Самое распространённое на земле соединение кремния – это оксид кремния (SiO2), кварц. Основными источниками кремния для человека являются твердые пищевые продукты, с которыми поступает до 70-80% микроэлемента и вода (20-30%). Обнаружена зависимость между концентрацией кремния в питьевой воде и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Согласно санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам в воде централизованных систем питьевого водоснабжения содержание кремния не должно превышать 10 мг/л. Можно предполагать, что уменьшение потребления воды пожилыми людьми является дополнительным фактором развития дефицита этого микроэлемента. «Есть мнение», что современные очистительные системы центрального водоснабжения инактивируют соединения кремния, содержащиеся в воде, поступающие к человеку. На первый взгляд может показаться, что правильно пить родниковую воду, однако за качество родниковой воды тоже поручится нельзя, так как туда десятилетиями поступают пестициды. Издавна в курортной практике применяются богатые растворимыми соединениями кремния минеральные воды. Минеральные воды содержат от 20 до 80 мг/л (SiO2). Такие воды назначают при функциональных нарушениях желудка и двенадцатиперстной кишки, хронических колитах, диабете и нарушениях обмена веществ. Кремнистые минеральные воды широко используются при лечении подагры и воспалительных заболеваний мочеполовой системы.
По разным данным в организме здорового человека содержится от 2 до 7 граммов кремния. Интересно, что при туберкулезе легких понижается содержание кремния в поджелудочной железе, уменьшается его выделение почками, ткани теряют в среднем 50% кремния, кости – свыше 40%. При хронических легочных заболеваниях содержание кремния в ногтях снижается на 30–50%, вследствие чего они становятся ломкими.
Много кремния (0,001–0,002% в пересчете на кремнезем) содержится в коже (главным образом в эпидермисе), в волосах и ногтях человека. Количество кремния в коже новорожденных максимально, а с возрастом оно уменьшается. Концентрация кремния в крови больных проказой понижена на 40–50%, что обусловлено его миграцией в очаги поражения для участия в процессе восстановления поврежденной кожи (пролиферации). Примечательно, что уменьшение содержания кремния в коже способствует образованию бородавок. Максимальное количество кремния обнаружено в легких, в железах (надпочечники, щитовидная и поджелудочная железы, тимус, лимфатические узлы), печени, почках, сердце, тканях глаз, аорте, трахее, хрящах, костях, сухожилиях, эмали зубов.
Высоко содержание этого элемента в растворимом белке крови — фибриногене и в образующемся из него нерастворимом белке – фибрине. Нити фибрина полимеризуются и образуют основу тромба, останавливающего кровотечение. Гепарин, являющийся компонентом противосвёртывающей системы крови, содержит более 0,1% кремния. То есть кремний необходим как для свёртывания крови, так и для предотвращения тромбообразования. Это напоминает мне о сходных функциях витамина К и поэтому я желаю предупредить читателей, что участие кремния в одном процессе, не исключает противоположный и сами кремний и витамин К без «указаний с верху» не образуют тромбы.
В кровеносных сосудах кремний сосредоточен главным образом в эластине (0,05–0,017%) и в меньшей мере в коллагене (0,002%). В гладких мышцах кишечника и желудка кремния во много раз больше, чем в обычных мускулах.
Количество кремния и его распределение в тканях в разном возрасте меняется. Например, в стенках артерий новорожденных содержится около 0,007% кремния, а у сорокалетних – лишь 0,0025%. Во внутренних стенках аорты количество кремния с возрастом уменьшается, а в наружной оболочке – увеличивается.
Содержание кремния в тканях головного мозга составляет 0,001–0,01%. Наиболее богаты кремнием твердая мозговая оболочка, кора мозга и мозжечка. Концентрация его в головном мозге зависит от состояния центральной нервной системы. Так, при возбуждении центральной нервной системы количество кремния в тканях мозга уменьшается, а при торможении – увеличивается. Обратное явление наблюдается в оттекающей из мозга крови и спинномозговой жидкости: при возбуждении центральной нервной системы количество кремния в них повышается, при угнетении – понижается. Такое фазовое перераспределение кремния указывает на необходимость поддержания здоровья за счёт ритмичности нагрузки и отдыха. Очевидно психоэмоциональное напряжение без адекватного отдыха, приводит к истощению запасов кремния в организме. Важные функции в метаболизме соединений кремния выполняет печень. При возбуждении центральной нервной системы содержание кремния в ткани печени увеличивается. При избытке печень депонирует его, а при недостатке он извлекается из других органов.
