Что такое кремний и его роль в организме
Кремний (Si) — естественный и обязательный элемент для жизни, он есть в организмах всех живых существ и признан эссенциальным (жизненно необходимым) микроэлементом. Кремний необходим человеку для здоровья кожи, волос и костей и не только. О роли кремния, признаках дефицита, о том, в каких продуктах кремния содержится больше всего, рассказывает д. м. н., диетолог Марият Мухина.
Содержание в организме и распределение
В разных тканях и жидкостях организма он распределен неравномерно. Наибольшие концентрации кремния обнаруживаются в соединительных тканях: аорте, трахее, сухожилиях, коже, а также в костях, волосах и ногтях. Например, содержание в коже человека достигает 49,5 мкг/г, в волосах — 42 мкг/г, в ногтях — 26,12 мкг/г. Высокие уровни также отмечены в зубной эмали (242 мг/кг сухой массы) и в бедренной кости (более 450 мг/кг сухой массы). В крови кремний присутствует в форме свободной ортокремниевой кислоты, не связанной с белками. Ее концентрация в сыворотке обычно составляет 500–600 мкг/л и может повышаться при увеличении поступления кремния с пищей.
Общее содержание кремния в организме взрослого человека, по данным, может составлять от 1 г до 2 г.
Польза кремния для организма
Роль кремния связана с его участием в формировании и функционировании соединительной ткани.
- Здоровье костей и суставов: необходим для минерализации костной ткани и синтеза коллагена, что важно для прочности костей и хрящей.
- Состояние кожи, волос и ногтей: как компонент соединительной ткани, поддерживает упругость кожи, прочность волос и ногтей.
- Поддержка сердечно-сосудистой системы: снижение уровня кремния в стенках сосудов коррелирует с развитием атеросклероза, что указывает на его роль в сохранении эластичности артерий.
- Иммуномодулирующее и антиоксидантное действие: участвует в работе иммунной системы, обладает противовоспалительными свойствами.
Марият Мухина
д. м. н., диетолог, главный врач клиники
— Кремний выполняет структурную и регуляторную функции. Он входит в состав гликозаминогликанов (ГАГ) в качестве структурного компонента и стимулирует синтез коллагена, являясь важным компонентом межклеточного матрикса соединительной ткани, точнее, стимулирует активность ферментов, участвующих в синтезе гликозаминогликанов и коллагена (пропилгидроксилаза, гликозилтрансферазы). Кремний участвует в метаболизме липидов и фосфора, оказывает противовоспалительное и антиоксидантное действие.
Справочно
Гликозаминогликаны (например, хондроитинсульфат, гиалуроновая кислота) являются углеводными компонентами протеогликанов и выполняют в организме ряд функций:
- структурная: формируют межклеточный матрикс;
- связывание воды и катионов: обеспечивают тургор (упругость) тканей;
- участие в иммунных реакциях, регуляции пролиферации клеток и репаративных процессах;
- защитная: выступают в роли молекулярного (межмолекулярного) сита в межклеточном матриксе, препятствуя распространению микроорганизмов, а также обладают антиадгезивной активностью (препятствуют прилипанию бактерий к поверхности клеток, например, уротелия мочевого пузыря).
Таким образом, кремний, являясь частью структуры гликозаминогликанов, опосредованно участвует в построении и функционировании межклеточного вещества соединительной ткани, обеспечении ее прочности, упругости и защитных свойств.
Антагонизм с алюминием
Кремний может оказывать защитный эффект, снижая токсичность алюминия. Алюминий в избытке обладает нейротоксическим действием. Кремний выступает его естественным антагонистом: снижает всасывание алюминия в кишечнике и усиливает его выведение почками, что может уменьшатьпотенциальные риски для нервной системы.
Продукты с высоким содержанием кремния
Основными источниками кремния являются некоторые напитки и продукты растительного происхождения, например, бобовые, овощи, листовая зелень, фрукты, орехи и цельные злаки (овес, ячмень, неочищенный рис).
Учтите, что содержание элемента резко снижается при очистке и рафинировании сырья. Так, рафинирование зерна (получение белой муки, шлифовка риса) приводит к потере до 90–99% содержащегося в нем кремния.
Лидеры по содержанию кремния
Данные по различным источникам:
- злаки: овес (до 4300 мг/кг), ячмень (до 2720 мг/кг), просо, неочищенный рис;
- овощи и корнеплоды: свекла, редис, зеленые листовые овощи (шпинат), стручковая фасоль;
- фрукты и ягоды: клубника, вишня, абрикосы;
- растительное сырье: отруби (рисовые), некоторые травы (хвощ, крапива);
- вода: является значимым источником ортокремниевой кислоты. Содержание кремния в питьевой воде РФ варьирует от 0,4 до 50 мг/л, в среднем 4–20 мг/л. За счет воды в организм может поступать 6–22 мг кремния в сутки;
- другие напитки: пиво (9–39 мг Si/л), чай, кофе, вино.
