofosfatemii sunt legate de regimul adeseori carenţat în fosfor, asociat cu frecventa folosire a antiacidelor, datorită tulburărilor digestive. Hipomagnezemia, întâlnită adeseori la alcoolici, poate participa în inducerea hipofosfatemiei prin creșterea pierderilor urinare de fosfor;

g) hipofosfatemie poate apărea prin pierderea crescută de fosfor prin urină (diabetul fosfaturic), prin alterări ale reabsorbției renale în tubii proximali, de origine fie primitivă (ca în sindromul Fanconi), fie secundara (transplant renal, obstrucție ureterală, calcifiere papilară, nefrite interstițiale).

Manifestările clinice ale hipofosfatemiei sunt legate de o serie de tulburări: disfuncția eritrocitară (indusă de scăderea concentrației unor compuși fosforați în hematii) împiedică eliberarea oxigenului în țesuturi, producând o hipoxie tisulară; disfuncția leucocitelor, manifestată prin scăderea activității chimio-tactice, fagocitare și bactericide, facilitează apariția unor infecții severe; disfuncția trombocitelor (indusă, ca şi în cazul leucocitelor, de scăderea compușilor fosforați de tip ATP) poate facilita apariția unor hemoragii severe; disfuncția metabolică celulară poate explica encefalopаtia metabolică, observată uneori în hipofosfatemii, manifestată prin iritabilitate cu anxietate, astenie musculară, parastezii și amorțeli în extremități, în cazurile grave putând apărea obnubilare şi chiar coma profundă; apariția unei acidoze metabolice poate fi explicată prin scăderea eliminării renale a ionilor de H+, în absența unor cantități suficiente de fosfați, care joacă rol de acceptor al ionilor de H⁺(Na₂HPO₄ +H⁺NaH₂PO₄+NA⁺); alterarea funcțiilor hepatice, în special la alcoolici, evoluând paralel cu scăderea fosforului plasmatic, poate fi explicată prin diminuarea intracelulară a produșilor energetici necesari menținerii activității metabolice.

Cuprins

POTASIUL (K)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

Cantitatea totală a potasiului unui adult variază între 3 500 mEq (140 g) şi 4 200 mEq (168 g), reprezentând 0,5 din greutatea corpului. Pentru indivizi de aceeași vârstă, sex și adipozitate, potasiul total al corpului poate varia cu ± 10%.

Potasiul total poate fi determinat în prezent măsurând izotopul natural ⁴⁰K, care apare într-o proporție constantă (0,0118%, din K stabil. Metodele mai vechi foloseau tehnica diluției potasiului radioactiv (⁴²K), cu dezavantajele ce decurg din administrarea unei substanțe radioactive. Ambele metode dau valori asemănătoare, situate între 68-73 mEq/K/kgcorp de masă, slabă (în medie 70 mEq/kg). Aceasta din urmă este calculată scăzând din greutatea actuală, greutatea țesutului gras, apreciat indirect prin metoda densimetriei corpului. Aproape întreaga cantitate de K⁺ din corp (peste 98%) se găsește intracelular şi numai o fracțiune mică (cca 2%) se găsește extracelular. Din cei cca 65 mEq aflați extracelular, 14 mEq se găsesc în plasmă iar restul în lichidul interstițial. În condiții de recoltare și determinare corectă a K⁺ plasmatic, valoarea acestuia variază între 3,5-4,5 mEq/l. Întrucât în hematii concentrația K⁺ este mare, o hemoliză chiar minimă poate crește mult valoarea sa plasmatică.

Este bine de știut că nu totdeauna concentrația plasmatică a K⁺ exprimă cantitatea totală de potasiu în organism. Astfel, o creștere a pH-ului sanguin scade concentrația plasmatica (prin pătrunderea ionului în celule), în timp ce scăderea pH-ului crește concentrația plasmatică (prin ieșirea sa din celule). Totuși, în condiții de echilibru acido-bazic normal, o scădere constantă a K⁺ plasmatic cu 1 mEg/l exprimă un deficit de aproximativ 20% din cantitatea sa totală în organism. Pe lângă factorii fizico-chimici (pH-ul sângelui), distribuția K⁺ în organism și concentrația sa plasmatică sunt influențate de funcția renală (K⁺ crește în insuficiența renală), precum și de secreția unor glande endocrine (insulină, glucagon, aldosteron, catecolamine etc).

Cuprins

2. ROLUL POTASIULUI ÎN ORGANISM

Prin cantitatea sa mare (aproximativ 150 g) K⁺ joacă un rol structural important, reprezentând principalul constituent al scheletului osmolar intracelular (i.c.). Prin sarcina sa pozitivă, potasiul participă la menținerea electroneutralității mediului celular în care majoritatea constituenților săi (Cl^–, proteinele, fosfații) sunt anioni. Abundența sa i.c. sugerează o superioritate biologică a acestui element, legată poate de tendința lui de a forma complexe. Acest lucru explică în parte de ce unele structuri enzimatice sunt mai active în soluții conținând potasiu decât în cele conținând sodiu.

Concentrația mare i.c. a K⁺ este asigurată de procesele active consumatoare de energie, care mențin „pompa” ionică prin care Na⁺ este eliminat continuu din celulă, iar K⁺ menținut aici într-o concentrație crescută. Legat de concentrația sa i.c. mare, trebuie menționat rolul important pe care-l joacă în procesul de circulație al apei între diferitele sectoare hidroosmolare.

Homeostazia potasică este indispensabilă unui echilibru acidobazic normal. Astfel, se știe că pierderile renale sau extrarenale de K⁺, care produc o hipopotasemie, se asociază cu alcaloză extracelulară însoțită de acidoză i.c. Mecanismul acestor tulburări acidobazice are la bază scăderea concentrației e.c. a K, care va produce o migrare a acestui cation din spațiul i.c. În locul său, vor pătrunde în celulă în raport de 2:1 Na⁺ şi H⁺. Va rezulta o alcaloză e.c. și o acidoză i.c. Întrucât majoritatea ionilor H⁺ ce pătrund în celule sunt tamponați de proteine și moleculele de fosfat organic, pH-ul i.c. va scădea numai cu 2-3 zecimi de unitate. Acumularea i.c. a ionilor H explică aраriția urinelor acide și se menține în perioada de refacere a stocurilor i.c. de K⁺; aceasta va forța scoaterea Na⁺ și ionilor de H⁺ ce au pătruns în celulă în perioada de constituire a depleției potasice.

Un rol important al K⁺ în menținerea homeostaziei acidobazice este legat de efectul său asupra reabsorbţiei renale de HCO³. Încărcarea cu K⁺ scade reabsorbția tubulară de HCO^3,, în timp ce depleţia de K⁺ o crește. Administrarea de K⁺este necesară și în același timp suficientă corectării unei alcaloze metabolice hipopotasemice. Efectul nu mai apare însă dacă concomitent este prezent un stimul puternic al reabsorbției tubulare de Na⁺.

O concentrație normală a K⁺ în celule şi în afara lor şi un raport normal cu Na⁺ în aceste sectoare hidroosmolare stau la baza procesului electrogenetic de care depinde activitatea nervoasă şi musculară. Se știe că nervii și mușchii fac parte din țesuturile cele mai sensibile atât la hipo- cât şi la hiperpotasemie. După cum vom vedea parezele sau paraliziile musculare, precum şi tulburările de ritm cardiac domină tabloul clinic al bolnavilor, prezentând o creștere sau o scădere marcată a K⁺.

Întrucât K⁺ reprezintă principalul cation i.c., procesul de creștere (care înseamnă formarea de celule noi) se însoțește de o retenție de K+. Fiecare gram de N proteic care intră în structura celulei presupune încorporarea а 3 mMol K+. De asemenea, sinteza hepatică sau musculară de glicogen (principala rezervă glucidică din organism) necesită încorporarea unei cantități de 0,36 mMol K/g glicogen format.

Potasiul participă în procesul de reglare a sintezei multor hormoni. O creștere fiziologică a K⁺ stimulează secreția de insulină, de glicogen, sinteza de catecolamine, de aldosteron și de STH.

Cuprins

3. APORTUL ŞI ELIMINAREA POTASIULUI

Aportul zilnic de K⁺ este în jur de 75 – 100 mEq, cea mai mare parte sub formă de KCI (1 g KCl=13,5 mEq K⁺ şi 13,5 mEq CI^–).

Întrucât pierderile de potasiu prin fecale sunt de 8-13 mEq/zi, rezultă că restul, până la cantitatea de potasiu ingerată, este absorbit în organism. Absorbția are loc în intestinul subțire. Ea este foarte eficientă şi rapidă (în 25 minute jumătate din K⁺ ingerat este deja absorbit).

Trebuie menționat că absorbția K⁺ este mai mare când concentrația intestinală a cationului este mai mare. Când concentrația K⁺ în intestin scade sub 5 mEq/l, absorbția netă a cationului încetează, fiind înlocuită cu un proces de secreție. De altfel, concentrația K⁺ în lichidele de secreție gastrică, pancreatică, biliară şi intestinală variază între 5-25 mEq/l. O mare parte din acest K⁺este absorbit la nivelul colonului.

Deși transportul net al K⁺ din intestin în sânge nu posedă caracteristicile unui proces activ, există posibilitatea ca el să implice o serie de etape de transport facilitat. După cum am menționat transportul Na⁺ și K⁺ din intestin este strâns legat de activitatea ATP-azei, enzimă situată în membrana celulelor epiteliului intestinal.

Eliminarea de potasiu (aproximativ 50-100 mEq/zi) se face în cea mai mare parte (80- 95%) pe cale renală. Un procent mai mic se elimină pe cale digestivă (4-16%) sau cutanată (1-4%). Spre deosebire de Na⁺, a cărui eliminare urinară poate să scadă rapid până la dispariție (în condiții de depleţie sodică), potasiul prezintă o eliminare obligatorie de 30— 40 mEq/zi. Adaptarea renală la un aport foarte scăzut de K⁺ are loc în 10-14 zile, perioadă în care eliminările pot să ajungă până la 4-5 mEq/zi.

Din cei aproximativ 800 mEq de K⁺ filtrați în glomeruli în 24 h, întreaga cantitate (sau cel puțin 95% din ea) este reabsorbită activ în tubul proximal şi ansa lui Henle, împotriva unui gradient tub-lumen mic de 0,8: 1. Se presupune că practic întreaga cantitate de K⁺ eliminată prin urină este rezultatul secreției care are loc în tubul distal, în cadrul schimburilor ionice (eliminarea de K⁺ şi/ori H⁺ în schimbul reabsorbției de Na⁺).

Încărcarea cronică cu K⁺ duce la creșterea marcată a eliminărilor urinare, depășind cantitatea filtrată glomerular. Aceasta presupune creșterea secreției de K⁺ în tubul distal și în canalele colectoare. Capacitatea maximă de eliminare este atinsă în câteva zile. Adaptarea eliminărilor de K+ este legată de creșterea activității Na-K-ATP-azei predominant în medulară şi papilă, dar şi în cortex. O creștere a pompei Na-K pe fața peritubulară a celulelor va tinde să crească concentraţia K+ în celulele situate către lumenul tubular, facilitând astfel creșterea K⁺ în urină şi de-a lungul gradientului electrochimic celula-lumen creat. În condițiile de depleţie potasică importantă, concentrația intracelulară (inclusiv în celulele tubulare) scade; în timp ce reabsorbția proximală persistă, secreția distală scade, astfel încât cantitatea de K⁺ ce apare în urină se diminuează.

Controlul eliminărilor renale de K⁺ este făcut de către aldosteron, care la nivelul tubului distal crește reabsorbţia de Na⁺ în schimbul eliminării de K+. O creștere mică a K+ plasmatic cu numai 0,2 mEq/l este suficientă pentru a stimula secreția de aldosteron. Creșterea secreției de aldosteron prin administrarea intravenoasă sau orală de K+ va declanșa o kaliureză având ca rezultat final restabilirea potasemiei la valorile bazale. În momentul în care potasemia a revenit la normal, secreția de aldosteron scade, iar kaliuria încetează.

Cuprins

4. SURSELE ŞI NECESARUL DE POTASIU

Potasiul este unul dintre cele mai răspândite elemente în natură, prezent în aproape toate alimentele vegetale şi animale. O dietă echilibrată, conținând proporții optime din diferite categorii de alimente, aduce 6-7 g KСІ, adică 81-95 mEq K⁺. Menționăm bogăția deosebită de K în sucul de fructe şi legume.

Ca urmare a dezechilibrelor alimentare marcate, în care predomină produsele rafinate de origine vegetală (zahăr, faină, ulei) sau animală (unt, brânzeturi, mezeluri), în detrimentul produselor vegetale integrale, bogate în K⁺ (legume şi fructe), aportul mediu al acestui cation, în țara noastră, apreciat în investigațiile efectuate pe diferite categorii de persoane, este de numai 40-50 mEq/zi. Cuplat cu un aport de Na⁺ crescut, determinat de adaosul de sare la pregătirea individuală sau colectivă a alimentelor, raportul Na/K, care în alimentele naturale este de aproape 1:1, crește la 4:1 sau 5:1. Această creștere a raportului Na/K pare a juca un rol important în apariția hipertensiunii arteriale și a unor leziuni degenerative vasculare.

Cuprins

5. TULBURĂRILE METABOLISMULUI POTASIULUI

Creșterea cantității totale a K în organism (un raport supraunitar între K actual/K previzibil) se întâlnește rar. Hiperpotasemia (creșterea concentrației plasmatice peste 5 mEq/l) poate apărea fie printr-un aport exogen excesiv și rapid, fie prin eliberarea crescută a K din celule sau prin scăderea eliminărilor renale.

Stările catabolice intense sau distrucţiile tisulare pot elibera câteva sute de mEq K. pe о perioadă scurtă de timp, întrucât concentrația acestui cation în mușchi este mare (150-160 mEq/l). În această situație eliminările urinare de K sunt proporționale cu cele de azot ori fosfor. Dacă eliminarea acestora din urmă este normală înseamnă că structura celulară rămâne intactă iar pierderile de K se datoresc ieșirii sale din celulă.

