Poruchy metabolizmu stopových prvkov

11.10.2003 stopdent.ppt 1

Poruchy metabolizmu stopových prvkov

Prednáška a študijný materiál zo základov molekulovej

medicínyškolský rok 2004/2005Oliver Rácz, ústav

patologickej fyziológie LF UPJŠ Košice


Stopové prvky - osnova

• Prvky života a stopové prvky• Súčasný stav problematiky a

nezodpovedané otázky• Metabolizmus železa• Zinok a meď• Ostatné kovy • Nekovy - jód a flór; selén



I. Úvod a všeobecný prehľad


Prvky života

• Hlavné biogénne prvky - 6– C, H, N, O, ale aj P a S

• Elektrolyty– Na+, K+, Mg++, Ca++ oproti Cl- (?)

• Stopové < 1 g s jednou výnimkou– kovy: Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Cr, Co, V, Sn– nekovy: F, I, Se, Si, B


Prvky života - pozor!• Nezodpovedá zloženiu ľudského tela:

– As, Au, Pb, Hg….

• Silná selekcia:– Zemská kôra - O, Si, Al, Fe, Ca– Morská voda ? More v čase vzniku života ?– Prvkové zloženie rastlín sa viac podobá na pôdu

• Život je „ľahký“ - prvá polovica tabuľky, len 4 majú atómové č. > 30: 34Se (79) ,42Mo (96), 50Sn (119), 53I (127)


Stopové prvky - súčasný stav poznatkov - 1• Prvkové zloženie tela, tkanív, buniek,

O.K.• Látková forma - kovy len ako

komplexy!– Stabilné sú známe (hém, molybdopterín,

atď)– Menej stabilné sa ťažko skúmajú– Pridávajú sa k biochemickým štruktúram

po ich syntéze - výnimka je Se


Stopové prvky - súčasný stav poznatkov - 2• Cykly v biosfére - prírodné a po

ľudskom zásahu (ekológia) vplyv na zdravie

• Cykly v ľudskom tele - veľa otáznikov• Klinickobiochemická diagnostika

– Okrem železa nie sú rutinné vyšetrenia– O čom hovoria plazmatické hladiny ???– Nepriame markery - napr. GPX pre Se


Užitočné alebo toxické ?

+---------------------------------------------------------------------+¦ ¦ BIOGÉNNE PRVKY ¦ ¦¦ +-----------------------------------------+---------------------¦¦ ¦ HLAVNÉ ¦ELEKTROLYTY¦ STOPOVÉ ¦ TOXICKÉ ¦¦ ¦ ¦ ¦ a ¦b ¦ ¦+-----+--------+-----------+-------------+------+---------------------¦

¦ I ¦ 1H ¦ 11Na 19K ¦ 29Cu ¦ ¦ 47Ag 79Au ¦

¦ II ¦ ¦ 12Mg 20Ca ¦ 30Zn ¦ ¦ 4Be 48Cd 56Ba 80Hg ¦

¦ III ¦ ¦ ¦ ¦ 5B ¦ 5B 13Al ¦

¦ IV ¦ 6C ¦ ¦ 50Sn ¦14Si ¦ 82Pb ¦

¦ V ¦ 7N 15P ¦ ¦ 23V ¦ ¦ 33As 73Ta 83Bi ¦

¦ VI ¦ 8O 16S ¦ ¦ 24Cr 42Mo ¦34Se ¦ 24Cr 34Se 42Mo ¦

¦ VII ¦ ¦ 17Cl ¦ 25Mn ¦9F 53I¦ 9F 35Br ¦

¦ VIII¦ ¦ ¦ 26Fe27Co28Ni¦ ¦ 26Fe 27Co 28Ni ¦+---------------------------------------------------------------------+


Koľko ? Ktoré ?• RDA = recommended daily allowance od 1949, pre

stopové prvky od 1989. Stačí na prevenciu deficity• Nový systém - DRI = daily recommended intake

– Estimated average requirement– RDA– Adequate intake– Upper limit

• ÁNO - Fe, Zn, Cr, Se, I, F (nie vždy a u každého)

• NIE - Cu, V, Mn, Ni, Co, Sn, Si (zdraží moč)



II. Metabolizmus železa


Distribúcia železa

C e l k o v é m n ož s t v o 4 0 0 0 m g 1 0 0 %

H e m o g l o b í n 2 5 0 0 6 3

M y o g l o b í n 1 6 0 4

E n z ý m y ( k a t a l á z a a i . ) 8 0 , 2

Z á s o b y ( f e r i t í n ) 1 3 5 0 3 3

T r a n s p o r t( t r a n s f e r í n )

5 0 , 1 2


Bilancia železa

• Rozpad erytrocytov(0,8 % denne 20 ml)20 - 25 mg denne• 90 - 95 % recyklácia!• Straty len 1 - 2 mg/d

• Bežná strava

10 - 15 mg dennekontrolovaná

rezorbcia1 - 2 mg/d

Fyziologicky zvýšené straty:

Menštruácia: 30 mg, gravidita 300 mg, laktácia 180 mg

Darcovstvo krvi = 200 ml = 200 mg železa, 15 % zásob


Ako na to ?

