minerali

 

Minerali

Živi organizmi izgleda selektivno biraju izvesne elemente iz prirode dok druge odbacuju. Ljudsko telo sadrži otprilike 35 elemenata. Četiri od njih (vodonik, kiseonik, ugljenik i azot) sačinjavaju 99 % strukture atoma.

Kao na primer, naj rasprostranjeniji elemenat u Zemljinoj kori je kiseonik (67%) silicijum(28%) i aluminijum ( 8%).

Preostali 1 % elemenata u ljudskom telu (sa izuzetkom sumpora) su neorganski ili mineralni sastavni delovi tela i oni formiraju pepeo kada se telo „spali”. Sedam preostalih elemenata, natrijum, kalijum, kalcijum, magnezijum, fosfor,sumpor, i hlor, zajedno predstavljaju 0.9% težine čoveka. Sedamnaest drugih sačinjavaju ostalih 0.1%, od kojih se neki, ali ne svi, smatraju esencijalnim u ishrani.

Ovi elementi se javljaju u izmerljivim koncentracijama ali ne obavljaju esencijalne biološke funkcije. Kadmijum je jedan takav primer. Novorođena beba nema ove elemente, ali postepeno akumulira kadmijum jedući i dišući, do te mere da tokom svog života prosečna osoba koja živi u industrijskoj oblasti akumulira na miligrame ovog elementa.

Ne samo da kadmijum nema nikakvu esencijalnu funkciju u našem telu već je čak i nepoželjan elemenat i potencijalno štetan.

Većina eksperata se slažu da su 13 minerala esencijalnih za ishranu.

Ovo su minerali čiji konstantni nedostaci mogu izazvati pogoršanje funkcionisanja (bolesti) organizma što se može sprečiti i izlečiti uzimanjem dodataka. Postoje još uvek neka pitanja u vezi ostalih sedam. (tabela 1)

Funkcionisanje elemenata minerala je strukturalno, osmotsko, katalitičko i signalizaciono. Kalcijum igra najočigledniju ulogu kao strukturalna komponenta kosti ali takođe učestvuje u mnogim primerima ćelijske signalizizacije.

Natrijum, hlor i kalijum sačinjavaju većinu minerala čije su funkcije održavanje osmotskog i balansa vode i električnog potencijala membrane.

Ovi mikro mineralni elementi navedeni u tabeli 1 su istorijski klasifikovani kao „minerali u tragovima” pre svega zato što se javljaju na nivoima ispod nivoa mogućnosti detekcije. Uopšteno, ovi minerali funkcionišu kao biokatalizatori. Gvožđe je jedan od najčuvenijih primera zato što je nedostatak gvožđa verovatno najučestaliji nedostatak na planeti ( od anemije pati više od 15% svetske populacije ). Bakar i cink su prototipni biokatalizatori zato što bukvalno sve njihove poznate funkcije uključuju ili katalitičku ili strukturnu ulogu u raznim enzimima.

Bakar je jedinstven po tome što se simptomi njegovog nedostatka kod eksperimentalnih životinja mogu objasniti nedostatkom poznatih enzima. Sa druge strane nedostatak cinka izaziva simptome koji nisu direktno svojstveni ni za jedan od pedeset enzima u kojima je prisutan. Selen, mangan i molibden su takođe sastojci enzima. Simptomi nedostatka selenijuma i mangana su dobro okarakterisani međutim nedostatak molibdena nedovoljno je ispitan.

Najvažniji razlog zbog kojeg bi trebalo uključiti molibden među 13 esencijalnih hranljivih elemenata je taj što je prisutan ( i kao takav funkcioniše) u nekoliko važnih enzima. Neki mikro minerali služe za vrlo malii broj bioloških funkcija.

Jod i kobalt su isključivi sastavni delovi tiroidnih hormona i vitamina B 12.

Ovi elementi ne vrše nijednu drugu funkciju. Ostali minerali su oni koji se javljaju u značajnoj koncentraciji u ljudskom telu i najverovatnije služe za važnu biološku funkciju. Međutim, ne postoje izveštaji o nedostatku i biohemijskim funkcijama ovih minerala. Fluor je jedinstveni primer minerala koji za sad nema nikakvu biološku funkciju ali pošto je koristan za zdravlje zuba, predlaže se njegova upotreba.

Tabela 1

Poznati esencijalni hranljivi minerali

ElementKoličina u 70-kg čovek (g)Funkcija

Makro minerali

Kalcijum1.200Sastavni delovi kostiju; izaziva pretvaranja u dejstvu hormona, kontrakcije mišića, zgrušavanje krvi i strukturna uloga kod proteina.
Fosfor700Komponente kostiju potrebne za aktiviranje visokih energetskih posrednika.
Kalijum240Osmotska, elektrolitička i balansiranje vode
Hlor120Osmotska, elektrolitička i balansiranje vode
Natrijum120Osmotska, elektrolitička i balansiranje vode
Magnezijum35Aktiviranje ATP-a, kinaze i drugih enzima.

