Соль земли

Соль земли

Жорес МЕДВЕДЕВ, доктор биологических наук, Лондон

Потребность в хлористом натрии

Жизнь возникла в морской воде, и соль последней неизбежно стала основой минерального и ионного состава цитоплазмы. В процессе эволюции межклеточные среды накопили столько солей, сколько нужно для максимальной растворимости белков и благоприятного для процессов обмена веществ осмотического давления катионов и анионов. Состав солей в морях и океанах менялся в последующие миллионы лет, причем по-разному во множестве морских водоемов. Состав солей сыворотки крови наземных животных оказался более устойчивым.

Главным минеральным компонентом морской воды и сыворотки крови является хлористый натрий, который в растворенном состоянии находится в виде ионов катиона натрия и аниона хлора, поскольку часть ионов хлора используется для образования соляной кислоты в желудке человека, рН сыворотки крови сдвинуто немного в щелочную сторону: 7,35 — 7,47. Этот уровень рН наиболее благоприятен для растворимости слабокислых белков и жирных кислот.

На долю натрия приходится около 85% всех катионов сыворотки крови и лимфы. В цитоплазме эритроцитов и клеток тканей доминируют ионы калия. Однако между внутриклеточной и межклеточной средами должно существовать осмотическое равновесие. При выходе в процессе эволюции морских растений и животных на сушу минеральный состав их цитоплазмы и внутренних сред существенно изменился. Животные не нашли применения для большей части хлористого магния, которого очень много — до 10% в морской воде. Растениям не понадобился хлористый натрий, так как у них нет систем кровообращения, требующих разного ионного состава для цитоплазмы и межклеточных жидкостей. Растения обеспечивают осмотическое давление цитоплазмы только ионами калия и хлора. Натрий в небольших количествах попадает в листья растений из почвы, но какой-либо роли не играет.

Растительноядные животные получают вместе с листьями, плодами, семенами и речной водой очень мало хлористого натрия. У них поэтому может иногда возникать особый солевой голод, и они пускаются в миграции к солевым источникам, берегам соленых озер и побережьям морей. От такого голода чаще всего страдают олени, питающиеся лишайниками. Животные-хищники подобному голоду не подвержены, в тропических лесах они обеспечивают свои потребности за счет листьев деревьев, которые накапливают больше солей, чем травяные растения с коротким периодом вегетации. Почки наземных животных способны активно реадсорбировать катионы натрия, калия, магния и других металлов и анионы хлора, серы, фосфора и фтора. Поэтому концентрация ионов в моче намного ниже, чем в сыворотке крови... Способностью к реадсорбции ионов обладают и потовые железы.

Человек на ранних этапах эволюции, начавшейся в Африке, увеличил потребление ионов натрия за счет охоты и мясной пищи. Люди в этот период, продолжавшийся дольше 40 тысяч лет, не добавляли соль к повседневной пище. Поваренная соль до недавнего времени не входила в диету индейских племен Северной Америки, аборигенов Австралии и Южной Африки. Было подсчитано, что в доисторическое время, в период охоты и собирательства растений, люди потребляли в среднем лишь около 690 мг натрия, 150 мг в составе растительной пищи и 540 мг в составе животной пищи. В солевом эквиваленте это составляет 1,8 г хлористого натрия. Именно поэтому ученые определяют физиологическую потребность человека в соли на уровне 10 г в сутки.

В настоящее время среднее потребление поваренной соли в диетах индустриально развитых стран — 10 г в день на человека: 6 — 7 г — у детей и около 12 г — у взрослых. В США потребление соли выше, чем в Европе, и в Японии выше, чем в США. Только 25% хлористого натрия потребляется в этом случае с натуральными продуктами и домашней пищей. 75% натрия, который мы потребляем, вводится в нашу диету пищевой промышленностью и продовольственной торговлей.

