Nie tylko pierwiastek młodości - krzem

Już od początku lat 70. ubiegłego stulecia rozpoczęto intensywne badania nad związkami krzemu w biologii. Okazało się, że mimo niewielkiej ilości krzemu w organizmach żywych występuje on we wszystkich jego komórkach.

Krzem ma ogromne znaczenie zarówno jako element strukturalny, jak również w pracy wielu systemów, a to: enzymatycznego, odpornościowego, gospodarki wodnej, komunikacji na poziomie komórkowym.

Co mówi nauka na temat znaczenia krzemu w życiu biologicznym? Ciało człowieka składa się z ok. 70 milionów komórek, które są niezależnymi żywymi mikroorganizmami, ale zgodnie współpracującymi dla dobra całego ustroju. Naukowcy zdają sobie sprawę z tego, że bez sprawnego systemu komunikacji i wymiany informacji organizm nie potrafi funkcjonować.

Krzem jest pierwiastkiem niezwykle intrygującym, jednym z podstawowych składników biosfery, a jednocześnie niemalże niedostępnym dla organizmu człowieka. W skorupie ziemskiej jest to pierwiastek najpospolitszy po tlenie, bowiem tlenu jest 47 proc., a krzem zajmuje drugie miejsce – 29,5 proc. Powszechnie uważa się, że pierwiastkiem życia jest węgiel (cała współczesna biologia jest na nim oparta), ale okazuje się, iż krzem tworzy więcej struktur niż węgiel, jest bardziej uniwersalny i być może był kiedyś i będzie w niedalekiej przyszłości głównym pierwiastkiem życia. Ze względu na jego reaktywność, skorupa ziemska składa się w 87 proc. z jego związków. Jako ciekawostkę można przytoczyć fakt, że niedawno znaleziono gąbki krzemowe wykazujące wszystkie przejawy życia, a w ich ciałach nie ma ani jednego atomu węgla.

Krzem występuje w większości skał, głównie w postaci krzemianów, glinokrzemianów i krzemionki, całkowicie nieprzyswajalnych przez organizm człowieka. Kwarc to najbardziej rozpowszechniony związek krzemu w przyrodzie. Czarny kwarc jest jednym z minerałów, którego podstawową częścią składową jest dwutlenek krzemu. Pochodzenie czarnego kwarcu jest organiczne, tzn. tworzył się przy obumieraniu kolonii żywych organizmów, zachowując w swoim składzie ich muszle i szkielety. Rodził się w ciepłych zbiornikach okresu kredy, w epoce wielkich przemian, kiedy pojawiły się znane nam formy życia, gdy w burzliwy sposób formowała się „żywa substancja ziemi”.

Kwarc zachował się do naszych dni w pierwotnej postaci i przeniósł do naszych czasów „pamięć” o wodzie z tamtej epoki. Jest on w stanie przekazać wodzie homeopatyczne dawki związków dwutlenku krzemu i tym samym tworzyć warunki nieodzowne dla podtrzymywania zdrowych procesów życiowych. W naszych czasach wodę taką nazywamy krzemionkową. Krzemionki występujące w niektórych roślinach mogą być przyswajalne w niewielkim stopniu. W zielu skrzypu zawierającym ok. 60 proc. wagowych krzemionki, jedynie 0,5-1,8 proc. wagowych jest rozpuszczalne w wodzie.

Ta trudna dostępność krzemu dla organizmu człowieka i zwierząt powodowała, że był on uważany za substancję obojętną, niebiorącą udziału w procesach biochemicznych. Jednak w ostatnich dziesięcioleciach zebrano więcej dowodów na to, że życie w takiej formie, jaką znamy, byłoby niemożliwe bez krzemu. I nie tylko. Krzem to wyjątkowo ważny półprzewodnik, służy w przemyśle elektronicznym do produkcji układów scalonych. Wykorzystywany jest także do produkcji baterii słonecznych – zamienia energię świetlną w elektryczną. Wśród 104 pierwiastków układu okresowego krzem pełni specyficzną rolę. Ma właściwości piezoelektryczne. Może zamieniać jeden rodzaj energii na inny – drgań mechanicznych na elektryczną, w radiofonii stabilizuje częstotliwość fali emitowanej przez nadajniki.

Ten śladowy pierwiastek odgrywał decydującą rolę już od początku ewolucji. W prehistorycznych lasach dewońskich, 380 milionów lat temu, głównymi roślinami były skrzypy, paprocie i babimory – rośliny bardzo bogate w krzem. Wraz z postępem procesu ewolucji liczba tych roślin nieustannie malała. Pierwsze doniesienia o spadku stężenia krzemu w organizmie człowieka wraz z wiekiem pochodzą z 1938 r. i zostały wielokrotnie potwierdzone. Zagadnienie to zostało ujęte kompleksowo przez polskiego uczonego prof. Włodzimierza Sedlaka w 1966 r. jako teoria salicydów.

Niedobory krzemu mają duży udział w pojawianiu się wielu chorób przewlekłych oraz tzw. chorób cywilizacyjnych. Zatrucie środowiska, sposób produkcji żywności i przetwórstwo spożywcze spowodowały, że nie dysponujemy odpowiednią ilością przyswajalnego organicznego krzemu w naszym pożywieniu. A oto, co się dzieje z organizmem, gdy występują w nim niedobory krzemu:


- deformacja stawów i tkanki łącznej,
- miażdżyca,
- nadciśnienie,
- kruchość paznokci i łamliwość włosów,
- osteoporoza,
- przedwczesne siwienie,
- krwawienie z dziąseł,
- skłonność do siniaków,
- zwiotczenie mięśni,
- choroby otępieniowe (np. choroba Alzheimera),
- problemy z pamięcią,
- ogólne osłabienie,
- choroby układu moczowego.


Lista powyższa nie wyczerpuje jeszcze wszystkich schorzeń.


Krzem w organizmie człowieka

W ostatnich trzydziestu latach krzem został uznany za ważny pierwiastek śladowy, a jego prawidłowa zawartość w organizmie człowieka to naturalny klucz do zdrowia. Dotychczas wykazano, że krzem jest niezbędny w procesie tworzenia kości, chrząstek i tkanki łącznej. Zawartość krzemu w organizmie człowieka jest bardzo zróżnicowana w zależności od wieku i różna w poszczególnych organach. Bardzo bogata w krzem jest aorta, tchawica, ścięgna, kości, skóra, włosy i paznokcie. Oprócz tego stwierdzono, że stężenie krzemu w bogatej w ten pierwiastek aorcie maleje wraz z wiekiem, a w ścianach naczyń krwionośnych zmniejsza się wraz z rozwojem arteriosklerozy. W 1912 r. niemiecki lekarz Quin ustalił, że związki krzemu są w stanie powstrzymać rozwój arteriosklerozy.

W 1957 r. francuscy uczeni M. Lepger i J. Lepger opisali fakty potwierdzające, że u chorych na arteriosklerozę – w porównaniu z osobami zdrowymi – zawsze występuje niska zawartość krzemu w tkankach tworzących ścianki naczyń krwionośnych. Eksperymentalnie udowodnili oni, że wprowadzenie do organizmu związków krzemu powstrzymuje rozwój arteriosklerozy i pomaga przywrócić prawidłowe funkcjonowanie ścianek naczyń.

Jeśli we krwi brakuje krzemu, zmniejsza się jego zawartość w ściankach naczyń krwionośnych. Krzem, zapewniający elastyczność ścianek i odpowiadający za komunikację z mózgiem dotyczącą rozszerzania i zwężania naczyń, jest zastępowany przez wapń. Zastępowanie krzemu wapniem powoduje, że naczynia stają się twarde i nie odbierają poleceń mózgu. Dzieje się tak, ponieważ tylko krzem jest w stanie odbierać je i przetwarzać. Wapń wnika w ścianki naczyń, co doprowadza do ich zwapnienia. Na twardych wypustkach wapnia wystających z naczyń zaczyna odkładać się cholesterol. Z powodu niedoboru krzemu cholesterol nie jest przyswajalny oraz wykorzystywany do tworzenia błony nowych komórek. Według biochemików krzem jest ośmiokrotnie wykorzystywany w organizmie człowieka, uczestnicząc w różnych pośrednich reakcjach jako katalizator i przekaźnik energii podtrzymujący życie. Po ośmiokrotnym wykorzystaniu krzem jest wydalany. Jeżeli jego ilość w organizmie nie jest uzupełniana wraz z pożywieniem i napojami, życie zamiera.

Krzem w organizmie człowieka i zwierząt na pewno nie jest substancją obojętną, balastową, a przeciwnie, bierze aktywny udział w procesach życiowych. Niedobór krzemu w pokarmach i płynach to poważna przyczyna wielu chorób. Zaburzenia równowagi krzemowej w organizmie stwierdzono u ludzi cierpiących na różne choroby, w pierwszym rzędzie chorych na arteriosklerozę, gruźlicę, niektóre odmiany nowotworów, choroby skórne i cały szereg innych. Arterioskleroza i jej następstwa (wylew i zawał) to rezultaty niedoboru krzemu.

Krzem zawarty w tkankach ścianek naczyń uniemożliwia przedostawanie się cholesterolu do plazmy i odkładanie się lipidów na ściankach naczyń. U dorosłych poziom krzemu może ulec obniżeniu z powodu niewłaściwego odżywiania, szczególnie produktami mlecznymi. Okoliczności takie prowadzą do arteriosklerozy, ponieważ ścianki naczyń tracą bogatą w krzem tkankę elastyczną odpowiedzialną za ich sprężystość. Krew zazwyczaj nie ulega zmianie, natomiast na ściankach naczyń krwionośnych tworzą się blaszki cholesterolu. To lipidy na osnowie wapnia oraz kolonie trichomonad, które przyczyniają się do zwężenia naczyń. I oto występują symptomy takich chorób jak: dusznica bolesna, zawał mięśnia sercowego, kardioskleroza, arytmia serca, wylew i zaburzenia psychiczne. Są one przyczyną utraty zdolności do pracy i przedwczesnej śmierci.

Oprócz niewątpliwie istotnej roli krzemu w procesach metabolicznych, może on również odgrywać rolę strukturalną – budulca. Analitycznie stwierdzono, że kompleksy proteinowo-keratynowe, otaczające elastyczne włókna kolagenowe, są bardzo bogate w krzem, a są one analogami kompleksów polisacharydowych, zawierających krzem występujący w roślinach. Na tym tle ciekawa jest wiedza oraz dane dotyczące zawartości krzemu w poszczególnych organach czy tkankach naszego organizmu. W licznych badaniach stwierdzono, że w surowicy krwi człowieka stężenie krzemu jest niemalże stałe i wynosi ok. 50 μg/dl, co jest wielkością zbliżoną do zawartości innych dobrze poznanych mikroelementów. Występuje on tam w postaci dobrze rozpuszczonego kwasu ortokrzemowego. Nie stwierdzono wpływu wieku i płci na zawartość krzemu w surowicy. Jedynie u osób ze zwiększoną dawką krzemu w pożywieniu obserwowano niewielkie zwiększenie jego stężenia w surowicy. Wykazano, że w organizmie człowieka najbogatsze w krzem są: skóra (49,5 μg/g tkanki), włosy (42,0 μg/g tkanki) i paznokcie (26,12 μg/g tkanki).

Ponadto zwrócono uwagę na dużą zawartość krzemu w nerkach, gdzie jego obecność w postaci koloidalnej krzemionki zapobiega tworzeniu się kamieni nerkowych. Duża zawartość krzemu w tkance łącznej wydaje się wynikać głównie z jego obecności w kompleksach proteinowych, które tworzą strukturę tej tkanki.

Zawartość krzemu w aorcie, tętnicach i skórze maleje zauważalnie z wiekiem. Szczególnie duże zmiany obserwuje się w aorcie. Należy podkreślić, że zależność tę zauważono u wielu zwierząt i człowieka, ponadto stwierdzono, że zawartość krzemu w ścianach tętnic maleje wraz z rozwojem arteriosklerozy. Możliwość wpływu krzemu na arteriosklerozę była sugerowana przez badaczy – Schwarca i Dawsona już w 1978 r. Stwierdzono również zależność pomiędzy krzemem, wiekiem i równowagą hormonalną organizmu. Jest bardzo prawdopodobne, że zmniejszenie aktywności hormonalnej może być odpowiedzialne za zmiany zawartości krzemu, obserwowane w trakcie starzenia się organizmu (Charnot, Pares 1971). Obecnie uważa się, że do prawidłowego funkcjonowania organizmu, a przede wszystkim organów zbudowanych z tkanki łącznej, niezbędna jest dzienna dawka krzemu wynosząca 0,15-0,25 mg/kg masy ciała człowieka.

Autor: prof. dr n. farm. Wiktor Stelmach

Komentarze