• Anémia - podozrenie na sideropéniu• Železo v sére (m: 14 - 29, ž: 12 - 23 mol/l)

je o ničom !!!• Väzbová kapacita (TIBS, total iron binding

capacity) je jednoduché a lacné meranie• Meranie feritínu ? ak máte dosť peňazí, je

to dobrý ukazovateľ celkových zásob (40 - 50 ng/l)

• Meranie transferínu ? (2 - 3 mg/l)• Solubilný transferínový receptor


Väzbová kapacita (TIBC)

• 1. Meranie železa zo séra (16)• Pridanie železa k séru - nasýtenie

transferínu na 100 %• Odstránenie neviazaného železa• 2. Meranie železa zo séra (64)• Saturačný index = 16/64 = 0,25 (25 %)• < 0,2 = sideropénia; > 0,55 =

nadbytok


Nedostatok a nadbytok železa• Sideropénia je častá u žien v rozvojových

krajinách. Časté pôrody, infekcie, nedostatočné stravovanie.

• U nás - choroby GIT (achlórhydria), choroby spojené s chornickými stratami krvi (obličky, gynekologické, vredová choroba)

• Prísny vegetariáni - deti• 4 stupne, na konci je mikrocytová

hypochrómna anémia (ženy na obrazoch starých holandských majstrov)


Nedostatok a nadbytok železa• Popeye (statočný námorník) a špenát• Omyl - špenát nie je dobrým zdrojom

železa (mäso)• Ešte väčší omyl - nadbytok železa je

rizikovým faktorom ischemickej choroby srdca

• Primárna hemochromatóza - dedičstvo EÚ spred 10 - 15 tisíc rokmi

• Sekundárna hemochromatóza


Klinická manifestácia hemochromatózy

• Bronzové sfarbenie kože• Hepatomegália, neskôr cirhóza, aj rakovina pečene• Bolesti v kĺboch• Poškodenie endorkinných žliaz (bronzový diabetes)• Kardiomyopatia• Chronický únavový syndróm• Strata libida, impotencia• Oxidačný stres a akcelerovaná ateroskleóza

pravdepodobne už v latentnom štádiu

Faktory manifestácie: pohlavie (m>ž), strava (mäso), vysoká konzumpcia alkoholu



III. Zinok a meď


Zinok, Zn2 - 3 g; RDA 12 - 15 mg• Súčasť veľkého množstva enzýmov

(300) a iných bielkovín ( inzulín)• Chuťové a čuchové receptory,

iónové kanály• Stabilizuje priestorovú štruktúru

špeciálnych domén - zinkové prsty


Zinok, Zn - deficit2 - 3 g; RDA 12 - 15 mg• Zdroje: vnútornosti, huby, cvikla• Malé zásoby, fytáty obilnín zhrošujú rezorbciu• Marginálny deficit je pravdepodobne častý aj

u nás - časté infekcie, rastová retardácia• Ťažký deficit:

– Blízky Východ - cereálie

– Alkoholici, cirhotici, nefrotický a malabosrpčný sy. • Vrodená porucha absorbcie - acrodermatitis

enteropathica


Meď, Cu 100 - 150 mg; RDA 2 - 5 mg• Najviac vo svaloch, kostiach a pečeni• Aktívne centrum mnohých enzýmov,

predovšetkým oxidoredukčných

• Cu++ + e- Cu+

• Superoxddismutáza, lyzyloxidáza, cytochrómoxidáza a i.

• Ceruloplazmín je transportnou bielkovinou medi


Metabolizmus medi, deficit a nadbytok

• Zdroje: orechy, ustrice, morské ryby• Viaže sa na albumín, transcupreín a v pečeni

na ceruloplazmín• Vylučuje sa žlčou• Deficit - experimentálne a pri ťažkej

malnutrícii - anémia, leukopénia, poruchy kostí

• Hromadenie pri obštrukčnom iktere, je možná aj intoxikácia - hnačky, poškodenie pečene


Poruchy metabolizmu medi

• m. Wilson je vrodený deficit ceruloplazmínu - hepatolenikulárna degenerácia – Voľný kov poškodzuje tkanivá– 200 rôznych mutácií, 1 častá

• Menkes’ kinky hair syndrome– u chlapcov (X ch.), porucha intracelulárneho

transportu Cu– Ťažké smrteľné ochorenie


m. Wilson

U k a z o v a t eľ N o r m a m . W i l s o n

C e r u l o p l a z m í n 1 , 8 – 2 , 5 m o l / l < 1 , 8 m o l / l

C u – p l a z m a 1 6 – 3 1 m o l / l < 1 6 m o l / l

C u – p eč e ň 3 0 – 5 0 g / g 1 0 0 – 1 5 0 g / g

C u – m oč s t o p y 1 0 0 g / d



IV. Ostatné kovy


Chróm, Cr 1 mg, vekom klesá

• Silne toxický kov• Vo forme komplexov (pikolinát a i.)

zlepšuje citlivosť tkanív na inzulín• Prevencia porušenej tolerancie glukózy• Pomocná liečba pri diabete 2. typu• V roku 2003 bol objasnený účinok -

aktivuje jeden z krokov intracelulárnej signalizačnej cesty po väzbe inzulínu na jeho receptor


Vanád, mangán, nikel kobalt,a molybdén• Vanád

– Neexistuje deficit, intoxikácia je možná– Inzulínu podobný účinok ?