Manifestările clinice ale hiperpotasemiilor sunt nespecifice. Pot apărea următoarele: astenie, crampe musculare, aboliri ale reflexelor osteotendinoase, uneori paralizia musculaturii extremităților sau a musculaturii respiratorii, distensie abdominală și mai rar diareea. În hiperpotasemiile mari pot apărea confuzia mintală şi moartea. Semnele cele mai importante sunt cardiovasculare: ritmul inimii scade, zgomotele cardiace se asurzesc, pot apărea aritmii, iar la valori mari ale K – oprirea cardiacă. Presiunea arterială scade, mergând până la colaps.

Hipopotasemiile (scăderea K plasmatic sub 3,5 mEq/l) se întâlnesc deseori în practică. О scădere a capitalului total al K în organism se întâlnește în diabetul zaharat, hipertensiunea arterială, osteoporoză, hipertiroidism, tratament diuretic etc.

Hipopotasemia prin scăderea aportului este rară, întrucât K se găsește din abundență în numeroase alimente. Cel mai frecvent, hipoроtasemia apare ca urmare a unei eliminări crescute fie pe cale digestivă, fie pe cale renală. În prima situație kaliuria este scăzută, în cea de a doua crescută. În pierderile digestive, bilanțul negativ al K se realizează datorită imposibilității rinichiului de a limita eliminările sub 30-40 mEq/zi, exceptând situațiile în care deficitul persistă de mai multă vreme.

Una din cauzele frecvente de hipopotasemie este tratamentul diuretic. Scăderea potasiului plasmatic este paralelă cu dozele utilizate. Ea poate fi prevenită prin suplimentările de K sau asocierea cu diureticele care frânează pierderile renale de K. Hipopotasemiile prin pierderi urinare crescute (unele pielonefrite, acidoza tubulară renală, unele boli endocrine etc.) se întâlnesc mai rar. Şi mai rare sunt cazurile în care scăderea K plasmatic se datorează trecerii acestui cation în celule (în insulinom, unele alcaloze metabolice, perfuzia de glucoză etc.).

Manifestările și consecințele hipopotasemiilor sunt multiple, afectând numeroase funcții şi organe. Deși ele sunt evidente sub 3 mEq/l, semne discrete pot fi evidențiate şi la valori situate între 3,5-3,2 mEq/l. Semnele generale includ iritabilitate, anorexie, vărsături, sete, iar în cazurile severe obnubilare.

Semnele de modificare a activității neuromusculare includ abolirea reflexelor osteotendinoase, pareze și paralizii etc. Semnele de alterare renală realizează așa zisa „nefropatie kalioperică”, expresie a leziunilor tubulare uneori ireversibile, manifestate printr-o poliurie marcată.

Hipopotasemia influențează profund funcția miocardului. Primele manifestări sunt tulburările de ritm cardiac. Pot apărea extrasistole, tahicardii atriale şi ventriculare, fibrilație ventriculară şi oprire cardiacă. Tulburările conducerii în fibra miocardică pot merge până la bloc atrioventricular complex.

Cuprins

SULFUL (S)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

Un individ adult, cântărind 70 kg, conține o cantitate de sulf de 150-160 g, reprezentând aproximativ 0,25% din greutatea corpului. El este prezent în toate celulele organismului, concentrații mai mari găsindu-se în păr şi unghii unde joacă un rol structural important.

Formele chimice sub care se găsește sulful în organism sunt multiple:

– sulful proteic, prezent în unii aminoazici importanți, şi anume: cisteina, cistina și metionina, în unele substanțe peptidice de natură hormonală (insulina, unii hormoni hipofizari), în structura unor vitamine (tiamină, acid pantotenic şi biotină), a unor enzime (coenzima A, ribonucleaza etc.), a unor compuși importanți pentru producerea, conservarea şi utilizarea energiei (glutationul) sau a unor produși de secreție biliară (acidul tauro- colic derivat de cisteină);

– sulful din polizaharide şi mucopolizaharide (heparina, acidul hialuronic, acizii mucoitinsulfuric și condroitinsulfuric, prezenți mai ales în țesutul conjunctiv); sulful din unele lipide (sulfo-lipidele) ca acidul lipoic; – sulful anorganic, sulfații de potasiu, sodiu și magneziu, prezenți în sânge în cantități mici.

Ionul sulfat (SO₄^–) ia naștere din metabolizarea aminoacizilor sulfurați care dau naștere acid sulfuric, unul dintre cei mai puternici acizi, incompatibil cu prezența sa în sistemele biologice, motiv pentru care este practic instantaneu transformat în sulfați, ionul H⁺ fiind preluat de sistemele-tampon

Concentrația plasmatică a sulfaților este în medie de 1 mEq/l. În unele stări patologicе (afecţiuni cardiace, renale sau hepatice) concentrația plasmatică a sulfaților crește. În inaniție valorile scad, pentru a crește după un prânz bogat în carne.

Cuprins

2. ROLUL SULFULUI ÎN ORGANISM

Pe lângă rolul structural îndeplinit de compușii sulfurați din cheratină, colagen, matricea osoasă precum și din sulfolipide (prezente în special în structurile nervoase), acest element are un rol funcțional prin compușii chimici importanți pentru numeroase procese biologice, ca:

– sulfo-conjugarea substanțelor toxice cu grupări fenolice constituie un proces important de detoxifiere, care are loc în ficat;

– heparina este o substanță importantă în menținerea între anumite limite a coagulării sângelui, precum şi în înlăturarea unor lipide din circulație;

– grupările -SH libere intervin în peste 25 sisteme enzimatice ca: ATP-aza, hexokinaza, colinesteraza, alcooldehidrogenaza etc;

– ca participant în structura CoA sulful are contribuție în procesele de metabolizare a proteinelor, glucidelor şi lipidelor; – glutationul – derivat proteic sulfurat – joacă rol în oxidoreducerile celulare;

– vitaminele, deoarece conțin sulf, sunt indispensabile tuturor proceselor fundamentale ale organismului.

Trebuie menționat că metionina și cistina sunt aminoacizi esențiali, având o mare pondere în proteinele alimentare, atât cele de origine animală, cât şi cele de origine vegetală.

Cuprins

3. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA DE SULF

Sulful este prezent atât în produse de origine animală, cât şi în cele de origine vegetală. În plante, sulful se găsește sub formă de combinații proteice în proporții de 0,02-1,8%, în special în semințe și frunze, mai puțin în tulpini și rădăcini. Sulful prezent sub formă anorganică este absorbit din intestin în mici cantități. Sulfații anorganici au efect purgativ şi se elimină aproape în întregime în fecale. Cel prezent în structura aminoacizilor este absorbit odată cu aceștia, după ce, în prealabil, au fost desfăcuți din moleculele proteice mari. Eliminarea sulfului se face în procent de 80-90% prin urină, 7-10% prin fecale, iar restul de 2-8% prin descuamarea pielii, prin păr şi unghii.

Eliminarea urinară (cca 1,5 g/zi) se face în special sub formă de sulfați (88%), sulf-esteri (7%), sulf sub formă de aminoacizi (50%).

După cum menționam mai înainte, sulfații reprezintă forma de eliminare a acidului sulfuric produs din metabolizarea aminoacizilor sulfurați. Ei constituie un procent important din cei 50-100 mEq/H+, rezultați din metabolizarea alimentelor ingerate zilnic. Sulfații urinari sunt proporționali cu proteinele ingerate, găsindu-se în raport de 1/5 cu azotul urinar.

Eliminarea digestivă de sulf se face odată cu compușii de sulfo-conjugare ai indoxilului, scatolului și ai derivaților aromatici intestinali.

Cuprins

4. SURSELE ŞI APORTUL DE SULF RECOMANDAT

Sursele de sulf din alimente sunt reprezentate în primul rând de compușii organici de origine proteică (glicoproteine) sau lipidică (sulfo-lipide și sulfatide), prezente atât în alimente de origine animală, cât şi în cele de origine vegetală (leguminoase uscate, alune, conopidă, varză etc.).

O dietă conținând 100 g proteine aduce un aport de sulf de 0,7-1,6 g, prezent aproape exclusiv în aminoacizii cistină şi metionină. Cisteina nu este un aminoacid esențial, din punct de vedere nutrițional, întrucât poate fi formată din metionină (aminoacid esențial) și serină (aminoacid neesențial).

Rolul aportului de metionină este legat printre altele și de funcția sa ca donator de grupe metil, care poate fi transferat altor compuși, în vederea sintezei de colină ori de creatina, sau pentru utilizarea lor în procesele de detoxifiere (de exemplu metilarea acidului nicotinic).

Nu se cunosc manifestările specifice unei carente de sulf, întrucât aceasta nu poate fi realizată fără o carență proteică drastică, care aduce numeroase modificări dependente de ceilalți amino-acizi esențiali.

Cuprins

SODIUL (Na)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

Sodiul, element monovalent (Na⁺), cu greutatea atomică 23 este foarte răspândit în natură, reprezentând 20% din totalitatea atomilor scoarței pământului. Cantitatea totală în organismul adult este de cca 90 g, adică 3910 mEq.

Cea mai mare parte a sodiului (1720 mEq) se află în spațiul extracelular, unde concentrația sa variază între 135—145 mEq/l. Intracelular concentrația sa este de aproape 10 ori mai mică, variind în general între 10-30 mEq/l.

Studiile cu Na marcat au arătat că aproape 25% din capitalul de Na al organismului (сca 860 mEq) este o fracțiune ce participă greu la schimburi („sodiul neschimbabil”), acesta fiind fixat în oase sub forma unor săruri complexe. Determinarea „sodiului mobilizabil” (care poate fi efectuată prin administrarea unei cantități mici de Na²² sau Na²⁴) indică o cantitate de 45 mEq/kgcorp, ceea ce reprezintă în valoare absolută 70 g, adică 78% din Na total al corpului.

Valoarea normală a Na în plasmă este de 137-147 mEq/l. Lăsând la o parte situațiile în care se poate modifica artificial concentrația plasmatică a Na (hiperlipemiile mari, hiperglicemiile), hipernatremiile (creșteri peste 147 mEq/l sau hiponatremiile (scăderile sub 137 mEq/l) se întâlnesc frecvent în practica medicală.

Cuprins

2. ROLUL SODIULUI ÎN ORGANISM

Principalul rol al Na în organism decurge din diferența mare între concentrația intracelulară şi extracelulară a acestui cation, el reprezentând principalul schelet osmotic intracelular. Orice modificare a concentrației sale în unul din sectoarele hidroosmolare ale organismului se însoțește cu o deplasare corespunzătoare de apă.

Menținerea diferenței de concentrație e.c./i.c. a Na⁺ şi K⁺ (ultimul, cationul principal i.c.) se face printr-un mare consum de energie. Expulsia Na⁺ din celulă nu este ușoară întrucât ea se face împotriva gradientului de concentrație (mai mare afară decât în celulă) și a potențialului electric (cu cca 70 mV mai negativ în celulă decât în afară). Studiile din ultima vreme au dus la concluzia că transportul activ prin membranele celulare a Na⁺ şi K⁺este mediat de o enzimă specifică prezentă în această structură numită „adenozintrifosfatază dependentă de Na şi K”.

Mașinăria chimică de transport a Na⁺ şi K⁺ atinge numeroase obiective. Ea este cea care previne ruptura membranei celulare, extrem de fragile, prin menținerea echilibrului osmotic de o parte şi de altă a ei. Pe de altă parte, multe procese metabolice depind de concentrația intracelulară, care este mare în cazul K⁺ şi mică în cazul Nat. Un astfel de gradient de concentrație stă la baza propagării impulsului nervos, al absorbției tubulare renale a unor electroliți sau absorbției intestinale a unor principii nutritive.

O funcție importantă a Na⁺ este legată de prezența acestui cation în molecula unor baze-tampon, care participă la menținerea echilibrului acidobazic al lichidelor biologice. Sistemul bicarbonat / acid carbonic constituie principalul cuplu-tampon al lichidelor extracelulare.

Rolul Nat⁺ în excitabilitatea neuro-musculară este legat de existența unui raport precis între el şi ionii de K⁺, Ca⁺⁺ şi Mg⁺⁺.

Cuprins

3. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA SODIULUI

Aportul de Na+ variază foarte mult în raport cu obiceiurile alimentare. În țara noastră, media aportului se situează în jur de 12 g NaCl, ceea ce corespunde la 205 mEq/zi. Întrucât pierderile de Nat prin fecale sunt în jur de 10- 15. mEq/zi, se poate aprecia că aproape întreaga cantitate de Na⁺ ingerată este absorbită în organism.

Studiile moderne, prin utilizarea izotopilor marcați (Na²⁴), au demonstrat că transportul Na⁺ prin epiteliul intestinal se face împotriva gradientului de concentrație, presupunând existența unui mecanism activ.

Deși cantități mici de Na⁺ pot pătrunde în organism prin mucoasa stomacului şi duodenului, sediul major al absorbției Na⁺ este intestinul subțire (jejunul, ileonul și colonul). Întrucât pe lângă Na⁺ adus cu alimentația (cca 200 mEq/zi), în intestin sunt secretați încă aproximativ 400 mEq de Na⁺, procesele de absorbție intestinale trebuie să asigure transportul a cca 800 mEq Na⁺/zi. Chiar dacă colonul prezintă o capacitate de absorbție foarte mare, totuși sediul major al absorbției Na⁺ este intestinul subțire.

Deoarece la nivelul intestinului au loc permanent două fluxuri de transport de sens opus, fluxul secretor (din sânge către intestin) și fluxul absorbitiv (din intestin în sânge), transportul net de Na⁺ este dependent de mărimea celor două tendințe opuse. Se apreciază că la nivelul ileonului, cele două fluxuri sunt egale la o concentrație intestinală de Na⁺ de cca 30 mEq/l.

Transportul Na⁺ din intestin în sânge se poate face prin mai multe mecanisme. Un prim mecanism este legat de transportul activ al unor compuși organici, ca hexozele sau aminoacizii, mecanism care operează numai în intestinul subțire. Acest mecanism are o componentă electrogenică (crearea unei diferențe de potențial la nivelul epiteliului intestinal). Pe lângă intrarea hexozelor şi aminoacizilor în celulele epiteliale, are loc şi o pătrundere paralelă a Na⁺. Un mecanism de transport activ („pompă de Na”) menține în celulele intestinale o concentrație scăzută de Na⁺, permițând astfel pătrunderea acestuia din lumenul intestinal. O parte din energia derivată din difuziunea facilitată a Nat din lumen în celule, este utilizată în transportul activ al compușilor organici.