Вклад групп продуктов в рацион (на примере исследования в Омской области):
- овощи и бахчевые ~ 41,9%;
- напитки ~ 30,3%;
- хлеб и хлебобулочные изделия ~ 10,6%;
- фрукты ~ 4,8%.
Справочно. Нормирование в воде
Гигиенический норматив содержания кремния в питьевой воде в РФ составляет 10 мг/л (по кремнекислоте). Вода обеспечивает 20–30% суточной нормы кремния.
Возможный вред и противопоказания
Безопасные уровни потребления
Согласно MP 2.3.1.0253-21 , адекватный уровень потребления кремния для взрослых составляет 30 мг в сутки.
Безопасный верхний уровень (для добавок): 700 мг/сутки (установлен Экспертной группой по витаминам и минералам Великобритании, EVM).
Токсичность
Соединения кремния, поступающие с пищей и водой, обладают крайне низкой острой токсичностью для человека. Это связано с тем, что потенциально опасные дозы в сотни и тысячи раз превышают обычное суточное потребление с продуктами питания.
Пероральная токсичность минимальна. При приеме внутрь в виде растворимых соединений (таких как ортокремниевая кислота) кремний малотоксичен. Показатель ЛД50 (летальная доза для 50% подопытных животных) для силикатов составляет, например, 3,5–5 г/кг для лабораторных крыс.
Достичь потенциально токсичного уровня только через пищу и воду крайне сложно. Риск для здоровья связан в основном с ингаляционным поступлением кристаллического кремнезема (пыль), а не с пищевым.
Как улучшить усвоение кремния, из каких продуктов кремний усваивается лучше?
Для здоровья костей и соединительной ткани важен не просто кремний в рационе, а то, какая его часть реально усваивается организмом (биодоступность). Она напрямую зависит от химической формы элемента.
Лучшая форма для усвоения
Наиболее биодоступной и усваиваемой формой кремния для человека является ортокремниевая кислота (H4SiO4). Она легко всасывается (на 30–80%) в отличие от полимерных форм или алюмосиликатов (усвоение ~ 1%). Именно в этой форме кремний присутствует в питьевой воде, пиве и образуется в желудке из пищи.
Итак, ортокремниевая кислота (вода, напитки) усваивается лучше, чем полимерные формы из растений. Например, кремний в бананах почти недоступен для усвоения, в то время как из минеральной воды он всасывается отлично.
Обработка продуктов: цельнозерновые продукты обеспечивают лучшее усвоение кремния по сравнению с рафинированными.
Состав рациона:
- ухудшает усвоение высокое потребление кальция, магния (например, с жесткой водой или добавками), алюминия;
- улучшает усвоение наличие в пище некоторых аминокислот (аргинин, лизин).
Индивидуальные особенности: усвояемость кремния с возрастом снижается; у мужчин всасывание кремния выше, чем у женщин.
Различие в усвоении кремния из разных продуктов: таблица
Сравнительное исследование, опубликованное в British Journal of Nutrition, наглядно показало, как различается усвоение кремния из популярных источников.
| Источник кремния (Si) и его описание | Содержание Si на порцию / Тип порции | Биодоступность и кинетика (% всасывания / пиковое время) | Основной вывод / Примечания |
|---|---|---|---|
| Безалкогольное пиво (Clausthaler Premium Classic) | 22,9 мг в 660 мл (~ 2 банки) | 64% / 1,5 ч | Очень высокая биодоступность. OSA в жидкости — высокоусвояемая форма |
| Монометилсилантриол (MMST) (БАД, органическое мономерное соединение) | 6,9 мг в 60 мл (жидкая форма, суточная доза) | 64% / 0,5 ч | Очень высокая биодоступность. Органическая мономерная форма. Самый быстрый пик в крови |
| Зеленая фасоль (приготовленная в микроволновке) | 6,1 мг в 250 г (приготовленная порция) | 44% / 0,5 ч | Хорошая биодоступность. Лучший среди исследованных растительных продуктов по усвоению Si |
| Раствор ортокремниевой кислоты (OSA) (контрольный раствор) | 21,5 мг в 660 мл раствора | 43% / 1,5 ч | Контроль (эталон). «Золотой стандарт» биодоступной формы Si для сравнения |
| Холин-стабилизированная OSA (ChOSA) (БАД, стабилизированная форма) | 20 мг в 200 мл раствора (1 мл концентрата) | 17% / 2 ч | Умеренная биодоступность. Стабилизация приводит к частичной полимеризации, что снижает скорость и степень всасывания |
| Бананы (спелые, очищенные) | 13,6 мг в 250 г (~ 2,5 среднего банана) | 4% / — | Низкая биодоступность. Наглядный пример: высокое общее содержание ≠ хорошее усвоение |
| Антацид (трисиликат магния BP) (лекарственный препарат) | 200 мг в 12,4 мл суспензии (с последующим приемом воды) | 4% / 4 ч | Низкая биодоступность. Полимеризованная, нерастворимая форма. Всасывается минимально и очень медленно |
| Коллоидный диоксид кремния (CS) (БАД, коллоидная форма) | 780 мг в 60 мл (коллоидная суспензия) | 1% / 2 ч | Очень низкая биодоступность. Частичная, плохо растворимая форма. Практически не усваивается, несмотря на огромную дозу |
| Минеральная вода (справочные данные из обзора) | ~ 1,82 мг в 330 мл (стандартный стакан) | ~ 52% / — | Высокая биодоступность. Аналогична пиву и OSA. Один из лучших пищевых источников доступного Si |
Примечание. Для бананов и минеральной воды данные о пиковом времени в исследовании не приводятся.
Главные выводы из таблицы:
- Лучше всего усваиваются жидкие, мономерные формы: минеральная/питьевая вода, пиво и БАДы типа MMST обеспечивают самое быстрое и полное усвоение кремния (> 40%);
- Зеленая фасоль показала неожиданно высокую биодоступность, сравнимую с чистой ортокремниевой кислотой;
- Высокое содержание ≠ хорошее усвоение. Бананы — яркий пример: при высоком общем содержании кремния (5,5 мг/100 г) его биодоступность крайне мала (около 4%). Коллоидный диоксид кремния — еще более наглядный пример: при гигантской дозе в 780 мг усваивается лишь ~ 1%, то есть около 7,8 мг;
- Форма добавки решает все. Мономерные БАДы (MMST) усваиваются отлично, а полимерные (ChOSA, коллоидный диоксид) — значительно хуже, так как они должны сначала раствориться в кишечнике.
— Для эффективного поддержания уровня кремния в организме стоит делать упор на жидкости (минеральная вода) и определенные растительные продукты (зеленая фасоль, цельнозерновые), — подытоживает Марият Мухина. — Выбирая БАД, обращайте внимание не на общую дозу кремния, а на его химическую форму — предпочтительны мономерные (растворимые) соединения.
Признаки дефицита кремния
Дефицит развивается при потреблении менее 5 мг/сутки. Содержание кремния в коже и аорте снижается с возрастом, особенно у женщин, что коррелирует с возрастными изменениями.
Состояние дефицита кремния связывают с общими проявлениями слабости соединительной ткани:
- ломкость и выпадение волос, расслоение ногтей;
- повышенная дряблость кожи;
- проблемы с костями и суставами (хрупкость, боли);
- склонность к раннему развитию атеросклероза.
— Важно: эти симптомы неспецифичны, — подчеркивает Марият Мухина. — Для диагностики необходима консультация врача.
Практические рекомендации по питанию
- Употребляйте цельнозерновые продукты: овсяная крупа (не хлопья быстрого приготовления), бурый рис, хлеб из обойной или цельнозерновой муки;
- Включайте в рацион овощи и зелень, особенно свеклу, редис, стручковую фасоль, шпинат, зелень;
- Обращайте внимание на воду: питьевая вода может покрывать 20–30% суточной потребности. При выборе минеральной воды можно учитывать содержание кремния. Кроме того, обращайте внимание на жесткость воды. В мягкой воде кремний находится в более доступной форме, чем в жесткой;
- Учитывайте региональные особенности рациона: исследование в Омской области показало, что медиана потребления кремния составляет 32,3 мг/сутки при норме 30 мг, и лишь у 13,2% населения оно было ниже нормы;
- Выбирайте цельные злаки: в неочищенных крупах кремния больше, а усваивается он из них хорошо. Белый хлеб, выпечка из муки высшего сорта, шлифованный рис бедны кремнием.
— При сбалансированном рационе дефицит маловероятен. Если вы предпочитаете БАДы, помните, что не все биологически активные добавки могут быть эффективными и безопасными, это показывают и исследования Роскачества, — напоминает Марият Мухина. — Получение элемента из натуральных продуктов является приоритетным.