• Mangán a nikel– Neexistuje deficit

• Kobalt– silne toxický - aditívum do piva -

kardiomypatia

– jedine ako súčasť vitamínu B12

• Molybdén (molybdopterín)– Neexistuje deficit, intoxikácia je možná



V. Nekovy


Selén, Se

• Toxická látka (polovodiče)• m. Keshan (Čína), ťažká kardiomyopatia• Deficit selénu v pôde, rastlinách, potrave• Aktívne centrum glutatiónperoxidázy

(GPX), kľúčového enzýmu antioxidačnej ochrany

• Zasahuje aj do metabolizmu jódu• Selenocysteín je zabudovaný do bielkovín

počas syntézy


Selén, Se• Zdroje: cesnak, kvasinky, morské ryby• U nás (a v H, PL, CZ) marginálny

nedostatok• Potrebná dávka m: 70 g; ž 50 g, • Novšie až 200 g • Odporúča sa suplementácia v rámci

prevencie aterosklerózy a malignít • v roku 2001 štúdia dokázala výrazné

zníženie rakoviny prostaty a hrubého čreva po 10 rokoch suplementácie

• Nie je zázračný liek proti starnutiu a pod.


Poruchy metabolizmu jódu

• Halogén, vyskytuje sa hlavnie ako NaI• Dážďová voda vyplavuje jód z pôdy,

hlavným rezervoárom je morská voda• Morské ryby a iné živočíchy, niektoré

minerálne vody• Deficit ohrozuje 500 miliónov - 1 miliardu

ľudí• Na Slovensku do r. 1950 vysoký výskyt

endemickej strumy


Poruchy metabolizmu jódu

• Hormóny štítnej žľazy, metabolizmus, ale aj diferenciácia tkanív a intrauteriinný rozvoj CNS!!!

• Jodidovaná kuchyňská soľ• Prívod ani dnes nie je idálny (USG štítnej

žľazy)• Aj strumigény (kapusta) môžu narušiť

metabolizmus jódu a štítnej žľazy


Doporučený prívod jódu

S k u p i n a R D A , g / d J o d ú r i a g / l

d o s p e l í aa d o l e s c e n t i

1 5 0 1 0 0 – 2 0 0

t e h o t n é ž e n y 2 0 0 2 0 0 – 3 0 0

n o v o r o d e n c i 9 0 > 1 5 0

d e t i 6 m – 6 r 9 0 1 8 0 – 2 2 0

d e t i 6 – 1 2 r 1 2 0 1 0 0 – 2 0 0


Ukazovatele metabolizmu jódu

J o d ú r i a , g / l D e f i c i t

< 2 0 ť a ž k ý

2 0 – 5 0 z á v až n ý

5 0 – 1 0 0 ľ a h k ý

1 0 0 – 2 0 0 ž i a d n y

V o l u m š t í t n e jž ľ a z y

m l ( U S G )

m už i < 2 2 m l

ž e n y < 1 8 m l

d e t i p o d ľ a p o v r c h ut e l a


Následky deficitu jóduP l o d a b o r t , p r e n á š a n i e

v ý v o j o v é c h y b yk r e t e n i z m u sp s y c h o s o m a t i c k á r e t a r d á c i a

N o v o r o d e n e c z v ý š e n á ú m r t n o sťs t r u m a , h y p o t y r e ó z ap s y c h o s o m a t i c k á r e t a r d á c i a

D i eť a s t r u m a , h y p o t y r e ó z ap s y c h o s o m a t i c k á r e t a r d á c i a

D o s p e l ý s t r u m a , h y p o t y r e ó z ap o r u c h y m e n t á l n y c h f u n c k i í


Opatrenia

• Jodidácia soli (35 mg/kg KIO3 jodičnan)

• Kŕmné zmesi v živočíšnej výrobe (mlieko)

• Ryby, dary mora• Obohatené potravinové výrobky• Suplementácia u tehotných žien a

počas laktácie


Zvýšený prívod - Japonsko alebo prehnaná suplementácia

• Až miligramy!• U strumy - tyreotoxikóza• Spustenie autoimunity (v

experimente)– opatrnosť u autoimunitných ochorení

• Zdravú štítnu žľazu neohrozujeZamrazil, 2004


Flór, F - metabolický jed/prevenvia zubného kazu• Už 0,1 mmol/l fluoridu blokuje enolázu

baktérií• Fluoroapatit, ktorý tvorí 10 % zubnej skloviny

je oveľa rezistentnejší na kyslú hydrolýzu ako hydroxyapatit.

• Flór pomáha pri premene amorfného kalciumfosfátu na kryštalický apatit

Zubné pasty, ústne vody, tabletky KF, 1 - 2 mg/d

Documents

Poruchy metabolizmu stopových prvkov