Un alt mecanism de transport activ, atât în intestinul subțire cât şi în colon, este independent de absorbția compușilor organici, fiind în legătură strânsă cu absorbția de apă.

Transportul activ de sodiu (ca şi de K⁺) este strâns legat de activitatea enzimei ATP-ază, prezentă pe suprafața luminală a celulelor epiteliului intestinal. Astfel la nivelul epiteliului intestinal poate fi postulată existența unei pompe cuplate de Nat şi K⁺, având ca efect pomparea Na⁺ din celule. Blocarea acestui mecanism duce la creșterea sodiului în celule (şi încetarea absorbției sale din intestin) și scăderea concentrației K⁺.

Eliminările de Na⁺se fac în primul rând pe cale renală. La nivelul glomerulului renal, cantitatea totală de Na⁺ filtrată odată cu cei 180 l în 24 ore este de cca 25 000 mEq, adică 600 g. Din această cantitate, cca 99% din ionii de Na⁺ sunt reabsorbiți și numai 10% sunt eliminați în urina finală. Reabsorbția tubulară a Na⁺ are loc printr-un proces activ. Cea mai mare parte (80%, adică 20 000 mEq) sunt reabsorbiți în tubul renal proximal, paralel cu absorbția obligatorie a 80% din apa filtrată în glomerulul renal (cca 148 l ). În segmentele următoare ale nefronului (ansa Henle, tubul distal şi tubii colectori) are loc reabsorbţia celorlalte 19% din Na⁺ filtrat, cantitățile reabsorbite fiind cu atât mai mici cu cât ne apropiem de segmentul terminal al nefronului. În același timp, la nivelul tubului distal are loc controlul hormonal al eliminărilor de Na⁺, K⁺ şi ionilor de hidrogen. La nivelul tubului distal reabsorbţia Na⁺ se face paralel cu secreția competitivă a ionilor de K⁺ sau de H⁺; la nivelul tubilor colectori, reabsorbția sodiului se face în schimbul secreției de ion H⁺ şi NH₄⁺, mecanisme importante în procesul acidifierii urinare.

Procesele care au loc la nivelul tubului distal sunt importante și pentru faptul că acesta este segmentul asupra căruia acționează principalii hormoni implicați în homeostazia hidro-electrolitică, și anume hormonul antidiuretic (reține apa) și aldosteronul (reține Na⁺ și elimină K⁺).

Celelalte căi (cutanată şi digestivă) de eliminare a Na⁺sunt în mod obișnuit secundare. Pierderile digestive de Na⁺ sunt în jur de 10 mEq/24 ore, dar pot crește mult în afecțiunile însoțite de diaree. La rândul lor, pierderile cutanate de Na⁺ prin sudoare (cca 300 ml/24 ore) sunt sub 15-20 mEq/zi, dar pot crește mult (până la 300-400 mEq/zi) în transpirațiile profuze. Așa se explică „setea de sare” a muncitorilor ce lucrează în mediul umed, la temperaturi înalte.

Cuprins

4. APORTUL ŞI NECESARUL DE SODIU

Datele privind necesarul de Na⁺sunt destul de sumare. Evident, acest ion este indispensabil oricărei viețuitoare. Reducerea sa dramatică din alimentație produce, la animal, încetarea creșterii, care reîncepe la administrare, dacă nu s-au produs între timp leziuni ireversibile legate de alterarea osmolarității plasmatice și a echilibrului acidobazic. În condiții obișnuite însă, o carență de Na⁺ este greu de realizat, întrucât acest element este larg răspândit în natură. Studiul unor populații izolate din Africa, Australia şi America de Sud, care nu folosesc sarea ca produs rafinat, precum și datele experimentale obținute la animal și extrapolate la om au arătat că minimumul fiziologic necesar de sare este de 0,6 g/zi. Laptele uman, care asigură o dezvoltare bună a copilului conține numai 8 mEq/Na+/l, adică mai puțin de 0,5 g NaCl.

O alimentație mixtă, fiziologică, folosind alimente naturale, fără adaos de sare, aduce 3-4 g NaCl, astfel încât, în mod obișnuit, aportul fiziologic poate fi situat în jurul a 5 g sare/zi. În condițiile în care însă există pierderi suplimentare de Na⁺ pe cale cutanată (transpirații marcate) sau digestive (diaree), necesarul de Na⁺ crește proporțional cu cantitățile pierdute.

Datele noastre, culese pe diferite categorii de persoane sănătoase, au dus la concluzia că aportul zilnic de sare în țara noastră este în jur de 13 g, comparabil cu cel înregistrat în Suedia (10 g), Belgia (11-12 g), Finlanda (14-16 g/zi.) Acest aport participa în geneza multora din cazurile de hipertensiune arterială esențială.

Datorită efectelor nedorite ale excesului de sare în alimentație, asupra cărora vom insista ulterior, există tendința actuală de a reduce aportul de sare sub 10 g/24 ore, scăzând cantitatea folosită în scopul „condimentării” alimentelor.

Cuprins

5. SODIUL ŞI HIPERTENSIUNEA ARTERIALĂ

Hipertensiunea arterială (creșterea persistentă a tensiunii sanguine peste 150 mmHg sistolica şi 90 mmHg diastolica) se întâlnește la 10-15% din populația adultă. În multe cazuri, creșterile tensionale sunt moderate, iar semnele clinice lipsesc. Descoperirea lor poate fi întâmplătoare (cu ocazia controalelor periodice) sau în cursul unor investigații populaționale.

În prezent se consideră că hipertensiunea este o tulburare multicauzală, în apariția ei concurând factori genetici (o anumită predispoziție genetică) și factori de mediu (aportul crescut de Na⁺ face parte din această a doua categorie).

Rolul Na⁺ în apariția hipertensiunii arteriale esențiale a fost subliniat de numeroase ori în ultimii 50 de ani și în special între 1940-1960, când s-au acumulat o serie de date epidemiologice, clinice, experimentale și farmacologice, care au adus argumente indubitabile privind intervenția sa în geneza multor forme de hipertensiune. Ele au fost analizate de numeroși autori, principalele putând fi sintetizate astfel:

Populațiile care nu utilizează sarea în prepararea alimentelor (asemenea colectivități, bine studiate, sunt în prezent numeroase) au valori mici ale presiunii arteriale iar hipertensiunea arteriala este practic absentă. Dimpotrivă, hipertensiunea se întâlnește cu atât mai frecvent, cu cât consumul de sare este mai mare. În Japonia de nord, de exemplu, unde consumul de sare este în medie de 26 g/zi, 84% din persoane au presiunea arterială sistolică mai mare de 140 mmHg. Mai mult, când indivizii originari din zonele cu consum mic de sare şi fără hipertensiune emigrează şi adoptă modul modern de viață (care presupune o creștere a consumului de sare de la 1-2 g/zi la 10-20 g/zi) hipertensiunea apare în procente aproape similare cu cele întâlnite în țara unde au emigrat. Deși alți factori de mediu (sociali, economici, alimentari) pot interveni, creșterea consumului de sare pare cel mai important.
Spre deosebire de ceea ce se întâmplă în cazul populațiilor „civilizate”, la care consumul de sare depășește în medie 10 g/24 h, în colectivitățile care nu au acces la civilizația contemporană nu se înregistrează o creștere a presiunii arteriale „fiziologice” odată cu înaintarea în vârstă.
Experimental, la animale (șobolani) s-a arătat că administrarea îndelungată a dietelor bogate în sare duce la apariția hipertensiunii și la instalarea leziunilor vasculare. De altfel, hipertensiunea se obține mai ușor și mai repede dacă se crește aportul de sare, indiferent de procedeul folosit (tip Goldblatt, tip Page sau administrare de DOCA). Deși mecanismul de creștere a presiunii arteriale în aceste cazuri nu este complet cunoscut, relația sodiu-hipertensiune este evidentă.
Un regim strict desodat (ca, de exemplu, regimul Kempner) scade în mod apreciabil presiunea arterială. Deși această observație a fost atribuită lui Ambard şi Beaujard (1904), relația dintre aportul de sare și creșterea presiunii arteriale a fost stabilită cu 2300 ani î.Hr. de către medicul chinez cunoscut sub numele de Împăratul Galben, unul din fondatorii tratamentului prin acupunctură. El a remarcat că un consum exagerat de alimente sărate, „indurează pulsurile” şi predispune la apoplexie cu afazie. Date recente vin să demonstreze că o reducere chiar moderată de Na⁺ (cu 2-3 g/zi) este însoțită de o scădere semnificativă a presiunii arteriale la hipertensivi. S-a putut stabili că o reducere a cantității de sare din alimente cu 1 g/zi determină o scădere a presiunii arteriale cu 1 mmHg.
Efectul hipotensor al diureticelor este legat de creșterea eliminărilor urinare de sodiu și de depleţia de volum. Există în prezent tendința de a menține un aport de sare relativ crescut (în jur de 10 g/zi), în ideea că excesul de sare adus cu alimentele va fi eliminat cu ajutorul diureticelor respective. Acest raționament omite faptul că sarea consumată în exces favorizează turnover-ul acestui cation în organism, cu impact sigur la nivelul celulelor, inclusiv al celor vasculare. Întrucât hipertensiunile care răspund la diuretice răspund și la restricția de sare, este mai logic a se reduce consumul de sare, pentru a nu fi necesară o medicație ce urmează a fi administrată zeci de ani. În această situație, efectele metabolice secundare (scăderea capitalului potasic, a toleranței la glucide, creșterea acidului uric şi a trigliceridelor plasmatice) pot avea un efect cumulat nefavorabil, mai important decât beneficiul adus de scăderea presiunii arteriale.
Factorul genetic, indiscutabil, nu poate fi interpretat decât în sens condițional. Astfel, sușele de șobolani „sensibili” devin hipertensive numai dacă exemplarele respective primesc cantități de Na⁺ mai mari decât cele necesare creșterii şi dezvoltării. La om, s-a putut stabili că aproximativ jumătate din hipertensiunile arteriale esențiale sunt dependente de sare (salt-sensitive). Aceste cazuri de hipertensivi elimină mai lent sodiul administrat în exces, fapt care explică câștigul lor în greutate, corespunzător retenției de Na⁺. Datorită unui factor genetic indus foarte probabil de ingestia cronică de sare de-a lungul a sute de generații și materializat printr-o alterare a mecanismului neuroumoral al controlului presiunii arteriale, un aport exagerat de sare va reprezenta elementul declanșator al lanțului de tulburări ce caracterizează hipertensiunea arterială. Trebuie totuși menționat că aproximativ jumătate din hipertensivi se dovedesc a fi insensibili la sare non-salt-sensitive), fiind caracterizați printr-о capacitate normală de eliminare a unei încărcări sodice. În aceste cazuri, alți factori de mediu cu potențial hipertensiv pot să explice creșterea presiunii arteriale.

Merită a fi subliniată observația că, la șoareci, susceptibilitatea animalelor de a face hipertensiune la administrarea excesivă de Na⁺ este înregistrată în prima perioadă a vieții. Dacă aceste observații se vor extinde şi la om, implicațiile practice sunt mari, întrucât în prezent există tendința diversificării precoce a alimentației copilului încă din primul an de viață, această diversificare efectuându-se cu alimente cu sare în cantitate mare, dependentă de gustul părinților și nu de o necesitate fiziologică. Trebuie menționat că apetitul pentru sare este o trăsătură în primul rând câștigată. Chiar dacă se presupune că există o componentă înnăscută în apetitul pentru sare, totuși ea este foarte maleabilă. Populațiile care nu au consum crescut de sare își însușesc obiceiul destul de repede, iar cei care au consumat sare pot să-şi reducă aportul (şi în timp, apetitul pentru sare), fără dificultăți deosebite. Modificarea aportului este mai ușor sesizată atunci când se consumă cantități mici de sare. Creșterea ingestiei de sare de la 2 la 4 g/zi este sesizabilă, în timp ce creșterea de la 20 la 25 g poate trece neobservată.

Intervenția Na⁺ ca element declanșator al mecanismelor hipertensiogene trebuie privită prin prisma unei sensibilități particulare genetic determinată, întrucât se pare că, la hipertensivi, chiar dacă se consumă cantități mai mari de sare, datorită accelerării eliminărilor renale, cantitatea totală a Na⁺ din organism nu pare să fie sporită. Aportul de sare mai mare la hipertensivi decât la normotensivi poate fi în legătură cu pragul mai crescut al gustului pentru sare la acești bolnavi. Deși Schechter și colab. nu găsesc la hipertensivi un prag gustativ crescut pentru sare, atunci când se oferă la libera alegere apă distilată şi apă sărată hipertensivii consuma NaCl de peste 4 ori mai mult decât voluntarii normali.

O altă caracteristică a dietelor moderne, în care există un exces de Na⁺, o constituie scăderea conținutului în K⁺, al cărui efect protector împotriva hipertensiunii a fost deseori subliniat. Hollenberg şi colab. arată că o creștere moderată a K⁺ în alimente poate antrena modificări sesizabile în activitatea sistemului renină-angiotensină-aldosteron, fapt confirmat și de alți cercetători. În acest context, apare de un interes deosebit faptul că KCl poate fi amestecată cu NaCl până la 50% fără o modificare notabilă a gustului.

Cuprins

6. HIPERNATREMIILE ŞI HIPONATREMIILE

În mod obișnuit, valorile sodiului plasmatic sunt menținute prin mecanisme homeostatice suficiente între 146-147 mEq/l. Creșterea valorilor Na⁺ (hipernatremiile) sau scăderile sub 137 mEq/l (hiponatremiile) se întâlnesc frecvent în practica medicală. Ele trebuie interpretate totdeauna în raport cu capitalul hidric al organismului, apa reprezentând solventul electroliților plasmatici. Astfel, o creștere sau o scădere a Na⁺ se poate realiza nu numai prin creșterea și scăderea cantității totale a Na⁺ din organism, dar şi printr-o scădere și respectiv creștere a apei, fără o modificare paralelă a Na⁺.

