Нитратный цикл, часть 4. Удивительные превращения нитратов в организме.

Нитраты у нас прочно ассоциируются со злом, махинациями, болезнями и мерещатся нам при любом поводе. Существуют достаточно обширные исследования, которые свидетельствуют о связи количества нитратов и развития, например, рака желудка. Но метаанализ этих исследований все-таки не дает оснований утверждать с уверенностью, что нитраты являются стопроцентно канцерогенными.  Оптимальная современная диета, которую рекомендует Всемирная организация здравоохранения, содержит около 500 грамм овощей и фруктов. Так вот, ученые из Мичиганского и Техасского университетов подсчитали, что она примерно на 55% превышает дневную норму нитратов, установленную той же ВОЗ. Парадокс? Нет. Все дело в их количестве и в контексте. От ряда внешних условий зависит дальнейшие изменения нитратов в организме человека. «Все есть яд, и все есть лекарство. Одна только доза делает вещество или ядом, или лекарством», - это утверждение Парацельс. Разберемся в нитратах, ведь у нас из всех вредных веществ в продуктах больше других известны нитраты, а у многих людей есть самая настоящая нитратофобия.

Нитратный цикл, часть 4. Удивительные превращения нитратов в организме.

Нитраты и другие соединения азота в природе.

Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Рассмотрим сначала процесс разложения органических веществ в почве. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (NH3) или ионов аммония (NH4+). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO3–). Поступая в растения (и в конечном счете попадая в организмы живых существ), этот азот участвует в образовании биологических молекул. 

После гибели организма азот возвращается в почву, и цикл начинается снова. Во время этого цикла возможны как потери азота — когда он включается в состав отложений или высвобождается в процессе жизнедеятельности некоторых бактерий (так называемых денитрифицирующих бактерий), — так и компенсация этих потерь за счет извержения вулканов и других видов геологической активности. Но больше всего связанного азота человек производит в виде минеральных удобрений. Недостаток азота часто сдерживает рост растений, и фермеры для повышения урожайности покупают искусственно связанный азот в виде минеральных удобрений. Сейчас для сельского хозяйства каждый год производится чуть больше 80 миллионов тонн связанного азота (заметим, что он употребляется не только для выращивания пищевых культур — пригородные лужайки и сады удобряют им же). Суммировав весь вклад человека в круговорот азота, получаем цифру порядка 140 миллионов тонн в год. Примерно столько же азота связывается в природе естественным образом. Таким образом, за сравнительно короткий период времени человек стал оказывать существенное влияние на круговорот азота в природе. Каковы будут последствия? Каждая экосистема способна усвоить определенное количество азота, и в последствия этого в целом благоприятны — растения станут расти быстрее. Однако при насыщении экосистемы азот начнет вымываться в реки и накапливаться в избытке в растениях. Но об этом позже.

Общая характеристика нитратного пути в теле человека.

Источники поступления нитритов в желудок изучали на примере обычного рациона питания жителя США. Наибольшее количество пищевых нитратов поступает с ово­щами — более 85 %. Около 25 % нитратов пищи участвуют в круговороте между кишечником и слюной. Примерно 20 % нитратов под действием микрофлоры ро­товой полости восстанавливаются в нитриты, которые составляют примерно 80 % всех нитритов, присутствующих в содержимом желудка. Примерно 20 % нитритов являются компонентами ежедневного рациона.

Они установили, что основная часть содержащихся в съеденных пищевых продуктах нитратов всасывается в пищеварительном тракте в неизменённом виде, поступает в кровь, а из неё – в клетки и ткани организма. Но в течение 6-8 часов всосавшиеся нитраты почти полностью выводятся из организма почками. Оставшаяся же в пищеварительном тракте меньшая часть нитратов, действительно, с помощью обитающих в пищеварительной системе микроорганизмов превращается в нитриты. Но эти нитриты в нежелательные реакции с образованием канцерогенных веществ – нитрозаминов не вступают, как считалось ранее.

Оксид азота (NO) является одним из самых сильных вазодилятаторов и играет ключевую роль во многих значимых процессах – регуляции сосудистого тонуса, давления, агрегации тромбоцитов, дыхания митохондрий, нервной регуляции и ряда других. Синтез NO осуществляется двумя основными путями – связанным с активностью специального фермента NO-синтазы (NOS) и независимым от активности NO-синтазы способом.

Кроме поступления нитратов с пищей, они также эндогенно образуются в организме при окислении NO. Нормальный уровень нитратов в крови – 20-40 мкМ, а уровень нитритов значительно ниже – 50-1000 нМ. Период полураспада циркулирующих в крови нитратов около 5 часов. Непонятным пока путем нитраты активно поглощаются слюнными железами и их концентрация в слюне в 20 раз выше, чем в крови. В ротовой полости факультативные анаэробные бактерии восстанавливают нитраты до нитритов используя фермент нитрат-редуктазу. 

Ротовая полость, нитраты и нитриты.

