Закладки 0

Значение кремния в организме

В природе встречаются 104 химических элемента; из них в организме человека обнаружен 81; причём, 99% человеческого тела составляют 12 макроэлементов, и только 1% – микроэлементы. К микроэлементам относятся химические элементы, находящиеся в тканях человека в концентрациях 1:100000 и ниже; элементы с более высокой концентрацией относятся к макроэлементам. Большинство биологически значимых элементов входят в состав ферментов, гормонов, пигментов, пищеварительных соков; участвуют в обменных процессах, или являются необходимыми для построения каких-либо тканей и органов. Они участвуют во всех биохимических процессах в организме человека, влияют на рост и развитие организма, на процессы оплодотворения, дыхания, кроветворения, иммуногенеза.

Человек получает макро и микроэлементы главным образом с водой, растительной и животной пищей. Недостаточное или избыточное поступление минеральных веществ в организм приводит к возникновению патологических состояний. Еще в начале XX века американский ученый Кларк исследовал содержание элементов в земной коре и обнаружил, что наиболее распространены: – 02 – 47% – Si – 29,5% – AI – 8,05% – Fe – 4,65% – Са – 2,96% – Na – 2,5% – К – 2,5% – Мд – 1,87% и другие макроэлементы 99,03 % На долю всех остальных элементов приходится менее 1%. Современные исследования земной коры почти не отличаются от данных Кларка. Как видим, в природе после кислорода самый распространенный элемент в земной коре – это кремний.
Долгие годы учёные считали, что кремний и его соединения ни растениям, ни животным, в том числе и человеку, пользы не приносят. Однако, были исследователи, которые понимали, что в природе ничего не бывает случайно, если кремния так много, значит, это необходимо для чего-то, и продолжали изучать кремний и его свойства. Еще в 30-е годы прошлого века русский ученый академик В.И. Вернадский утверждал, что «никакой организм не может существовать без кремния». Изучением влияния соединений кремния на жизненные процессы микроорганизмов, растений, животных и человека более 30-ти лет занимаются сотрудники Иркутского института органической химии под руководством академика М.Г. Воронкова. В 1977 г. М.Г. Воронков сделал сенсационный доклад на 40-м Нобелевском симпозиуме о биологической активности органических производных кремния – силатранов, убедительно доказав, что кремний является жизненно необходимым элементом, без которого ни животные, ни растения существовать не могут. Через 20 лет, в 1997 году за работы по изучению участия кремния в жизнедеятельности всего живого Воронкову М.Г. и его ученику Дьякову В.М. была присуждена высшая научная премия России – Государственная.

 ганизме человека кремний присутствует в трёх формах: – В виде растворимых в воде неорганических соединений, которые проникают через мембраны клеток и могут легко выводиться из организма (к ним относится ортокремневая кислота); – В виде растворимых в органических растворителях кремнийорганических и комплексных соединений (олигокремниевые эфиры углеводов, белков, холестерина и других стеринов); – В виде нерастворимых полимеров (поликремниевая кис¬лота, аморфный кремнезём, нерастворимые силикаты и кварц). Все эти формы, так или иначе, участвуют в сложнейших обменных процессах организма. При этом старение живых тканей всегда сопровождается снижением содержания кремния, а восполнение его содержания – это борьба со старением. Итак, КРЕМНИЯ содержится в организме чело¬века в норме 4,7%. При уменьшении количества кремния в организме возникают различные заболевания. 

Соединения кремния необходимы для усвоения организмом 74-х других микро и макроэлементов, например, магния(Мg), кальция(Са), хлора(С1), железа(Fe), натрия(Na), cepа(S), фтора(F), цинка(Zn), марганца(Мn), кобальта(Со), хрома(Сr) и других. Задумайтесь: из 81 элемента 74 усваивается с участием кремния. Следовательно, недостаток кремния влечёт за собой недостаток других элементов, а это может вызвать различные заболевания и нарушения обмена веществ. В результате недостатка усвоения и фиксации организмом минеральных солей развивается деминерализация всех тканей и органов. Первые внешние признаки этого – различные изменения ногтей и волос. Особенно от этого страдают дети: они выглядят худыми, слабыми, отстают в развитии, нарушается рост зубов, может возникнуть сколиоз. Больше всего деминерализация отражается на нервной системе: человек становится вялым, повышается утомляемость. Вместе с тем, появляется раздражительность, пугливость, плохо переносится шум, свет. Вечером человек долго не может уснуть, а утром – с трудом просыпается с ощущением, что совсем не спал. Умственные процессы замедляются, люди не могут «собраться с мыслями», всегда и всем недовольны, чувствуют себя измотанными. Возможно нарушение терморегуляции, чрезвычайная зябкость: человек стремиться в тепло, но жару переносит плохо.