Întrucât Na⁺ este principalul cation extra-celular, creșterea sa va induce o hiperosmolaritate plasmatică, care va realiza un dezechilibru între osmolaritatea extracelulară şi intracelulară, urmată de o alterare a repartiției apei între cele două sectoare. Aceasta va induce tulburări nervoase, renale etc. a căror gravitate este cu atât mai mare cu cât hiperosmolaritatea extracelulară este mai mare, iar viteza apariției ei mai rapidă.

Hiponatremiile (scăderea Na⁺ plasmatic sub 137 mEq/l) se întâlnesc în numeroase situații.

O importanță practică deosebită o au hiperosmolarităţile relative, care evoluează de obicei cu hiperhidratare, manifestată clinic prin apariția edemelor („hiponatremie de diluție”). Tratamentul constă în restricția de apă, asociată în unele cazuri cu administrare de soluții saline hipertone.

În condițiile unei hiponatremii, datorită scăderii osmolarității plasmatice, bolnavul este susceptibil la apariția unor tulburări cardiovasculare (hipotensiune) sau nervoase (edem cerebral).

Cuprins

MAGNEZIUL (Mg)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

Cantitatea totală a magneziului în organismul uman adult este de 20-25 g, adică 1 600- 2000 mEq. Cea mai mare parte (cca 14 din 25 g) se găsește în schelet sub forma sărurilor de Ca şi fosfor. Dat fiind raportul strâns între Ca⁺⁺ şi Mg⁺⁺ în sistemul periodic al elementelor, Mg⁺⁺ poate înlocui Ca⁺⁺ în rețeaua cristalină formată de sărurile minerale din os. Aproximativ 43% (cca 11 g) Mg⁺⁺ se găsește în țesuturile moi. Celulele conțin cantități mari de Mg⁺⁺ variind între 15-35 mEq/l. Mg⁺⁺ din celule se găsește în special în mitocondrii şi nuclei, legat de acizi nucleici. Chiar în interiorul celulelor, aproximativ 70% din Mg⁺⁺ este legat de proteine şi participă greu la schimburi; Mg⁺⁺liber se găsește într-o proporție de cса 30%.

Concentrația plasmatică a Mg⁺⁺ este 1,2- 2,8 mEq/l (sau 0,62-1,45 mMol/l), ceea ce corespunde la 14-33 mg/l. Aproximativ 75% din Mg⁺⁺ plasmatic este ionizat, restul de 25% fiind legat de proteine. Nu există o corelație bună între concentrația plasmatică a Mg⁺⁺ şi cantitatea totală a acestui cation în organism. În vederea aprecierii concentrației intracelulare Mg⁺⁺, s-a încercat dozarea sa intraeritrocitară. La adultul sănătos concentrația Mg⁺⁺ în eritrocite a fost găsită de 5,2±0,34 mEq/l, la o concentrație plasmatică de 1,80±0,13 mEq/l (raport 2,8).

Cuprins

2. ROLUL MAGNEZIULUI ÎN ORGANISM

Magneziul este un element foarte răspândit în natură. În scoarța pământului este al 3-lea element după sodiu și potasiu. În regnul vegetal, Mg⁺⁺ este prezent în concentrații de la câteva zeci la câteva sute mg/100 g, în special în frunzele verzi unde constituie elementul central al clorofilei.

În corpul uman Mg⁺⁺ se găsește în toate țesuturile. Cantitativ este al 4-lea cation ca importantă după Ca⁺⁺, K⁺ şi Na⁺, în celulă fiind al doilea cation după K⁺. Magneziul reprezintă 0,1% din materia uscată a corpului şi 0,036°% din întregul organism.

Pe lângă rolul structural ce decurge din cantitățile existente în os (cca 14 g), precum şi în țesuturile moi (cca 11 g), Mg⁺⁺ joacă un rol funcțional multiplu.

Magneziul activează numeroase coenzime ce participă în metabolismele intermediare. În acest mod el este important pentru toate procesele metabolice. Așa se explică întârzierea în creștere înregistrată la animalele supuse carentelor în Mg⁺⁺.

Magneziul joacă rol în permeabilitatea membranelor și în excitabilitatea neuro-musculară, în acest sens având cu calciul efecte sinergice (la doze mari) sau antagonice (atunci când numai unul din ei crește sau scade).

În afara relațiilor cu Ca⁺⁺, Mg⁺⁺ mai prezintă interrelații funcţionale cu K⁺ şi fosforul.

Magneziul are o influență puternică asupra sistemului nervos central (rol în inducerea somnului) şi periferic (deprimă placa neuromotorie având un efect antispastic).

Asupra musculaturii netede, Mg⁺⁺ scade tonusul şi peristaltismul intestinal, relaxează sfincterul Oddi (golește vezica biliară), relaxează musculatura uterină și cea vasculară (efect hipotensor tranzitor). Asupra musculaturii cardiace, Mg⁺⁺ joaca rol important în inhibarea centrilor ectopici cardiaci (efect antiaritmic) şi de protecție împotriva leziunilor aterosclerotice, printr-un mecanism încă neelucidat.

Cuprins

3. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA MAGNEZIULUI

Cantitatea de Mg⁺⁺ din alimente este de сса 300-400 mg/zi. Absorbţia Mg⁺⁺ are loc de-a lungul întregului tract digestiv. Cantități mici se absorb în stomac şi colon. Studiile, folosind pentru urmărirea Mg⁺⁺ marcat (28Mg), indică intestinul subțire ca sediul absorbției majore a acestui cation.

Ritmul absorbției Mg⁺⁺ depinde în mare măsură de forma sub care se găsește în intestin. Clorura de Mg⁺⁺ se absoarbe mai repede decât sulfatul de Mg⁺⁺, datorită diferenței de disociere între cele două săruri. Alte săruri organice de Mg⁺⁺ din care cationul poate fi absorbit sunt: acetatul, gluconatul și lactatul de Mg⁺⁺.

S-a sugerat că o serie de ioni, incluzând K⁺, Na⁺, fosfatul, Ca⁺⁺ şi stronţiul, afectează absorbția Mg⁺⁺. Această absorbție este afectată de prezența în intestin a substanțelor care formează compuși insolubili, ca acidul fitic (asociat frecvent cu fibrele alimentare), acizii grași şi excesul de fosfați. Dimpotrivă, ingestia de proteine pare să crească absorbția atât de Ca⁺⁺, cât și de Mg⁺⁺.

Se apreciază că numai o mică fracțiune din Mg⁺⁺ disponibil în intestin este absorbită prin simpla difuziune a ionilor de Mg⁺⁺ liberi. Se consideră că acești cationi pot fi absorbiți printr-un proces de difuziune facilitată, implicând un sistem ipotetic de transport. Magneziul s-ar combina reversibil cu o proteină-cărăuș mobilă pe versantul luminal al intestinului, fiind transportată de cealaltă parte a sa.

Ritmul absorbției de Mg⁺⁺ este influențat de numeroși factori. Când cantitatea totală de Mg⁺⁺ din organism este scăzută, acest ritm pare a fi mai mare. Unii hormoni ca aldosteronul, calcitonina, vasopresina, parathormonul şi hormonul de creștere pot influența absorbția sa din intestin. Aceasta este accelerată de prezența vitaminei D, fiind scăzută în prezența concentrațiilor mari de Ca⁺⁺. Un regim alcalinizant scade absorbția de Mg⁺⁺, crescând în același timp tranzitul intestinal.

Ca şi pentru Ca⁺⁺, procentul de Mg⁺⁺ absorbit din intestin depinde de cantitatea prezentă în lumen. Pe o dietă cu 550 mg Mg⁺⁺ procentul absorbției a fost de 23% pentru a crește la 76%, atunci când Mg⁺⁺ alimentar a fost de numai 22 mg/zi. În mod obișnuit, la un aport de 400 mg/zi procentul de Mg⁺⁺ absorbit este de 60-70%.

Eliminarea Mg⁺⁺ este predominant urinară. Rinichiul posedă o mare elasticitate în eliminările de Mg⁺⁺, care în condițiile de carență pot să scadă până la 1 mEq/zi.

Din cantitatea de Mg⁺⁺ filtrată în glomerul, cea mai mare parte este reabsorbită în tubul distal și mai puțin în cel proximal, printr-un mecanism activ care funcționează paralel și, în mare parte, dependent de cel al reabsorbției Ca⁺⁺. Nu se știe dacă există și o secreție tubulară activă de Mg⁺⁺. Cantitatea de Mg⁺⁺ ce apare în final în urină este, în mod obișnuit, de 6-20 mEq/zi (70-230 mg), reprezentând cantitatea absorbită din tubul digestiv (cca 1/3 din aport).

Eliminarea urinară de Mg⁺⁺ crește prin încărcarea cu Ca⁺⁺. Hormonul paratiroidian crește reabsorbţia Mg⁺⁺ filtrat, care poate fi aproape completă când ingestia de Mg⁺⁺ este mică. Concentrația scăzută a Mg⁺⁺ în ser crește eliberarea hormonului paratiroidian, de unde scăderea pierderilor urinare de Mg⁺⁺ și creșterea concentrației plasmatice a Ca⁺⁺. Aldosteronul crește clerance-ul renal al Mg⁺⁺, paralel cu o influență similară asupra clearance-ului potasiului.

Ca şi pentru Ca⁺⁺ (dependent de secreția ritmică a hormonului paratiroidian) există un ritm circadian şi de eliminare a ionului de Mg⁺⁺.

Cuprins

4. TULBURĂRILE METABOLISMULUI MAGNEZIULUI

Intervenția ionului Mg⁺⁺ în procesele patologice a fost luată în considerație numai în ultima vreme. Întrucât determinarea cantității totale a Mg++ din organism este dificil de efectuat, indicatorul tulburărilor acestui cation este concentrația lui plasmatică.

Hipermagnezemiile (creșterea peste 3 mEq/l, putând atinge 10 şi chiar 15 mEq/l) se întâlnesc destul de rar, fie în cadrul unor afecțiuni (boală Addison, insuficiență renală acută) sau după administrarea i.v. (sulfat de Mg) sau orală (clorură de Mg) a unei cantități prea mari din acest cation. Manifestările clinice cuprind diminuarea reflexelor osteotendinoase profunde, care precede deprimarea respirației, obnubilarea şi coma. Simptomele dispar rapid prin administrarea i.v. de Ca⁺⁺, ion ce antagonizează ionul Mg⁺⁺.

Hipomagnezemiile (scăderea concentrației plasmatice sub 1 mEq/l) se întâlnesc mai frecvent.

Manifestările clinice ale deficienței de Mg⁺⁺ sunt proteiforme. Spasmofilia considerată ca semn de hipocalcemie, s-a dovedit a fi adeseori consecința unei hipomagnezemii. Paralel se înregistrează semnele neuropsihice de tip neuroasteniform: iritabilitate, anxietate, obsesii, cefalee, tulburări neurovegetative. Uneori sindromul neuroasteniform îmbracă manifestări digestive, respiratorii sau cardiovasculare. În fața unui astfel de tablou, la un bolnav spasmofilic cu calcemie normală, în mod obligatoriu, trebuie cercetată şi concentrația plasmatică a Mg⁺⁺.

În ultima vreme s-a subliniat posibilitatea existenței unei relații între deficienta cronică de Mg⁺⁺ și frecvența unor tulburări cardiovasculare. S-a putut constata că la bolnavii cu afecțiuni coronariene, conținutul în Mg⁺⁺ al miocardului este scăzut cu 5-25% față de normal, acest lucru predispunând la tulburări de ritm cardiac, la calcifieri arteriale şi la infarct. Trebuie subliniat că deficitul de Mg⁺⁺ în aceste cazuri este specific miocardului, întrucât nu se întâlnește în țesutul muscular din alte organe sau în eritrocite.

Efectele cardiovasculare ale carenței de Mg⁺⁺ au fost puse în legătură cu scăderea timpului de coagulare, creșterea adezivității trombocitare și scăderea capacității de apărare împotriva substanțelor cardio-toxice. Deficiența de Mg⁺⁺ pare a induce o retenție excesivă de Ca⁺⁺ şi Na⁺ care stau la baza primelor modificări ale peretelui vascular. Datele experimentale arată că aportul de Mg⁺⁺ în soluția de perfuzie a miocardului competiționează cu Ca⁺⁺ pentru activarea proceselor ce intervin în contracția fibrelor cardiace. El are proprietatea de a inhiba centrii etopici miocardici, fiind eficient în unele tahicardii paroxistice, suprimând extrasistolele apărute după digitalizare.

În ultima vreme s-a atras atenția asupra frecvenței mai mari a retinopatiei diabetice (formă de alterare a vaselor mici retiniene) la diabeticii prezentând valori scăzute ale Mg⁺⁺ plasmatic.

Datele noastre arată că, la diabetici, paralel cu progresia dezechilibrului metabolic se înregistrează o scădere a valorilor plasmatice ale Mg⁺⁺, fiind deosebit de marcate în cetoacidoza diabetică severă (coma diabetică), putând participa în inducerea unor tulburări de ritm ce apar la bolnavii vârstnici în cursul tratamentului de reechilibrare hidro-electrolitică și metabolică, în care de obicei Mg⁺⁺ plasmatic atinge cele mai mici valori.

Cuprins

6. NECESARUL ŞI SURSELE DE MAGNEZIU

Magneziul este un element foarte răspândit în natură. Multe săruri de Mg se găsesc dizolvate în apa mărilor, a lacurilor sărate şi a izvoarelor cu apă dulce, cărora le imprimă un gust amărui. Apele mai dure conțin cantități crescute nu numai de Ca⁺⁺ dar şi de Mg⁺⁺. Plantele iau Mg⁺⁺ din pământ sub forma de săruri, având un rol fundamental în sinteza clorofilei, unde joacă același rol pe care Fe⁺⁺ îl are în molecula de hemoglobină. Plantele tinere, verzi, conțin cantități mai mari de Mg⁺⁺. De asemenea, se găsește în semințe sau în fructele oleaginoase.

