Как избежать токсичного воздействия алюминия?

Алюминий нарушает прилив и отток ряда ключевых молекул, играющих важную роль в сбалансированных системах организма, что приводит к серьёзным осложнениям здоровья.
Как мы подвергаемся воздействию алюминия? Действительно ли он влияет на наш организм? Как мы можем защитить себя?

Пути воздействия алюминия

Алюминий — самый распространённый металл в земной коре. Он обладает полезными свойствами, важными для многих отраслей промышленности.

Алюминий весит гораздо меньше стали, легко обрабатывается, долговечен и устойчив к коррозии. Он хорошо проводит электричество и может быть многократно переработан. Алюминиевая промышленность огромна и постоянно растёт.

И хотя люди, занимающиеся переработкой алюминия, часто подвергаются повышенному воздействию алюминия, особенно если они изготавливают алюминиевую пудру, этот металл нашёл своё применение далеко за пределами промышленности. Теперь его можно найти во всём — от косметики до продуктов питания.

Алюминий в продуктах питания

Для большинства людей пища остаётся основным источником воздействия алюминия и может составлять до 95% его концентрации в организме, говорится в обзорной статье, опубликованной во французском журнале Médecine et Maladies Infectieuses.

Многие фрукты и овощи естественным образом содержат небольшое количество алюминия.

Большую озабоченность вызывают обработанные продукты питания, в которые алюминий входит в качестве разрешённой пищевой добавки.

Салим Сайед и Роберт Йокел из Университета Кентукки использовали спектрометрию для количественного определения содержания алюминия в некоторых часто употребляемых обработанных продуктах. Они обнаружили, что содержание алюминия в проверенных продуктах варьируется от 1 до 27 тыс. миллиграммов алюминия на килограмм продукта.

Их исследование «Содержание алюминия в некоторых продуктах питания и пищевых продуктах в США с алюминиевыми пищевыми добавками» было опубликовано в журнале «Пищевые добавки и загрязняющие вещества» в 2005 году.

В ходе исследования в сыре из замороженных пицц было обнаружено до 14 мг алюминия на порцию. Алюминий оказался в пицце из-за фосфата алюминия натрия — пищевой добавки, одобренной FDA. Такое же количество сыра в ресторанной пицце содержало менее 1 мг алюминия.

Сайед и Йокель обнаружили, что фосфат алюминия натрия присутствует во многих продуктах питания. Пекарский порошок, готовые к употреблению блины и несколько смесей для блинов и вафель содержали больше всего алюминия из всех протестированных продуктов. Некоторые из этих продуктов содержали до 180 мг алюминия на порцию.

Исследователи отмечают, что во многих других странах потребление алюминия с пищей обычно не превышает 12 мг в день. Американцы, потребляющие обработанные продукты, скорее всего, получают гораздо больше алюминия.

Алюминий в воде

Алюминий содержится не только в переработанных продуктах питания. Он может просачиваться из почвы и горных пород в водные источники. Распространённость алюминия в земной коре означает, что он содержится во всех природных водах.

Но помимо естественных источников, сульфат алюминия часто используется на водоочистных станциях в качестве коагулянта. Если процесс коагуляции проходит неправильно, концентрация алюминия в водопроводной воде может быть повышенной, отмечается в статье об остаточном алюминии в питьевой воде и его влиянии, опубликованной в журнале «Молекулы» в 2020 году.

Оставшиеся в воде низкомолекулярные виды полиалюминия химически реактивны и могут легче всасываться в организм человека. Известно, что обработка воды сульфатом алюминия увеличивает количество этих низкомолекулярных видов, отмечается в обзоре исследований, опубликованном в 2019 году в журнале «Хемосфера».

Другие источники алюминия

Хорошо известно, что антиперспиранты содержат алюминий. Этот металл также содержится в косметических, гигиенических средствах и средствах для волос.

Солнцезащитные кремы часто содержат алюминий, поскольку он препятствует сцеплению частиц диоксида титана.

Некоторые антациды, такие как Maalox, содержат гидроксид алюминия. Их длительное применение способствует увеличению содержания алюминия в организме.

Гидроксид алюминия также используется в качестве красителя в покрытии некоторых буферных аспиринов. Один из примеров — краситель FD&C yellow #6 aluminum lake.

