2) атомовиты, входящие в структуру гормонов: йод, хром, фтор, бром, называемые нами эндокринными;
3) атомовиты, участвующие в кроветворении и причастные к клеткам ретикулоэндотелиальной системы (РЭС): железо, медь, мышьяк – гематоатомовиты.
3. По витальному (от латинского «vita» – «жизнь») значению для организма человека:
а) незаменимые, или эссенциальные, атомовиты, которые постоянно требуются организму для нормальной жизнедеятельности, они должны регулярно поступать в организм с водой, пищей и воздухом: кислород, водород, углерод, азот, кальций, фосфор, калий, натрий, сера, хлор, магний, кремний, цинк, железо, медь, йод, марганец, ванадий, молибден, кобальт, селен;
б) условно эссенциальные, или взаимозаменяемые, атомовиты, которые также требуются организму для нормальной жизнедеятельности, однако при отсутствии их в пище, воде и воздухе могут заменяться в организме другими атомовитами;
в) недостаточно изученные атомовиты, которые содержатся в теле человека и, видимо, играют определенную роль, однако формы их содержания и место неизвестны.
Некоторые исследователи подразделяют атомовиты еще на две группы: 1) эссенциальные и 2) токсичные. Однако такое деление вызывает возражение вследствие незаменимости токсических элементов, открытой и опубликованной ранее, с одной стороны, и исходя из закономерности зонального действия атомов химических элементов – с другой.
Таким образом, в последние десятилетия в России созданы и развиваются два прогрессивных направления в учении о биологической роли микроэлементов – учение о микроэлементозах (А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, 1983–1991 гг.) и атомовитозах (В.Л. Сусликов, 1999–2001). Созданные российскими учеными новые подходы в классификации микроэлементов являются приоритетными в мировой науке, основаны на глубоком понимании химической сути процессов возникновения и поддержании жизнедеятельности и служат методической основой медицинской элементологии.
Биогеохимические провинции – мир, в котором мы живем
В процессе эволюции организмы адаптировались к определенному химическому составу среды. Это обусловило, с одной стороны, разнообразие химического состава флоры и фауны, а с другой – определило повышенную чувствительность организмов к изменениям концентрации в среде тех или иных элементов (особенно микро– и ультрамикроэлементов).
Поскольку состав поверхности Земли неоднородный, на ней обнаруживаются области с повышенным или пониженным содержанием тех или иных химических элементов. Эти области, отличающиеся от соседних областей по содержанию в них химических элементов (соединений) и вследствие этого вызывающие различную биологическую реакцию со стороны местной флоры и фауны, получили название биогеохимических провинций.
Биологические реакции организмов на изменение геохимических факторов могут проявляться в следующих формах: а) толерантности (приспосабливаемости); б) образовании новых рас, видов, подвидов; в) эндемических заболеваний; г) уродств и гибели организмов. Последние формы проявляются в случаях резкой недостаточности или избыточности какого-либо элемента в среде (рис. 4).
Рис. 4. Влияние недостатка или избытка микроэлементов на биологические реакции в организме
По мнению известного советского геохимика В.В. Ковальского (1974), основным критерием биогеохимического районирования должна быть изменчивость биохимических пищевых цепей в различных геохимических условиях. Согласно выдвинутой им концепции накопление химических элементов организмами определяется не только их биологической природой и геохимией среды, но и пищевыми цепями, через которые осуществляется связь организмов и среды (почвообразующие породы, почвы, микроорганизмы, вода, воздух, растения, животные, человек). В пищевой цепи может происходить уменьшение концентрации одних химических элементов и накопление других (рис. 5).
Рис. 5. Биологические реакции организмов на изменение содержания химических элементов в среде (В.И. Георгиевский, Б.Н. Анненков, В.Т. Самохин, 1979)
Изучение влияния недостатка или избытка элементов на изменчивость биогеохимических пищевых цепей, промежуточный обмен веществ, адаптацию организмов к условиям среды и возникновение эндемий составляет предмет и задачи нового раздела науки – биогеохимической экологии.
Доказано, что от химического элементного состава среды обитания организмов зависит их морфологическая и физиологическая изменчивость, размножение, рост и развитие. Поэтому нарушения баланса химических элементов в среде, как это происходит в биогеохимических провинциях, вызывает патологические изменения в организме животных и человека. Становится очевидно, что наряду с биогеохимическими эндемиями природного происхождения следует изучать эндемические болезни, являющиеся peaкцией на «неправильный» состав природной среды, измененной техногенной деятельностью человека.
Химические элементы распространены в окружающей среде очень неравномерно. Обращает на себя внимание огромное содержание таких микроэлементов (по отношению к человеческому организму), как кремний, алюминий, железо, цирконий, молибден, цинк, а также макроэлементов калия, кальция и других в земной коре (верхней литосфере) и их небольшие концентрации в пресной, морской воде, атмосфере. Однако в биосфере происходит накопление многих из этих элементов, их концентрирование, что свидетельствует о высокой потребности этих элементов для осуществления процессов жизнедеятельности.
В биосфере концентрируются такие химические элементы, как кислород, калий, сера, углерод, фосфор, хлор, азот, олово, мышьяк, относительно высокое содержание кальция, бора, цинка, бария, стронция, рубидия, меди, свинца.
В связи с различными средами обитания существенно различаются концентрации химических элементов в морских и наземных растениях и животных.
Так, в «дарах моря» растительного и животного происхождения сконцентрированы такие элементы, как кальций, калий, натрий, магний, сера, хлор, цинк, медь, молибден, железо, йод, никель, титан, стронций, цирконий, хром, литий, бор, лантан.
«Дары природы», предоставляемые человеку на суше, в целом менее богаты макро– и микроэлементами, хотя здесь следует выделить азот, углерод, фтор, а также марганец, алюминий, содержание последних в наземных растениях выше, чем в морских в 10 раз.
Наземные растения являются основным источником такого важного микроэлемента, как марганец, а морские – кальция, железа, циркония, кремния, лития, йода. Представители наземной фауны служат основным резервом для обеспечения человека фосфором, азотом, водородом, то есть макроэлементами, и чрезвычайно бедны хромом, ванадием, марганцем (элементами, принимающими активное участие в регуляции углеводного и жирового обмена, толерантности к глюкозе), в меньшей степени – другими микроэлементами.