Mikro minerali

Gvožđe4.0Katalitička redukciona reakcija, oksigenizacija i O2 prenos proteina
Cink2.0Katalitička kao luizit kiselina i strukturna funkcija za metalo enzime.
Bakar0.1Katalitičke u redukcoinim reakcijama neke uključujući i gvožđe.
Selenijum0.020Strukturalne i katalitičke komponente peroksidaza, naročito glutation peroksidaze. Pruža anti oksidantsku zaštitu.
Jod0.015Komponente tiroidnih hormona.
Molibdena0.012Struktutrne komponente enzima, naročito ksantin oksidaze i sulfit oksidaze.
Mangan0.015Katalitička uloga u enzimima koji su uključeni u formiranje hrskavice.
Kobaltb0.015Katalitička uloga u enzimima koji su uključeni u formiranje hrskavice.
Skraćenica: ATPase, adenozin trifosfataze.
aBiohemijski dokaz samo da je esencijalan.
bEsencijalna samo kao komponenta vitamina B12.

Kalcijum i Fosfor

Otprilike 99 i 85 % od ukupne količine kalcijuma i fosfora u ljudskom telu nalazi se u kostima. Oba jona napuštaju kost i odlažu se nazad svaki dan predstavljajući normalnu metaboličku aktivnost takozvani „ obrt” kostiju. Ostalih 1 % kalcijuma pronađen je u vanćelijskim i inutarćelijskim bazenima i apsolutno su od kritične važnosti za normalno funkcionisanje tela kao što su kontrakcije mišića i nervne aktivnosti. Iako vrlo retko, nagli pad u vanćelijskoj koncentraciji kalcijuma ( < 50%) može uzrokovati opasna stanja grčenja i trzanja.

Nervne ćelije potopljene u hipokalkemičnu tečnost spontano „gore”, što dovodi do nekontrolisane nervne aktivniosti i grčenja mišića. Većina vanćelijskog kalcijuma je hemijski uravnotežena sa kostima. Otprilike 30% je pod hormonskom kontrolom od strane nekoliko hormona, paratiroidnog hormona, vitamina D i tirokalcitonina. Kao rezultat, koncentracija vanćelijskog kalcijuma je u velikoj meri konstantna. Količina fosfora u krvi je nestalna mnogo više i javlja se u većim količinama u urinu.

Upijanje kalcijuma iz hrane zavisi od brojnih hranljivih i psiholoških faktora.

Vitamin D se sitetizuje u kožu kada se izloži ultra ljubičastom zračenju ( 290 do 315 nanometara UV svetlosti). Losioni sa faktorom zaštite protiv Sunca (SPF ) 8 mogu smanjiti ovu sintezu i do 90 %. Nedovoljno izlaganje sunčevim zracima je jedan od osnovnih uzroka nedostatka kalcijuma primećenom na prelazu veka u zemljama severnih geografskih širina.

Za vidljivu promenu što se tiče stepena apsorpcije kalcijuma iz hrane potrebno je nekoliko nedelja, i svodi se na mogućnost ljudi da tolerišu ishranu koja pruža relativno malo kalcijuma ( 200 do 400 mg/ na dan). Ovaj proces aktivacije postaju manje efikasan kako starimo uglavnom zbog rastućih potreba za kalcijumom.

Faktori ishrane koji utiču na apsorpciju kalcijuma su dobro poznati. Oni uključuju helat organske kiseline kao oksalsku i heksafosfornu kiselinu. Prva je najjača i odgovorna je za primetno smanjenje „mogućnosti” kalcijuma nađenom u spanaću. Količina kalcijuma koju sadrži hrana je samo približna vrednost količini kalcijuma koja je na kraju „dostupna.”

Procenjena delimična apsorpcija ( procenat unosa apsorbovan u organizam ) kalcijuma iz ovih namirnica varira od 5 % iz spanać do 61% iz brokolija. Povrće iz familije Brassica kao što su brokoli i kupus izgleda da imaju malu količinu oksalata i na taj način sadrže kalcijum koji ispoljava višu bio dostupnost nego mlečni proizvodi. Mleko i mlečni proizvodi sadrže relativno veliku količinu kalcijuma kao i relativno veliku delimičnu apsorpciju (30%), rezultirajući najveću količinu unosa kalcijuma.

