Джерелом мінеральних речовин для організму є харчові речовини і меншою мірою питна вода. Лише в окремих випадках вміст мікроелементів у питній воді може перевищувати їхню кількість у добовому наборі харчових продуктів. Порівняно часто це стосується лише фтору. При різноманітному харчуванні змішаною їжею, що складається із значного асортименту продуктів тваринного і рослинного походження,в організм надходить достатня кількість мінеральних речовин, за винятком солі.
Рекомендовані величини оптимальних потреб у кальції, фосфорі, магнії та залізі наведено в табл. 33, а мінімальні, за рекомендаціями ФАО, — в табл. 34.
Кальцій входить до складу тканин опорно-рухового апарату, впливає на нервово-м'язову збудливість, бере участь у процесі згортання крові, має відношення до вироблення імунітету, активує низку ферментів тощо. На засвоєння кальцію несприятливо діє велика кількість фосфору, жирів і щавлевої кислоти, що утворюють з ним нерозчинні сполуки, які погано всмоктуються. Тому рекомендується, щоб кількість фосфору в їжі не перевищувала вміст кальцію більше ніж у 1,5—2 рази. У деяких харчових продуктах, наприклад хлібі, крупах, м'ясі, картоплі, міститься порівняно мало кальцію і багато фосфору. Багато добре розчинних солей кальцію за незначного вмісту фосфору міститься в молоці і молочних продуктах, а тому включення до харчового раціону молока і молочних продуктів є важливою умовою для забезпечення достатнього рівня кальцію, що легко засвоюється. Практично важко повністю задовольнити потребу організму в кальції без уведення до складу раціону близько 0,5 л молока, сиру м'якого, твердого. Незначна кількість кальцію є в листках зелені.
Багато фосфору міститься в кістковій тканині. Фосфор із кальцієм утворюють кристалічні або аморфні гідроксоапатити, що надають кістці її опірних властивостей. Нестача фосфору або кальцію в раціоні призводить до порушення мінералізації кісток у дітей, до остеопорозу й остеомаляції у дорослих. Фосфор входить до складу білків і нуклеїнових сполук (ядер клітин) і відіграє велику роль у реакціях проміжного обміну. Фосфору багато в твердому та м'якому сирах, бобових, борошні, крупах, м'ясі. Органічні фосфорумісні сполуки харчових продуктів у кишках гідролізуються, а неорганічні фосфати, що утворюються, добре всмоктуються. Винятком є фітинова кислота, що не гідролізується,, в кишках; її багато в зернах хлібних злаків. Унаслідок взаємодії фітинової кислоти в кишках з кальцієм, магнієм або залізом утворюються нерозчинні солі (фітати), які не засвоюються.
Фізіологічне значення магнію вивчено ще недостатньо. Шістдесят відсотків усього магнію, що є в організмі людини, міститься в кістковій тканині. Вважають, що магній разом із кальцієм потрібні для нормального обміну речовин у кістках і м'яких тканинах, хоча механізм дії магнію невідомий. Магній бере участь у синтезі протеїнів і нуклеїнових сполук. Він є антагоністом кальцію в передаванні нервового збудження м'язам. У разі недостатньої кількості магнію в організмі збудливість м'язів підвищується, а за значного дефіциту магнію (при деяких хворобливих станах) спостерігається навіть тетанія. Магній має антиспастичні і судинорозширювальні властивості, стимулює перистальтику кишок, підсилює виділення жовчі. У разі значного дефіциту магнію спостерігається кальцифікація стінок артерій, міокарда та інших тканин, розвиваються дегенеративні зміни в нирках. Фізіологічну потребу магнію у віковому розрізі наведено в табл. 23 і 24. Слід звернути увагу на те, що оптимальне відношення кальцію до магнію в харчовому раціоні дітей 1-го року життя становить 2:1. Багато магнію міститься в борошні, крупах, бобових, м'ясі. У цих продуктах магнію більше, ніж кальцію. Цікаво, що в молоці та яйцях магнію в декілька разів менше, ніж кальцію. Зазвичай, уміст магнію в харчових раціонах дорослих людей становить 180—500 мг. Велика кількість в їжі кальцію, фосфору і лактози знижує всмоктування у кишках магнію.