Principalele surse de Mg⁺⁺ sunt reprezentate de cereale (100-200 g produs integral, neprelucrat), legume, nuci, lapte, carne, și în special viscere (ficat, creier, pancreas, rinichi, splină); produsele marine conțin până la 100-400 mg/ 100 g. Necesarul de Mg⁺⁺al adultului este apreciat la 6-8 mg/kgcorp/zi, fiind mai mare (13-15 mg/kgcorp/zi) în perioada de creștere, în cursul sarcinii şi alăptării. Se apreciază că, în prezent, aportul de Mg⁺⁺ din alimente este scăzut față de necesitați, multe persoane prezentând o carență subclinică. Cauzele sunt multiple: sărăcirea solului în Mg++ cu scăderea concentrației în acest element în vegetale; răspândirea proceselor de rafinare a cerealelor, tehnologie în cursul căreia 80-95% din Mg⁺⁺este înlăturat; pierderile culinare (30-75%) în cursul pregătirii unor alimente.

În aprecierea nevoilor de Mg⁺⁺trebuie avută în vedere interferența sa cu alte principii nutritive:

– un aport crescut de glucide necesită un aport crescut de Mg⁺⁺;

– un aport crescut de fosfor induce o pierdere urinară de Mg⁺⁺, mărind nevoile;

– un exces de Ca⁺⁺ în alimentație scade absorbția intestinală a Mg⁺⁺; – consumul exagerat de alcool creşte pierderile de Mg⁺⁺.

Cuprins

CLORUL (Cl)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

Clorul este un element monovalent, cu greutatea atomică 35,5. Cantitatea totală a Cl^– în organism este mare, de aprox. 85 g, reprezentând cca 0,15% din greutatea corpului. Din cei 1 900-2 400 mEq de Cl^– existenți în organism, 1 400-1 750 se află în sectorul extracelular (este principalul anion al acestui sector), iar 500-750 mEq în sectorul intracelular. Aproximativ 400 mEq din clorul intracelular (prezent în special în structura oaselor) reprezintă fracțiunea care nu participă la schimburi.

Concentrația plasmatică a clorului este de 90-106 mEq/l, în medie 103 mEq/l (365 mg/ 100 ml). În celule, concentrația sa este în general mică (1-3 mEq/l); în eritrocite şi cartilajele oaselor concentrația este mai mare (40-50 mEq/l).

Cuprins

2. ABSORBȚIA ŞI ELIMINĂRILE DE CLOR

Aportul de clor se face odată cu clorura de sodiu (sarea de bucătărie) şi clorura de potasiu, fiind de aproximativ 300 mEq/zi. Absorbția sa urmează în mod obligatoriu absorbției active de sodiu. Sediul absorbției digestive este reprezentat în special de intestinul subțire. Trebuie avut în vedere că ionul Cl^– este prezent în toate secrețiile digestive (100-150 mEq/l în sucul gastric, 50 mEq/l în sucul pancreatic, 80- 120 mEq/l în secreția biliară şi 90-130 mEq/l în sucul intestinal). Aceste cantități suplimentare de clor se absorb în organism în special la nivelul colonului.

Eliminarea clorului se face în special pe cale renală. Din cei aproximativ 18 500 mEq ioni Cl^– filtrați în glomerulul renal, în urina finală apar numai 200-250 mEq. La nivelul tubului renal reabsorbiția Cl^– are loc pasiv, în urma reabsorbției active a sodiului.

O cantitate mai mică de Cl^– (cca 50 mEq/l) este eliminată pe cale cutanată (prin sudoare) sau digestivă (prin scaun).

În mod obișnuit, bilanțul Cl^– în organism este echilibrat, eliminările fiind egale cu pierderile. Reglarea Cl^– pare a fi paralelă şi în mare măsură dependentă de factorii ce reglează metabolismul sodiului. De altfel tulburările metabolismului Cl^– însoțesc tulburările metabolismului sodiului. Când pierderile de Na⁺ sunt excesive, ca în transpirații profuze, diaree, sau unele tulburări endocrine, se înregistrează, de asemenea, un deficit de Cl^–.

Un comportament diferit al celor 2 ioni (Na⁺şi Cl^–) are loc în cursul vărsăturilor prelungite, în care pierderile de Cl^–sunt în exces față de cele de Nat. În boala Cushing, ori după administrarea unui tratament excesiv cu ACTH sau cortizon, poate fi observată o alcaloză hipocloremică. O cantitate mai mare de Cl^– este pierdută prin diaree, întrucât reabsorbția intestinală a Cl^– este afectată.

Cuprins

3. ROLUL CLORULUI ÎN ORGANISM

Ca un component al clorurii de sodiu, clorul sub formă de ion (Cl^–) este esențial pentru menținerea echilibrului osmotic extracelular/intracelular, constituind principalul anion din afara celulelor. Un rol important este jucat de clor în secreția gastrică, această secreție conținând 100-200 mEq/l, cea mai mare concentrație existentă în organism.

Întrucât în procesul secreției de HCl un ion de Cl^– trecut în sucul gastric se însoțește de formarea unui ion HCO3 (ionul bicarbonat) care trece în sânge, clorul participă în refacerea bazelor-tampon ale organismului şi menținerea echilibrului acido-bazic. Pe de altă parte Cl^–este un ion important în reglarea renală a echilibrului acido-bazic. Scăderea Cl^– plasmatic (prin pierderi digestive (ca, de ex., prin vărsături) duce la alcaloză metabolică datorită unei resorbții crescute a bicarbonaților în tubul renal. Dimpotrivă, creșterea clorului plasmatic scade reabsorbția tubulară renală de HCО3, indicând o acidoză metabolică. Acest lucru se datorează competiției între Cl^– şi HCO₃, ambele substanțe fiind de natură anionică (încărcate negativ). Astfel, reabsorbţia crescută a Cl^– se va face în detrimentul reabsorbției de HCО₃.

Cuprins

4. SURSELE ŞI NECESARUL DE CLOR

Clorul este prezent în aproape toate alimentele, atât de origine animală cât şi de origine vegetală. În alimente CI^– este asociat fie sării de bucătărie (NaCl), fie clorurii de potasiu.

Întrucât aportul de sare de bucătărie (cca 12 g/zi) asigură 205 mEq Nat şi 205 mEq Cl^–, iar cel de clorură de potasiu (cca 6 g/zi) 81 mEq K+ şi 81 mEq Cl^–, zilnic în organism pătrund 286 mEq Cl^–. Aportul de Cl^– va fi paralel cu aportul de clorură de potasiu şi de clorură de sodiu.

Nu se cunoaște necesarul de Cl^–, dar se presupune că nu este mai mare de 100 mEq/zi, fiind mult mai mic decât aportul obișnuit. Nu se știe în ce măsură excesul de Cl^– din alimentație participă în inducerea unor tulburări, așa cum o face aportul excesiv al ionului de Na⁺.

Cuprins

ELECTROLIȚII DIN LICHIDELE BIOLOGICE

1. SECTOARELE HIDROOSMOLARE ALE ORGANISMULUI

Viața unei celule depinde strict de schimburile permanente pe care trebuie să le aibă cu mediul din jur. Consumul energetic al celulei, care nu încetează niciodată, nu poate fi acoperit fără o permanentă aprovizionare cu substanțele energetice reprezentate în special de glucoză şi acizii grași. Schimburile dintre celule cu mediul extern sunt realizate prin așa zisul „mediu intern”, reprezentat de lichidul interstițial, a cărui compoziție cvasi constantă este esențială proceselor vitale.

Principalele sectoare hidroosmolare ale organismului sunt în număr de trei: sectorul celular (delimitat de membranele celulare), sectorul interstițial (delimitat de membrana celulară şi membrana vasculară) şi sectorul intravascular (cuprins în interiorul vaselor şi al inimii).

Schimburile cu mediul extern se realizează în special la nivelul tubului digestiv (principala cale de aport a principiilor nutritive), la nivelul plămânului (calea de aport a oxigenului şi de eliminare a CO₂), la nivelul rinichiului (calea de eliminare a deșeurilor metabolice) şi în mod secundar al pielii (cale predominant eliminatorie, în special pentru apă şi electroliți).

Între cele trei sectoare menționate există un flux continuu de principii nutritive (proteine, glucide, lipide, minerale, oligoelemente, apa) care asigură remanierea permanentă a țesuturilor, precum și aportul de carburanți necesari arderilor celulare. Acest flux continuu, realizat între fiecare celulă și mediul din jur, este întreținut de compoziția biochimică diferită a sectoarelor hidroosmolare menționate, diferența de concentrație a compușilor respectivi fiind creată şi menținută cu mare consum energetic. Un rol fundamental în asigurarea fluxurilor de substanță → celulă → mediu este jucat de osmolaritatea lichidelor biologice, determinată în cea mai mare măsură de substanțele minerale disociate sub formă de electroliţi.

Cuprins

2. SECTORUL INTRAVASCULAR

Deși cantitativ reprezintă numai o mică fracțiune din lichidele organismului (7%, adică ceva mai puțin de 2,8 l), importanța sa este mare, fiind singurul sector accesibil investigației curente. În mod indirect, studiul său dă relații utile şi asupra celorlalte sectoare hidroosmolare, în special a celui interstițial.

Plasma (sângele din care s-au separat elemente figurate) este o soluție în care apa ocupă aproximativ 92% din volumul său, restul de 8% fiind ocupat de substanțele solide, organice (proteine, lipide, glucoză, uree, creatinină etc.) şi anorganice (electroliți, oligoelemente). Deși cantitativ (gravimetric) această fracțiune este neînsemnată (reprezintă numai 10% din substanțele solide), din punct de vedere funcțional ea are o importanță deosebită în realizarea unei anumite osmolarităţi.

După cum se poate observa din structura osmolară a sectorului intravascular, comparativ cu cel interstițial și intracelular, principalul cation extracelular (intravascular şi interstițial) este sodiul (137-147 mEq/l), al cărui corespondent intracelular este potasiul (ccа 141 mЕq/l). Principalul anion extracelular este clorul (103- 110 mEq/l), aflat în echilibru cu fosfații (care cuprind de asemenea fosfocreatina şi carnozina) şi proteinele, purtătoare ale unor sarcini negative.

Cuprins

3. SECTORUL INTRACELULAR

Una din caracteristicile acestui sector este procentul mare (15-30%) reprezentat de substanțele solide, restul (70-85%) fiind reprezentat de apă. Cea mai mare parte a apei (80%) se găsește sub formă „liberă”, restul de 20% fiind „legată” de grupările polare, hidrofile ale proteinelor.

Proteinele constituie 10-22% din greutatea celulei, o parte din ele având rol structural (intră în arhitectura organitelor celulare), altă parte un rol funcțional (proteine enzimatice), iar alta ca elemente de rezervă (aminoacizii liberi), potențial utilizabile în remanierea continuă a structurilor celulare.

Lipidele (2-3% din greutatea celulei) sunt reprezentate de trigliceride, colesterol şi fosfolipide, principalul lor rol fiind structural.

Glucidele (1%% din greutatea celulei) sunt reprezentate de mici cantități de glicogen şi de o cantitate de glucoză ce variază între 0-20 mg/dl.

Electroliții joacă un rol fundamental în determinarea osmolarităţii intracelulare, asigurate în special de potasiu (omologul sodiului extracelular), magneziu şi fosfați. Unii dintre ei mediază sau participă în reacțiile biochimice, fie direct, fie indirect, prin prezența lor obligatorie în unele sisteme enzimatice. În fine, raportul între diferiții electroliți determină excitabilitatea neuromusculară, iar schimburile rapide intra/extracelulare mediază transmisia impulsurilor nervoase. De altfel, diferenţele de concentrație electrolitică şi selectivitatea intracelulară a electroliților explică prezența unei încărcături electro-negative pe fata internă şi electro-pozitive pe fata externă a membranei celulare. Măsurătorile făcute cu ajutorul ultramicroelectrozilor, pe fibrele nervoase şi musculare, indică un potential de transmembrană de -70 pînă la -90 mV.

Cuprins

4. SCHIMBURILE PRIN MEMBRANA CELULARĂ

Transportul particulelor electrolitice sau neelectrolitice prin membrana celulară pot împrumuta două modalități:

a) transportul pasiv, fără cheltuială energetică, realizat în virtutea legilor fizice, deplasarea făcându-se conform gradientului de concentrație sau gradientului electric intra/extracelular;

b) transportul activ, realizat cu consum energetic, care se face împotriva gradientului de concentrație sau a gradientului electric şi constituie factorul fundamental în determinarea compoziției biochimice intracelulare. Se știe, de exemplu, că K⁺este de aproape 30 ori, iar Mg⁺⁺ de aproximativ 20 ori mai concentrat intracelular decât extracelular, în timp ce Na⁺ este de cca 14 ori, iar CI^–de cca 20 ori mai concentrat extracelular decât intracelular.

În cazul transportului activ, cheltuiala energetică se face în vederea creșterii energiei libere a moleculelor ce urmează a fi transportate. Mecanismul intim al transportului activ nu se cunoaște cu precizie. Se știe numai că el consumă o mare parte din cheltuiala energetică celulară.

Cuprins

OLIGOELEMENTELE

1. DEFINIRE ŞI CLASIFICARE

Progresele tehnice înregistrate în ultimele trei decenii, aplicate la metabolismul mineral (spectroscopie, spectrometrie cu absorbție atomică, colorimetrie, folosirea izotopilor radioactivi şi flamfotometria), au făcut posibil studiul privind rolul biologic al unor elemente, care în organism se afla în cantități mici (sub 0,05% din greutatea corpului).

După cum menționam, distincția între macrominerale şi microminerale sau oligoelemente (denumite uneori şi elemente catalitice sau vitamine minerale) este în mare măsură arbitrară. Singura distincție mai consistentă între macrominerale şi microminerale este aceea că elementele din cea de a doua categorie au o semnificație structurală minimă, rolul lor fiind mai mult funcțional.