В медицинской промышленности инъекционные препараты могут содержать алюминий.

Растворы для парентерального питания используются для обеспечения питанием пациентов, которые не могут эффективно всасывать питательные вещества через тонкий кишечник.

Постановление FDA 201.323 ограничивает допустимое количество алюминия в этих продуктах, указывая, что оно не должно превышать 25 микрограмм алюминия на литр.

Постановление требует, чтобы во все эти продукты было вложено предупреждение, содержащее следующее:

«Исследования показывают, что пациенты с нарушенной функцией почек, включая недоношенных новорожденных, получающие парентерально алюминий в количестве более 4—5 [микро]г/кг/день, накапливают алюминий на уровнях, связанных с токсичностью центральной нервной системы и костей. Нагрузка на ткани может происходить даже при более низких уровнях введения».

Это означает, что для недоношенного ребёнка токсичная доза алюминия составит приблизительно от 8 до 28 мкг.

Вакцина Recombivax HB (вакцина против гепатита В), которую вводят новорожденным, содержит 250 мкг алюминиевого адъюванта, согласно данным Национального института здоровья.

Если недоношенный ребёнок не переносит более 28 мкг алюминия, то можно ли предположить, что все новорожденные дети, находящиеся на полном сроке беременности, смогут выдержать 250 мкг алюминия без побочных эффектов?

Помимо вакцины против гепатита В, другие вакцины, содержащие алюминий, включают вакцину DTaP (дифтерия, столбняк и ацеллюлярный коклюш), некоторые вакцины против гриппа, пневмококковую конъюгированную вакцину, вакцину Tdap (столбняк, дифтерия и коклюш), вакцину против гепатита А и вакцину против ВПЧ (вирус папилломы человека) Gardasil.

Куда направляется поглощённый алюминий?

После всасывания алюминий широко распространяется по различным тканям. Часть алюминия выводится с мочой, если у человека нет заболеваний почек. Алюминий, который не выводится, накапливается в костях, печени, лёгких и мозге, говорится в обзоре Médecine et Maladies Infectieuses.

Накопление алюминия в костях

Большая часть поглощённого алюминия связывается с транспортным белком трансферрином, говорится в отчёте о случае, опубликованном в «Журнале детской гастроэнтерологии и диетологии».

Трансферрин создаётся организмом для связывания железа и переноса его по всему телу. Железо особенно важно для гомеостаза костной ткани.

В то время как трансферрин обычно переносит железо в кости, присутствие поглощённого алюминия заставляет белок вместо этого переносить алюминий. Документально подтверждено, что алюминий накапливается в костной ткани людей с хроническими заболеваниями почек и пациентов, получающих длительное парентеральное питание из-за проблем с кишечником.

Ваши кости постоянно разрушают старый костный материал и создают новый. Специализированные клетки, которые строят новую кость, называются остеобластами. Эти клетки создают коллаген и другие белки, а затем минерализуют окружающий матрикс для формирования новой кости.

В процессе роста кости у строящегося участка есть поверхность, называемая фронтом минерализации. На этом фронте остеобласты откладывают новые коллагеновые волокна, и там накапливается кальций.

В патогенезе костной болезни на основе алюминия этот металл преимущественно связывается с неминерализованным коллагеном. В результате нарушается минерализация костей и возникает состояние ослабленной костной ткани, называемое остеомаляцией.

Ещё один способ влияния алюминиевой токсичности на здоровье костей — снижение активности 5-гидроксивитамин D-1 альфа-гидроксилазы, что было обнаружено в 1985 году. Этот фермент вырабатывается почками и превращает 25-гидроксивитамин D в более мощный метаболит под названием 1,25-дигидроксивитамин D (кацитриол), который мы знаем как витамин D.

Витамин D способствует всасыванию кальция из кишечника в кровь. Более выраженный дефицит витамина D может привести к гипокальциемии. Результатом может быть потеря плотности костной ткани, приводящая к остеопорозу. Кости могут стать слабыми и хрупкими настолько, что легко ломаются.

Накопление алюминия в мозге

Если накопление алюминия в костях вызывает беспокойство, то ещё большую тревогу вызывает накопление алюминия в мозге. Посмертные исследования выявили наличие алюминия в мозге умерших людей.

Когда связанный с алюминием трансферрин достигает гематоэнцефалического барьера, он связывается с рецепторами трансферрина. Затем эти комплексы алюминий-трансферрин-рецептор попадают в клетки, связанные с гематоэнцефалическим барьером.

Попадая в мозг, клиренс минимален без хелатной терапии, отмечается в исследовании Médecine et Maladies Infectieuses.

Биологическая роль алюминия в мозге неизвестна. Он не является частью нормальной биохимии мозга. Вместо этого, алюминий разрушает большое количество метаболических путей в мозге.

Десятилетия исследований показали, что алюминий нейротоксичен. Остаётся неясным, какое количество алюминия становится чрезмерным. Например, выше ли концентрация алюминия в мозге людей с болезнью Альцгеймера, рассеянным склерозом или расстройством аутистического спектра, чем у людей, не страдающих ни одним из этих заболеваний?

Исследователи Кристофер Эксли из Университета Кила в Великобритании и Элизабет Кларкстон из Университета штата Вичита в Канзасе попытались ответить на этот вопрос в своём исследовании «Алюминий в мозговой ткани человека от доноров без нейродегенеративных заболеваний», опубликованном в журнале «Научные доклады» в 2020 году.

В анализ был включён 191 образец ткани из 20 контрольных мозгов. У контрольных доноров не было диагностировано нейродегенеративное заболевание.

Эксли и Кларкстон сравнили контрольные данные с образцами тканей мозга доноров, у которых была диагностирована болезнь Альцгеймера (12 пациентов), рассеянный склероз (14 пациентов) и расстройство аутистического спектра (пять пациентов).

Примечательно, что у всех трёх групп больных содержание алюминия в мозге было значительно выше. Результаты сохранялись при любом статистическом анализе.

Кроме того, все изучаемые группы заболеваний имели «характерные особенности в виде значительных очаговых отложений алюминия во всех основных долях мозга и связанной с этим невропатологии и нейродегенерации», — пишут исследователи.

Интересно, что повышенное содержание алюминия не было связано с увеличением возраста. Эти данные позволяют предположить, что, возможно, накопление алюминия в мозге не относится к неизбежной части старения.

Хотя в исследовании не приводится механизм токсичности, оно указывает на причастность алюминия к этим конкретным нейродегенеративным заболеваниям.

Исследования клеток in vitro раскрывают механизмы, с помощью которых алюминий нарушает тонкие метаболические пути в человеческом организме. Исследователи также способны воспроизвести несколько нейропатологий нейродегенеративных заболеваний человека на животных моделях, подвергая их воздействию алюминия.

Все эти исследования дают нам более полное представление о роли алюминия в патологии мозга. Современные данные о молекулярной дисрегуляции здоровых клеток под воздействием алюминиевой токсичности обширны.

Если обобщить многочисленные исследования, то алюминий оказывает токсическое воздействие через дисфункцию митохондрий, воспалительные, прооксидантные и проапоптотические пути. Эти пути были зарегистрированы в ряде тканей и клеточных линий.

Одно из последних исследований учёных из Центра по контролю и профилактике заболеваний провинции Чжэцзян продемонстрировало значительную связь между воздействием алюминия и снижением когнитивных функций.

Защита от алюминиевой токсичности

Воздействие алюминия неизбежно, но есть способы защитить себя от его токсического воздействия.

Во-первых, некоторые микроэлементы обладают защитными свойствами.

Исследования, опубликованные в «Журнале болезни Альцгеймера» (2013) и «Журнале микроэлементов в медицине и биологии» (2014), показывают, что неблагоприятное неврологическое воздействие алюминия можно предотвратить, потребляя больше кремния. Кремний образует в организме алюмосиликат, тем самым уменьшая количество свободного алюминия, доступного для повреждения клеток.

Кремний встречается в природе в виде кремнезема, который представляет собой прозрачное соединение, содержащееся во многих горных породах и в воде. В некоторых источниках воды содержание кремния выше, чем в других.

Например, вода, полученная из артезианских скважин на Фиджи (бутилированная компанией Fiji Water), содержит значительное количество кремния. К сожалению, многие другие виды бутилированной питьевой воды, такие как Aquafina, производятся с использованием обратного осмоса, который удаляет кремнезем, встречающийся в природе.

Селен, ещё один микроэлемент, который помогает защититься от нейротоксичности алюминия. Селен — компонент глутатионпероксидазы — одного из важнейших антиоксидантов, вырабатываемых организмом.

Глутатион биологически эффективен, когда он находится в восстановленной форме. Фермент глутатионредуктаза необходим для пополнения запасов восстановленной формы глутатиона в клетках.

В одном исследовании у крыс, получавших хлорид алюминия, наблюдалось снижение активности глутатионредуктазы и уменьшение уровня восстановленного глутатиона.

Лечение селеном заметно обратило вспять эти биохимические изменения и улучшило морфологию мозга.

Исследователи, участвовавшие в исследовании, опубликованном в журнале «Исследование биологических микроэлементов» в 2015 году, заявили, что их результаты подтверждают гипотезу о пользе селена в борьбе с окислительным стрессом, вызванным алюминием в мозге.

В другом исследовании учёные подвергали мышей воздействию алюминия, а затем кормили их дрожжами с высоким содержанием селена. Затем мышей проверили на наличие биомаркеров воспаления и патологии. Данные, опубликованные в журнале «Биометаллы» в 2018 году, свидетельствуют о том, что высокое содержание селена в пище уменьшает вызванное алюминием воспаление головного мозга.

Третьим микроэлементом, способным ослабить негативные последствия воздействия алюминия на мозг, является цинк. В исследовании на крысах, опубликованном в журнале «Биометаллы» в 2015 году, было обнаружено, что приём цинка повышает уровень сниженного глутатиона и обращает вспять вызванную алюминием нейродегенерацию.

Те же исследователи обнаружили, что цинк оказывает антиапоптотический эффект (предотвращает гибель клеток) у животных, подвергшихся воздействию алюминия.

Помимо этих микроэлементов, диета с высоким содержанием полифенолов помогает защитить вас от токсического воздействия алюминия. Полифенолы — это антиоксиданты, которые можно найти во фруктах, овощах и цельном зерне.

Наконец, защитить вас может хелатная терапия, в которой используются специальные добавки и препараты для связывания металлов в организме и выведения их через выделения.

Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) — синтетический раствор, используемый в хелатной терапии, показал свою эффективность в снижении нейротоксичности алюминия, согласно исследованию, опубликованному в 2015 году в «Журнале неорганической биохимии».

Цеолиты, также используемые в качестве хелаторов, представляют собой пористые минералы с многочисленными полостями и молекулярными каналами. В природе эти полости заполнены положительно заряженными ионами, такими как натрий, магний и кальций.

Цеолиты известны своими превосходными ионообменными свойствами: цеолит может высвобождать натрий, магний и кальций и принимать катионы металлов (положительно заряженные ионы или группу ионов), например, алюминий. Металлы оседают в полостях цеолита, и цеолиты легко проходят через почки, позволяя вывести металлы из организма.

Основным цеолитом, используемым в медицинских целях, стал природный цеолит под названием клиноптилолит.

Природные и синтетические цеолиты хорошо справляются с удалением тяжёлых металлов in vitro, а приём клиноптилолита связан с уменьшением концентрации алюминия в плазме крови, костях и печени животных, подвергавшихся воздействию алюминия, согласно исследованию, опубликованному в журнале «Микропористые и мезопористые материалы» в 2017 году.

Хотя мы не можем полностью избежать алюминия, употребление продуктов, не подвергшихся высокой обработке, — это один из действенных способов защиты от алюминиевой перегрузки.

Другой способ защиты — диета с высоким содержанием фруктов и овощей. Принимайте добавки с селеном и цинком, а также пейте воду Фиджи каждую неделю. Читайте этикетки на лосьонах, солнцезащитных кремах и других средствах личной гигиены.

Избегайте антиперспирантов с алюминием. Наконец, вместе с врачом подберите качественный препарат с ЭДТА или клиноптилолитом и пройдите курс хелирования.

Жаклин Уотерс — пишет о здоровье, науке и медицине. Особенно она интересуется нейронауками. У неё есть степень магистра биомедицинских наук со специализацией в области нейронаук в Университете Вандербильта и 8-летний опыт преподавания биологии в колледже.