Laktoza u mleku pojačava apsorpciju kalcijuma kod beba međutim kod odraslih efekat je manje jasan. Ostali hranljivi faktori utiču na zadržavanje kalcijuma iz hrane ali imaju malo uticaja na njegovu apsorpciju.

Na primer,

uzimanje velike količine natrijuma ili proteina uzrokuje povećani gubitak kalcijuma preko mokraće. Protein povećava gubitak bubrežnog kalcijuma povećavajući nivo kiseline u bubregu dok natrijum povećava gubitak kalcijuma preko zajedničkih bubrežnih prenosioca. Oba ova stanja mogu uticati na balans kalcijuma i na kraju i za potrebe za ovom hranom. Gubitak kosti povezan sa hroničnim nedostatkom kalcijuma ili negativnim balansom kalcijuma na kraju dodvodi do slabljenja kostiju ili osteoporoze.

Dodaci kalcijuma mogu imati protivni efekat bio dostupnosti gvožđa.

Nedostatak kalcijuma se uglavnom javlja kao gradska bolest ili upala kostiju kod male dece. Kosti se deformišu ( krive noge) i slabe zbog nedovoljne kalcifikacije proteinske matrice kostiju. Ovaj nedostatak može nastati kao rezultat manjka kalcijuma u hrani (što je vrlo retko) ili zbog nedovoljne sinteze vitamina D.

Istorijski, nedovoljna sinteza vitamina D je bio glavni uzrok, zbog nedovoljne izloženosti tela sunčevoj svetlosti. Moguće je, međutim, da je u pitanju više faktora, oksalati i kulturni običaji ( oblačenje), koji su odigrali važnu ulogu u porastu rahitisa naročito kad se uzme u obzir da su poslednja istraživanja rađena blizu ekvatora delova sveta gde sunca ima u izobilju.

Nedostatak kalcijuma izgleda da nije primarni uzrok osteroporoze. Stanje je opisano kao takvo, ne zbog neadekvatne mineralizacije kostiju već kao potpuni gubitak kosti i u proteinskoj matrici i u mineralu. Kosti slabe i podložne su prelomima.

Natrijum i Hlor

Količina natrijuma u telu čini otprilike jednu desetinu kalcijuma. Jedna trećina od toga se nalazi u kostima međutim njena metabolička važnost je nepoznata. Natrijum i hlor sačinjavaju glavni katjon i anion, u vanćelijskoj tečnosti čoveka. Natrijum je primarni faktor osmotskog pritiska vanćelijske tečnosti i kao takav je glavni činilac obima vanćelijske tečnosti.

Koncentracija jona natrijuma se menja manje od 3% dnevno bez obzira na dramatičnu promenljivost u njenom unosu. Ovo je odraz vrlo striktno kontrolisanog i u velikoj meri regulisanog sistema da bi se održao konstantni osmotski pritisak. Tokom većegi dela ljudske evolucije, dostupnost soli iz hrani bila je vrlo ograničena. Većina natrijuma u hrani ( i hlora) su bili dostupni kroz meso i povrće, koje sadrži veoma male količine.

Stoga su ljudi i drugi sisari razvili fiziološke mehanizme koji dozvoljavaju skladištenje natrijuma pod ekstremnim uslovima. Ovaj fiziološki sistem zaštite obuhvata receptore pritiska, bubrežni renin, plućni angiotensinogen, nadbubrežni aldosteron i pritisak zavisnosti sve to čini, potrebe za natrijumom ekstremno teško proceniti.

Na primer,

Yanomamo Indijanci iz Severnog Brazila unose svega 1 mEq/natrijuma dnevno. To je otprilike 60 mg soli na dan ( 100 puta manje od količine koju upotrebljavaju ljudi na Zapadu). Drugi ekstrem su severni Japanci, koji jedu otprilike 26 grama soli na dan. Ovaj region Japana mora da ima neobično velik broj slučajeva izliva krvi na mozak, najverovatno povezano sa velikom zastupljenošću slučajeva ljudi sa visokim krvnim pritiskom.

Ostali delovi sveta kao Severna Evropa i SAD koriste otprilike 10 gr/ i manje soli na dan. Sadržina natrijuma i kalijuma u nekim odabranim namirnicama je prikazana na slici1. Izgleda da mnoga ne obrađena hrana sadrži vrlo malo natrijuma. Procene o unosu natrijuma govore da se više od 85 % natrijuma na Zapadu unosi kroz obrađenu hranu.

Ovoje jasno ilustrovano progresivnim povećanjem nivoa natrijuma u grašku (svežem, smrznutom i konzervisanom) i što je možda još važnije, darmatična redukcija kalijuma. Krajnji rezultat je obrnut prirodnom odnosu natrijuma i kalijuma prisutnom u svim svežim biljkama.