Studiile efectuate în ultimii ani au permis împărțirea oligoelementelor în trei categorii, în raport cu caracterul lor esențial sau neesențial pentru organism. Se cunosc astfel microelementele esențiale şi cele neesențiale (zise de contaminare, apărând numai la populațiile din unele zone geografice sau ca urmare a unor obiceiuri alimentare). Între ele s-a interpus o categorie de elemente pentru care esențialitatea nu a fost încă stabilită, în ciuda unor dovezi privind participarea lor în anumite procese biologice.

Microelementele esențiale sunt în prezent bine stabilite, cunoscându-se rolul lor în procesele biologice. Esențialitatea lor a fost dovedită experimental, prin metode asemănătoare cu cele folosite în studiul vitaminelor. Excluderea lor din alimentație se însoțește de apariția unor tulburări specifice, care sunt reversibile prin adăugarea oligoelementului respectiv. De cele mai multe ori, aceste oligoelemente sunt componente ale unor sisteme enzimatice importante.

Cea de a doua categorie, oligoelementele probabil esențiale, este diferit apreciată, ca număr, de diferiți autori. Există date care indică participarea multora dintre ele în diferite procese fiziologice de origine enzimatică sau neenzimatică. Necesarul lor pentru organism nu a putut fi stabilit încă.

Cea de a treia categorie, oligoelementele neesențiale, sunt cele care până în prezent nu s-au dovedit a fi indispensabile organismelor animale. Prezența lor în organism se datorează în mare parte contaminării industriale a aerului, apei şi pământului sau ca urmare a exploziilor atomice.

Cuprins

2. FUNCȚIILE GENERALE ALE OLIGOELEMENTELOR

În prezent, se știe că rolul esențial al oligoelementelor este legat de participarea lor în structura unor enzime sau a unor hormoni. Metaloenzimele constituie o clasă importantă de enzime în care metalul este conexat de partea proteică, prin legături coordinative. „Centrul activ” al enzimei, reprezentat de metal, poate fi situat în interiorul moleculei (de exemplu zincul în alcooldehidrogenază), într-o porțiune invaginată a proteinei (de exemplu fierul în catalază) sau la suprafață.

Unele metale intră în structura hormonilor sau mediază acțiunea acestora. Zincul face parte din molecula insulinei, în timp ce cromul pare a participa în realizarea legăturii insulină-receptor, motiv pentru care a mai fost numit „factorul de toleranță la glucoză”.

Iodul intră în structura hormonilor tiroidieni, al căror rol în metabolismul energetic este fundamental. Este posibil ca şi alte oligoelemente să prezinte interacțiuni cu activitatea unor hormoni sau a unor enzime, dar datele existente până în prezent sunt încă incomplete. În orice caz, se știe că ele participă în sinteza acizilor nucleici şi a proteinelor, sunt implicate în procese importante ca multiplicarea celulară, activitatea nervoasă, contracția musculară etc.

Cuprins

3. DEFICIENŢELE ÎN OLIGOELEMENTE

Cele mai multe date privind rolul oligoelementelor au fost furnizate de experimente pe animal, în care s-au creat deficiențe specifice pentru un anumit oligoelement. Tulburările realizate sunt în general polimorfe, cuprinzând întârzieri în creștere şi dezvoltare, modificări osoase, cutanate, scăderi ale rezistenței la infecții, suprimarea capacității de reproducere etc. La om, stările de deficiență definită în oligominerale au fost descrise pentru câteva dintre ele, şi anume: fier, iod, cupru, cobalt şi zinc. Un aport insuficient şi o carență în alte oligoelemente (crom, cadmiu) au fost implicate în geneza hipertensiunii arteriale, a diabetului zaharat, a dislipemiilor şi aterogenezei.

Apariția stărilor de deficiență de oligoelemente în epoca modernă pare la prima vedere paradoxală. Câțiva factori însă au contribuit în mod substanțial la un aport scăzut în aceste elemente minerale. În primul rând, trebuie menționată creșterea marcată a consumului de produse rafinate, în care cea mai mare parte din macro şi microelemente sunt înlăturate. Al doilea factor este centralizarea consumului de apă potabilă, care uneori nu ține seamă de prezența unor concentrații suficiente în oligoelemente. În fine, procesul de pregătire culinară a alimentelor se însoțește de obicei cu pierderea a aproximativ 2/3 din conținutul în oligoelemente al unor alimente.

O sursă importantă de oligoelemente o reprezintă plantele, care iau aceste minerale din sol printr-un proces fizic de absorbție. Cu cât solul este mai bogat într-un microelement, cu atât şi conținutul său în plante este mai mare. În natură există un continuu circuit al mineralelor, sol → plante → animale → sol. Animalele iau micromineralele fie direct, de la vegetale, fie indirect, prin consumul de produse animale (carnivorele şi omnivorele).

O alimentație echilibrată, în care procentul de produse vegetale naturale (nerafinate), folosite în special în stare proaspătă, este important, va aduce un aport optim pentru toate micromineralele. Excepție fac copiii în prima copilărie şi femeia gravidă sau care alăptează, la care de multe ori este nevoie de o suplimentare.

Informații suplimentare privind deficiența aport pentru oligoelemente au fost furnizate de cazurile (din ce în ce mai numeroase) aflate pe alimentație parenterală (intravenoasă) prelungită (luni şi chiar ani). Folosirea unor soluții sărace în oligoelemente permite epuizarea depozitelor tisulare şi producerea stărilor de deficiență, semnalate în special pentru Cu, Zn şi Cr.

Analiza stărilor de deficiență microminerală arată că acest aport apare primar când aceste stări se datorează unui conținut scăzut al micromineralelor în alimente; deficiențele secundare se referă la situația în care prezența micromineralelor în alimente este optimă, dar absorbţia este scăzută, ca urmare a intervenției unor factori competitivi sau antagoniști.

Cuprins

4. TOXICITATEA MICROMINERALELOR

Ca şi pentru alte substanțe nutritive, creșterea aportului de oligoelemente peste un anumit prag duce la apariția unor tulburări care atestă potențialul lor toxic. Multe din efectele toxice sunt evidențiate la nivelul etapelor biochimice, prin care ele își exercită funcțiile normale. Astfel, ele pot produce inhibiția enzimatică, inhibiția producției energetice (fosforilare oxidativă), modificarea permeabilității de membrană, tulburarea sintezelor proteice şi a structurii acizilor nucleici.

Lăsând la o parte intoxicațiile acute cu unele microminerale (Pb, Zn, Fe etc.) care creează aspecte clinice bine definite, de un interes tot mai mare este excesul unor oligoelemente realizate prin expuneri prelungite la concentrații subtoxice. Pentru acest motiv se opiniază, în prezent, pentru prudență în „îmbogățirea” unor alimente sau a apei potabile cu cantități mari de oligoelemente, care ar putea avea un efect negativ asupra unor procese, ca cel al aterogenezei sau carcinogenezei.

În cele ce urmează vom trece în revistă principalele date privind metabolismul şi funcția oligomineralelor, pentru care există date ce afirmă caracterul lor esențial pentru organismul uman.

Cuprins

5. IODUL (I)

Cantitatea de iod în organismul uman adult este de ccа 20-50 mg. Concentrația cea mai mare se găsește în tiroidă (1 mg/100 g), rinichi (0,4 mg/100 g) şi ficat (0,12 mg/100 g).

Iodul este un microelement esențial, datorită rolului său fundamental în structura hormonilor tiroidieni. În deficiențele prelungite de iod, glanda tiroidă încearcă să compenseze lipsa sa prin creșterea activității secretorii şi hipertrofia glandei, caracteristică în așa zisa gușă endemică.

Sursele de iod sunt reprezentate de alimente şi apă. Întrucât unele soluri sunt sărace în iod, vegetalele care cresc în aceste zone au un conținut scăzut în acest microelement. Alimentele de origine marină sunt surse bogate de iod. În numeroase țări, aportul optim este asigurat prin îmbogățirea sării de bucătărie cu iod. Această măsură a coincis cu scăderea marcată a gușii în regiunile guşogene.

Absorbția iodului are loc în intestinul subțire. Din cantitatea ingerată, 1/3 este reținută de tiroidă, iar restul este eliminat prin urină.

Necesarul de iod al unui individ adult este de cca 100 µg /zi, cantitate de câteva ori mai mică decât aportul obișnuit în condițiile folosirii sării îmbogățite cu iod. Un necesar crescut de iod se înregistrează la copii în perioada de creștere, la femeie în cursul sarcinii şi alăptării (150 µg/zi).

Cuprins

6. FLUORUL (F)

Cea mai mare parte a fluorului în organismele animale se găsește în smalțul dinților, dentină şi oase. Efectul particular al fluorului este foarte evident în prima copilărie, în perioada dezvoltării dentiției. Efectul protector împotriva cariilor se înregistrează şi la adulți. Un aport adecvat de fluor pare că participă în prevenirea osteoporozei vârstnicilor.

Fluorul sub formă de fluorură se găsește în cantități mici în sol, apa, plante şi animale. Totuși, el este prezent în dietele obișnuite, în cantități suficiente. Principala sursă însă este reprezentată de apa potabilă. Dacă aceasta conține mai puțin de 1 ppmol (o parte per milion) este necesară fluorinizarea apei. Un astfel de adaos de fluor la apă s-a dovedit caраbil să reducă incidența cariilor dentare cu 60-70%.

Ceaiul şi sardinele (consumate cu oase) sunt surse bune de fluor. Un aport de 1-2 mg/zi (adus prin apa naturală sau fluorinată artificial) este considerat ca adecvat. Un aport excesiv de fluor în copilărie are efect toxic determinând așa zisa fluoroză endemică (pătarea smalțului dentar, coroziunea şi sfărâmarea dinților). Un alt efect al excesului fluor este creșterea densității osoase, calcificarea inserțiilor musculare şi exostoza. Asemenea fenomene s-au înregistrat în regiunile în care concentrația fluorului în apă a fost mai mare de 20 ppmol.

Cuprins

7. CUPRUL (Cu)

Cantitatea totală a cuprului în corpul uman adult este de 100-150 mg (cca 60 mg în muşchi, 23 mg în oase, 18 mg în ficat; cantități mai mici în alte organe). În sânge cantitatea cuprului este de cca 90 g/dl. Cea mai mare parte a corpului din ser (96%) este legată de o alfaglobulină.

Cuprul este un microelement esențial, pentru toate mamiferele. El este component al unor enzime (citocromoxidaza, tirozinaza, catalaza, monoaminooxidaza, ascorbicacidoxidaza şi uricaza), deși rolul lui în structura şi funcția acestora nu se cunoaște precis.

Deficiența de cupru poate fi evidențiată la copii prin apariția unor anemii, anorexie, întârziere în creștere şi chiar moarte. Tulburările răspund la administrarea de cupru şi fier.

Excesul de cupru în organism, produs de o deficiență enzimatică înnăscută, duce la alterări hepatice şi cerebrale (degenerescență hepatolenticulară). În această situație aportul de cupru trebuie scăzut.

Sursele de cupru alimentar sunt reprezentate, în primul rând, de viscere (ficat, rinichi), moluște şi crustacee, nuci, struguri şi legume uscate. O deficiență nutrițională de cupru nu se observă decât excepțional la om.

Aportul recomandat de cupru este de cca 2,5 mg/zi, pentru adult; pentru copii, 0,05 mg/kg corp. El este acoperit de alimentația naturală care conține 2,5-5 mg cupru.

Cuprins

8. CROMUL (Cr)

Cromul apare ca oligoelement în numeroase țesuturi. Concentrația serică la om este de 1-2 mg/ml. Activitate biologică pare a avea numai forma trivalentă.

Efectul major al cromului în organism se consideră a fi legat de insulină. Se pare că el reprezintă un cofactor al insulinei la nivelul receptorilor celulari. Experimental, la animal, deficiențele de crom alterează toleranță la glucoză şi scad sensibilitatea la insulină, în țesuturile periferice.

O toleranță scăzută la glucide s-a înregistrat la copiii cu malnutritei protein-calorică, sau la adulții hrăniți perioade lungi (ani) prin alimentație parenterală, săracă în crom. O incidență diferită a diabetului zaharat juvenil a fost înregistrată la două populații care se deosebeau între ele numai prin aportul de crom (0,5 µg/l apă faţă de 1,6 µg/l apă). Incidența crescută a diabetului zaharat, la populația care consuma cantități mai mici de crom, a dispărut prin suplimentarea acestuia.

S-a sugerat chiar că toleranța scăzută la glucoză, la vârstnici, s-ar datora unei deficiențe cronice în crom, datorită consumului exagerat de alimente rafinate (în special zahăr), lipsite în acest oligoelement. Experiențe la animal şi date epidemiologice la om sugerează acțiunea de protecție a cromului împotriva cardiopatiei ischemice.

Aportul de crom este asigurat de alimentele vegetale (câteva µg/100 g), alimentele de origine animală (pește, carne) şi apă.

Cuprins

9. MANGANUL (Mn)

Cantitatea totală din organismul uman adult este de cca 10 mg, concentrații mai mari fiind întâlnite în ficat, rinichi şi oase. În plasmă manganul se găseşte ca ioni Mn⁺³, legaţi de о beta-l-globulină (4-20 µg/l). Cea mai mare parte a manganului este eliminată din organism pe cale digestivă, odată cu bila. În urină cantitățile de mangan sunt foarte mici.

Rolul manganului în organism este legat de activarea unor enzime ca piruvatcarboxilaza, fosfataza hepatică, arginaza, carboxilaza şi colinesteraza. Studiile fracțiunilor celulare hepatice au arătat că manganul se găsește concentrat în mitocondrii, sediul activității enzimatice celei mai intense.

Manganul este un element necesar pentru o structura osoasă normală, pentru reproducere şi activitatea sistemului nervos central. Stările de deficiență, create la animale, întârzie creșterea, împiedică reproducerea şi produc tulburări nervoase. Aportul zilnic de mangan este de 3-7 mg cantitate ce depășește necesarul considerat a fi mai mic.

Cuprins

10. MOLIBDENUL (Mo)

Caracterul esențial al molibdenului pentru om este bazat pe faptul că el face parte din structura moleculară a xantinoxidazei şi aldehidoxidazei. Alături de Ca, Mg și Fl, molibdenul joacă rol important în prevenirea cariilor dentare. Conținutul în molibden al alimentelor este variabil. Rinichii, unele cereale şi legume par a fi surse importante.

