Czynniki wpływające na biodostępność składników mineralnych

Wiele z czynników ma znaczący wpływ na biodostępność składników mineralnych.

Znajomość ich pozwala lepiej zrozumieć współzależności zachodzące pomiędzy składnikami mineralnymi a zdrowiem człowieka.

Do tych czynników zaliczamy (Ziemiański 2001, Bogden 2000):

interakcje pomiędzy składnikami mineralnymi

stopień utlenienia składników mineralnych

występowanie w składzie enzymów i innych makromolekuł

występowanie w strukturach chelatujących

stopień wchłaniania i wydalania

ogólną kondycję organizmu

formę przygotowania żywności

czynniki zewnętrzne

Interakcje występujące pomiędzy składnikami mineralnymi

Interakcje również mogą występować pomiędzy nimi samymi. W pewnych okolicznościach mogą one być istotne i mieć znaczący wpływ na ludzkie zdrowie. Interakcje pomiędzy składnikami odżywczymi można podzielić na bezpośrednie i pośrednie.

Bezpośrednie to zjawiska konkurencji, jakie występują podczas wchłaniania w jelicie, a także w trakcie wykorzystania biopierwiastków w tkankach. Natomiast pośrednie występują, gdy jeden ze składników mineralnych jest zaangażowany w metabolizm drugiego, lub kiedy niedobór czy toksyczność danego pierwiastka wpływa na hormonalne zmiany bądź powoduje uszkodzenie tkanek, co w konsekwencji zaburza metabolizm innego składnika mineralnego (Nielsen 1993).

Konsumpcja dużych ilości Zn przez długi okres czasu powoduje w organizmie człowieka deficyt Cu, co w konsekwencji może prowadzić do anemii. Pobrany wraz z pokarmem Se zmniejsza toksyczność Hg. Małe dawki Cd, poprzez inicjację syntezy w wątrobie i nerkach metalotionein, wykazują działanie ochronne w stosunku do toksycznego działania Hg i Cd. Wysokie pobranie Ca i Mg zmniejsza absorpcję jelitową Pb. Jest to korzystny efekt, lecz nadmiar Ca może również redukować wchłanianie Fe i Zn. Molibden natomiast zmniejsza retencję Co w organizmie. Poza tym każdy ze składników mineralnych, po przekroczeniu pewnej specyficznej dla siebie dawki, wykazuje działanie toksyczne (Bogden 2000).

Stopień utlenienia

Istotne znaczenie ma również stopień utlenienia danego pierwiastka, co również wpływa na jego funkcje biologiczne bądź toksyczność. Dla przykładu Cr jako niezbędny składnik mineralny występujący w żywności, znajduje się na +3 stopniu utlenienia. Nawet znacznie większe pobranie Cr na tym stopniu utlenienia niż zazwyczaj jest bardzo dobrze tolerowane przez organizm. Natomiast Cr na +6 stopniu utlenienia nie jest już pierwiastkiem niezbędnym, lecz wręcz przeciwnie - toksycznym. Chromiany pobrane z powietrzem do płuc uznane zostały jako czynnik wywołujący raka tego narządu (Bogden 2000).

Występowanie w składzie enzymów i hormonów

Jony metali takich jak Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Se i Ni, wiążą się ze specyficznymi białkami, tworząc w ten sposób enzymy o wyjątkowych funkcjach katalitycznych. Dla przykładu dysmutaza ponadtlenkowa, izolowana z cytoplazmy ssaków, posiada w jednej cząsteczce dwa atomy Cu i jeden atom Zn. Atom Zn w tym enzymie może być zastąpiony przez niemal każdy pierwiastek tej grupy przejściowej z zachowaniem swojej aktywności katalitycznej. Jednak zastąpienie Cu nie jest możliwe. Podobnie Co i wiele innych metali może być podstawiony zamiast atomów Zn w wielu enzymach (np. karboksypeptydaza, fosfataza alkaliczna) i utrzymywać aktywność enzymatyczną. Brak Se w składzie peroksydazy glutationowej prowadzi do rozległej hemolizy. Pierwiastki śladowe mają również wpływ na aktywność hormonalną. Niemetal, jakim jest I, uczestniczy w biosyntezie hormonów tarczycy, a obecność Cr wpływa na aktywność insuliny (Bogden 2000).

Występowanie w strukturach chelatujących

Związki chelatujące poprzez utworzenie jednego, dwóch lub więcej wiązań z atomami grupy przejściowej (np. z Fe, Cu, Cr, Mo i Mn) tworzą zamknięte, termodynamicznie trwałe struktury. Najczęściej wiązanie powstaje pomiędzy atomami tlenu, siarki czy azotu związku chelatującego, a pierwiastkiem śladowym. Przykładem takiej struktury występującym w organizmie ludzkim jest hemoglobina, a w świecie roślin – chlorofil. Związki chelatujące jako leki spełniają dwie funkcje. Wprowadzają do organizmu związki o działaniu odżywczym, bądź leczniczym (mikroelementy), a z drugiej strony mogą być wykorzystane do usunięcia szkodliwych substancji (pierwiastki toksyczne) (Bogden 2000).

Stopień wchłaniania i wydalania

Są to dwa kolejne czynniki, które powinny zostać rozważone przy ustaleniu odpowiedniej dawki pobrania mikro- i makroelementów. Zaburzenia równowagi pomiędzy nimi mogą doprowadzić do deficytu lub efektu toksycznego spowodowanego w pierwszym przypadku niedoborem, a w drugim nadmiarem danego biopierwiastka. Zaburzenia właściwej absorpcji Fe mogą doprowadzić do stanu patologicznego, w którym duże ilości tego pierwiastka ulegają nagromadzeniu w tkankach. Osoby z chorobą wątroby, polegającą na zaburzonym wydalaniu lub produkcji żółci mogą być narażone na zatrucia Mn, ponieważ właśnie żółć uczestniczy w szlaku metabolicznym wydalania tego pierwiastka.

Wiadomym jest, że absorpcja, retencja i metabolizm większości niezbędnych składników mineralnych są wyraźnie związane z obecnością związków nieodżywczych w diecie. Nadmiar włókna pokarmowego w pożywieniu może powodować trwałe wiązanie jonów niektórych metali, np. Ca, Fe, Cu i Zn (Ziemiański 2001).

Ogólna kondycja organizmu

Stan fizjologiczny organizmu również ma wpływ na bioprzyswajalność składników mineralnych, a także na zmniejszone lub zwiększone ich zapotrzebowanie. Zaliczają się tu wspominane powyżej zaburzenia w funkcjonowaniu poszczególnych narządów związane ze stanem chorobowym organizmu bądź przyjmowane środki farmakologiczne. Dla przykładu leki o działaniu chelatującym, stosowane w leczeniu gruźlicy wchodzą w interakcje z Zn;

także ciąża, która zmienia metabolizm wielu mikroelementów jak Cu, Zn i Fe, lub zapotrzebowanie na nie, podobnie jak laktacja, płeć, czy wiek człowieka (Ziemiański 2001).

Czynniki zewnętrzne

Czynnikami znacznie zmieniającymi zakres wyznaczonych norm spożycia są: stan zdrowia, wiek, płeć, stres, funkcja nerek, obecność innych składników pożywienia, temperatura otoczenia, a także wysiłek fizyczny (Ziemiański 2001).