Дев'яносто вісім відсотків калію, що є в організмі людини, міститься в клітинах. Разом з іонами натрію іони калію створюють потенціал спокою і дії клітин. Ось чому має значення відношення калію до натрію в раціоні. Якщо різниця потенціалів між клітиною і рідиною, що її омиває, несприятливо змінюється, то порушується обмін речовин між ними і виведення із клітин шлаків. Це впливає на функції серцево-судинної системи і сечових органів. Іони калію відіграють роль в утворенні ацетилхоліну і в процесах проведення нервового збудження до м'язів, сприяють посиленню м'язових скорочень. Дефіцит калію гальмує анаболічні процеси (особливо синтез білків і глікогену), негативно відбивається на синтезі макроергічних сполук. Добова потреба калію — 3—5 г. Здебільшого калію в раціоні не бракує. Особливо багаті на калій рослинні продукти, що містять 1500—3000 мг калію на 1 кг, у картоплі його 5700 мг/кг, а в м'ясі 3500 мг/кг. В організмі людини 50% натрію міститься в міжклітинному просторі, 40% — у кістках, 10% — усередині клітин. Натрій разом із хлором забезпечує постійність осмотичного тиску в позаклітинній рідині, що зумовлює переміщення води з клітин у позаклітинний простір. Іон натрію, як і калію, входить до складу бікарбонатної і фосфатної буферних систем, які підтримують оптимальну реакцію середовища. Натрій сенсибілізує закінчення симпатичних нервів, впливає на величину судинного тонусу, а за певних умов — на розвиток артеріальної гіпертензії. Транспортування глюкози й амінокислот до клітин пов'язане з дією натрієвого насоса. Іон хлору бере участь в утворенні хлоридної кислоти шлункового соку. Середня потреба натрію в дорослої людини дорівнює приблизно 4 г, а в хлорі — 6 г, тобто потреба натрію хлориду становить 10 г на добу. Натрію хлорид до організму людини надходить із натуральними харчовими продуктами (за змішаного харчування до 4 г) і за рахунок підсолювання їжі кухонною сіллю (близько 6 г). У разі великих енерговитрат й інтенсивного потіння потреба натрію хлориду зростає до 20 г на добу і більше. У зв'язку з великою лабільністю потреби організму в натрію хлориді людина отримує його з певним надлишком і з дитячих років часто звикає до смаку добре підсоленої їжі. Ось чому рекомендують обмежувати підсолювання їжі, особливо літнім людям. Ці рекомендації ґрунтуються на результатах епідеміологічних досліджень, що свідчать про наявність прямого зв'язку між кількістю кухонної солі, що її споживає населення, і захворюваністю на гіпертонічну хворобу, церебральний склероз та інсульт. Крім того, медикаментозна терапія гіпертонічної хвороби значно ефективніша в разі одночасного зниження вмісту в харчовому раціоні натрію хлориду.
Залізо входить до складу гемоглобіну і залізовмісних ферментів. Щоденно близько 1% еритроцитів деградує, і для їхнього відновлення дорослим чоловікам потрібно близько 1 мг заліза, жінкам — 0,8 мг, жінкам дітородного віку через втрату крові під час менструації — 1,8—2,8 мг, вагітним і матерям, які годують груддю, — мінімум 2—2,5 мг, дітям залежно від віку — 0,5—1,8 мг.