Cuprins

11. SELENIUL (Se)

Cantitatea totală a seleniului la un individ adult este de 13-20 mg. Absorbția sa are loc în intestinul subțire. Eliminările (urinare, digestive, cutanate şi respiratorii) sunt în mod obișnuit de 100-150 g/zi.

Acest element pare a fi esențial pentru nutriția omului, fiind un factor necesar respirației tisulare. El participă în structura glutation-pеroxidazei, enzimă ce catalizează oxidarea glutationului, care la rândul său protejează hemoglobina de oxidare excesivă. Interrelația seleniului cu vitamina E şi cistina este legată, se pare, de glutation. Nu dispunem de date privind necesarul de seleniu pentru om. Aportul de seleniu, printr-o dietă echilibrată, este de 100-150 µg/zi.

Cuprins

12. ZINCUL (Zn)

Cantitatea totală de zinc din organismul uman adult se apreciază la cca 1-2 g, concentrații mai mari fiind găsite în prostată, pancreas, ficat, hipofiză și tiroidă. În interiorul celulelor metalul este strâns legat de proteine. Studiile minuțioase au arătat existenţa unui raport constant cu proteinele (82-117 µg Zn/g proteine).

Zincul intră în compoziția a peste 70 metaloenzime, dintre care anhidraza carbonică, al- cooldehidrogenaza, fosfataza alcalină şi altele. Cei doi atomi de Zn care intră în structura insulinei sunt implicați în organizarea spațială a moleculei acestui hormon. Participarea sa în structura multor enzime explică rolul sau în metabolismul proteinelor, lipidelor şi glucidelor şi, în ultimă instanță, în procesul de creștere şi dezvoltare. Cantitățile insuficiente de Zn, la animal, produc întârziere în creștere, atrofie genitală, diaree şi anorexie.

Aportul zilnic de Zn, în dietele obișnuite, este în jur de 15 mg, cantitate mai mare decât necesarul apreciat la 8-10 mg/zi. Laptele uman, consumat de un sugar, aduce 1-5 mg Zn/zi. Cu toate acestea, existența în lapte a unui „factor specific de legare a Zn” îi asigură o absorbție intestinală mult mai bună decât absorbția Zn la individul adult, care nu depășește 20-40% din cantitatea ingerată. Dintre factorii alimentari care pot interfera cu absorbția intestinală a Zn (prin sechestrarea sau chelarea metalului, ori prin inhibiție competitivă) se numără: fibrele alimentare, acidul fitic, calciul, cuprul şi fierul.

Sursele principale de zinc sunt reprezentate de carne, ficat, oua, produse alimentare marine, lapte şi cereale. Fructele şi legumele par a fi o sursă secundară de Zn.

Carența de Zn, la om, este corelată cu alterări ale gustului şi mirosului, întârzieri în vindecarea plăgilor, dar mai ales cu apariția a două sindroame: nanismul hipogonadal (observat în Iran şi Egipt, la adolescenți cu carență proteică marcată) şi acrodermatita enteropatică (manifestată prin leziuni cutanate severe).

Zincul pare a fi important pentru menținerea concentrației normale a vitaminei A din plasmă, participând în mobilizarea ei din ficat. O eficiență minoră de Zn a fost pusă în legătură cu tulburări în acuitatea vizuală, la unii copii aparent sănătoși. Tulburările s-au amendat prin suplimentare de Zn în dietă.

Cuprins

FIERUL (Fe)

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

Un individ adult conține 4-5 g Fe. El este distribuit în mai multe compartimente:

a) cea mai mare parte (cca 3 g, adică 65%) se află în hemoglobină, moleculă fundamentală pentru transportul oxigenului din plămân în țesuturi. Acest fier reprezintă 0,34°% din greutatea moleculei de hemoglobină, astfel încât 1 ml de hematii conține 1 mg fier.

b) mioglobina, pigmentul respirator al mușchilor, care are o structură ce se aseamănă cu cea a hemoglobinei, conţine cca 150 mg Fe;

c) fierul enzimatic este reprezentat de 6-8 mg Fe, prezent în numeroase enzime, ce participă în procesele de respirație celulară, ca: citocromi, catalaze, peroxidaze etc.;

d) fierul de rezervă se află depozitat în ficat, splină şi măduva osoasă, în cantitate de cca 9,0 g (25-30% din fierul total), sub formă de feritină (solubilă în apă) sau hemosiderină (insolubilă în apă). Feritina este un complex hidrosolubil de hidroxid feric şi apoferitina, componenta proteică. Proteina se compune din 24 subunităţi, fiecare cu o greutate moleculară de 19000 daltoni, dispusă în jurul unei structuri microcristaline. Pe lângă organele de rezervă menționate, făcând parte din sistemul reticulo-endotelial, feritina se găsește, de asemenea, în mucoasa intestinală.

Hemosiderina, compus prezent în celulele sistemului reticulo-endotelial, contine în interiorul membranei sale granule de feritină, vizibile la microscopul electronic;

e) compartimentul de transport, care nu conține decât 3 mg de Fe, prezintă o mare importanță funcțională; acest sector constituie calea prin care acest element este vehiculat de la un compartiment la altul. Forma de transport a fierului este transferina ori siderofirina, molecule proteice cu greutate de 80 000 daltoni. Această proteină poate lega 2 atomi de Fe/ moleculă de proteină, formând un complex fero-proteic, În mod obișnuit, aproape întreaga cantitate de Fe legat de transferină este preluată de măduva osoasă, unde este folosită de reticulocite sau hematiile mature în vederea completării conținutului lor în hemoglobină.

Concentrația plasmatică a Fe, legat de proteine, este mai mare la bărbați (120-140 µg/dl) decât la femei (90-120 µg/dl). Capacitatea totală de legare a Fe însă este egală la ambele sexe: 300-360 µg/dl. Aceasta arată că numai 30-40% din capacitatea de legare a Fe în ser este utilizată pentru transport şi că siderofilina fără Fe este de 60-70% din cantitatea totală a acesteia.

Cuprins

2. ROLUL Fe ÎN ORGANISM

Fe este un element prezent în numeroase enzime, majoritatea acestora participând în procesele de respirație celulară de care depinde producția de energie.

Fe își îndeplinește rolul său prin proprietatea de a fixa reversibil oxigenul. Prin această proprietate Fe din hemoglobină poate capta oxigenul la nivelul plămânilor, eliberându-l apoi în țesuturi.

Pigmenții şi enzimele conținând Fe, ca fier-flavinenzimele (xantinoxidaza, aldehidoxidaza, NADH-dehidrogenaza şi succinatdehidrogenaza), Fe hemo-enzimele (citocromii, catalaza, peroxidaza), dioxigenazele etc., acționează în special prin intermediul unor acceptori de hidrogen, Fe fiind elementul care permite reducerea acestor acceptori.

Citocromii şi citocromoxidazele mediază transferul a сca 90%% din energia produsă în fazele oxidative ale respirației celulare.

Valoarea plasmatică a Fe exprimă echilibrul existent între aportul (endogen sau exogen) şi eliminarea Fe din organism. Studii privind turnover-ul Fe, folosind ⁵⁹Fe, arată ca zilnic sunt utilizate cca 27 mg Fe, 75% din acesta fiind folosit pentru sinteza de hemoglobină.

Aproximativ 20 mg din Fe utilizat rezultă din distrugerea hematiilor, restul fiind preluat din organele de rezervă sau din Fe absorbit din intestin.

Cuprins

3. ABSORBȚIA ŞI ELIMINAREA Fe

Absorbția Fe în organism are loc la nivelul intestinului subțire (duoden şi jejun), cantități mai mici putând fi absorbite şi în celelalte segmente ale tubului digestiv. Mecanismul intim al absorbției Fe este insuficient cunoscut. Se știe numai că Fe este fixat activ în celulele mucoasei vilozităților intestinale. O particularitate a absorbției Fe este aceea a caracterului limitat al acestuia, în acord cu necesitățile organismului. Dacă aportul alimentar este de 10 mg, în mod obișnuit numai 1 mg (10%) se absoarbe, restul fiind eliminat prin fecale. Limitarea absorbției intestinale este indispensabilă prevenirii creșterii patologice a cantității de Fe din organism.

Mecanismul blocării intestinale a absorbției Fe este discutabil. Factorul reglator pare a fi reprezentat de apoferitina prezentă în celulele mucoasei intestinale. Fe feros (Fe⁺⁺), odată ajuns în celulele mucoasei, este oxidat la Fe feric (Fe⁺⁺⁺), formă sub care este combinat cu apoferitina pentru a forma feritina. Odată ароferitina saturată cu Fe, absorbția intestinală încetează, chiar dacă cantitatea din lumen este mare.

Cantitatea de Fe absorbită în intestin crește în situațiile în care datorită pierderilor mari de Fe (hemoragii) sau acumulărilor de Fe în organismul nou format (făt), necesarul este mult mai mare.

După absorbție, o parte a Fe este eliberat în plasmă, după ce în prealabil elementul traversează celula de la un pol la celălalt. Acest transport intracelular este mai mult sau mai puțin rapid, în funcție de nevoile în Fe ale organismului şi de gradul de saturare a transferinei.

O altă parte a Fe este stocată în celule, sub formă de feritină. Ea poate fi utilizată ulterior sau poate fi eliminată din organism, prin descuamarea celulelor în lumenul intestinal.

Factorii ce modifică (în sens reglator) absorbția Fe sunt multipli: cantitatea şi tipul de Fe prezent în intestin (cu cât cantitățile de Fe sunt mai mari, cu atât procentul absorbit este mai mic); prezența acidității gastrice (care mediază transformarea Fe trivalent din alimente, în Fe bivalent absorbabil); secreția pancreatică; nevoile organismului.

Principala cale de eliminare a Fe din organism este calea digestivă. Dacă aportul este de 10 mg iar absorbția de 1 mg, 9 mg se vor elimina prin fecale.

Celelalte căi (pielea, rinichiul) participă în mai mică măsură la eliminarea Fe. Incapacitatea rinichiului de a elimina Fe este dată de prezența Fe în plasmă, legat de proteine, complexul proteic nefiind filtrabil prin glomeruli. Dacă apare proteinuria, cantitățile de Fe pierdute prin urină pot fi importante.

O cale fiziologică suplimentară de pierdere Fe din organism este sângele menstrual, la femeie. Fe depozitat în făt sau cel necesar noului născut provine de la mamă.

În condiții patologice (hemoragii), pierderile de Fe sunt proporționale cu cantitățile de sânge pierdute.

Cuprins

4. NECESARUL ŞI SURSELE DE Fe

Necesarul de Fe în dietă variază în raport cu vârsta, sexul şi unele stări fiziologice. în perioada de creștere, în cursul sarcinii sau lactației, când cererile pentru formarea de hemoglobină sunt crescute, necesarul de Fe în dietă, este, de asemenea, mai mare. Întrucât în mod obișnuit pierderile de Fe ale adultului sunt de 1 mg la bărbat şi 2 mg la femeie (mai mari datorită pierderilor menstruale, apreciate lunar la 16-32 mg Fe), o dietă echilibrată asigură cantitățile necesare organismului. Fac excepție cazurile în care există pierderi suplimentare prin hemoragii sau absorbție neadecvată datorită unor afecțiuni gastro-intestinale.

Fe prezent în cereale, legume şi leguminoase (cu excepția soiei) nu este absorbit decât în proporție de 10%. Pentru alte alimente absorbția Fe este mai bună: 30% pentru carne, 20% pentru soia, 15% pentru pește. Vitamina C, grupările sulfhidrice (din unii aminoacizi şi alte substanțe reducătoare) facilitează absorbția Fe în intestin.

Regimurile mixte, echilibrate conțin cca 10 -15 mg Fe. Cantitatea este suficientă pentru adulți; pentru adolescenți, femeia însărcinată şi în perioada de lactație, adeseori este necesară suplimentarea exogenă cu Fe.

Cuprins

5. TULBURĂRILE PRIN DEFICIENȚĂ DE Fe

Principala manifestare a deficienței de Fe este anemia hipocromă, de tip microcitar. Aceasta apare după o perioadă îndelungată de deficiență, adică după epuizarea rezervelor de Fe ale organismului, Anemia se instalează mai rapid în perioada de creștere (copilărie), în sarcina (necesar crescut pentru dezvoltarea fătului) sau în caz de hemoragii. Anemiile pot să se manifeste fie prin scăderea numărului de hematii, fie prin scăderea cantităților de hemoglobină din hematii, al căror număr este normal. În ambele situații, capacitatea sângelui de a prelua oxigenul din plămâni şi de a-l transporta în țesuturi este alte- rată. O deficiență de Fe poate rezulta în trei situații: aport inadecvat; o absorbție deficitară, așa cum se întâmplă în tulburările gastro-intestinale ca diaree, aclorhidrie, rezecție gastrică sau intestinală, steatoree; prin pierderi excesive de sânge (hemoragii). Dacă absorbția este adecvată, adăugarea de sulfat feros în alimentație va duce rapid la ameliorarea stării hematologice. Același efect îl are şi creșterea ponderii în dietă a alimentelor bogate în Fe.

Cuprins

APA

1. CANTITATEA TOTALĂ ŞI DISTRIBUȚIA ÎN ORGANISM

Apa totală a corpului este de 40-60% din greutatea unui individ adult, procent mai mare la bărbați (cca 55%) decât la femei (cca 50%). Un bărbat cântărind 75 kg va conține în total 42 l apă, dintre care 28 se găsesc în interiorul celulelor (cca 65% din întreaga cantitate de apă din corp), restul aflându-se în afara celulelor: 2,8 l în interiorul vaselor şi 11,2 l în sectorul interstițial aflat între vase şi celule.

Menționăm că procentul apei intracelulare cuprinde şi apa existentă în țesutul conjunctiv dens, în cartilaje şi oase, țesuturi care datorită vascularizării lor slabe participă mai greu la schimburile permanente ce au loc cu sectorul extracelular.

O altă parte din apa organismului, care poate fi inclusă atât în apa intracelulară cât şi în cea extracelulară, este așa-zisa apă transcelulară, prezentă în colecțiile lichidiene create prin transport sau activitate secretorie (lichid salivar, pancreatic, intestinal, cefalo-rahidian, umoarea apoasă a ochiului etc).