Значительное количество нитратов, которые всосались в кишечнике, поступает в кровь и выделяется со слюной. При этом процесс выделения идет не только во время еды, но и в остальные часы. Трансформация нитратов, в первую очередь, происходит в полости рта. Среди бактерий, населяющих полость рта, отмечены виды, способные восстанавливать соли азотной кислоты сначала до нитрита, а затем до катиона аммония, через образование ряда промежуточных продуктов. То есть в ротовой полости присутствуют микроорганизмы, продуцирующие ферменты нитратредуктазу и нитритредуктазу. 

Основным продуцентом нитратредуктазы в ротовой полости являются бактерии рода Veillonella spp. Представители этого рода анаэробных бактерий утилизируют молочную и другие органические кислоты, образуемые стрептококками, лактобациллами, дрожжами и актиномицетами, противодействуют смещению pH в кислую сторону за счет молочнокислого брожения. То есть выявление в полости рта вейлонелл – прогностически хороший признак. Возможно, что при риске возникновения кариеса активность нитратредуктазы снижается. Таким образом, нитратные бактерии помогают нам 

Изучая судьбу нитратов в человеческом теле, английские биохимики обнаружили, что до четверти всех съеденных нитратов с кровью возвращаются в клетки ротовой полости и выделяются в слюну. Здесь они превращаются в нитриты и со слюной попадают в пищеварительный тракт. Примерно 20 % нитратов под действием микрофлоры ро­товой полости восстанавливаются в нитриты, которые составляют примерно 80 % всех нитритов, присутствующих в содержимом желудка.

Удивительно, но, использование средства полоскания для рта "Корсодил", обладающего мощными антисептическими свойствами (содержит хлоргексидин в концентрации 0,2%), способствует повышению давлению в течение нескольких часов (на 2-3,5 единицы). Это было установлено в ходе эксперимента с участием 19 здоровых добровольцев (два раза в день использовали средство). Ежедневная гибель этих маленьких бактерий - катастрофа, ведь повышение давления влияет на смертность от сердечных недугов и инсульта. Так что избыточная гигиена полости рта может нарушить обмен нитратов.

Желудок, нитриты, оксид азота и нитрозамины.

В желудке могут происходить два разных процесса, связанных с нитратами и нитритами. Направленность этих процессов зависит от кислотности желудка. Рассмотрим оба варианта.

Нормальная (достаточная) кислотность желудка взрослого человека. 

При таких значениях кислотности нет роста бактерий, расщепляющих нитраты, т.е. желудок взрослого человека, как правило, имеет слишком кислую среду, чтобы способствовать значительному росту таких бактерий. Кислая среда работает по другому: часть нитрита в слюне превращается в NO в кислой среде желудка, а часть всасывается в кровь. При определенных условиях этот нитрит превращается в NO или другие биоактивные окислы азота. 

Метаболизм нитритов в желудке в зависимости от кислотности желудочного сока. Три аспекта полезного действия оксида азота в желудке: антибактериальная, выработка слизи и расширение сосудов. Они имеют непосредственное влияние на здоровье желудка.

Низкая (физиологически) кислотность желудка. 

Бывает в норме у детей и при болезнях желудка у взрослых. Сразу после рождения ребенка кислотность желудочного сока почти нейтральна и составляет примерно 6,0, после чего в течение 6-12 часов снижается до 1-2 единиц рН. Однако к концу первой недели жизни рН вновь повышается до 5,0-6,0 и сохраняется на высоком уровне продолжительное время, постепенно снижаясь до величины рН 3,0-4,0 к концу первого года жизни. В возрасте 4-7 лет показатель общей кислотности не превышает 40 ммоль/л, величина рН в среднем составляет 2,5, в дальнейшем она снижается до величины взрослых 1,5-2,0. При низкой кислотности в желудке нитриты не разрушаются, а всасываются в кровь в достаточно больших количествах.

В 1970 г. в Чили было установлено, что наибольшая частота рака желудка отмечена в районах с высоким содержанием нитратов в воде и почве . Аналогичные данные получены в Японии, где высокая заболеваемость раком желудка связывалась с мутагенным действием нитратов, добавляемых в пищевые продукты. Нитраты в полости желудка легко превращаются в нитриты, которые, взаимодействуя с аминами, образуют нитросоединения. Даже малые количества этих веществ оказывают сильное канцерогенное действие на экспериментальных животных. 

Но не спешите во всем обвинять нитраты! Ключ к пониманию – это нормальная кислотность желудка! Образование нитросоединений заметно облегчается при повышении рН (снижение кислотности) желудочного содержимого. Соотношение нитриты/нитраты при рН свыше 5,0 примерно в 20 раз больше, чем при рН ниже 5,0. Повышение содержания нитритов в желудочном соке при ощелачивании среды происходит, по-видимому, вследствие развития в желудке нитритпродуцирующих бактерий ; если при исследовании in vitro добавить такие бактерии к желудочному соку здоровых лиц, то количество нитросоединений в соке значительно возрастет. Образование нитритов и, следовательно, нитрозоаминов тормозится витамином С и охлаждением пищи.

