Экскреция тяжелых металлов: диета, хелаторы, физическая нагрузка

Тяжелые металлы – токсичные химические элементы, с которыми мы взаимодействуем ежедневно. В окружающей среде циркулирует множество вредных веществ, которые отрицательно сказываются на здоровье. Нельзя устранить все угрозы из повседневной жизни. Однако задача состоит в том, чтобы максимально снизить воздействие вредных веществ на организм. Человеческое тело имеет множество систем защиты и восстановления и может справляться с большинством вредных воздействий. Ниже представлен обзор внутренних процессов удаления (эскреции), тяжелых металлов из организма и веществ, которые могут помочь в детоксикации.

Тяжелые металлы и токсины в повседневной жизни

Чтобы уменьшить воздействие токсичных металлов, нужно проанализировать питание. Обратить внимание на то, какая рыба употребляется и как часто, где выращиваются растения, какая посуда используется. Рассмотреть лекарства, пищевые добавки, специи, косметику, чистящие средства, предметы повседневного обихода.

Сведение к минимуму риска на этом этапе улучшит процессы самоочищения организма. Медленно и насколько это возможно печень, почки, кишечник, легкие и кожа «сами» будут принимать меры по выведению токсинов наружу.

Химические элементы - магний, цинк, фосфор

Внутренние механизмы удаления металлов

В организме есть естественные механизмы, помогающие удалять тяжелые металлы. Есть природные вещества, связывающие эти металлы. К ним относятся альбумин, ферменты, пептиды и аминокислоты, такие как цистеин, метионин и селенометионин. Они образуют комплексы с металлами, и в этой форме организм выводит их через почки или с желчью в кишечник.

Металлотионеины

Это специфические белки с низким молекулярным весом и с высоким содержанием тиоловых групп — SH [1], которые образуются в организме связывая металлы для поддержания гомеостаза или равновесия. Они несут ответственность, в частности, за хранение и распределение металлов в организме. Металлы сами по себе стимулируют производство металлотионеинов. Эти белки связывают тяжелые элементы металлов, что снижает их токсичность, способствует транспортировке и выведению.

Восстановленный глутатион (GSH)

Один из сильнейших антиоксидантов свободный или восстановленный глутатион — это распространенное тиоловое соединение с низкой молекулярной массой, которое содержится в клетках растений и животных. Одна из его функций — участвовать в детоксикации различных тяжелых металлов.

До 90% цистеина находится в форме окисленного цистина, и эта восстановленная форма связана с правильной выработкой GSH в клетке. На увеличение количества восстановленной формы положительно влияют: липоевая кислота, витамин Е, аскорбат и убихинон. GSH попадает в наш организм с продуктами. Небольшое количество GSH присутствует в молочных продуктах, яйцах, жирах и зерновых продуктах. Свежие фрукты, овощи и свежеприготовленное мясо богаты свободным глутатионом. Замораживание не повреждает содержание GSH, но другие методы приготовления и хранения продуктов значительно уменьшают его количество. Кроме того, необходимо упомянуть, что для восстановления GSH из окисленной формы в активную, то есть восстановленную, важно правильно получать витамин В2.

Среди прочего наблюдается низкий уровень GSH у курильщиков, алкоголиков, людей, злоупотребляющих наркотиками. Рентгеновское излучение снижает концентрацию GSH.

Аминокислота L-цистеин

L-цистеин имеет высокое сродство с металлами через тиоловые группы. Проблема в том, что ограничением является количество окисленной формы, цистина. Добавление ацетильной группы и создание N-ацетилцистеина (NAC) улучшит всасывание и распределение, а также защитит от окислительных и метаболических процессов. Следовательно, он является донором цистеина, обладает способностью восстанавливать цистин до цистеина, повышает уровень GSH и улавливает свободные радикалы.

N-ацетилцистеина (NAC)

Из вышесказанного можно сделать вывод, что связывание тяжелых металлов тиоловыми группами GSH, цистеином, NAC и металлотионеином снижает их токсичность для клеток. Проблема в том, что это транспортные системы, которые предназначены для перемещения металла к месту выделения. И здесь возникает проблема перераспределения.