Determinarea apei totale a corpului se poate face cu ajutorul tehnicii diluției apei grele, a oxidului de deuteriu (D₂O) ori a oxidului de tritriu. Variațiile individuale marcate sunt dependente, în primul rând, de gradul adipozității. Întrucât țesutul gras conține un procent mai mic de apă (cca 20%), cu cât țesutul adipos este mai abundent, cu atât procentul de apă este mai mic. Aceasta este principala cauză ce ex- plică proporția mai mică de apă la femeie față de bărbat. Dacă se face corecția pentru țesutul adipos al individului, apa totala din „masa slabă”, indiferent de sex, conține aproape invariabil un procent de apă de 72%. Masa slabă a corpului poate fi apreciată indirect, prin determinarea potasiului total al corpului, a cărui concentrație intracelulară este de 120 mEq/kg masă celulară.

Cuprins

2. PROPRIETĂȚILE MOLECULEI DE APĂ

Apa este principalul component anorganic al viețuitoarelor, lumea vie nefiind concepută în absența ei. Ea este alcătuită din doua volume de hidrogen şi un volum de oxigen (H₂O). Molecula sa asimetrică realizează un „dipol electric”, în care sarcina pozitivă este dată de cei doi atomi de H, iar sarcina negativă de atomul de O. Moleculele de apă sunt mici, cu o rază efectivă mai mică de 0,15 nM (1,5 A). Datorită dimensiunilor foarte mici ele au o viteză de rotație mare. O rotație completă a moleculei, la temperatura de 25° C, necesită numai 2-3 ps. Odată cu scăderea temperaturii apei, scade şi viteza de rotație a moleculelor. La -25° С, de exemplu, ea scade la 50 ps.

Între moleculele de apă există o atracție puternică. Înlăturarea unei molecule de apă dintr-un lichid pur, la 25° C, necesită o energie de 10,5 kcal/mol, energie cheltuită pentru desprinderea moleculei de legăturile realizate de punțile de H cu moleculele din jur.

Difuziunea moleculei de apă este mare. Constanta de difuziune este de 2×10-5 cm² s. Unei molecule de apă îi este suficient un timp de 30 m s. pentru a difuza 8 µM (diametrul unei hematii) şi 14 ore pentru a difuza 1 cm.

În prezenţa moleculelor proteice, datorită prezenței la suprafața acestora a grupărilor terminale încărcate pozitiv sau negativ (amino, hidroxil şi carboxil), motilitatea moleculelor de apă din jur scade cu 5-20%. Se crede că un număr redus de molecule de apă (4-10/moleculă proteică) sunt relativ strâns legate de proteine, mișcându-se odată cu mișcarea acestora, care este de 10 000 ori mai lentă decât mișcarea de rotatei a moleculelor de apă.

Datorită caracterului de dipol al moleculei de apă, există tendința agregării între ele prin legături de hidrogen. La temperaturi joase, numărul de legături cu moleculele din jur este maxim, imprimând caracterul solid al gheții. La 0°C în jurul unei molecule de apa există o medie de 3,4 alte molecule. În apa lichidă, numărul legăturilor scade, paralel cu creșterea temperaturii apei. La 100° C mai există încă dimeri de apă; moleculele de apă sunt libere complet la 600° С.

Cuprins

3. ROLUL APEI ÎN ORGANISM

Caracterul indispensabil al apei pentru om decurge din numeroasele sale funcții pe care le îndeplinește în organism, printre care menționăm:

a) rolul „structural”, îndeplinit de cantitatea mare de apă din organism (cca 2/3 din greutatea sa); în structura masei vii apa se găsește sub trei forme: apa liberă, care circulă intra și extracelular, constituind solventul substanțelor osmotic active, motiv pentru care se mai numește şi „apă solvantă”; apa legată este fracțiunea fixată de proteine prin intermediul grupărilor polare hidrofile (-NH₂,-COОН, -ОН), care determină coordonarea moleculelor de apă prin forțele electrice prezente la suprafața acestor molecule; apa structurală este aceea care intră în structura proteinelor, lipidelor şi glucidelor, atunci când acestea sunt depozitate sub forma unor molecule mai mari;

b) rolul de „mediu biologic general” în care au loc numeroase reacții chimice, care definesc procesul vital, se datorează în mare măsură faptului că apa este un foarte bun solvent, constituind în același timp vehiculul substanțelor necesare activității celulare, precum şi al substanțelor de deșeu, care trebuie eliminate din organism;

c) rolul „biochimic” al apei este legat de caracterul de dipol al moleculei de apă. Prin această caracteristică structurală, apa se poate uni atât cu ionii pozitivi (cationii), cât și cu cei negativi (anionii). Chiar ionii ce apar ca „liberi” sunt de fapt totdeauna asociați cu moleculele de apă dispuse în jurul lor. Această hidratare a ionilor explică multe din proprietățile acestora: ritmul lor mare de difuziune, саpacitatea de a trece prin porii membranelor celulare prin difuziune pasivă, complexarea lor cu numeroase molecule active biologic etc. Caracterul de dipol al apei explică capacitatea ei de a disocia în ionii H⁺ şi HO^–(autoprotoliză) într-un număr foarte mic (1 la 10 milioane aflate în stare lichidă). Intensitatea autoprotolizei apei la 25°C este de 10^-7, definind neutralitatea acido-bazică a lichidelor în care concentrația ionilor H⁺ şi OH^–este egală (10^-7). Menționăm, de asemenea, că apa participă, intrând în structura unor compuși organici sau rezultând din desfacerea lor, la numeroase reacții biochimice (hidrolize, oxidări, hidratări etc.).

d) prin constantele sale (căldură specifică foarte ridicată – o calorie; căldură de evaporare mare – 50 cal. şi conductibilitate termică mai mare decât a altor lichide – 0,0125) apa reprezintă un bun reglator termic. Evaporarea unui gram de apă la suprafața pielii este însoțită de pierderea a 563 mcal.

e) întrucât apa are o tensiune superficială mare, în straturi subțiri, ea capătă proprietăți elastice, asemănătoare cu cele ale corpurilor solide, jucând rol important în morfogeneza сеlulelor.

Cuprins

4. APORTUL ŞI NECESARUL DE APĂ

La un individ ce trăiește într-o regiune cu climă temperată, care efectuează un efort fizic moderat (35 kcal/kgcorp/zi, adică aproxim. 2500 kcal/24 ore) şi are o alimentație echilibrată, aportul zilnic de apă este de aproximativ 2500 ml, ceea ce înseamnă: 1 ml/1 kcal, 35-40 ml/kgcorp sau 1142 ml/m² suprafață corporală. O parte din aportul de apă este numită fracțiunea ajustabilă, primită sub formă lichidă (apă de robinet, sifon, apă minerală, băuturi răcoritoare), iar alta neajustabilă, adusă în organism odată cu alimentele „solide” (cca 800- 1000 ml) sau rezultată din metabolismele intermediare (cca 300 ml), numită și „apa endogenă”.

Aportul de apă din alimentele „solide” este important, întrucât gradul de hidratare a acestora poate fi foarte mare, depășind 90% (varza, spanacul, roșiile, castraveții); carnea, produsele de carne şi brânzeturile conțin un procent de apă între 40 si 70%; cerealele, produsele din cereale, leguminoasele conțin cantități între 10 şi 35%; foarte puține alimente (biscuiții, nucile, alunele, bomboanele, zahărul) conțin sub 10% apă. Aportul de apă din alimente este important, întrucât favorizează procesul digestiei şi absorbției, precum şi progresiunea conținutului intestinal. O parte din această apă rămâne absorbită de fibrele alimentare de origine vegetală, care sunt hidrofile (în special pectina şi unele hemiceluloze).

Apa alimentară își are originea, în cea mai mare parte, în produsele vegetale. Apa integrată în masa vegetală, prin fotosinteză, este de 65×10¹⁰ t/an. Ea este restituită apoi mediului extern, după o pasageră trecere prin plante şi animale, sub forma compușilor organici. Fotoliza apei pune în libertate oxigenul, care trece în atmosfera, în timp ce hidrogenul este folosit de plante în sinteza diferitelor substanțe organice.

Apa „metabolică” sau endogenă ia naștere prin arderea în organism a proteinelor, glucidelor şi lipidelor care eliberează, pentru fiecare gram utilizat, 0,41 ml, 0,55 ml şi respectiv 1,07 ml apă. La nivelul mitocondriilor, unde se desfășoară ciclul oxidativ, hidrogenul rezultat în etapele succesive ale acestui ciclu, după ce traversează lanțurile respiratorii, se combină cu oxigenul, formând molecula de apă, conform reacției 2H₂+O₂ → 2H₂O.

În prezent se știe că pentru fiecare moleculă de acetil-CoA (moleculă cu 2 atomi de carbon), oxidată complet prin ciclul Krebs, rezultă în final 2 molecule de apă. Arderea acidului palmitic (C₁₆H₃₂O₂), de exemplu, va da naştere la 16 molecule de apă, față de numai 6 molecule de apă rezultate din arderea glucozei. Cantitatea mai mare de apă rezultată din arderea lipidelor explică de ce unele animale din deșert își pot acoperi necesarul zilnic de apă numai pe seama apei de oxidare. În timp ce aportul de principii calorigene este reglat de senzația de foame, aportul eхоgen de apă este reglat de senzația de sete. Aceasta apare ori de câte ori osmolaritatea plasmei (produsă de pierderea de apă) crește cu numai 1%. Centrul setei, situat în hipotalamus, înregistrează informațiile provenite de la osmoceptorii locali, precum şi de la receptorii provenind din sistemul circulator, declanșând senzația specifică de sete.

Cuprins

5. ELIMINĂRILE DE APĂ DIN ORGANISM

Eliminările de apă din organism se fac pe patru căi: renală (cantitatea cea mai importantă), cutanată, pulmonară şi digestivă. Pentru nici una din aceste căi apa nu reprezintă un deșeu, ci un „mediu” indispensabil eliminării din organism a electroliţilor sau a substanţelor neelectrolitice rezultate din activitatea metabolică, ori un mecanism important de termoreglare, atunci când pierderile au loc pe cale cutanată sau pulmonară.

Trebuie menționat că din cei 2 500 ml de apă eliminați zilnic din organism, 1 800 (pierderile cutanate, pulmonare, digestive şi mai mult de jumătate din cele renale) constituie o cantitate eliminată obligatoriu, eliminarea acesteia existând şi în situațiile în care aportul a fost întrerupt. Existența acestor pierderi obligatorii explică de ce omul nu poate trăi multă vreme în absența aportului de apă.

Aproximativ 600 ml din eliminarea renală de apă este reprezentată de fracțiunea „facultativă” sau „ajustabilă”. Această fracțiune poate crescută sau scăzută, în raport cu prezența în organism a unui exces hidric sau, dimpotrivă, a unui deficit de apă. Reglarea acestei fracțiuni se realizează printr-un mecanism complex, în care rolul central este jucat de hormonul antidiuretic secretat în hipotalamus şi acumulat în hipofiza posterioară, de unde este eliberat în circulație, în raport cu necesitățile menținerii constante a bilanțului hidric. În cazul unui bilanț hidric negativ, eliberarea hormonului antidiuretic (scade eliminarea renală a apei) şi declanșarea senzației de sete (crește aportul) vor înlătura rapid deficitul hidric existent. Dimpotrivă, în cazul unui bilanț hidric pozitiv, eliberarea hormonului antidiuretic este oprită (crește eliminarea renală de apă), înlăturând în acest fel excesul hidric existent.

Cuprins

GLOSAR

Angström (A) = unitate de măsură ce corespunde la 0,0000001 mm (10^-7 mm).

Aldosteron = hormon secretat de glomerulara suprarenală, care are ca principală acțiune reținerea sodiului şi eliminarea potasiului la nivelul rinichiului.

Aminoacizi = compuși organici care conțin în molecula lor atât gruparea amino (NH cât şi gruparea acidă carboxil (COOH); sunt elementele de bază ale proteinelor.

Aminoacizii esențiali = sunt aminoacizi a căror prezență în alimentație este indispensabilă, ei neputând fi sintetizați în organism.

Anglotensina = polipeptit vasoconstrictor, format în sânge prin intervenția enzimatică a reninei produse de rinichi asupra unui precursor plasmatic de natură globulinică (angiotensinogen).

ATP = adenozintrifosfat, moleculă conținând legături înalt energetice, adevăraţi acumulatori de energie.

Citozol = corpul celular cu excepția nucleului

Clearance = termen care în limba engleză Înseamnă epurare, exprimă capacitatea unor organe (rinichi, ficat etc.) de înlăturare din sânge a unor substanțe endogene sau exogene.

Clorofila = pigment vegetal, important pentru fotosinteză, având în molecula sa ionul de magneziu.

Covalență = legătură între doi atomi, la care participă câte un electron aparținând fiecăruia dintre ei.

Chelare = mecanism de captare a ionilor (metalelor în special) prin fixarea lor intr-0 moleculă complexă sub formă neionizată.

Depleție = pierdere marcată a unei substanțe minerale sau organice dintr-un organ sau din întregul organism.

Fagocitoză = capacitatea leucocitelor de a îngloba unele microorganisme sau resturi celulare şi a le digera.

Hexoze = molecule glucidice conținând 6 atomi de carbon.

mEq = miliechivalenți, unități de exprimare a electroliților, care au la bază echivalenţa lor chimică.

Obnubilare = tulburarea stării de cunoştinţă, în care bolnavul nu este complet inconştient, dar este dezorientat în timp şi spaţiu.

Poliurie = eliminarea unei cantități de urină depăşind 3 l/24 ore.

Polizaharide = polimer de glucide simple.

Transpirații profuze = transpiraţii abundente.

pCO₂ = presiunea parțială a bioxidului de carbon.

pmol = picomoli, unitate de măsură din sistemul metric, reprezentând 10^-12 mol.

Salt-sensitive = în limba engleză înseamnă sensibil la sare.

Turnover = neologism care se referă la intensitatea sau viteza de metabolizare a unei substanțe oarecare.