Соединения кремния играют в организме важную защитную роль, повышая способность организма по очищению от токсических продуктов. Это обусловлено тем, что соединения кремния усиливают активность окислительных ферментов печени и облегчают удаление с мочой метаболитов, чужеродных и токсичных веществ. Соединения кремния благоприятно влияют на вегетативную нервную систему и функции надпочечников по поддержанию баланса гормонов стресса. Соединения кремния обладают адаптогенными свойствами.
Исследования, проведённые на цыплятах, показали, что недостаток кремния приводит к деформации черепа, уменьшению и истончению костей скелета, приводящих к многочисленным переломам. У крыс, лишённых кремния в пище, отмечалась потеря волосяного покрова, появлялись признаки себореи, снижение мышечного тонуса и нарушение структуры эмали зубов. Это описание напоминает рахит и остеопороз у людей.
В народной медицине травы, содержащие кремний в органической форме, применялись и применяются при множестве болезненных состояний. Например, отвар хвоща использовали для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, туберкулеза, суставов и костей, при нарушениях свертываемости крови и кожных заболеваниях.
Дефицит кремния в организме может проявляться множеством болезненных состояний, которые наука пока не связывала с дефицитом кремния. В данном сообщении я хочу рассказать о таких болезненных состояниях человека, которые наука связывает с дефицитом кремния в организме, либо перераспределением кремния в тканях организма.
Нарушения равновесия в потоках соединений кремния наблюдаются при таких заболеваниях, как болезни костей и суставов, атеросклероз, рак, проказа, туберкулез, диабет, гепатиты, энцефалит, зоб, некоторые дерматиты, катаракта глаза, заболевания лимфатической системы, рахит, язва желудка и кожи, рожистое воспаление кожи, образование камней в мочевыводящих путях, а также с процессами старения.
Кремний суставы и кости
Наши кости состоят из соединительнотканной основы и минеральной части. Так вот кремний необходим как для создания коллагена (белок соединительной ткани) остеобластами (строители костных тканей), так и для минерализации костей.
Соединительная ткань широко представлена во всех органах, но в большей степени в костях, хрящах, сухожилиях, хрусталике глаза, сосудах, клапанном аппарате сердца, коже, волосах и ногтях.
Сегодня установлено, что кремний усиливает формирование костной ткани и замедляет её резорбцию, способствует правильному отложению кальция в костную ткань, повышая минеральную плотность кости (МПК).
Кремний обнаружен в составе мукополисахаридов; он присутствует в структуре гликозаминогликанов — хондроитинсульфата и гиалуроновой кислоты. Ортокремниевая кислота (ОКК) обеспечивает связь между полисахаридными цепями гликозаминогликанов и их взаимодействие с белками соединительной ткани, чем способствует сохранению эластичности и гибкости соединительной ткани.
Кремний участвует в восстановлении соединительной ткани и замедлении ферментов, разрушающих соединительную ткань (гиалуронидаза).
На стадии формирования костной ткани концентрация соединений кремния оказывается в 25 раз выше, чем в прилегающих областях, уменьшаясь по мере повышения степени минерализации костного матрикса. Кремний стимулирует минерализацию и образование эластина и коллагена, но не может влиять на активность остеокластов, которые в 100 раз быстрее могут разрушать то, что строят остеобласты. Поэтому для поддержания здоровья опорно-двигательного аппарата необходимо остановить войну внутри человеческого существа, остановить самоедство и рационально питаться.
Известно, что коллагеновый матрикс еще не сформированной кости обладает пьезоэлектрическими свойствами и генерирует электрические потенциалы при действии нагрузки на кость. (Пьезоэлектричество — это свойство некоторых диэлектрических материалов физически деформироваться в присутствии электрического поля или, наоборот, производить электрический заряд при механической деформации). Минерализация кости развивается в электроотрицательных областях, которые образуются вследствие сдавления. То есть кремний играет роль в электромеханическом процессе минерализации под действием физической активности.
Высказывается мнение о том, что витамин К оказывает влияние на концентрацию кремния в костной ткани. Витамин К, принимает участие в процессе γ-карбоксилирования остеокальцина - витамин К-зависимого белка, синтезируемого остеобластами при формировании костной ткани и играющего немаловажную роль в регулировании минерализации скелета. Дефицит витамина К чреват развитием остеопении и повышением риска переломов, в то время как его использование в качестве пищевой добавки повышает показатели прочности кости.
Кремний играет важную роль как для усвоения магния и кальция кишечником, так и для создания структуры и поддержания функций связочного аппарата, хрящевой и костной тканей.
В настоящее время твердо установлено, что соединения кремния необходимы не только для соединительной ткани, но и для эпителиальных тканей, которым они, в частности, придают прочность, эластичность и непроницаемость.
После того, как была показана потенциальная роль кремния в костном ремоделировании, был проведен ряд клинических исследований по изучению влияния кремния в составе пищевых добавок на костную массу и прочность костной ткани. Полное отсутствие кремния в рационе рассматривается в качестве одной из основных причин остеомаляции (деминерализация костей). В эпидемиологических исследованиях показано повышение минеральной плотности костей (МПК) при использовании диеты с высоким содержанием кремния до наступления менопаузы. То есть «дорога ложка к обеду». При этом высказывается мнение, что эстрогены и кремний потенцируют действие друг друга.
Сочетание биодоступной формы кремния с другими микроэлементами: цинком, селеном, марганцем, бором, а также витамином К и L-карнитином улучшает регенерацию и энергетический обмен не только в костной, но и хрящевой ткани, сосудах сердца и головного мозга, в коже и её производных.
Меры по профилактике переломов, связанных с остеопорозом, должны быть комплексными и включать, помимо специальных антиостеопоротических препаратов, здоровый сон, дозированную физическую нагрузку и правильное питание, сбалансированное по содержанию магния, кальция, кремния, железа, белков и витаминов.
Синтетические соединения кремния в науке
Исследования биологической активности органических соединений кремния, проведенные еще в СССР, позволили синтезировать вещества, обладающие ярко выраженными нейротропными, ранозаживляющими, противоопухолевыми и иммуностимулирующими действиями. Из группы силатранов — кремний-содержащих соединений на сегодняшний день хорошо зарекомендовал себя препарат 1-(хлорметил)силатран, широко использующийся в косметологии как средство для стимуляции роста волос.
Успешным оказалось применение соединений кремния для лечения атеросклероза. Известно, что при этом заболевании содержание кремния в тканях артерий резко уменьшается.
Многолетний опыт использования силатранов показал высокую степень полного излечения пациентов артериальной гипертензией и облитерирующей артериопатии нижних конечностей.
Одним из важных механизмов повреждения клеточных мембран является активация перекисного окисления липидов (ПОЛ). Силатраны, изменяя структуру мембран, способствуют созданию антиоксидантного эффекта.
В опытах in vitro и in vivo было показано, что силатраны способствуют повышению уровня эндогенного гепарина в крови, что активирует неферментативный фибринолиз.
Силатраны усиливают биосинтез нуклеиновых кислот и протеинов, стимулируют рост клеток, особенно регенерирующихся клеток соединительной ткани и печени, обладают выраженным антикоагулянтным, противовоспалительным и антистрессорным эффектом, защищают эритроциты от разрушения ультразвуком и тяжелыми металлами, препятствуют перекисному окислению липидов.
Изучая обзоры научной литературы по кремнию, я обнаружил, что про синтетические соединения кремния, например силатраны, проведено значительно больше исследований, чем про природные. Отождествлять действия синтетических кремний содержащих веществ на организм с природными соединениями кремния не корректно, однако их следует учитывать, так как организм человека – это уникальная химическая лаборатория, которая способна образовать всё необходимое при наличии исходных материалов.
В организме животных и человека кремний присутствует в трех основных формах. К первой группе относятся неорганические водорастворимые соединения кремния, которые способны мигрировать сквозь клеточные мембраны и легко выводятся из организма. Эти соединения, проникающие внутрь клеток, накапливаются в ядрах и митохондриях. Вторую группу (как и в растительных тканях) составляют соединения кремния, растворимые в органических растворителях (орто- и олигокремниевые эфиры углеводов, стеринов, холина и фосфолипидов). Сюда же относятся и ортокремниевые эфиры соединений белковой природы. В составе третьей группы обнаруживаются нерастворимые полимерные соединения кремния (поликремниевые кислоты и аморфный кремнезем). Препараты, получаемые из кремнийконцентрирующих растений (хвощ, топинамбур, бамбук и др.), вошли в практику фитотерапевтов и нутрициологов и применяются для восстановления здоровья при самых различных заболеваниях. Важную роль в этих препаратах играет и кремний, который, скорее всего, химически связан с присутствующими в них биологически активными органическими соединениями эфирными и (или) водородными связями. Такой кремний усваивается организмом человека значительно легче. В литературе, чаще всего, кремний из растений упоминается, как ортокремниевая кислота (ОКК).
К перечню продуктов, богатых соединениями кремния, относятся орехи, злаки, рис, гречка, кукуруза и кукурузное масло, фасоль, некоторые фрукты и овощи (красный и болгарский перец, тыква).
Усвоение кремния из пищи, богатой клетчаткой, почти в 2 раза выше по сравнению с другими продуктами питания. Есть сообщения, что избыток в рационе магния и кальция нарушают всасывание кремния. На это я хочу сказать, что большинство трав и овощей в своём составе имеют одновременно магний, кальций и кремний. Если рассуждать о здоровье наших древних предков, то взаимодействие этих минералов не мешало нашим предкам быть более здоровыми, чем мы. Однако в современных условиях продукты и препараты, содержащие эти микроэлементы, желательно принимать в разное время.
Количество потребляемого кремния у людей, проживающих в Европейских странах, составляет 20–50 мг/сут, а среди живущих в Китае и Индии 140 — 204 мг/сут. Высокий уровень потребления кремния у последних объясняется преимущественно вегетарианским рационом.
За сутки человек усваивает от 9 до 14 мг кремния. При этом с мочой выделяется около 9 мг/сут. При избыточном потреблении кремния, он эффективно удаляется из организма через органы выделительной системы. Токсические дозы кремния, поступающего в пищеварительный тракт, не установлены, так как они в 1000 раз превышают нормы пищевого потребления микроэлемента.
Дефицит кремния в организме развивается при длительном ежедневном поступлении менее 5 мг в сутки. Причинами его дефицита в организме современного человека могут быть избыточное потребление углеводов и рафинированной пищи, пониженная кислотность желудочного сока. С возрастом усвояемость кремния снижается из-за хронических заболеваний желудочно-кишечного тракта. А также биодоступность кремния снижается в состоянии гиподинамии или иммобилизации. То есть движение – это жизнь, а обездвиженность, через многие механизмы включает болезненные состояния и старение. Избыточное расходование кремния происходит при быстром росте и выраженных физических нагрузках организма. Возможно, поэтому мы получили «хрустальную молодёжь» и большое количество спортсменов-инвалидов. В любом случае, молодёжь и спортсмены должны питаться так, чтобы их рацион был восполнен кремнием в биодоступной форме.
В распоряжении врачей имеется довольно широкий спектр биологически активных добавок (БАД) на основе органических соединений кремния природного происхождения. Однако большинство добавок содержат значительно менее 5 мг кремния, притом в плохо усвояемой и нестабильной форме.
В состав «Органического кремния» Siberian Wellness, помимо кремния (49 мг), входит биотин в суточной дозировке (50 мкг). Биотин – это витамин Н, жизненно важный витамин, при дефиците которого страдает весь организм, особенно мышцы, кожа и волосы.
Использованная литература:
1. Журнал «Остеопороз и остеопатии», №2/2014, «Микроэлементы в профилактике остеопороза: фокус на кремний», д.м.н. И.А. Скрипникова, А.В. Гурьев.
2. Журнал «Успехи Химии», т. 38, 1969, вып. 12, «Биологически активные соединения кремния», М. Г. Воронков и Э. Я. Лукевиц.
3. «Вестник Российской Академии Естественных Наук», 2016/2.
«Биологическая активность соединений кремния. Часть 1. Природные и синтетические кремнийсодержащие соединения», В.Н. Зеленков, В.В. Потапов.
4. «Силатраны», М.Г. Воронков, В.М. Дьяков, 1978.
