Глава 18. Соль земли. Потребность человека в хлористом натрии.
Жизнь возникла и развивалась сотни миллионов лет в морской воде, соли которой неизбежно стали основой минерального и ионного состава цитоплазмы и межклеточных сред. Однако в процессе эволюции солевой состав тканевых жидкостей и цитоплазмы менялся независимо от солевого состава среды обитания. Клетки, а в последующем и межклеточные жидкости приобретали в результате отбора такой состав и концентрацию солей, которые обеспечивали максимальную растворимость белков и благоприятное для процессов обмена веществ осмотическое давление катионов и анионов. Состав солей в морях и океанах Земли менялся, причем по-разному во множестве морских водоемов. Состав солей сыворотки крови наземных животных оказался более устойчивым. Главным минеральным компонентом и морской воды, и сыворотки крови остался 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, в сыворотке крови возникает небольшое преобладание ионов натрия, что обеспечивает слабощелочную реакцию тканевых сред, рН которых варьирует лишь в узких пределах от 7,35 до 7,47. Этот уровень рН является наиболее благоприятным для растворимости слабокислых белков, нуклеиновых кислот и жирных кислот. На долю натрия приходится около 85% всех катионов сыворотки крови и лимфы. В цитоплазме всех клеток, включая клетки крови, 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% от всех солей) в морской воде. Растения не нашли применения хлористому натрию, так как у них нет систем кровообращения, требующих разного ионного состава для цитоплазмы клеток 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. Поэтому у них возникает иногда особый солевой голод, который гонит их к природным солевым источникам – берегам соленых озер и побережьям морей. От солевого голода чаще всего страдают олени, питающиеся лишайниками. Животные-хищники не имеют таких проблем. При недостатке хлористого натрия в пище, например в зимний период, почки животных способны активно реабсорбировать катионы натрия, калия, магния и анионы хлора, фосфора, серы или фтора. Поэтому концентрация ионов в моче намного ниже, чем в сыворотке. Способностью к реабсорбции ионов обладают и потовые железы.
Человек на ранних стадиях своей эволюции, проходивших в лесных биоценозах Африки, увеличил потребление ионов натрия за счет охоты и мясной пищи. Люди в период охоты и собирательства не добавляли соль к своей повседневной пище. Поваренная соль и до недавнего времени не входила в диету индейских племен Северной Америки и аборигенов Австралии и Южной Африки, сохранявших свои традиции. До настоящего времени племена индейцев, живущие в джунглях Бразилии, бушмены Южной Африки и племена, обитающие на Соломоновых островах, также обходятся без добавок поваренной соли и не страдают от гипертонии. Было подсчитано, что в доисторическое время люди потребляли в среднем лишь около 690 мг натрия: 150 мг в составе растительной части их диеты и 540 мг в составе животной пищи [1]. В солевом эквиваленте это 1,8 г хлористого натрия. Именно поэтому реальная физиологическая потребность человека в поваренной соли определяется на уровне 2 г в день. В настоящее время среднее потребление поваренной соли в диетах индустриально развитых стран находится на уровне 10 г в день, 6 – 7 г у детей и около 12 г у взрослых. В США потребление NaCl выше, чем в Европе, а в Японии выше, чем в США. Только 25% указанных количеств потребляется с натуральными продуктами и домашней кулинарией. 75% натрия, который мы потребляем, попадает в нашу диету с продукцией пищевой промышленности и ресторанной кухни. Существует множество исследований, которые показывают, что избыток соли, который транзитом проходит через нашу кровь и почечные канальцы, не выполняя никаких полезных функций, является одной из основных причин гипертонии, наиболее массовой из всех сердечно-сосудистых болезней. Именно поэтому ВОЗ уже давно принял программу профилактики гипертонии в основном путем ограничения уровня потребления соли [2].
Появление соли в человеческих цивилизациях
Возникновение оседлого образа жизни в 7 тысячелетии до н. э. нарушило солевой баланс земледельцев и привело к необходимости добавления чистой поваренной соли в пищу. В растениях хлористый натрий, поступающий из почвы, содержится в основном в листьях и возвращается в почву при листопаде. Ионы натрия, не играющие никакой функциональной роли в репродукции растений, не транспортируются из листьев ни в зародыш, ни в зерна или бобы, ни в плоды. В 100 г зерна злаковых культур, которые стали главным источником калорий, содержится лишь 3 мг натрия, что в десятки раз меньше содержания в них калия, магния и кальция. Растительная диета не создавала дефицита по необходимым в диете человека железу, меди, марганцу, цинку и микроэлементам. Анион хлора поступал с другими солями в достаточном количестве. Но ионов натрия не хватало. Дефицит этого элемента мог восполняться первыми земледельцами лишь с помощью внешних источников. Однако эти источники в форме солевых месторождений или морской воды могли отстоять далеко от первых земледельческих поселений, возникавших по берегам рек. Пресная вода была важнее соли. Некоторые историки считают, что именно соль стала одним из первых продуктов торговли, внутренней и межнациональной. Мешками с солью нагружались верблюжьи караваны и морские суда. Основным источником соли было в древнее время выпаривание морской воды. В районах, где зародилось земледелие, в долинах Нила, Иордана, Тигра и Евфрата, немало высохших солевых озер. Мертвое море, концентрация хлористого натрия в котором превышает 20%, с глубокой древности служило источником соли для народов Ближнего Востока. Крупные месторождения соли были найдены на территории современного Пакистана и в пустынях Северной Африки и Аравийского полуострова. В последующие тысячелетия соль из этих районов везли кораблями в Грецию и в Рим. Там соль была относительно дорогим продуктом и нередко нормировалась. Римские легионеры получали часть своей зарплаты мешочками соли.
В России потребность населения в соли удовлетворялась первоначально солеварением – выпариванием соли из рассола глубоких колодцев в местах залегания солевых пластов. Морскую соль стали добывать на Белом море. В последующем для добычи соли строили шахты. Солевые пласты образованы высохшими в разные геологические эпохи и периоды морями и озерами. При усыхании водоема сначала оседают соли кальция, затем соли магния, потом калия. Соли натрия, который по атомному весу намного легче калия, оседают в последнюю очередь, создавая самые толстые пласты. Насыщенный раствор NaCl образуется лишь тогда, когда испаряется 90% морской воды. Места добычи соли в России можно определить по названиям некоторых современных городов: Соликамск, Сольвычегорск, Усолье, Соль-Илецк, Сольцы. Первые солевые промыслы в Псковском и Тверском княжествах появились в XII в. Самое крупное месторождение было открыто в XV в. на берегу речки Усолка, притока Камы. Здесь появилось село Камское, вскоре переименованное в Соликамск. В настоящее время Соликамск, город со стотысячным населением, является центром добычи не только хлористого натрия, но и солей калия и магния. Пермская область была 280 млн лет назад дном моря. Большие залежи солей были открыты также на территории Белоруссии, Украины и Польши. В Центральной Европе добыча соли дала начало развитию австрийской провинции Зальцбург.
В Средние века и в Европе соль была одним из важных предметов торговли и облагалась налогами и пошлинами. В России в 1648 г. из-за повышения пошлины на соль с 5 до 20 копеек за пуд, произошел знаменитый «соляной бунт», в результате которого и царская монополия на соль, и пошлины были отменены. Британское господство в Индии в течение нескольких столетий обеспечивалось монополией на добычу и торговлю солью.
Выражение «соль земли» как положительная характеристика появилось впервые в английском языке. Николай Чернышевский в романе «Что делать?» усилил его до «соль соли земли», говоря о героях типа Рахметова. Соль в России была относительно дорогим продуктом и в XIX в. Можно вспомнить Николая Некрасова: «Меньшой сынок… не ест, кричит: “Посыпь сольцой!” А соли нет, хоть бы щепоть!» Всем известен древний русский обычай встречать гостей и молодоженов хлебом-солью. Хлеб означал пожелание богатства и благополучия, соль отгоняла злых духов. Русские слова «хлебосол» и «хлебосольство» не имеют адекватного перевода на английский язык. Засолка различных продуктов на зиму (капусты, грибов, огурцов и других) была наиболее развита именно в России. Этот обычай появился у северных славян в X – XII вв. как необходимость – чтобы сохранить продукты в течение долгой зимы. Впоследствии он распространился по всей Восточной и Центральной Европе. В Западной Европе соль использовали в качестве консерванта в основном для мяса и рыбы. В длительные морские плаванья брали запас солонины. В Голландии был открыт способ засола сельди, в Англии – производство бекона. Соль в этом случае, как и при засолке грибов и капусты, подавляет гнилостные микроорганизмы, но сохраняет более устойчивые к соли молочнокислые грибки. Поэтому не столько сама соль, сколько молочная кислота становится главным консервантом. При этом в конечном продукте сохраняется витамин С. Именно квашеная капуста спасала крестьян от цинги в течение долгой русской зимы. Соль служила консервантом и для такого деликатеса, как икра осетровых рыб. Для этого в Астрахани было налажено производство соли из минеральных отложений отступающего Каспийского моря.
Физиология солевого баланса и причины гипертонии
Концентрация хлористого натрия в сыворотке крови является регулятором объема воды в ее составе и соответственно давления крови на стенки сосудов. В организме существует система гомеостаза – сохранения концентрации ионов натрия и хлора в сыворотке крови на постоянном уровне. Если концентрация ионов повышается за счет поступления лишней соли из пищи, то возникает жажда, физиологическая потребность в воде. Утолить жажду можно, лишь выпив такое количество воды, которое снизит концентрацию соли в сыворотке крови до нормального уровня. Увеличившийся при этом объем крови повышает ее давление на стенки сосудов. Для натрия гомеостаз достигается при его концентрации в 135 – 145 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 сульфатными, карбонатными, азотнокислыми и фосфорными солями калия, магния, марганца, железа и других элементов, необходимых организму. Поэтому физиологический раствор хлористого натрия, применяемый в медицине для внутривенных вливаний, имеет концентрацию соли в 0,9%.
Если человек принимает с пищей меньше хлористого натрия, чем теряет с мочой и через кишечник, то концентрация ионов натрия в крови падает. Снижение осмотического давления сразу регистрируется особыми мозговыми рецепторами, которые включают несколько нейрогуморальных систем. Почки увеличивают выделение воды и усиливают реабсорбцию натрия. Объем крови уменьшается, давление на стенки сосудов падает, и концентрация хлористого натрия в крови возвращается к норме. Если дефицит натрия в пище продолжается несколько дней, то возникает состояние усталости и уменьшается выделение мочи. В дальнейшем появляется тошнота, анорексия и солевой голод. Эксперименты показали, что человек может выдержать полное отсутствие соли в диете не более 10 – 11 суток. На этой стадии опыты прекращали, так как добровольцы начинали терять сознание.
Главным регулятором гомеостаза является гормон ренин, выделяемый почечными клубочками в ответ на снижение количества ионов натрия в крови. Ренин обладает 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. В том случае, когда концентрация натрия в крови выше нормы, синтез ренина, напротив, ингибируется. Удаление натрия в почечных канальцах усиливается за счет простой диффузии. Ощущение жажды появляется в результате раздражения особых осморецепторов, расположенных на стенках кровеносных сосудов, и в первую очередь – на стенках сосудов головного мозга. Жажда может наступить и после обильного потоотделения. Жажда исчезает сразу после восстановления гомеостаза.