Nedostatak natrijuma u organizmu se ne javlja čak ni u oblastima gde je so retka. Abnormalni gubitak natrijuma i ostalih elektrolita, međutim može se javiti u slučajevima ekstremnog znojenja, hronične dijareje i povraćanja ili bolesti bubrega, svi ovi uzroci prouzrokuju nemogućnost zadržavanja natrijuma. Akutna stanja dijareje ili povraćanja koja prouzrokuju gubitak 5 % telesne težine mogu dovesti organizam u stanje šoka.

Najvažnija terapija u ovakvim uslovima je nadoknaditi natrijum i vodu. Nedostatak hlora je prijavljen je dece koja jedu hranu sa niskim sadržajem natrijum hlorida. Pokazuju znake metabolic alkalosis, dehidracije, anoreksije i prestanka rasta. Nedostatak kalijuma može značajno uticati na rad srca, i višak i manjak seruma kalijuma može izazvati aritmiju.

Magnezijum

Magnezijum je važan unutarćelijski jon uključen u mnoge enzimske reakcije u oksidaciji hrane i sastavni deo sinteze ćelija. Otprilike 60% magnezijuma se nalazi u kostima, gde se otprilike pola oslobađa pri resorpciji kostiju. Magnezijum je u hrani široko rasprostranjen u biljnim i životinjskim proizvodima sa najvećom koncentracijom nađenom u celim žitaricama i povrću sa zelenim lišćem (velika količina hlorofila). Kod rafinisane pšenice, odstranjivanjem klice i njenog spoljnog omotača odstranjuje se otprilike 80% magnezijuma iz pšenice.

Mesa i većina voća i povrća su siromašan izvor magnezijuma. Apsorpcija magnezijuma nije povezana sa apsorpcijom kalcijuma ( nezavisno od vitamina D) i relativno nije pod uticajem sadržaja hrane. Fitati i fosfati međutim, mogu suprotno delovati na pristupačnost magnezijuma formirajući ne rastopljive proizvode iako je njihova praktična svrha nejasna. Eksperimentalno je proizveden nedostatak magnezijuma kod ljudi. Magnezijum u urinu je spao gotovo na nulu, dok je plazma bila relativno dobro očuvana.

Promena u mokraćnom izlučenju odražava urinarni prag za magnezijum. Učestali manjk, međutim, deluje na neuro mišićnu aktivnost, na kraju dovodeći do drhtanja i grčenja. Serum i nivo kalcijuma u urinu značajno su smanjeni i ne obnavljaju se paratiroidnim hormonom. Zaključeno je da je magnezijum ključan za angažovanje kalcijuma iz kosti. Nedostatak magnezijuma pod normalnim okolnostima je malo verovatan osim u prisustvu nekog od oboljenja kao što su bubrežna oboljenja ili alkoholizam.

Gvožđe

Preko 65% gvožđa u telu se nalazi u hemoglobinu, respiratornom pigmentu zaduženom za transport kiseonika između tkiva. Jedna trećina telesnog gvožđa se skladišti i može se mobilisati u slučaju potrebe. Količina skladištenja je različita i zavisi u mnogome od godina i pola. Izvori hrane bogati gvožđem su komplikovani zbog raznih faktora koji utiču na bioraspoloživost gvožđa u hrani.

Ne helatirani –

izvori gvožđa nalaze se u biljkama i proizvodima od povrća i mogućnost apsorpcije iz ovih izvora (naspram hem nađenih u mesu ) je generalno manja i uslovljena je vrstom hrane koju konzumirate. Vitamin C je verovatno najznačajniji pojačivač apsorpcije ne-heliranog gvožđa, dok su fenoli iz biljaka kao što su tanini nađeni u čaju i fitati nađeni u žitaricama jedni od najjačih inhibitora. Nijedan od ovih faktora, međutim, ne utiče na apsorpciju helatiranog gvožđa pronađenog u mesu.

Nivo gvožđa može primetno uticati na nivo gvožđa koji će biti apsorbovan iz obroka – nizak nivo pojačava apsorpciju. Efekat je najizraženiji kod non-heme gvožđa, menjajući se četvorostruko u poređenju sa 50 procentnom stopom apsorpcije heme gvožđa. Iako nivo gvožđa može uticati na apsorpciju, najvažniji faktor koji utiče na apsorpciju gvožđa je sastav hrane.

Jasno je da je apsorpcija non-heme gvožđa primetno uslovljena karakteristikama hrane sa kojom se uzima i da postoje jasne razlike u apsorpciji iz heme i non-heme gvožđa. Nedostatak gvožđa je retko povezan sa njegovim unosom. Većina uzroka anemije ( premalo hemologlobina) uključuju gubitak krvi i/ ili ishrana koja ne sadrži pojačivače ( kao meso ili askorbska kiselina) ili veliki nivo inhibitora.

Infekcije takođe mogu uticati na promenu metabolizma gvožđa značajno, čak do te mere da se većina anemija u svetu javlja zbog hronične infekcije. Gubitak gvožđa kod žena i muškaraca poznat je ali količina gvožđa u hrani zavisi od ishrane uopšte.

Cink

Cink je prisutan u svim tkivima i obavlja strukturalnu i katalitičku funkciju u mnogim različitim enzimima. Na žalost, promene u aktivnostima ovih enzima nisu dovoljne da bi se objasnili patološki efekti eksperimentalnog nedostataka cinka. Životinje korištene za eksperiment odbijaju da jedu hranu siromašnu cinkom.

Nedostatak cinka kod ljudi je demonstriran pre otprilike dve decenije u SAD.

Deca od 6 meseci do 5 godina starosti su pokazala mali nivo cinka u kosi u odnosu na druge ispitane grupe. Cink u kosi i osećaj ukusa obnovljen je u roku od 3 do 5 meseca po uzimanju dopunskog cinka. Ranija istraživanja su takođe otkrila nedostatak cinka u regionima kao što su Iran, Egipat.

Vrlo je teško ustanoviti nivo cinka kod ljudi. Serum cinka nije dovoljan da bi mu se procenila hranljiva vrednost. U eksperimentalnim situacijama, serum cinka značajno opada (<50%) po njegovom smanjenom unosu bez trenutnih (ili vidljivih) efekata po zdravlje. 1974 god. Utvrđena je preporučena dnevna doza (RDA) od 15 mg/ na dan. Sve do 1974 god. nismo imali dovoljno informacija o načinu procene potrebne količine dnevnog unosa cinka. RDA je utvrdila 1989 god. unos cinka za odraslu osobu od 15 mg. dnevno. 2001 god.

Institut za Medicinu procenjuje 11 mg. dnevnih potreba za cinkom . Otprilike 70% cinka koji savremen čovek unosi poreklom je iz životinjskih proizvoda. Žitarice sadrže značajne količine cinka međutim njegova dostupnost varira. Nekoliko mešavina biljaka ometa apsorpciju cinka. Najistaknutija od njih je fitati ( inositol heksa i penta fosfat ). Ovi inhibitori najverovatnije doprinose prirodnom opadanju cinka uočenom kod ljudi.

Bakar

Iako je već 1930 god. utvrđena važnost bakra kod životinja, još uvek je nemoguće utvrditi RDA za bakar kod ljudi zbog nesigurnosti u vezi potrebne količine. Nema sumnje da je bakar esencijalan u ishrani ljudi. Poslednje procene za minimum dnevnog unosa bakra kreću se od 0.4 do 0.8 mg/.

Bakar je od presudne važnosti za funkcionisanje nekoliko enzima, naročito krvne cerul plazmina.

Aktivnost ovih enzima u krvi dramatično pada kod eksperimentalnih životinja ubrzo nakon što im je davana hrana siromašna bakrom, što se smatra indikatorom nedostatka bakra i kod ljudi. Cerulo plazmin je esencijalan za apsorpciju gvožđa ( katališe oksidaciju Fe2x u Fe3x potrebnu za sjedinjavanje gvožđa za transportni protein u krvi, transferin) što objašnjava anemiju koja se javlja prilikom nedostatka bakra.

Za razliku od cinka, svi simptomi nedostatka bakra pod eksperimentalnim uslovima mogu biti objašnjeni promenama u raznim enzimima kojima je potreban bakar. Dve nasledne bolesti su povezane sa abnormalnim metabolizmom bakra, prva ( Menkensova bolest) je povezana sa nedostatkom bakra, dok je druga (Wilsonova bolest) povezana sa prekomernim nagomilavanjem bakra. Preterano uzimanje cinka može izazvati nedostatak bakra.

Primer

nedostatka bakra zbog preteranog uzimanja cinka je primećen kod ljudi i karakterističan je za smanjenu mogućnost apsorpcije bakra. Prevelika količina cinka podstiče crevne proteine koji vežu bakar i na taj način sprečavaju njegov prelaz iz creva u telo.

Jod

Otprilike 80% ukupneg joda (20 miligrama) smešteno je u tiroidnoj žlezdi. Sav jod koji napusti žlezdu napušta je kao sastavni deo tiroidnog hormona – tiroksina i tri triodotironina. U stvari najznačajnija funkcija joda je da je komponenta ovih hormona. Nedostatak joda predstavlja najčešći uzrok mentalnih nedostataka koji se mogu sprečiti.

Pošto se većina joda nalazi u morima, priobalna područja nisu ugrožena.

Međutim, planinske oblasti kao Himalaji, Alpi i planinski masivi u Kini, kao i poplavljena rečne nizije u Aziji, oblasti u kojima se ekstrakcija joda iz zemlje odvijala milionima godina, imaju za posledicu žetve i biljke koje oskudevaju u jodu. Nedostatak joda tokom trudnoće izaziva kretenizam, mane koje nastaju rođenjem a karakteriše ih permanentno kašnjanje u mentalnom razvoju i zakržljali rast.

Kod dece i odraslih nedostatak joda rezultira uvećanom tiroidnom žlezdomi i gušom.

Iako razna hrana kao što je kasava, kupus i repa sadrže goitrogene, supstance koje ometaju metabolizam joda, njihov stvarni značaj nije poznat. Kasava, glavna hrana na području Afrike, može biti izuzetak, naročito ako nije dobro kuvana. Cijanid koji se ispušta prilikom konzumiranja se transformiše i sprečava apsorpciju joda od tiroida.

Gušavost je bila uobičajena bolest u delovima SAD oko Velikih Jezera i zapadno do države Vašington, ali upotrebom jodirane soli skoro je u potpunosti eliminisana do 1950 god. Minimum potrebnog joda da bi se sprečilo oticanje guše otprilike iznosi 1 µcg/kg / dnevno dok je preporučena doza za uzimanje joda dvostruko veća.

Selenijum

Iako je selenijum prvo otkriven kao otrovni metal u tragovima za stoku, sada je jasno da je selenijum esencijalni hranljivi sastojak za sve životinje. Tokom 1930-tih godina stoka koja je pasla na pašnjacima u nekim delovima Velike Britanije i Amerike dobijala je bolest sa manifestacijom gubitka dlake, hromosti, i na kraju smrtnog ishoda od izgladnelosti. Uzrok ove bolesti je bio višak selenijuma u biljkama koje su rasle u zemlji koja sadrži veliku koncentraciju selenijuma.

U stvari, selenijum, više nego bilo koji esencijalni elemenat u tragu, varira u koncentraciji u zemlji širom cele planete. Biljke prikupljaju selenijum iz zemlje ali im nije potreban za rast. Iako nije primećen slučaj trovanja selenijumom kod ljudi u zahvaćenim područjima SAD-a, trovanje lokalnog karaktera u oblastima bogatim selenijumom prijavljena je u Kini gde simptomi uključuju gubitak kose i noktiju.

Kina takođe ima regione sa vrlo malo selenijuma, gde je kod stanovništvu dijagnostikovan nedostatak selenijuma – Keshan bolest (kardiomiopatija) i Keshan- Beck bolest ( degenerativna bolest zglobova).

Iako su tu možda uključeni i drugi faktori, nedostatak selenijuma je vidljivo faktor predispozicije.

Selenijum funkcioniše kao deo nekoliko važnih enzima. Najpoznatiji je rastopljivi enzim, glutation peroksidaze, čija je funkcija smanjivanje vodonik peroksida i organskih ( masnih) peroksida, na taj način sprečavajući oksidaciono uništenje ćelijskih membrana.

Selenijum je ukomponovan u enzim kao amino kiselina selenocistein reakcijama koje su jedinstvene za selenijum.

Zajedno sa vitaminom E, selenijum, kao strukturna komponenta glutation peroksidaze, formira antioksidantsku odbranu protiv oksidativnog stresa.

Potrebe za selenijumom su procenjene različitim metodama.
Na bazi unosa u regionima u Kini sa i bez prisustva bolesti usled nedostataka selenijuma, otprilike 20 µg./dan smatra se adekvatnom količinom za prevenciju njrgovog nedostatka. Procenjena sigurna i adekvatna količina selenijuma predložena za uzimanje od strane SAD Nacionalnog Instituta za Istraživanja kreću se od 50 do 200 µg./dan u 1980-toj god.

Količina koja održava najviši nivo aktivnosti seruma glutation peroksidaze je 70 i 55 µg./dan za prosečnog čoveka ili ženu, što i jestepreporučena količina (RDA) 1989-te god. 1996 god.

Svetska Zdravstvena Organizacija predlaže 40µg za muškarce i 30 µg./dan za ženu.

Unosi veći od 400µg./dan se smatraju da prelaze siguran nivo. Selenijum je dakle primer hranljive supstance koja poseduje vrlo mali razmak između parametara unosa koji je siguran i koji ispunjava potrebe.

Mangan

Prirodno normalna količina mangana u telu je vrlo mala – otprilike 15 miligrama ili vrlo slično jodu. Za razliku od joda, nedostatak mangana nije primećen kod ljudi ali nastaje prirodno kod pilića i eksperimentalno kod drugih vrsta. Mangan je potreban nekolicini enzima, koji mogu ali i ne moraju biti uključeni u simoptome nedostatka mangana.

Simptomi uključuju nesrazmeran rast, abnormalnosti skeleta i ne ispravnost u metabolizmu lipida i ugljenih hidrata. Uloga mangana u sintezi mukopolisaharida komponente kostiju i hrskavice je presudna budući da je mineralizacija kostiju nezavisna od mangana.

Prevelike količine mangana mogu uticati na apsorpciju gvožđa.

U uslovima nedostatka gvožđa, apsorpcija mangana je pojačana. Mangan i gvožđe dele slično mesto za apsorpciju. Preporuke za unos mangana kroz hranu su od 2 do 5 mg/dan. Ova količina je dovoljna da nadomesti 50% mangana koje telo izgubi svake 3 do 10 nedelja.

Hrom

Hrom je jedan od najinteresantnijih i potencijalno važnih elemenata u tragu pošto ima uticaj na delovanje važnog hormona, insulina. Na žalost, konačna uloga hroma u ovome čeka dalja proučavanja. Smanjena osetljivost perifernih tkiva na insulin izgleda primarna biohemijska rana u eksperimentalnom smanjenju hroma.

Pogoršana tolerancija na glukozu je pridodata oskudici hroma u nekoliko eksperimentalnih modela.

Takođe nekoliko pacijenata koji su primali total parenteral. Ishranu su reagovali predvidljivo na dodatak hroma, usled poboljšane tolerancije prema glukozi. Ova otkrića su utvrdila da je hrom esencijalan u ishrani za ljude ali specifični simptomi nedostatka kod onih koji su primali oskudne količine nisu se pojavili. Iskreno, malo je verovatno da se nedostatak hroma može dogoditi pod normalnim uslovima zbog veoma male količine koja je potrebna.

Čak, granicu nedostatka je vrlo teško dijagnostikovati zbog nepouzdanih markera za dijagnozu u vezi hroma. Za sada, nema uverljivog dokaza da su dodaci hroma opravdani ili korisni. Čak i predložen unos za odrasle (50 do 200µg./dan) nije siguran podatak zbog nedostatka pouzdanih metoda za njegovo utvrđivanje.

Fluor

Fluor se generalno ne smatra esencijalnim elementom. Međutim, smatra se korisnim pošto njegovim normalnim uzimanjem smanjujemo zubni karijes. Pretpostavlja se da je mehanizam ove dobiti ugradnja fluora u mineralnu strukturu zubne gledi, na taj način proizvodeći otporniji mineral apatit kristala.

Preko 99% fluora u telu je nađeno u kostima i zubima kao komponenta minerala apatit kristala.

Neobično visok nivo unosa fluora izaziva permanentno gubljenje boje zuba ili zube sa mrljama, stanje utvrđeno kod dece koja su pila pijaću vodu sa 2 do 3 dela fluora po milionu. U pijaćoj gradskoj vodi nivo fluora se uglavnom održava na 1 delu po milionu.

Silicijum i nikl

Silicijum je mineral kojeg najviše ima u Zemljinoj kori. Zato je začuđujuće što potreba za silicijumom u biološkom sistemu nije značajnija. Ograničena istraživanja koja su vođena do 1974 god. ukazuju na ulogu silicijuma u razvitku zrelih kostiju kod kokošaka i pacova. Potrebe čoveka nisu utvrđene ali se procenjuju na 10 do 20 mg./na dan.
Najverovatnije unosi ove količine utvrđeni su pod normalnim uslovima.

Nedostatak nikla je esperimentalno izveden na nekoliko vrsta. Rezultati:

zastoj rasta i promene u metabolizmu gvožđa. Nikl je otkriven u enzimu ureaze iz bakterije, gljivica, kvasca, algi, biljaka i beskičmenjaka. Nikl je komponenta mnogih enzima, i taj način nikl ima važnu funkcionalnu ulogu kod viših organizama uključujući ljude.

Molibden

Molibden je esencijalna komponenta najmanje 3 važna enzima kod ljudi i životinja. Nedostatak ovih enzima, sulfit oksidaze, može prizvesti ozbiljne posledice –blokade i ozbiljan mentalni zastoj kod dece. Uputstvo za količinski unos molibdena ne može biti dato ni otprilike. Nedostatak molibdena nije primećen kod bilo koje vrste pa ni kod ljudi.

Bez obzira na to, biohemijska uloga molibdena kao komponente nekoliko enzima svrstava je u esencijalnu hranljivu materiju za ljude.

Kalcijum i osteoporoza ( upala kostiju )

Veza između kalcijuma u hrani i osteoporoze proučavano je godinama. Prvi rezultati su ukazivali da unos kalcijum kroz ishranu nije direktno povezan sa gustinom kostiju (indikator snage kostiju) i da se gubitak kostiju prirodno javlja starenjem. Složenost ovog problema ilustrovan je opservacijom veće grupe ljudi koji su unosili hranu siromašnu kalcijumom i pored toga mali broj njih je uočeno da pate od osteoporoze.

Genetski doprinos za gustinu kostiju dobro je poznat.

Proučavanje jednojajčanih blizanaca pokazalo je da su u varijacije u debljini kostiju uslovljene naslednim faktorom. Majke sa osteoporozom imaju ćerke od 30 godina koje imaju gustinu kostiju koja je značajno manja u odnosu na standard za tu starosnu dob. Intervencije kalcijumom kroz ishranu su proučavane u raznim istraživanjima. Istraživanja u poslednjoj deceniji predlažu da se na neke promene može uticati povećanim uzimanjem kalcijuma ali su one minimalne i kratkog roka.

Na primer-

dodatak kalcijuma od 500 mg/ na dan u toku od 3 godine je uticalo na gustinu nekih kostiju značajno samo kod starijih žena koje su ranije unosile relativno malu količinu kalcijuma( ispod 400 mg/na dan). Dodatni kalcijum nije imao nikakav efekat na starije žene koje su unosile veću količinu kalcijuma inače. Izučavanje je pokazalo da postoji pod grupa starijih žena kojima bi pomogao unos dodatnog kalcijuma.

Pošto vitamin D igra tako važnu ulogu u apsorpciji kalcijuma, naučnici su ispitali ulogu vitamina D i dodatka kalcijuma.

Posle svega, rezultati podržavaju ideju da vitamin D može biti faktor koji može ograničiti apsorpciju kalcijuma iz hrane. Mnoge druge variable mogu biti važne u optimizaciji efektnosti kalcijuma iz hrane. Kiselost hrane, koja je pojačana nakon unosa proteina i biva neutralisana uzimanjem voća i povrća, takođe može doprineti slabijoj apsorpciji kalcijuma.

Alkalna ishrana bogata kalijumom smanjuje gubljenje kalcijuma iz tela i na taj način čuva kosti. Povećan unos natrijuma doprinose gubitku kalcijuma kroz urin. Prema tome, razvitak osteoporoze nije samo uslovljen niskim unosom kalcijuma kroz ishranu, naročito u kasnijim godinama, već je više rezultat i posledica kompletne ishrane kao i određen genetske pozadine.

Natrijum i kalijum

Ranih 1950-tih naučnici su otkrili da eksperimentalne životinje mogu biti selektovane genetski da budu osetljive na povišen krvni pritisak izazvan unosom soli. Lewis K. Dahl i njegove kolege napravili su genetsku vrstu pacova koja je bila osetljiva na povećane količine soli iz hrane. Ovi pacovi su pokazali neverovatno visok krvni pritisak kada je so u hrani povećana 10 puta iznad normalne.

Bubrezi od pacova su izgleda imali genetski programiranu osetljivost na solju-indiciran povišeni krvni pritisak. Međutim, u nedostatku ove soli, ove životinje su bile normalne. Kalijum u hrani je takođe prepoznat kao važan faktor pošto velike koncentracije mogu pojačati efekat natrijum hlorida. Utvrđenu direktnu vezu između uzimanja većih količina soli u hrani i povećanog krvnog pritiska kod ljudi je bilo teško dokazati. Problem je bio u tome što svi ljudi nisu jednako osetljivi.

Mnogi dokazi proisticali su iz proučavanja raznih populacija sa sasvim različitim količinama unosa soli.

Populacija gde je unos natrijuma nizak ( manje od 100 miligrama soli) ne razvijaju povećani krvni pritisak tokom godina. Oni koji unose relativno velike količine natrijuma pokazuju povećani krvni pritisak sa godinama i dokaze o povećanom broju slučajeva značajno povećanog krvnog pritiska. Nedavna istraživanja na primatima jasno pokazuju da promene u uzimanju soli utiču na promene u krvnom pritisku.

Neki pojedinci mogu biti više podložni ili osetljivi na natrijumom izazvane promene u krvnom pritisku ( slično eksperimentalnim životinjama). Sve poznate mutacije koje su rezultirale u fenotip povećanog krvnog pritiska uključuju neke aspekte izlučivanja i / ili zadržavanja natrijuma u bubrezima.

Vrlo je moguće da će genetska osetljivost na natrijum biti preduslov za razvitak visokog krvnog pritiska pod uticajem okruženja.