Джерелом заліза є продукти рослинного і тваринного походження, але вони нерівноцінні. У продуктах рослинного походження можуть міститися речовини, що перешкоджають засвоєнню неорганічних солей заліза в травному каналі. До них належать щавлева, фітинова кислоти, таніни, карбонати, фосфати, харчові волокна (крім клітковини), надлишок іонів інших металів (міді, цинку, марганцю тощо). Негативно впливає на засвоєння заліза нестача в їжі білків. Це є причиною того, що з рослинних продуктів людина засвоює лише 1—8% заліза (рис — 1,2%, шпинат — 1,8%, кукурудзяний хліб — 4%, салат — 5%, пшеничний хліб — 5,3%, соєві боби — 8%). Аскорбінова кислота і фруктоза сприяють засвоєнню заліза і рослин. Органічні сполуки заліза з продуктів тваринного походження засвоюються ліпше: риба (м'язи) — 12,5%, яловича печінка — 18—20%, яловичина — 22%. Збагачуючи їжу білками, м'ясо майже удвічі збільшує засвоєння заліза з рослинних продуктів. Лише залізо, що міститься в яйцях, порівняно мало засвоюється через високий вміст фосфатів.
12 г — у дітей 6—14 років і дорослих жінок; 13 г — у дорослих чоловіків. Якщо перед настанням вагітності жінка отримувала з продуктами харчування рекомендовану кількість заліза, то його запаси в її організмі достатні і в період вагітності та лактації вистачить звичайного рівня (28—30 мг) надходження заліза. Більшість жінок дітородного віку, на жаль, нині не мають адекватних запасів заліза і під час вагітності потребують додаткового його приймання в кількості 30—60 мг на добу, а за наявності анемії на початку вагітності — до 120—240 мг на добу.
Фізіологічна потреба людського організму в інших біомікроелементах, за сучасними даними, дорівнює (у міліграмах на добу): йоду — 0,2; фтору — 3; міді — 2—2,5; марганцю — 3—6; кобальту — 0,1—0,2; нікелю — 0,6—0,8; молібдену — 0,2—0,3; цинку — 10—12.
Життєва потреба у біомікроелементах зумовлена тим, що вони входять до складу тканинних структур (Zn, F, Se та ін.), гормонів (І), вітамінів (Со), ме- талоферментів (Zn, Cu, Mo, Fe, Cr, Ғ, Mn), або є активаторами ферментів (Zn, Mn, Mo, Сг). У разі нестачі есенціального мікроелемента порушуються обмінні процеси і відповідні фізіологічні функції. У нормальних біогеохімічних провінціях організм людини, яка споживає достатньо різноманітну рослинну і тваринну їжу, отримує всі потрібні йому біомікроелементи в достатній кількості. У найкращому становищі перебуває міське населення, оскільки у великі населені пункти харчові продукти надходять із різних геохімічних ареалів. Проте особливості геологічної історії і ґрунтоутворювальних процесів в окремих місцевостях призвели до того, що нерідко буває надлишковим або недостатнім вміст у ґрунті мікроелементів (есенціальних або неесенціальних). Місцевості (ареали), де в ґрунті або воді не вистачає, або є надлишок хімічних елементів, називають аномальними геохімічними провінціями.
Брак або надлишок у грунтах тих чи тих мікроелементів може зумовити недостатнє або надлишкове надходження їх у рослини, а через рослини і питну воду — у тваринні організми. Унаслідок цього на території аномальних геохімічних провінцій у тварин і людей можуть бути відхилення в обміні речовин, функціональні й морфологічні зміни, навіть захворювання. Характер порушення обміну речовин або клінічна картина захворювання залежать від того, який мікроелемент (або мікроелементи) в даному ареалі в дефіциті або надлишку. Однак усі види порушень, що залежать від геохімічної, об'єднують у поняття "біогеохімічні ендемії".