Почки способны фильтровать и выводить из организма лишь определенное количество металлов в сутки, остальное накапливается в них. Большое количество тяжелых металлов может серьезно их повредить.

В тканях с медленными взаимодействиями, таких как кости, организм может накапливать тяжелые металлы, это не так опасно, как в случае с другими тканями организма. Тем самым поддерживая безопасный уровень тяжелых металлов в крови, с которыми могут справиться почки или печень. Но этот процесс идет медленно. Поэтому при остром воздействии, количество тяжелых металлов в крови увеличивается, и защитные механизмы не выдерживают. Именно тогда возникает быстрое повреждение тканей и острые симптомы отравления.

Вещества в пище, способствующие детоксикации организма

Рекомендуется употреблять чеснок и овощи семейства крестоцветных, например брокколи, из-за высокого содержания связывающих металлы тиоловых групп. Исследования на крысах показали защитную роль экстрактов чеснока и лука для почек при наличии кадмия у животных [2]. Уменьшались окислительные повреждения липидов в почках, то есть проявлялся антиоксидантный эффект.

Брокколи на тарелке

Экстракт листьев кориандра, трава, очищающая от тяжелых металлов — его использование распространено. Он известен своим защитным действием на паренхиму печени. Хотя исследования на животных показали защитный эффект кориандра при воздействии свинца и кадмия, результаты в случае с 3-7 летними детьми были сопоставимы с плацебо. Можно предположить, что в листе кориандра есть неидентифицированный хелатор, который может быть важен во время перорального воздействия тяжелого металла, то есть снижает абсорбцию этого металла. Поэтому, несмотря на отсутствие доказательств, рекомендуется приправлять пищу кориандром, тем более что эта трава обладает полезными для здоровья свойствами.

Таурин и метионин, обладающие антиоксидантными свойствами, повышающие уровень GSH до нормального.

Таурин

Таурин принимает участие в обмене липидов, улучшает энергетические и обменные процессы, входит в состав жёлчных кислот (таурохолиевой, тауродезоксихолевой), способствующих эмульгированию жиров в кишечнике. В центральной нервной системе выполняет функцию тормозного нейромедиатора, обладает некоторой противосудорожной активностью.

Метионин

Оказывает липотропное действие, способствует синтезу холина, фосфолипидов; участвует в синтезе адреналина, креатина; активирует действие гормонов, витаминов, ферментов. Обладает детоксицирующими свойствами благодаря способности метилировать токсические продукты. Снижает концентрацию холестерина в крови и увеличивает содержание фосфолипидов. Легко всасывается из кишечника.

Метионин

Альфа-липоевая кислота — мощный антиоксидант, регенерирующий другие антиоксиданты, такие как витамин C, витамин E, GSH, а также хелатор металлов. Он легко всасывается в кишечнике и проникает через клеточные барьеры и гематоэнцефалический барьер. Синтезируется в тканях животных в том числе человека, а также растений. Средний период полувыведения после перорального и внутривенного введения составляет 30 минут.

Гематоэнцефалический барьер

Физиологический гистогематический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой. ГЭБ имеют все позвоночные. Главная функция ГЭБ — поддержание гомеостаза мозга.

Селен, является мощным антиоксидантом, поэтому важен для минимизации окислительного повреждения, вызванного тяжелыми металлами. Кроме того, он связывает ртуть, и такой комплекс может связываться с органическими молекулами, которые транспортируются через клеточные мембраны, помогая удалить его. Исследование, проведенное в Китае с участием 103 человек, подвергшихся воздействию высоких концентраций ртути, показало, что трехмесячный прием органической формы селена в дозе 100 мкг способствовал экскреции ртути из организма [3].