Проводились сравнительные измере­ния содержания N-нитрозосодержащих веществ у здоровых людей и пациентов с заболеваниями желудка. При увеличении рН желудка от 1 до 7 происходило уве­личение содержания N-нитрозосоединений. Наивысший уровень этих потенциаль­ных канцерогенов определялся у больных с карциномой желудка, со злокачествен­ной анемией, а также после частичной гастрэктомии. Теория, согласно которой нитрозоамины являются канцерогенами, объясняет факт существования районов с высоким риском заболевания раком желудка. По этой теории для возникновения рака желудка необходимы: пищевые источники нитратов, механизмы их восста­новления в нитриты, пищевые источники аминов, а также блокирование или от­сутствие антагонистов этих мутагенов.

Кроме того, оксид азота в желудке играет важную защитную роль. Мы уже выяснили, что в кислой среде желудка нитрит теряет один атом кислорода, превращаясь в более активное соединение — оксид азота, который крайне токсичен для многих бактерий. У ученых возник вполне логичный для данной ситуации вопрос: не используются ли нитраты для борьбы с микробами? Ведь нитрит, попавший вместе со слюной в кислую среду желудка, может превращаться в оксид азота и уничтожать микробы, часто присутствующие в пище.

Эксперименты подтвердили догадку ученых: подкисленная слюна действительно убивает кишечную палочку. Единственное, что было непонятным в этом эксперименте: как из нитрата во рту получается нитрит? Оказалось, что эти превращения одного вещества в другое выполняют бактерии, живущие на задней части языка, ближе к глотке. То есть, они в определенной степени защищают нас от многих инфекционных желудочных заболеваний.

Три аспекта полезного действия оксида азота в желудке: антибактериальная, выработка слизи и расширение сосудов. Они имеют непосредственное влияние на здоровье желудка. 

Выведение почками.

Избыток нитратов легко выводится почками. Это свыше 80% от поступившего его количества.

Заключение.

Многие овощи содержат высокие уровни нитратов, которые могут превращаться в нитриты. Это количество значительно больше, чем содержание нитритов в мясе. Например, из порции шпината в 125 грамм может выработаться 881 мг нитратов! Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) называет допустимой суточной дозой 3,7 мг нитратов на 1 кг массы тела, а нитритов — 0,2 мг на кг. Имеются в виду именно азотная часть соли: 250 мг нитратов, безопасных для условного едока массой в 70 кг, эквивалентны, например, 350 мг нитрата натрия.  В разных странах представления о допустимой дозе нитратов в рационе отличается: в Германии это 50-100 мг в сутки, в США — 400-500 мг, в большинстве стран СНГ – 300-320 мг. 

По мнению некоторых исследователей, проблема нитратов является в значительной степени надуманной, уводящей внимание потребителей от куда более существенной опасности применения пестицидов, химических пищевых добавок (в том числе нитритов) и других экологических проблем. Ведь дозы нитратов, вызывающих отравление человеческого организма, гораздо выше официально установленных пределов (такие случаи зафиксированы при одномоментном приеме нитратов в виде минеральных удобрений в дозах от 1 до 4 г). Нет исследований, устанавливающих зависимость превышения рекомендованных норм потребления со средней продолжительностью жизни людей.

Нитрит натрия – необходимое вещество в организме человека, защищающее от бактериальных инфекций. Нитриты вырабатываются организмом человека самостоятельно, а также поступают с пищевыми продуктами. Нитрит натрия обладает сосудорасширяющими, бронхолитическими свойствами, снимает спазмы. Препараты нитрита натрия применяются при стенокардии, при спазмах сосудов головного мозга. Нитрит натрия используется в качестве антидота при отравлении цианидами.

Но в ряде случаев нитриты могут быть очень опасными! В следующем выпуске я расскажу об этом.

	Нитраты	Нитриты	Нитрозамины
Внешний источник	Овощи, фрукты, вода, добавки	Консервант в мясных и рыбных продуктах	Химическая промышленность, курение, переработанное красное мясо
Внутренний источник	Сам организм синтезирует до 25% от общего количества нитратов	Бактерии слюны (из нитратов), при сниженной кислотности – бактерии желудка.	Избыток нитратов при недостатке антиоксидантов в кислой среде желудка
Химическая активность в теле	Достаточно инертны, избыток легко выводится с мочой	В 30 раз активнее нитратов, могут окислять гемоглобин	Крайне опасные даже в малых дозах, канцерогенные соединения
Польза	Источник оксида азота, важного вещества	В кислой среде желудка превращается в оксид азота. При низкой кислотности и без АО превращается в нитрозамины.	Отсутствует
Для кого особенно опасен избыток	Для беременных, кормящих и детей до 2 лет.	Опасны в продуктах с низким количеством антиоксидантов	Опасны для всех всегда

Источники: