Кремний. Мифы и реальность

В ряду этих жизнеобразующих элементов кремний находится лишь на пятнадцатом месте, уступая, в частности, таким микроэлементам, как магний, фтор, железо и цинк. Однако физиологическая роль его в человеческом организме поистине исключительна, о чем в своих трудах неоднократно писал выдающийся российский академик Владимир Иванович Вернадский. Правда, долгое время эта роль оставалась неясной.

Микроэлементный состав организмов млекопитающих начали изучать еще в XIX столетии. Число исследователей постоянно возрастало, все время появлялись новые данные, свидетельствующие о том, как велика роль ничтожных количеств микроэлементов в жизнедеятельности организма. Накапливались знания и о кремнии.

Немецкий химик Безанец в 1848 году обнаружил кремний в шерсти животных и волосах человека. А его соотечественник Шульц на рубеже XIX–XX веков установил, что кремний содержится также в тканях и органах человеческого организма.

Больше всего кремния в тех тканях и органах, в которых слабо развиты или отсутствуют нервные волокна. Например, в соединительной ткани, легких, железах (сюда относятся надпочечники, щитовидная и поджелудочная железы, тимус, лимфатические узлы), некоторых тканях глаза (радужная и роговая оболочки), аорте, трахее, хрящах, костях, сухожилиях, эмали зубов.

Метод рентгеновского анализа, позволивший заглянуть в недоступные ранее места организма, показал наличие кремния в кровеносных сосудах толстого кишечника, сердца, нефроне почек в сравнительно больших количествах в просветах сосудов, эритроцитах, цитоплазме эндотелия и клетках гладких мышц.

Как установили исследователи, количество кремния в одних и тех же органах различных млекопитающих неодинаково. К тому же, как выяснилось, этот показатель зависит также от пола млекопитающих.

Содержание кремния в костях млекопитающих в десять раз больше, чем в мягких тканях. Теперь известно, что кремний участвует в процессах активного обызвествления молодых костей. А добавление кремния к рациону ускоряет минерализацию костей даже при низком содержании кальция в пище и питьевой воде.

Особенно много кремния в коже (у животных также в шерсти, рогах, копытах и когтях), ногтях и волосах человека. Он есть в волосах даже у новорожденных. Интересно, что в темных волосах кремния в два раза больше, чем в светлых.

Прямо пропорциональна содержанию кремния эластичность кожи человека. В коже новорожденных его много, с возрастом становится меньше, а затем содержание кремния вновь увеличивается.

Упоминавшийся выше немецкий исследователь кремния Шульц еще в начале XX столетия заключил, что кремниевая кислота является строительным материалом и стимулятором роста соединительной ткани и имеет для нее значение, сравнимое со значением железа для красных кровяных шариков.

Общее количество кремния в организме человека и в большей части органов и тканей — легких, лимфатических узлах, поджелудочной и щитовидной железах, зрительном нерве, скелете и гортани — с возрастом повышается, а в коже, в артериальных сосудах и вилочковой железе, или тимусе, понижается.

При изучении организма животных обнаружилось, что самки при старении теряют значительно больше кремния, чем самцы. Исследователи предполагают, что это может быть связано с тем, что существенную часть своего кремния они отдают потомству.

В крови человека концентрация кремния непостоянна и регулируется почками. Судя по всему, кремний необходим для процесса свертывания крови — тромбообразования, потому что его особенно много в растворимом белке крови — фибриногене, из которого под действием фермента тромбина и образуется нерастворимый белок фибрин, также содержащий много кремния

В 1953 году французский врач Шарно предположил, что в человеческом организме присутствует особый фермент — силиказа, который освобождает необходимый организму кремний из его соединений. Почти четверть века спустя американский биохимик Шварц выделил и идентифицировал такой фермент из поджелудочной железы, желудка и почек животных. Силиказа оказалась способной высвобождать кремниевую кислоту даже из синтетических кремнийорганических соединений. Она отличается необычайной для ферментов теплостойкостью, даже при нагревании до 100 °C в течение 10 минут активность силиказы не снижается.

Ученые установили, сколько и какие формы соединений этого элемента содержатся в органах, тканях и жидкостях млекопитающих, в том числе и человека. Сейчас известно, что в теле взрослого человека содержится в среднем 2–7 г кремния, как говорят специалисты, в пересчете на Si02, или двуокись кремния, — меньше чайной ложки кварцевого песка. Это три формы соединений кремния.

Во-первых, растворимые в воде и проникающие через стенки клеток неорганические соединения, способные легко выводиться из организма — ортокремниевая кислота, анионы орто- и олигокремниевых кислот.