Кремний необходим для образования и развития соединительной ткани, которая представлена в организме разнообразными клеточными элементами: остеобластами, фибробластами, ретикулоэндотелиальными клетками (печень, селезенка), жировыми, клетками крови и т.д. Клеточные элементы участвуют в трофической функции, регулирующей питание и обмен, пластической, опорной и защитной функциях. Соединительная ткань пронизывает весь организм человека. Это капсулы и перегородки каждого органа, это оболочки каждого нерва, это своего рода резервуар для тканевой жидкости. Это наши кости, хрящи, сухожилия, связки, кожа, волосы и ногти и т.д. Кремний обеспечивает стабильность соединительной ткани и усиливает её сопротивляемость. Именно кремний отвечает за эластичность, упругость и прочность соединительной ткани. Благодаря этим качествам кремний можно считать эликсиром молодости, поскольку он препятствует увяданию тканей. Соединения кремния активируют фермент, под действием которого происходит синтез коллагена – основного белка этой ткани и участвуют в химических реакциях, скрепляющих отдельные волокна коллагена и эластина. Следовательно, все ткани и органы в большей или меньшей степени будут испытывать влияние кремния в зависимости от той роли, которую в них играет соединительная ткань. Велика опорная роль соединительной ткани.
А теперь поговорим о самом большом органе нашего тела – о коже.   Площадь её у взрослых достигает 1,5-2 кв.м. Состояние кожи напрямую зависит от содержания в ней соединений кремния – эликсира молодости. Он необходим для нормального развития эпителиальной ткани, покрывающей поверхность тела и выстилающей слизистые оболочки внутренних органов, для выработки коллагена, эластина и межклеточного вещества. Именно от этого зависят упругость, эластичность, красивый и здоровый вид кожи. При недостатке кремния кожа стареет, теряет эластичность, что сопровождается образованием сначала мелких морщинок, затем глубоких, изменяется овал лица. Кожа становится ранимой, появляются гнойнички, хуже зарастают ранки, остаются рубцы. Соединения кремния имеют также большое значение для придатков кожи: волос, ногтей у человека, шерсти, рогов и копыт у животных, перьев у птиц. Если в организме недостаток кремния, то ногти истончаются, слоятся, легко ломаются, тусклые, с белыми пятнами; волосы теряют свой блеск, становятся ломкими, тонкими, ухудшается их рост, усиливается выпадение вплоть до облысения. Итак, нарушение кремниевого обмена способствует старению организма и увяданию красоты. Уникальна способность кремния очищать организм человека. Благодаря своим химическим свойствам он создает электрически заряженные системы. В водной среде они обладают свойством как бы «приклеивать» на себя вирусы и болезнетворные микроорганизмы, простейших, глистов, грибы, шлаки, радионуклиды. Все, что несвойственно человеческому организму, засасывается в коллоидные образования кремния силой электрического притяжения – как в крови, так и в кишечнике. Вот что пишет М.Г. Воронков о дисбактериозах, поразившего мир людей от малого ребенка до глубокого старика, и о целебной силе кремния: «Микотоксикозы и микозы, вызываемые микроскопическими грибами, широко распространены как у человека, так и у животных; грибы адсорбируются и инактивируются на коллоидах кремния. Наиболее распространенными возбудителями микозов являются грибы рода Кандида. Кандидозы проявляются в виде язвенного поражения слизистой рта (ангина, стоматиты), носа, горла, воздушно-дыхательных путей, пищеварительного тракта, почек, мочевыводящих путей и гениталий (молочница). Коллоиды кремния образуют с кандидами и их ядами комплексные соединения и выводят их из организма».

Почему возникает дефицит кремния в организме?   Причины могут быть разные. Это и естественные потери в процессе жизнедеятельности, и уменьшение поступления и усвоения, и поглощение кремния микроорганизмами, простейшими, паразитами-глистами – «ничто живое не может существовать без кремния».   Человек получает макро и микроэлементы с водой, растительной и животной пищей. Если в питьевой воде высокое содержание кальция, то в ней всегда содержится ничтожное количество кремния (у нас в Рязани). Потребление рафинированной пищи (белого хлеба, очищенных круп, лишенных кожуры овощей и фруктов) уменьшает поступление кремния в организм человека, т. к. кремний в растениях сосредоточен, главным образом, в их наружной части. Пониженная кислотность желудочного сока приводит к плохому усвоению кремния, поступающего с пищей и водой. Кремний содержится во всех растениях. Чем жестче стебель, тем больше он содержит кремния. Растения берут кремний из земли. Если почва обеднена кремнием, то на ней плохо растут и травы, и кусты, и деревья, т.к. она не способна аккумулировать энергию Солнца и давать её растущим организмам. Есть растения, избирательно концентрирующие в себе кремний в большом количестве. Они называются кремнелюбы, или кремнефилы. Кремний придаёт этим растениям гибкость, прочность и жизнестойкость, например, бамбук.

Кремний обеспечивает нормальный синтез основного белка соединительной ткани, благодаря чему скрепляются отдельные волокна коллагена и эластина. Это придает разнообразным соединительным тканям прочность и упругость. Таким образом, нормальный уровень кремния - необходимое условия функционирования всех без исключения органов и систем.
Во многих экспериментах подтвердился стимулирующий эффект кремния на синтез коллагена. Более того, имеется связь между кремнием и клетками, отвечающими за синтез коллагена. Сегодня мы рассматривает двойной механизм действия кремния.

Хочу поделиться отрывком из беседы трех очень умных людей: Ричарда Пассватера (научный редактор журнала Whole Foods, ведет свою авторскую колонку.) с Дирком Ванден Берге (Профессор факультета фармацевтических, биомедицинских и ветеринарных наук в Университете Антверпена, Бельгия) и Андре Баррелем (Член исполнительного комитета Международного Общества Биоинженерии кожи (International Society for Bioengineering and the Skin) и Французского общества инженерии кожи (Societe Francophone d'lngerie Cutanee)).

Р.Пассватер: Наша кожа многослойна, и каждый ее слой играет свою роль в функционировании и внешнем виде этого самого большого органа нашего организма. Дермальный слой (наряду с костями, хрящами и сухожилиями) относится к соединительной ткани и имеет выраженный межклеточный матрикс, состоящий из волокон коллагена и эластина, погруженных в желеобразную гидратированную субстанцию из гликозаминогликанов (ГАГ). 
Коллагеново-эластиновый каркас определяет вязко-эластические свойства кожи, а сеть ГАГ — тургор. Кожа с ослабленным дермальным матриксом выглядит вялой и морщинистой — это признаки стареющей кожи или кожи больного человека.
Прежде чем говорить о том, как кремний может улучшить состояние дряблой кожи, хотелось бы понять, что такое морщины с точки зрения структуры кожи. В литературе мы также встречаемся с такими понятиями, как «шероховатость» и «микрорельеф». В чем между ними разница?
А. Барель: Рельеф кожи отражает трехмерную структурную организацию эпидермиса, дермы и подкожной жировой клетчатки, т.е. всех кожных слоев. Микрорельеф кожи — это понятие, скажем так, более «поверхностное». Его создают линии (первичные и вторичные), которые классифицируются соответственно глубине (обычно в микрометрах) и ориентации. Микролинии (или микроморщины) могут впоследствии стать местом, где начнут формироваться макролинии и морщины (глубиной до 1-2 мм), определяющие макрорельеф. Точной классификации между морщинами разных типов нет. В качестве синонимов морщин могут использоваться различные названия (линии, борозды), обычно они звучат в сочетании с прилагательными «тонкие», «маленькие», «мелкие» и т.п.
Шероховатость кожи, с физической точки зрения, характеризует поверхность со специфическим «рисунком» из линий определенной длины и глубины, которые могут быть оцифрованы с помощью количественных показателей — так называемых параметров шероховатости. Стареющую кожу с небольшим числом глубоких морщин можно назвать шероховатой, и для того этого ее необязательно трогать.
Р. Пассватер: Большинство людей считает, что причина появления морщин — старение. Но время само по себе не вызывает старения. Время — всего лишь четвертая координата в нашем трехмерном мире. Люди одного возраста имеют кожу с различным морщинистым рисунком. Под действием ультрафиолета в коже активируются свободнорадикальные процессы, которые провоцируют сшивку кожных белков (прежде всего коллагена) и их аккумуляцию в коже с течением времени. «Засорение» кожи сшитыми белками будет происходить тем быстрее, чем дольше кожа подвергается облучению УФ-светом. Дефицит антиоксидантов и ослабление собственной антиок-сидантной системы также повышает скорость образования морщин.
А как кремний может затормозить формирование морщин? Могли бы Вы рассказать в общих чертах о биохимических механизмах этого явления?

Д.Ванден Берге: Биологически активный кремний в форме холиностабилизированной ортокремниевой кислоты (choline-stabilized orthosilicic acid, ch-OSA) очень важен для структуры кожи. И наши знания в этой области с каждым годом расширяются. Недостаток кремния приводит к нарушению неоколлагенеза, в том числе в костной ткани, и это вызывает деформацию костей. 

Исследования на клеточных культурах помогли нам понять роль кремнийзависимых ферментов в данном процессе, а наблюдения на животных подтвердили положительную корреляцию между потреблением кремния и состоянием соединительной ткани. Недавние исследования показали, что кремний влияет на TNFa и активность гена промотера коллагена . В частности, в одном нашем эксперименте было показано, что увеличение всего лишь на 5% суточного потребления ch-OSA усиливает производство коллагена в дермальном слое на 12%.
Коллаген состоит из трех цепей, сплетенных вместе в тройную спираль. Коллагеновая цепь включает более чем 1400 аминокислот, среди которых часто встречаются повторяющиеся последовательности из трех аминокислот — пролин, гидроксипролин и глицин.
Пролин и гидроксипролин — негибкие, циклические аминокислоты, они ограничивают ротацию белковой цепи и тем самым стабилизируют тройную спираль. Стабилизация коллагеновой спирали идет в том числе за счет формирования водородных связей между гидроксильной группой и молекулами воды. Гидроксипролин образуется из обычного пролина уже после того, как синтезирована коллагеновая цепь. Для этого необходим витамин С — он «ассистирует» в реакции присоединения кислорода. И как показали исследования, кремний также принимает в этом участие.
Р.Пассватер: Мне попадались описания коммерческих продуктов, в которых говорится о том, что кремний якобы сам встраивается в коллагеновую структуру, «укрепляя» ее, что называется, «собой». Насколько эти представления соответствуют реальности?
Д. Ванден Берге: Во многих экспериментах подтвердился стимулирующий эффект кремния на синтез коллагена. Более того, имеется связь между кремнием и клетками, отвечающими за синтез коллагена. Сегодня мы рассматривает двойной механизм действия кремния.
1) Кремний в форме холиностабилизированной ортокремниевой кислоты абсорбируется в кишечнике из пищи и разносится по организму с током крови. В физиологических условиях (т.е. в крови) ch-OSA — нейтральная молекула, она не может пройти сквозь клеточную мембрану путем простой диффузии. Но в соединительной ткани с ch-OSA происходит метаморфоза — она «активируется». Напомню, что соединительная ткань состоит из клеток (фибробласты, хондроциты, остеобласты, остеоциты, тендоциты и др.), которые производят белковые волокна (коллаген и эластин) и водоудерживающие высокомолекулярные соединения — аминосахара гликозаминогликаны (ГАГ). ГАГ отрицательно заряжены вследствие наличия в них сульфатных и кислых групп. Между ГАГ и некоторыми белками формируются ковалентные связи, и образуются так называемые протеогликановые карманы. Отрицательно заряженные ГАГ притягивают воду, катионы (такие как К/Са2' и Н+) и положительно заряженные полиамины. ch-OSA, присутствующая только в воде, также притягивается ГАГ и диффундирует внутрь протеогликанового кармана. Вследствие тока катионов отрицательные заряды ГАГ частично нейтрализуются, что приводит к поляризации и «активации» ch-OSA. «Активированная» ch-OSA присоединяется к положительно заряженным ионам и аминогруппам (аргинин, лизин, гистидин) и гидроксилированным аминокислотам (серии, треонин, тирозин), присутствующим в белковых цепях. Это приводит к ассоциации с ch-OSA, в результате образуются перекрестные связи с ГАГ и формируется прочная сеть с высокой водоудерживающей способностью, что необходимо для здоровой соединительной ткани.
2) В дальнейшем «активированная» ch-OSA может быть легко захвачена клетками соединительной ткани, внутри которой она стимулирует синтетические процессы производства коллагена и других компонентов межклеточного матрикса. Об этом свидетельствует повышение содержания мРНК коллагена в фибробластах при добавлении в клеточную культуру ch-OSA.
А.Барель: Опыты на клетках показали, что активация пропилгидроксилазы, фермента, необходимого для перехода пролина в гидроксипролин (без трансформации пролина в гидроксипролин коллагеновая тройная спираль не будет нормальной), зависит от кремния. Следовательно, синтез коллагена — это кремнийзависимый процесс.
В 2002 г. Seaborn и Nielsen опубликовали интересные данные — они имплантировали поливиниловые спонжи под кожу лабораторных крыс и стали наблюдать за фиброзом. Оказалось, что у крыс, получающих недостаточное количество силикона с пищей, гидроксипролин «откладывался» на спонжах в меньшей степени по сравнению с нормальным контролем. Это говорит о том, что уменьшение содержания кремния в организме подавляет формирование коллагена. Это важный факт, который свидетельствует о целесообразности дополнительного приема ch-OSA при наличии раневого процесса.
Пролин не является незаменимым для организма, организм самостоятельно производит пролин из глутамата. Ферментативная активность орнитинамино-трансферазы, важного фермента орнитинового пути, ведущего к формированию пролина и коллагена, оказалась ниже у крыс, испытывающих недостаток кремния, по сравнению с их собратьями, получающими сбалансированное питание. В экспериментах на телятах мы измеряли концентрацию гидроксипролина в дермальном слое животных, которым давали ch-OSA: по сравнению с контрольной группой концентрация гидроксипролина в коллагене I и III типов у них была значительно выше.

