Биологическая роль кремния в организме¶

Биологическая роль кремния в организме — совокупность функций, которые выполняет химический элемент кремний (Si) и его соединения в живых системах. Кремний относится к условно эссенциальным (предположительно необходимым) микроэлементам: его участие в метаболизме установлено для ряда организмов, однако строгие доказательства незаменимости для человека остаются предметом дискуссий. В организме взрослого человека содержится порядка 0,5–1 г кремния; наибольшие концентрации обнаруживаются в соединительной ткани, костях, коже, волосах, ногтях, а также в стенках аорты и трахеи.

¶Формы и источники

В живых тканях кремний присутствует преимущественно в виде кремниевой кислоты (ортокремниевой кислоты, H₄SiO₄) и её растворимых производных, а также в составе кремнийорганических комплексов с белками и липидами. Всасывание происходит главным образом в желудочно-кишечном тракте; биодоступность зависит от химической формы — растворимые соединения усваиваются лучше, чем кристаллический диоксид кремния.

Основные пищевые источники:

• злаковые и цельные крупы (овёс, ячмень, рис, пшеница);
• овощи и корнеплоды (свёкла, картофель, морковь);
• бобовые;
• некоторые минеральные воды;
• пиво и напитки на основе ячменя (за счёт солода).

Суточное поступление с пищей оценивается в 20–50 мг; потребность точно не установлена, ориентировочные оценки лежат в диапазоне 5–20 мг в сутки.

¶Функции в организме

¶Соединительная ткань и кости

Ключевая предполагаемая функция — участие в синтезе коллагена и формировании межклеточного матрикса. Кремний влияет на активность ферментов, ответственных за сшивку коллагеновых и эластиновых волокон, и на процессы минерализации костной ткани. В экспериментах на животных дефицит кремния сопровождался нарушением роста костей, деформациями скелета и снижением содержания коллагена. Кремний обнаруживается в зонах активного остеогенеза — в участках роста костей у молодых организмов.

¶Кожа, волосы, ногти

Кремний концентрируется в кератиновых структурах. Его присутствие связывают с прочностью и эластичностью волос и ногтей, а также с состоянием кожи. Это основание для использования кремнийсодержащих добавок в косметологии, хотя клинические доказательства эффективности ограничены.

¶Сосуды и сердечно-сосудистая система

В стенках артерий кремний ассоциирован с эластином. Обсуждается его роль в поддержании эластичности сосудистой стенки; снижение локальной концентрации кремния отмечали в изменённых участках аорты при атеросклерозе. Причинно-следственная связь при этом не доказана.

¶Иммунная система и обмен веществ

Имеются данные о влиянии кремния на активность макрофагов, лимфоцитов и на синтез некоторых цитокинов. Обсуждается его участие в метаболизме липидов и в регуляции активности ряда ферментов, однако механизмы изучены недостаточно.

¶Дефицит и избыток

Выраженный дефицит кремния у человека в естественных условиях не описан; экспериментально индуцированный дефицит у животных приводил к нарушениям развития скелета и соединительной ткани. К группам риска относительной недостаточности относят лиц с нарушениями пищеварения и пожилых людей.

Избыточное поступление возможно при профессиональном контакте с пылью, содержащей диоксид кремния. Ингаляция кристаллического SiO₂ вызывает силикоз — профессиональное заболевание лёгких. Пероральный приём кремния с пищей и водой считается безопасным; растворимые формы выводятся преимущественно с мочой.

¶Дискуссионные вопросы

Статус кремния как незаменимого нутриента для человека окончательно не определён: отсутствуют установленные нормы потребления и надёжные биомаркеры статуса. Большинство выводов о его роли основано на экспериментах на животных и эпидемиологических наблюдениях, что ограничивает возможность однозначных рекомендаций.