Донині серед тварин виявлено низку геохімічних ендемій, що є наслідком нестачі або надлишку I, F, Mn, Zn, Co, Cu, Se, Sr, Be, Li, Mg та ін. Описані "ендемії-міксти", що виникають унаслідок нестачі декількох мікроелементів. Значно складніше виявити зв'язок між геохімічними умовами місцевості і станом здоров'я людей, оскільки в цьому разі нашаровується вплив соціальних умов. Геохімічні умови місцевості найбільше впливають на сільське населення, якщо в його харчуванні переважають місцеві продукти. Ось чому найтяжчі ендемії зоба спостерігалися серед сільського населення гірських місцевостей, харчування якого найбільш автономне.
Ще у XIX ст. було встановлено, що причиною ендемічного зоба є недостатня кількість у ґрунті та місцевих харчових продуктах йоду. На початку XX ст. у багатьох країнах світу було виявлено ендемії флюорозу ("плямиста емаль зубів"), що спричинюється високим вмістом фтору в гірських породах і воді підземних джерел водопостачання (колодязях, артезіанських свердловинах). Потім з'ясувалося, що вживання води з низьким вмістом фтору призводить до ендемічного поширення карієсу зубів. Пізніше було виявлено біогеохімічні ендемії, пов'язані з високим вмістом у ґрунті молібдену ("молібденоз", або "ендемічна подагра"), стронцію (хондро- і остеодистрофія), свинцю (порушення з боку нервової системи), селену (ураження травного каналу і печінки) тощо.
Виявлення біогеохімічних ендемій нерідко є складним завданням. Якщо ендемічний зоб або флюороз зубів характеризується вираженими морфологічними змінами, що полегшує їхню діагностику, то інші біогеохімічні ендемії визначити значно важче. Крім того, є дані, що спричинені геохімічною ситуацією місцевості відхилення в обміні речовин можуть негативно впливати на реактивність організму, зменшуючи його стійкість до дії шкідливих чинників навколишнього середовища, в тому числі до онкогенних. Так, у місцевостях із низьким рівнем селену в ґрунті і харчових продуктах виявлено підвищену захворюваність на рак.
До заходів, що запобігають виникненню і поширенню ендемічних захворювань, належать унесення в ґрунт тих біомікроелементів, яких у ньому немає, раціоналізація харчування населення, завезення харчових продуктів у ендемічні місцевості, додавання дефіцитного мікроелемента, наприклад, йоду до кухонної солі, хліба або питної води, заміна джерел води, багатих на фтор або інші мікроелементи, фторування або дефторування води залежно від місцевої ситуації тощо.
Усе викладене свідчить про те, що виявлення, вивчення і ліквідація біогеохімічних ендемій людини є актуальним завданням охорони здоров'я.
Недостатній вміст йоду в ґрунті, воді, харчових продуктах деяких місцевостей є причиною ендемічного зоба, що належить до найпоширеніших біогеохімічних ендемій. Вважають, що ендемічним зобом уражені десятки мільйонів людей. Ендемічний зоб поширений у багатьох країнах Африки, Азії й Америки. Лише в країнах Центральної і Південної Америки значне збільшення щитоподібної залози, а в багатьох районах і тяжкі форми ендемічного зоба зареєстровано більше ніж у 10 млн людей.
Йод потрібний для утворення тироксину — гормону щитоподібної залози. Недостатнє надходження йоду в організм, що порушує функцію щитоподібної залози, призводить до гіперплазії, є головною причиною виникнення ендемічного зоба. Оптимальну добову потребу організму в йодові визначають як 100—200 мкг за всіх інших сприятливих умов. Найбільша потреба в цьому мікроелементі у вагітних і підлітків.
Головним джерелом йоду для організму людини є харчові продукти. Середній вміст йоду в харчових продуктах із неендемічних місцевостей коливається від 10 до 50—70 мкг/кг; а з ендемічних — від 3 до 20 мкг/кг. Найбагатші на йод продукти морського походження (риба, безхребетні, водорості).