Р.Пассватер: Все это очень впечатляет. А что говорят клинические исследования?

А.Барель: Показательны результаты 20-недельного двойного слепого исследования, в котором приняли участие 50 женщин в возрасте от 40 до 65 лет с явно выраженными признаками фотостарения. Половина участниц ежедневно получала 10 мг биоактивной формы кремния ch-OSA, остальные вместо добавки принимали плацебо.
Оказалось, что в группе женщин, получающих добавку, мелкие морщины сократились на 30% и более, механические свойства кожи улучшились на 55% и более, а их волосы и ногти стали менее ломкими. Улучшение кожных параметров может привести к регенерации или синтезу de novo коллагеновых волокон. Как было уже сказано, кремний играет важную роль в гликозаминогликановой сети, являющейся основой для соединительной ткани, в том числе и кожи.

Р.Пассватер: А как вы проводили оценку? Ведь морщинистость кожи не так просто измерить. Какими технологиями вы пользовались, чтобы оценить микрорельеф?

А.Барель: Это методы неинвазивного количественного анализа. Микрорельеф кожи мы оценивали с помощью прибора Skin Visiometer (Courage-Khazaka, Германия) с использованием тонких, окрашенных голубым цветом силиконовых реплик. Шероховатость описывается несколькими стандартными параметрами. Например, параметр Rm отражает среднюю глубину морщин. В частности, у группы, получавшей добавку, этот параметр через 20 недель уменьшился на 19%. Точность данного метода позволяет измерять глубину от 10 до 360 мкм. Чувствительность метода — 10-20 мкм. Полученные результаты были статистически значимыми. Через 20 недель в контрольной группе продолжался процесс формирования морщин, в то время как в группе, принимавшей кремний, состояние микрорельефа улучшилось на 30% по сравнению с плацебо.

Р.Пассватер: Эластичность — важный функциональный параметр. Кожа выглядит красивой, если она подтянула и эластична.

А.Барель: Совершенно верно. Оценку вязко-эластических свойств кожи мы проводили с помощью прибора Reviscometer (Courage-Khazaka, Германия). Метод основан на измерении скорости распространения акустической волны в коже. Датчик сконструирован таким образом, что в нем имеется излучатель и приемник. Расстояние между ними известно. Время пробега волны можно измерить. Отсюда рассчитывается скорость распространения, которая находится в тесной зависимости от ориентации соединительнотканных волокон и, в частности, определяется линиями Лангера (условные линии на поверхности кожи, указывающие направление ее максимальной растяжимости; соответствуют расположению пучков коллагеновых волокон). При старении анизотропия кожи снижается — это говорит о том, что ориентация волокон становится менее четкой, и эластичность кожи ухудшается. Так вот, в группе женщин, принимавших кремниевую добавку, эластичность кожи повысилась на 55% по сравнению с плацебо.

Это хорошая новость для тех, кто хочет сохранить кожу молодой и красивой как можно дольше. Теперь очевидно, от каких кремнийсодержащих препаратов можно ожидать реального эффекта.