Krzem | Silicon

1.1. Historia i pochodzenie

Krzem (Si) to pierwiastek, którego nazwa wywodzi się od łacińskiego słowa “silex”, oznaczającego kamyk. Minerał ten został zidentyfikowany przez Antoine Lavoisiera w 1787 r., a wyizolował go z krzemionki (SiO2) Jacob Berzelius w roku 1824. Z bardzo licznej grupy związków krzemowych, które występują w przyrodzie, za przyswajalny dla organizmu człowieka uznawany jest jedynie kwas ortokrzemowy (H4SiO4). Taka forma tego pierwiastka umożliwia jego absorpcję w przewodzie pokarmowym. Stężenie krzemu w surowicy krwi wynosi od 2 do 10 µM i znacznie wzrasta po posiłku (składającego się z żywności zawierającej ten minerał) do wartości sięgającej blisko 30 µM. Jest on wydalany wraz z moczem w ilości blisko 20 mg dziennie. Średnia biodostępność tego minerału oscyluje wokół 40%. Krzem jest najlepiej przyswajalny z produktów zbożowych oraz owoców i warzyw. Występuje w ludzkim organizmie w ilości ok. 7 g. Jest zlokalizowany głównie we krwi, kościach, mięśniach, naczyniach, skórze oraz narządach, takich jak wątroba, śledziona, nerki i trzustka.

Niedobór krzemu występuje wśród dzieci, objawiając się:

• krzywicą
• nieprawidłową mineralizacją kości
• niską gęstością kości
• chorobami układu limfatycznego
• nieprawidłowym rozwojem układu nerwowego

Ponadto niewystarczająca podaż krzemu wraz z dietą powoduje:

• przedwczesne starzenie się skóry
• rozdwajanie się i wypadanie włosów
• kruchość paznokci
• skłonność do zapaleń
• schorzenia skóry (np. grzybicę, łupież)
• nadmierne krwawienia miesiączkowe

1.2. Klasyfikacja

Krzem to jeden z najczęściej występujących składników skorupy ziemskiej. W układzie okresowym przynależy do grupy węglowców. Jest zaliczany do pierwiastków z grupy półmetali oraz do mikroelementów. Stanowi on minerał, którego dzienne zapotrzebowanie nie przekracza wartości 100 mg. Krzem jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Znany jest przede wszystkim jego korzystny wpływ na kondycję skóry, włosów i paznokci. Poza tym wspomaga on oczyszczanie ciała z toksycznych substancji, takich jak aluminium. Wspomaga też krążenie krwi oraz wzmacnia żyły i tętnice. Ogranicza również proces resorpcji kości i wspomaga ich mineralizację.

1.3. Występowanie

Krzem to minerał powszechnie występujący w przyrodzie. Znacznie bogatszym źródłem tego pierwiastka są produkty pochodzenia roślinnego (głównie nieoczyszczone ziarna zbóż), niż zwierzęcego, ponieważ pobierają one krzem z gleby i kumulują go w swej strukturze. Stanowi on naturalny element niezbędny do budowy łodyg, nadając im sztywność i odpowiednią wytrzymałość. Wśród roślin oraz wytworzonych z nich produktów, przedstawicielami najbogatszych źródeł krzemu są:

• skrzyp polny
• owies
• proso
• jęczmień
• otręby zbożowe
• mąka gruboziarnista
• ziemniaki
• ryż
• kapusta
• dynia
• marchew
• ogórek
• cebula
• jabłko
• pomarańcza
• migdały
• piwo

Do produktów pochodzenia zwierzęcego zawierających największą ilość tego minerału zaliczamy:

• ryby
• owoce morza

2.1. Wpływ na układ nerwowy

Krzem redukuje wchłanianie z przewodu pokarmowego toksycznego aluminium, obniżając jego biodostępność oraz akumulację w mózgu. Wysokie stężenie tego niekorzystnego dla funkcjonowania organizmu pierwiastka może doprowadzić do obumierania neuronów cholinergicznych. Niwelując neurotoksyczne działanie glinu, krzem może stanowić czynnik chroniący przed chorobą Alzheimera. Odnotowano, że przy tym schorzeniu bardzo często występuje nadmiar aluminium w organizmie. Podczas badań klinicznych udowodniono, że picie wody bogatej w jony krzemu pozwoliło na znaczącą redukcję poziomu tego toksycznego metalu ciężkiego w całym ustroju. Co więcej, krzem indukuje aktywność naturalnych enzymów o właściwościach przeciwutleniających, dzięki czemu pomaga neutralizować wolne rodniki i chroni struktury komórkowe przed uszkodzeniami, które są efektem działania reaktywnych form tlenu.