Найвираженіші форми ендемічного зоба спостерігають у глибині континентів, далеко від морів, куди з опадами приноситься мало йоду, а також у гірських районах (Анди, Гімалаї тощо), де розталі і метеоритні води інтенсивно вимивають йод із ґрунтів. Менш тяжкі ендемії зоба зустрічаються в рівнинних районах, де ґрунти бідні на йод. Ендемічний зоб поширений і стійко зберігається серед тих груп населення, котрі отримують велику частину продуктів харчування з обмеженого географічного району.
Запропоновано вважати район ендемічним щодо зоба, якщо збільшення щитоподібної залози хоча б І ступеня виявлено (шляхом пальпації) у 5% дівчаток віком 12—14 років (найчутливіший контингент). Дану місцевість слід розглядати як зобну і таку, що потребує проведення профілактичних заходів. Що більшою є недостатність йоду (менше ніж 30—40 мкг у добовому раціоні), то значніша захворюваність на зоб. В осередках вираженого зоба поширені кретинізм, розумова неповноцінність, низький зріст, глухонімота, а в людей, яким понад 40—50 років, — мікседема. Вважають, що в місцевостях, де вміст йоду в харчовому раціоні близький до мінімальної потреби (50—75 мкг), збільшити його недостатність і тим самим спровокувати захворювання на зоб можуть так звані зобогенні чинники. Хімічні зобогенні чинники містяться в капусті, буряках, сирих бобах, сої, соєвому молоці (термічне оброблення зменшує або ліквідує цей ефект). До фізичних зобогенних чинників належить холодний клімат. Недостатність вітамінів або надлишок в їжі ПНЖК також негативно впливають на обмін йоду.
Основним протизобним профілактичним заходом є збагачення одного з основних продуктів харчування йодом, для чого до нього додають таку кількість йоду чи калію (або натрію) йодату, щоб у кількості продукту, який з'їдають на день, містилося 100—150 мкг йоду. Найбільшого поширення набуло йодування кухонної солі. При цьому виходять із розрахунку, що протягом доби людина вживає 10—15 г солі. Під час зберігання йодованої солі можливі втрати йоду. Тому потрібний санітарний контроль за умовами йодування солі, її зберігання і вмістом у ній йоду. Як засвідчив досвід, залежно від тяжкості ендемій, заходів дотримання населенням рекомендацій застосовувати лише йодовану сіль, якості йодування і санітарного контролю за ним захворюваність на зоб знижується на 49—95%. Важливо зазначити, що при цьому поліпшуються й інші показники здоров'я.
У деяких країнах йодують лише кухонну сіль, яку використовують для випікання хліба. Добрий протизобний ефект давало застосування таблеток, які містять калію йодид. Однак найреальнішим й найефективнішим протизобним заходом є використання йодованої солі.
Слід зауважити, що розвиток шляхів сполучення між різними районами зумовлене цим завезення продуктів харчування з неендемічних місцевостей, очевидно, також сприятиме оздоровленню ендемічних осередків. Доцільно забезпечити першочергове постачання їх продуктами моря, багатими на йод. Має значення і загальна раціоналізація харчування населення.
Плануючи протизобні заходи, слід враховувати дані про те, що під час здійснення програм йодної профілактики в деяких осіб старшого віку можливий розвиток тиреотоксикозу. У разі виявлення таких випадків доцільно на 30—40% знизити рівень йоду в йодованій солі.
У тих місцевостях, де географічні або економічні чинники перешкоджають здійсненню планів профілактики зоба за допомогою йодування солі, запропоновано використовувати одноразове підшкірне уведення йодованої олії з насіння маку (він містить 37% йоду). Дітям до 2 років уводять 0,22 мл олії, від 2 до 6 років — 0,5 мл, 6—12 років — 1 мл, 12—18 років — 2 мл, дорослим — 4 мл. Одноразове уведення йодованої олії сприяє також зворотному процесу вже наявного зоба. Воно запобігає розвиткові зоба щонайменше на 1 рік, а в більшості випадків — на 2 роки.