Торговля началась с соли

Переход к оседлому образу жизни в VII тыс. до н. э. ухудшил солевой баланс земледельцев и привел к необходимости добавления чистой соли в диету. В растениях хлористый натрий содержится в основном в листьях. Ионы натрия, не имеющие функциональной роли для репродукции растений, не транспортируются из листьев ни в зародыши, ни в зерна, ни в плоды. В зернах злаковых культур, которые служили теперь главным источником, калории содержатся лишь в 3 мг натрия на 100 г, что в десятки раз меньше наличия в зернах калия, магния и кальция. Растительная диета не создавала дефицита и по микроэлементам, железу, меди, марганцу и цинку. Дефицит натрия у первых крестьян мог восполняться только с помощью внешних источников, но эти источники в форме солевых месторождений и даже морской воды, как правило, находились далеко от земледельческих поселений, возникавших по берегам рек. Пресная вода была все же важней соли.

Некоторые историки считают, что именно соль стала одним из первых товаров во внутренней и межнациональной торговле. Мешками с солью нагружались караваны и морские суда. Основным источником столь важного товара было в древности выпаривание морской воды. В районах, где появлялись первые земледельческие поселения, долинах Нила, Иордана, Тигра и Евфрата немало высохших солевых озер. Мертвое море, концентрация хлористого натрия в котором превышает 20%, с глубокой древности было источником поваренной соли для племен и народов Ближнего Востока. Большие месторождения соли были найдены на территории современного Пакистана и в пустынях Северной Африки и Аравийского полуострова. В последующие тысячелетия соль отсюда везли кораблями в Грецию и в Рим. В Древней Греции и в Римской империи соль была дорогим продуктом и нередко нормировалась. Римские легионеры получали часть своей платы мешочками с солью.

В России потребности населения в соли удовлетворялась первоначально солеварением — выпариванием соли из рассола глубоких колодцев в местах залегания солевых пластов. Морскую соль добывали на Белом море. В последующем для добычи соли строили шахты.

Соляные пласты образованы высохшими в разные геологические эпохи и периоды морями и озерами. Сначала оседает кальций, затем соли магния, потом калий и верхний, самый толстый, слой образуется хлористым натрием. Его насыщенный раствор получают лишь тогда, когда испаряется 90% морской воды. Места добычи можно определить по названиям некоторых российских городов: Соликамск, Сольвычегорск, Усолье, Усть-Сысольск. Первые солевые промыслы в Псковском и Тверском княжествах появились в XII веке. Самое крупяное месторождение было открыто в XV веке на берегу речки Усолка, притоке Камы. Здесь появилось село Камское, вскоре переименованное в Соликамск. В настоящее время Соликамск — город со стотысячным населением, центр добычи не только хлористого натрия, но и солей магния и калия.

Пермская область была 280 млн. лет назад дном моря. В современной истории Земли существует «Пермский период». Большие залежи соли были открыты также на территории Белоруссии, Украины и Польши. В Центральной Европе центром добычи NaCl стала австрийская провинция Зальцбург. Правительства Европы нередко облагали торговлю солью налогами и пошлинами. В России из-за повышения пошлины на соль с 5 до 20 коп. на пуд в 1648 г. произошел знаменитый «соляной бунт», в результате которого и царская монополия на соль, и пошлины были отменены.

Выражение «соль Земли» как положительная характеристика появилось впервые в английском языке. Чернышевский в романе «Что делать?» усилил его до «Соль соли Земли». Соль и в XIX веке была относительно дорогим продуктом. Можно вспомнить Некрасова: «Меньшой сынок... не ест, кричит: «Посыпь сольцой»! А соли нет, хоть бы щепоть!»

Для консервирования мясных и рыбных продуктов соль стали использовать около тысячи лет назад в связи с развитием мореплавания. Для корабельной кухни запасали солонину. В Голландии начался засол селедки, в Англии — производство бекона. Капусту, огурцы и грибы с помощью относительно невысокой концентрации соли начали запасать в X — XII веках северные славяне, затем такие способы распространились по всей Восточной Европе. Соль в этом случае подавляет лишь гнилостные микроорганизмы, но сохраняет молочнокислые. Поэтому молочная кислота, а не соль становится главным консервантом. Это сохраняет витамин С. Именно кислая капуста защищала крестьян от цинги в течение долгой русской зимы. Соль была консервантом и такого деликатеса, как икра осетровых рыб. В низовья Волги соль привозили из Астрахани. Близ города находится много соленых озер, оставшихся от усыхающего моря.

Физиология солевого баланса и болезни

Концентрация хлористого натрия в сыворотке крови является регулятором объема воды в ее составе и соответственно давления крови на стенки сосудов. Существует система гомеостаза, сохранения концентрации ионов натрия и хлора на постоянном уровне. Если концентрация ионов повышается за счет поступления соли из пищи, то возникает потребность в воде, жажда. Для натрия гомеостаз достигается при его концентрации в 140 миллимолей на литр крови. При молекулярном весе натрия, равном 23, гомеостаз обеспечивается 3,2 г натрия на литр крови. Молекулярный вес хлора равен 35,5. Поскольку слабощелочная реакция сыворотки крови означает небольшое преобладание ионов натрия над ионами хлора, нормальное или оптимальное содержание хлористого натрия в крови составляет 8,1 г на литр.

Дополнительное осмотическое давление сыворотки крови обеспечивается ионами калия, магния и некоторыми другими. В физрастворе хлористого натрия, применяемого в медицине для внутривенных инъекций, концентрация соли 0,9%. Разбавление крови водой увеличивает давление на стенки сосудов.

Если человек принимает с пищей меньше хлористого натрия, чем теряется с мочой и через кишечник, то концентрация натрия в крови падает. Изменение осмотического давления сразу регистрируется особыми мозговыми рецепторами, которые включают несколько нейрогормональных регуляторов. Почки увеличивают выделение воды и усиливают реадсорбцию натрия. Объем крови уменьшается, давление падает, и концентрация хлористого натрия в сыворотке возвращается к норме. Если дефицит натрия в пище продолжается несколько дней, то возникает состояние усталости и уменьшается выделение мочи. В дальнейшем возникает тошнота, состояние анорексии и солевой голод. Доказано, что человек может выдержать полное отсутствие соли в диете не более 10 — 11 суток. Эксперименты прекращали на этой стадии, так как добровольцы начинали терять сознание.

Главный регулятор гомеостаза натрия — гормон ренин, выделяемый почечными клубочками в ответ на снижение содержания ионов натрия в крови. Этот гормон обладает прямым сосудосуживающим действием. Он одновременно стимулирует выделение корой надпочечников альдостерона — гормона, обладающего способностью уменьшать скорость выделения натрия из крови. Ренин-альдостероновый механизм активируется не только при дефиците натрия, но и при падении артериального давления крови. Если концентрация натрия в крови выше нормы, синтез ренина, напротив, ингибируется. Удаление натрия почками усиливается за счет простой диффузии. Ощущение жажды появляемся в результате раздражения особых осморецепторов, расположенных на станках кровеносных сосудов и в первую очередь на станках сосудов головного мозга. Жажду человек испытывает и после обильного выделения пота. Потребность в воде исчезает сразу после восстановления гомеостаза.

Если постоянно увеличивать поступление в организм поваренной соли, что характерно для многих современных диет, то гормональная регуляторная ренин-альдостероновая система неизменно ослабляется, так как она все время отключена. Любая физиологическая система требует тренировки. Гормональные регуляторы слабеют и при старении. Порог кровяного давления, при котором усиливается выделение ионов натрия, сдвигается в сторону повышения. Возникает хроническое повышение кровяного давления, то есть гипертония. Из всех патологий обмена веществ, связанных с неправильным питанием, гипертоническая болезнь является самой массовой. Это, как и ожирение, диабет-2 и подагра, специфическая патология человека.

Животные в естественной среде обитания не болеют гипертонией. Люди современных экономически процветающих стран сначала создают с помощью избытка соли в своей диете неизбежность гипертонии, а затем лечатся комплексом лекарств, среди которых главную роль играют диуретики — сильные натрий-уретические вещества, удаляющие с мочой избыток хлористого натрия из крови. Они также принимают лекарства, которые подавляют те рецепторы, которые регулируют реадсорбцию натрия в почках. Наш организм приспособлен эволюцией к долгой жизни баз гипертонии. Эта болезнь появляется как побочный продукт цивилизации.

Гипертония черного населения Америки

Черные потомки африканцев в Америке Южной и Северной имеют вдвое большую частоту ранней гипертонии, чем белые американцы, выходцы из Европы. В Африке в XIV — XVIII веках, когда процветала работорговля, поваренная соль как пищевой продукт не употреблялась В тропических районах Африки, южнее Сахары, не было земледелия. Потребности в хлористом натрии удовлетворялись за счет охоты и съедобных растений. Почки и потовые железы в этом случае очень активно реадсорбируют ионы натрия и хлора и отправляют их обратно в кровоток. Эта способность черных африканцев сохранять солевой гомеостаз при минимальном содержании соли в диете оказалась очень полезной и для выживания африканских рабов в трюмах кораблей при долгой транспортировке, и при тяжелой работе на плантациях сахарного тростника и хлопка.

Однако нынешние потомки этих рабов, ведущие американский образ жизни, еще не успели приспособиться к современным диетам с высоким содержанием соли. Их почки и потовые железы реадсорбируют ионы более активно, чем эти же органы у белых жителей Америки. Это ведет к появлению особой, «зависимой от соли» гипертонии, вызываемой увеличением объема крови. Эта «африканская» гипертония отличается от «европейской» тем, что применение мочегонных лекарств не дает эффекта. Но резкое уменьшение потребления соли дает лучший результат именно при «африканской» гипертонии.

Пересол в современном обществе

Развитие национальных и международных корпораций промышленности и разнообразных ресторанных сетей стандартной кулинарии почти удвоило потребление поваренной соли в питании людей в течение нескольких последних десятилетий. Одновременно уменьшился объем тяжелых физических работ, при которых натрий выделяется не только с мочой, но и с потом. Эволюция человека и животных создавала приспособительные механизмы, уменьшавшие потери соли, но она не создала никаких приспособительных систем для защиты от избытка хлористого натрия. Такие системы есть лишь у некоторых видов растений, растущих на солончаках. У людей и животных имеются лишь вкусовые сигналы, которые более чувствительны к пересолам в жидкой или твердой пище.

Мы не пьем морскую воду, но легко съедаем соленый огурец, концентрация соли в котором выше, чем в воде Черного моря. Современные диетологи не дают никаких рекомендации относительно соленых огурцов, квашеной капусты, селедки или колбасы и сосисок. Это традиционные продукты, их мы едим добровольно. В книгах по диетам этот источник соли классифицируется как «активное потребление». За счет последнего содержание хлористого натрия в диетах европейцев и американцев достигло к 1950 — 60 годам 5 — 6 г в день. Значительно большие количества соли были типичны для традиционной китайской и особенно японской диеты. В некоторых префектурах Японии потребление соли доходило до 20 г в сутки, что в свою очередь коррелировало с высокой частотой гипертонии и атеросклероза.

Однако в последующие десятилетия содержание соли в диетах западных стран возросло до 10 — 12 г в сутки, причем в основном за счет «пассивного» потребления и в результате увеличения концентрации соли в готовых для употребления продуктах массового питания, например, во всех сортах хлеба. В 1996 г. в Великобритании хлебные изделия обеспечивали 25% потребления населением NaCl. Только с хлебом британцы получали ежедневно 3 г поваренной соли, то есть больше физиологического минимума.

Рост содержания соли, определявшийся в 60 сортах хлеба, продаваемого в Великобритании, вышел на пик примерно 600 мг на 100 г продукта (1,8 г в солевом эквиваленте) в 1998 г. В последующие годы содержание ее снизилось на 10 — 15%. Это было результатом деятельности медицинских экспертиз обществ потребителей. В 2005 году Европейский парламент ввел закон, запрещающий добавление хлористого натрия в продукты детского питания, так как у маленьких детей не сформированы регулирующие механизмы обмена. Материнское молоко содержит в пять раз меньше хлористого натрия, чем коровье.

Европарламент также обязал производителей указывать на упаковках не только содержание углеводов, жиров и белков, но и сахара и соли, причем крупными цифрами на лицевой стороне упаковки. Если указывалось содержание натрия, то следовало добавлять и его солевой эквивалент. Внедрение этого правила позволяет потребителю делать самостоятельные расчеты и выбор, так как приводились и проценты от дневных потребностей. Потребность в хлористом натрии определялась в 6 г в день. Но пересолы, особенно в хлебных изделиях, все же остались. Популярный греческий хлеб в форме лепешек — питта, с добавлением маслин, содержит сейчас 1,8 г соли на 100 г. Три лепешки обеспечивают рекомендуемый максимум. Американский диетолог МакГрегор предположил, что лишняя соль в составе хлебопродуктов обеспечивает удержание большего объема воды в конечном продукте и продлевает срок хранения. Это соответственно увеличивает и прибыль. Соль увеличивает прибыли пищевых корпораций еще и потому, что она стимулирует жажду и ведет к росту продаж различных напитков, минеральных и столовых вод, которые производятся и продаются в тех же производственно-торговых сетях.

В старости соленое полезно

Ныне артериальное давление считается нормальным, если верхняя граница не превышает 140 мм ртутного столба, а нижняя — 90. Верхняя отметка обеспечивается выбросом крови в аорту, сокращением сердечных мышц. Еще недавно, когда не было эффективных лекарств от гипертонии, повышение давления до 165/95 не требовало срочных медицинских вмешательств. Врачи ограничивались рекомендациями об изменении образа жизни, большей подвижности и сокращении потребления соли и жиров.

Связь уровня потребления соли с гипертонией была установлена более ста лет назад. Некоторые историки медицины относят это открытие к более раннему периоду, цитируя древние китайские рукописи. Однако тогда не было методов точного определения давления крови. Его устанавливали не приборами, а проверкой пульса.

Первые экспериментально-клинические работы по этой проблеме датируются 1940 — 1950 годами. В одном из таких исследований у 65 пациентов с гипертонией удалось снизить верхнее давление с 197 мм рт. ст. до 151 и нижнее со 115 до 97 простым переводом пациентов на 48 дней рисово-фруктовой диеты с низким содержанием натрия. В составе соли важен именно натрий. В растительной пище может быть высокий уровень хлористого калия, но это не создает проблем для давления крови, так как калий в основном поступает во внутриклеточные структуры тканей. Сравнительно недавние обобщенные расчеты, основанные на многих клинических испытаниях, показали, что снижение среднего потребления натрия в Великобритании с текущего уровня в 150 миллимолей в день до 100 привело бы к снижению частоты инсультов на 22% и инфарктов на 16%. Это было бы более сильное снижение сердечно-сосудистой смертности, чем то, которое достигается всеми рецептурными лекарствами, применяемыми для лечения гипертонии. Также было подсчитано, что снижение давления у всего населения США лишь на 5 мм ртутного столба могло обеспечить экономию бюджетных затрат на здравоохранение на 21 млрд. долл.

Совсем недавно уже геронтологами, а не общей медициной было доказано, что эти выводы справедливы лишь для возрастных групп 50 — 70 лет, той части пожилых, которые являются основной группой риска по гипертонии. Мужчины и женщины в возрасте от 70 до 80 лет выигрывают от борьбы с гипертонией значительно меньше. Но для тех людей, которые перешагнули 80-летний рубеж, рост смертности от всех причин коррелирует не с высоким, а с нормальным давлением крови. Применение медикаментозных средств для снижения давления крови у очень старых людей, осуществлявшееся в клинических испытаниях, приводило к росту смертности по сравнению с контролем — пациентами, получавшими плацебо.

Кстати, инфаркты и инсульты доминируют среди причин смертности и в более молодом возрасте. После 80 смертность имеет совершенно другой спектр. Но с высоким давлением и без лекарств люди преклонного возраста жили дольше, чем те, которых активно лечили. Предположительно именно высокое давление крови у очень старых людей улучшает кровоснабжение важных органов и конечностей в условиях, когда поверхности артерий и вен становятся шероховатыми от разных выступов и бляшек и их просвет сужен. В старости кровоснабжение почек уменьшается на 50%. Повышенное давление обеспечивает почки большим объемом крови. Другое объяснение предполагает, что ослабленные в глубокой старости функции печени и почек увеличивают токсичность применяемых лекарств, т. к. не обеспечивают их детоксикации и выведения из организма.

Следует также отметить, что гормональная система ренина и альдестерона сильно слабеет в старости. Старики теряют с мочой больше натрия, чем молодые. В этом случае соленые огурцы, кислая капуста, селедка и бекон могут иметь не вредное, а напротив — лечебное действие.