2.2. Wpływ na układ krwionośny

Udowodniono, że istnieje ujemna korelacja pomiędzy zawartością krzemu w tkankach aorty, a zmianami miażdżycowymi w organizmie, które objawiają się stwardnieniem tętnic, co z kolei prowadzi do nadciśnienia. Jest to możliwe, ponieważ pierwiastek ten bierze udział w syntezie kolagenu – białka obecnego w ścianach naczyń krwionośnych, zapewniającego im właściwą elastyczność i kurczliwość. Te dwie cechy są istotne dla prawidłowego funkcjonowania układu sercowo-naczyniowego. Dowiedziono, że krzem zapobiega nadmiernemu przenikaniu tłuszczów przez naczynia krwionośne. Niski poziom tego pierwiastka w organizmie powoduje twardnienie blaszek miażdżycowych oraz zwężanie światła naczyń, co uniemożliwia prawidłowy dopływ tlenu i substancji odżywczych do najważniejszych narządów w organizmie, takich jak serce i mózg. Krzem wpływa również na wzmocnienie samego mięśnia sercowego, wspomagając jego prawidłowe funkcjonowanie.

2.3. Wpływ na układ kostny

Liczne badania kliniczne potwierdziły, że krzem bierze udział w tworzeniu struktury oraz metabolizmie kości. Jest to wynikiem jego zdolności do stymulowania i stabilizacji syntezy włókien kolagenowych, a także indukowania aktywności enzymów (hydroksylaz prolilowych), które katalizują reakcje różnicowania osteoblastów (komórek kościotwórczych). Co więcej, krzem stanowi czynnik regulujący wchłanianie przez tkankę kostną wapnia i fosforu, działając w synergii z witaminami D i K. Pierwiastek ten odgrywa kluczową rolę w procesie wzrostu kości, a jego zbyt niski poziom w organizmie może ograniczać przyrost tej tkanki. To z kolei objawia się krzywicą, nieprawidłową mineralizacją oraz niską gęstością kości (BMD, ang. bone mineral density) u dzieci i młodzieży. Krzem jest niezbędny również do utrzymania prawidłowej równowagi pomiędzy procesami kościotwórczymi a resorpcją tej tkanki, polegającą na rozpuszczaniu jej składników mineralnych i wchłanianiu ich przez komórki zwane osteoklastami. Gdy równowaga ta jest zaburzona i przeważa proces resorpcji, dochodzi do rozwoju osteoporozy. Udowodniono, że dwunastotygodniowa sumplementacja krzemu w ilości 28 mg dziennie zwiększa gęstość mineralną kości w obrębie kręgosłupa i bioder wśród mężczyzn, jak również kobiet przed menopauzą. Podobną korelację odnotowano również u pań po okresie przekwitania, ale tylko u tych, które stosowały jednocześnie hormonalną terapię zastępczą (HRT, ang. hormone replacement therapy).

2.4. Wpływ na skórę

Z uwagi na fakt, iż krzem bierze czynny udział w syntezie włókien kolagenowych, wpływa on także na poprawę elastyczności skóry. Indukuje on aktywność kluczowego enzymu w procesie powstawania kolagenu – hydroksylazy prolinowej. To powoduje, że minerał ten ułatwia zachowanie prawidłowego poziomu nawilżenia i jędrności skóry, jednocześnie redukując zmarszczki. Co więcej, suplementowanie krzemu działa łagodząco na oparzenia słoneczne, niweluje objawy fotostarzenia się skóry wskutek ekspozycji na promieniowanie UV, wspomaga proces gojenia się ran i uśmierza świąd skóry, który występuje np. po ukąszeniu owadów. Intensyfikuje on również syntezę keratyny, z której zbudowane są włosy i paznokcie, przez co dobrze wpływa na ich kondycję.