Также было обнаружено, что Селен оказывает положительное влияние на снижение токсичности свинца и мышьяка за счет увеличения селенопротеина, конкуренции ключевых ферментов и образования нейтральных комплексов на основе селена. Однако в более высоких дозах селен токсичен для организма, являясь канцерогенным. Кроме того, его более высокие концентрации увеличивают токсичность свинца, который он должен был удалить. По этой причине он не является предпочтительным методом в борьбе с тяжелыми металлами в организме.

Питательный рацион с содержанием Селена

Правильный уровень железа в рационе конкурентно препятствует абсорбции тяжелых металлов, а нормальный уровень в красных кровяных тельцах подавляет токсичное воздействие свинца на систему кровообращения. Точно так же внутри клетки нормальный уровень железа конкурирует с тяжелыми металлами за связывание с ферментами, важными для метаболизма. Речь идет не о дополнительных добавках, а о правильном питании и уровне железа в организме.

Цинк, как компонент металлотионеинов, улучшает выведение из организма металлов, таких как свинец и мышьяк. Исследования показали, что крайний дефицит цинка увеличивает накопление свинца в костях, а избыток снижает абсорбцию свинца и подавляет его токсический эффект, конкурируя за связывание с ферментами. Аналогичные результаты были получены с хлоридом ртути. Цинк важен для почек, поскольку было обнаружено, что даже при отсутствии нагрузки ртутью недостаток цинка вызывает окислительный стресс в почках.

Антиоксиданты, такие как витамин C, витамин E или каротиноиды, которые присутствуют в пище и доступны в виде добавок. Было показано, что совместный прием добавок витамина C и витамина E снижает повреждение ДНК, вызываемое мышьяком у животных. Кроме того, добавление витамина C и тиамина увеличивает эффективность удаления свинца хелатирующими агентами.

Апельсиновый сок

Интересный факт: правильный уровень меди в рационе обеспечивает защиту от свинца, но повышенное количество этого элемента наоборот накапливает свинец в организме.
К добавкам металлов следует подходить с осторожностью, потому что даже те, которые нам подходят, конкурируют друг с другом.

Влияние сбалансированной диеты и образа жизни на детоксикацию организма

Стоит отметить, что влияние сбалансированной диеты на процесс детоксикации организма имеет большое значение. Дефицит питательных микроэлементов в пище способствует накоплению тяжелых металлов. Исследования на животных показали, что недостаток кальция способствует накоплению кадмия и свинца, а избыток магния и цинка снижают абсорбцию кадмия.

У беременных женщин излишний кальций снижает экскрецию кадмия из костей, защищая плод, а у детей добавки железа снижают накопление свинца. Однако, помимо заботы о витаминном и минеральном качестве пищи, всегда необходимо минимизировать воздействие токсичных металлов в продуктах питания и в окружающей среде. Также необходимо помнить о роли поддержания правильного циркадного ритма в защите от воздействия тяжелых металлов или других токсинов.

Цикл сон-бодрствование

Мелатонин — нейрогормон, вырабатываемый шишковидной железой, который является одним из сильнейших антиоксидантов с противовоспалительными свойствами. Кроме того, играет роль в контроле репродуктивных функций и изменении активности иммунной системы.

Хелатирующие агенты, используемые в медицине

Будет ли хелатирующий агент работать на практике, зависит от многих факторов — он должен преодолеть несколько из следующих трудностей:

  1. Чтобы вывести металл из какого-либо места в организме, он должен иметь возможность попасть туда через барьеры, будь то клеточная мембрана или гематоэнцефалический барьер. Затем ожидается, что он вернется в кровоток в связанной форме и в конечном итоге достигнет участков экскреции, таких как почки и желчные протоки. Если хелат растворим в воде, он будет легче переноситься в кровь, очищаться и выводиться через почки. Если является жирорастворимым, будет легче проникает в клетки и удалять тяжелые металлы внутриклеточно и выводится с желчью.
  2. Тяжелый металл, который необходимо удалить, уже связан с различными веществами в клетке, например, белками, ферментами или глутатионом, и хелатирующий агент должен создать конкурентно более прочную связь с металлом, чтобы удалить его.
  3. В клетке есть не только тяжелые металлы, но и необходимые нетоксичные соединения. Таким образом, с помощью принудительного хелатирования уменьшается количество многих металлов в организме.
  4. Хелатор, связанный с тяжелыми металлами, должен всегда достигать мест экскреции, чтобы обеспечить безопасность процесса, так как существует серьезный риск перераспределения соединений. Металлы забираются из одних тканей, и перемещаются в другие, вместо того, чтобы выводиться из организма. Это может быть по двум причинам. Во-первых, хелатор найдет на своем пути металл, который создаст более устойчивое с ним соединение, чем «переносимый» тяжелый элемент, и произойдет обмен. Во-вторых, почки обладают ограниченной фильтрационной способностью. Количество желчи, вырабатываемой за день, так же ограничено и это влияет на возможности выведения из организма созданных хелатирующим агентом, и то, что не выделяется, снова попадает в ткани.
  5. Существуют опасности, связанные с реабсорбцией тяжелых металлов в самих почках после высвобождения из хелата и реабсорбцией из кишечника в печень в процессе энтерогепатической циркуляции.

Хелатирующие агенты

Большинство тяжелых металлов выводится почками

Когда речь идет о хелатировании, это должен быть медленный процесс. В противном случае может произойти повреждение или отказ почек из-за накопления токсинов в органе. Когда дело доходит до экскреции с желчью, полезно вводить связывающие вещества в кишечник, чтобы ограничить реабсорбцию в печени. Это клетчатка, но нерастворимая, потому что она связывает многие вещества в кишечнике, нарушая энтерогепатическое кровообращение, и положительно влияет на микробиом.

Растворимая клетчатка может способствовать абсорбции — например, увеличение абсорбции кадмия было отмечено в присутствии льняного семени. Другими связующими веществами являются, например, полисахариды водорослей, хлорелла, активированный уголь, диоксид кремния. Однако нельзя злоупотреблять. Они связывают не только токсичные и ненужные вещества, но и необходимые.

Аптечные вещества, используются для лечения острых отравлений. Хелаторы ионов металлов представляют собой небольшие органические молекулы, которые обычно образуют координационные комплексы с атомами серы, кислорода или азота.

Обзор хелатирующих фармацевтических препаратов

Первым изобретенным хелатором стал димеркапрол — противоядие от отравления газом. Его вводят только внутримышечно, это болезненный процесс — продукт на масляной основе.

Дитиолы, такие как димеркаптоянтарная кислота (DMSA) или димеркаптопропансульфонат (DMPS), которые можно вводить перорально, внутривенно, в виде суппозиториев и трансдермально. 10-25% DMSA выводится с мочой, большая часть — с фекалиями. Он увеличивает выведение кадмия, мышьяка, свинца, метилртути и неорганической ртути с мочой, а также метилртути и свинца из мозга животных. Кожно-слизистые высыпания и токсический эпидермальный некролиз являются редкими побочными эффектами применения — они исчезают после отмены препарата. DMSA удаляет металлы, такие как цинк, железо, кальций и магний, но в меньшей степени, чем динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, но хорошо удаляет медь. DMPS выводится с мочой, в отличие от DMSA, а вывод незаменимых элементов значительно снижается, и нет необходимости их восполнять. DMPS не влияет на уровень ртути в головном мозге, но лучше удаляет ртуть из почек.

Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) — его хелаты быстро выводятся, в основном с мочой. ЭДТА прочно связывает свинец и кадмий. Клинический опыт показывает, что органическое соединение, натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты будет увеличивать выведение ртути только тогда, когда другие хорошо связанные минералы, такие как свинец и кадмий, не преобладают в организме. В целом, ЭДТА вызывает большую потерю необходимых минералов, чем DMSA или DMPS.

Динатриевая соль

Пеницилламин связывается с медью и используется при болезни Вильсона. Он будет мобилизовать мышьяк, кадмий, свинец и ртуть, но, как правило, не является предпочтительным препаратом. Было показано, что он уступает DMSA и DMPS в удалении метилртути.

Опасности хелатной терапии и меры предосторожности

В анамнезе отмечалось ухудшение состояния пациента и даже летальные исходы, связанные с хелатированием. Они возникли, во-первых, из-за возможного перераспределения металлов, а во-вторых, из-за игнорирования необходимых для жизни восполняющих элементов, которые также удаляются хелаторами, например возникновение гипокальциемии, приводящей к остановке сердца. Сообщалось о повышенных уровнях печеночных аминотрансфераз при применении хелаторов, но этот эффект исчез после отмены препарата.

Что такое аминотрансфераза в крови?

Аланинаминотрансфераза (АЛТ) — внутриклеточный фермент из группы аминотрансфераз, который играет одну из ключевых ролей в метаболизме аминокислот и обеспечении клеток энергией. АЛТ катализирует реакцию переаминирования между аланином и альфа-кетоглутаратом. Самая высокая активность АЛТ обнаруживается в печени и почках, самая низкая — в сердце, скелетных мышцах, поджелудочной железе, селезенке, легких, эритроцитах.

Хелатотерапия не быстрая терапия. Если хочется добиться хороших результатов, короткие периоды хелатирования следует разделять периодами интенсивного восполнения запасов минералов, витаминов и антиоксидантов. Также следует помнить, что каждый человек уникален и методы лечения следует подбирать индивидуально, учитывая не только лабораторные показатели, но и самочувствие пациента. Как и при любом лечении, нельзя допускать ухудшения состояния.

Как уже упоминалось, токсичные элементы неравномерно распределяются в организме и не всегда доступны хелатору. Во время лечения те, которые находятся в пределах досягаемости, удаляются в первую очередь, и только по мере того, как очищение прогрессирует, накопленные в костных тканях или нервной системе тяжёлые элементы становятся доступны для хелатирования. Таким образом, измерения концентраций в крови или моче мало что говорят о фактическом содержании тяжелых металлов в организме.

Следует также помнить, что мобилизация тяжелых металлов из различных частей тела может происходить в результате стрессовых факторов, таких как болезнь, травма, голод, беременность, менопауза и экстремальные эмоциональные состояния. В зависимости от генов, диеты, образа жизни и эмоциональной чувствительности к хроническим заболеваниям, даже пациенты, у которых в анамнезе не было контакта с металлами, могут пострадать.

Изменения в металлах, присутствующих в организме из-за хелатирования, то есть которые будут выводиться первыми, которые будут выводиться вторыми, и т. д., недостаточно изучены.

Заключение

Чтобы уменьшить воздействие тяжелых металлов на организм, в первую очередь необходимо устранить их источники. Когда дело касается профессионального деятельности, важно обеспечить защитить рабочих мест. Дома необходимо рассмотреть возможность удаления красок на основе свинца, алюминиевой посуды и кухонных принадлежностей, избегать потребления рыбы с высоким содержанием ртути, бросить курить. Кроме того, следует позаботиться о том, чтобы обеспечить организм всеми необходимыми питательными веществами, витаминами, минералами и антиоксидантами. Также необходимо помнить о ежедневных упражнениях и отдыхе. Потоотделение во время тренировки или в сауне может быть полезным, поскольку токсичные металлы выделяются с потом.

После удаления внешних источников начинается процесс выведения тяжелых металлов из организма, который представляет собой очень долгий цикл. Если организму в этом процессе помогают хелатирующие агенты извне, необходимо помнить, что мобилизация тяжелых металлов из тканей должна равняться их количественному выведению, это осуществляется под наблюдением специалиста.

Дополнительная информация

  1. Экстракты лука и чеснока снижают нефротоксичность, вызванную кадмием, у крыс. Pubmed: 18521705 DOI: 10.1007/s10534-008-9148-5
  2. Добавки с органическим селеном увеличивают экскрецию ртути и уменьшают окислительные повреждения у жителей Ваньшаня в Китае, длительное время подвергавшихся воздействию ртути. PubMed ID: 23033886 DOI: 10.1021/es302241v

Читайте также: