Dołącz do czytelników
Brak wyników

Biochemia

28 czerwca 2018

NR 25 (Styczeń 2018)

Niezbędne i toksyczne

296

Mikroelementy to kluczowa grupa składników odżywczych, które są równie ważne dla utrzymania równowagi w organizmie jak makroelementy. 

Co więcej, są one również niezbędne w utrzymaniu prawidłowego metabolizmu makroelementów. Wyróżniamy dwie grupy w obrębie tych związków. Pierwszą z nich stanowią witaminy, zarówno te rozpuszczalne w tłuszczach, jak i te rozpuszczalne w wodzie, a drugą pierwiastki śladowe, takie jak: wapń, cynk, żelazo, chrom, magnez czy selen. Coraz więcej mówi się na temat funkcji biochemicznych tych składników, a co za tym idzie, o potencjalnych korzyściach wynikających z ich suplementacji. W tym miejscu na podkreślenie zasługuje fakt, że niezwykle istotne jest przyjmowanie suplementów w odpowiednich dawkach, a także konsultacje z lekarzem mające na celu wykluczenie potencjalnie toksycznych skutków ubocznych i interakcji suplementów ze stosowanymi przez pacjenta lekami. Tego rodzaju środki ostrożności są również zalecane ze względu na brak jednoznacznych naukowych dowodów na skuteczność suplementów diety. Ma to związek z wyżej wspomnianymi interakcjami, a także zmiennym, niepotwierdzonym dostatecznie dobrze stopniem ich wchłaniania z przewodu pokarmowego. Nie ma zatem jasnych przesłanek mogących potwierdzić tezę mówiącą, że zwiększona podaż mikroelementów prowadzi do zwiększenia korzyści klinicznych dla pacjenta. Znaczenie tego faktu jest bardzo duże, ponieważ po jednej stronie mamy często niebezpieczny niedobór skutkujący zaburzeniami metabolizmu, a po przeciwnej działanie toksyczne nadmiaru tych składników. Dlatego też ostatnio coraz więcej mówi się na temat szkodliwego działania nadmiaru mikroelementów, bo choć ich obecność w organizmie jest niezbędna, to jak wszystko w nadmiarze, mogą być one trucizną. Wiele państw na całym świecie opracowuje rekomendacje dotyczące zalecanych dawek mikroelementów, bazując między innymi na szczegółowych wynikach badań krwi i tkanek pacjentów przyjmujących określone ich ilości. Mówi się, że u zdrowych członków populacji odpowiednio zbilansowana dieta zawierająca pięć porcji owoców i warzyw dziennie powinna w pełni pokrywać zapotrzebowanie organizmu na pierwiastki śladowe i witaminy. Zupełnie inaczej ma się jednak sytuacja w przypadku chorób związanych ze zmniejszoną podażą tych składników przy równoczesnym wyższym zapotrzebowaniu na nie. Do takich chorób zaliczamy zaburzenia odżywiania, alkoholizm, choroby związane z koniecznością żywienia pozajelitowego, ostre infekcje, operacje chirurgiczne czy urazy wiążące się bezpośrednio z utratą krwi i innych płynów ustrojowych. Również w warunkach fizjologicznych, takich jak menstruacja u kobiet, mogą pojawiać się niedobory pierwiastków śladowych, głównie żelaza, na skutek utraty krwi. Niezależnie jednak od tego, jakie jest podłoże niewłaściwego poziomu tych składników, najważniejsze jest uzupełnienie powstałego niedoboru, czy to poprzez podawanie bogatych w nie składników pożywienia, czy też poprzez suplementację. 

Mówiąc o funkcjach biochemicznych, przede wszystkim trzeba wspomnieć o roli mikroelementów jako kofaktorów enzymów, koenzymów, czynników regulujących proces transkrypcji czy ich antyoksydacyjnych właściwości pozwalających na ­ochronę komórek przed działaniem wolnych rodników. Dane mówią o blisko 40 mikroelementach niezbędnych w diecie człowieka. Ich odpowiedni poziom jest kluczowy dla utrzymania homeostazy organizmu, a niedobór może wywoływać zaburzenia metabolizmu mogące w konsekwencji prowadzić nawet do uszkodzeń DNA. Rosnąca wiedza i świadomość dotycząca stosowania suplementów diety, wśród których liczną grupę stanowią mikroelementy, przyczyniają się do wzrostu zainteresowania ich rolą zarówno w procesie utrzymania dobrego stanu zdrowia, jak i w profilaktyce oraz terapii różnego rodzaju schorzeń. Warto również być świadomym tego, że kontaktu z pierwiastkami śladowymi nie unikniemy, nawet jeśli nie stosujemy ich suplementacji, ponieważ są one obecne nie tylko w żywności, którą konsumujemy, ale także w wodzie pitnej czy w powietrzu, którym oddychamy. Najważniejsze jest jednak to, aby utrzymać ich poziom w naszym organizmie na optymalnym, prawidłowym poziomie, dzięki czemu unikniemy potencjalnego toksycznego ich działania. W końcu, jak mówi stare przysłowie: „Najważniejszy jest umiar”. W niniejszym artykule przyjrzymy się w telegraficznym skrócie roli mikroelementów w organizmie człowieka, a także skutkom ich potencjalnego, świadomego lub nie, przedawkowania oraz chronicznej ekspozycji. 

CHROM

W ostatnim czasie pojawia się coraz więcej wyników badań potwierdzających pozytywny wpływ zwiększonej podaży chromu na metabolizm glukozy czy na proces redukcji tkanki tłuszczowej. Nie ma niestety wyników badań, które jednoznacznie potwierdzają optymalną dzienną dawkę tego pierwiastka. W związku z tym, konieczne stają się dalsze badania mające na celu określenie najbardziej korzystnej dawki, a także uwzględniające wiedzę z zakresu chemii dotyczącą przyswajalności chromu na różnych stopniach utlenienia i ewentual­nego działania toksycznego niektórych spośród jego związków w zależności od stopnia utlenienia chromu. Sześciowartościowy chrom [Cr(VI)] jest powszechnie używany w różnego rodzaju procesach przemysłowych, takich jak produkcja barwników, konserwacja drewna, garbowanie skór czy produkcja stali nierdzewnej. Właśnie ta powszechna obecność chromu w różnych gałęziach przemysłu przyczynia się do jego występowania w środowisku, dokąd przedostaje się między innymi poprzez spalanie paliw kopalnych czy spalanie odpadów, a w konsekwencji jest obecny również w wodzie, w tym w wodzie pitnej i w ten sposób może przedostawać się do organizmu. Został on uznany przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem (IARC) za czynnik działający kancerogennie, kiedy dostaje się do organizmu drogą oddechową. Wciąż niewiele jest badań mówiących o jego szkodliwym działaniu po podaniu drogą pokarmową. Kancerogenne działanie chromu (VI) jest ściśle związane z jego zdolnością do indukowania stresu oksydacyjnego. Cr(VI), mimo że sam nie posiada zdolności do wiązania się do DNA i innych makrocząsteczek w komórkach, może poprzez metabolity pośrednie, takie jak Cr(V), Cr(IV) oraz produkt końcowy Cr(III), które są wysoce reaktywne, brać udział w tworzeniu adduktów Cr-DNA. Powstawanie tego rodzaju adduktów jest niezwykle niebezpieczne dla utrzymania ­homeostazy ­organizmu. Badania epidemiologiczne prowadzone między innymi w Wielkiej Brytanii, Japonii i Stanach Zjednoczonych wskazują jednoznacznie na wzrost zachorowalności na choroby układu oddechowego, w tym rozwój polipów nosa, a nawet raka płuc, u pracowników mających kontakt z chromianami.

W związku z pojawiającymi się doniesieniami naukowców, jakoby inhalacja nie była jedyną możliwą drogą przedostawania się chromu do organizmu człowieka, potencjalne ryzyko narażenia na Cr(VI) przez spożycie wody pitnej podlega wzmożonej kontroli. Prowadzone, jak dotąd tylko krótkoterminowo, badania in vivo wykazały, że genotoksyczny potencjał tego pierwiastka zależy, jak można się oczywiście spodziewać, przede wszystkim od dawki. Uwzględnić jednak w tym miejscu należy pozakomórkową detoksykację chromu (VI) prowadzącą do jego redukcji do chromu (III), zanim zostanie on zaabsorbowany do narządów peryferyjnych i tkanek [chrom (III) jest nietoksyczną formą tego pierwiastka, jest stosowany w suplementacji chromu]. Badania prowadzone na myszach i szczurach wykazały występowanie u tych zwierząt zmian w DNA w szpiku kostnym (aberracje chromosomowe), w oddziaływaniach DNA z białkami i pojedynczych pęknięć w DNA w komórkach mózgu i wątroby oraz pojedynczych i podwójnych pęknięć DNA w leukocytach, jednakże tylko w przypadku jednorazowego ostrego zatrucia lub chronicznego narażenia w dawkach przekraczających możliwości środowiska wewnątrzkomórkowego do zredukowania chromu sześciowartościowego do trójwartościowego. Wyniki te wskazują jednoznacznie na znaczenie dawki, ponieważ podanie doustne chromu (VI) w niskich lub umiarkowanych dawkach nie powodowało działania rakotwórczego, ale pamiętać należy również o czasie ekspozycji. Długotrwałe spożywanie wody pitnej zanieczyszczonej związkami chromu sześciowartościowego zwiększało częstość występowania nowotworów jamy ustnej i jelit. Niestety jak dotąd nie został poznany mechanizm odpowiedzialny za genotoksyczne i kancerogenne działanie chromu (VI).

CYNK

Cynk jest pierwiastkiem odgrywającym bardzo ważną rolę w procesie usuwania wolnych rodników i utrzymania integralności genomu. Na całym świecie mamy obecnie do czynienia z niedoborami cynku w diecie. Szacuje się, że nawet 2 biliony ludzi cierpią z powodu niedostatecznej ilości tego pierwiastka, a to może skutkować zwiększoną zapadalnością na choroby przewlekłe, w tym także będące plagą naszych czasów – choroby nowotworowe. Prawdopodobnie jest to spowodowane udziałem cynku w procesach naprawy DNA. Przeprowadzone badania nie wskazują jednoznacznie na działanie genotoksyczne soli cynku, jednakże postuluje się, że w większych stężeniach mogą one mieć takie działanie, a nawet inicjować proces kancerogenezy. Jednym z najlepiej opisanych przypadków udziału cynku w procesie nowotworzenia jest jego rola w powstawaniu raka prostaty, gdzie podczas długotrwałej suplementacji w wysokich dawkach ryzyko rozwoju tej choroby rosło blisko trzykrotnie. Podkreślić należy jednak fakt, że działanie kancerogenne cynku może nie być bezpośrednie. Wyniki badań sugerują silne działanie immunosupresyjne wysokich stężeń tego pierwiastka, a jak powszechnie wiadomo, immunosupresja prowadzi do wzrostu ryzyka rozwoju chorób nowotworowych. Postuluje się, że jest to jeden z najbardziej prawdopodobnych mechanizmów działania cynku w tym procesie.

FLUOR

Fluor jest związkiem halogenowym bar­dzo powszechnie występującym w gle­bie, wodzie, skałach, powietrzu oraz w organizmach żywych w bardzo różnych ilościach. Z ekspozycją na fluor mamy do czynienia praktycznie na każdym kroku, ponieważ do źródeł narażenia poza naszą dietą zaliczamy także produkty dentystyczne, których używamy na co dzień w celu utrzymania higieny i zdrowia jamy ustnej, absorpcję przez skórę z różnego rodzaju chemikaliów, w tym także leków (spożywanych i podawanych pozajelitowo) oraz narażenie na emisję przemysłową. Spośród powszechnie spożywanych produktów do grona tych z największą zawartością fluoru zaliczamy herbatę. Drzewka herbaciane akumulują fluor, który pobierają zarówno z powietrza, jak i z gleby, głównie w swoich liściach. Co ciekawe, fluor z liści herbaty zostaje uwolniony do naparu, a w konsekwencji tego, że rozpuszczalny fluor jest bardzo łatwo absorbowany z przewodu pokarmowego, jego przyswajalność i biodostępność z herbaty jest bliska 100%. Fluor nie pełni żadnej podstawowej funkcji w organizmie człowieka podczas jego wzrostu i rozwoju, a ponadto nie ma żadnych wyników badań, które mówiłyby o niedoborze tego pierwiastka i jego skutkach. Warte podkreślenia jest to, że fluor od wielu, wielu lat jest znany jako środek chroniący nas przed próchnicą i może pozytywnie wpływać na zapobieganie jej, jednakże trzeba wyraźnie zaznaczyć, że próchnica nie jest chorobą, w której etiologii mamy do czynienia z niedoborem tego pierwiastka. Doniesienia na temat roli fluoru w ochronie przed próchnicą zaprowadziły nas w pewną skrajność, bowiem obecnie jest on dodawany do past do zębów, ale także do mleka, wody czy nawet soli, po to żeby zapewnić populac...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy