Poruchy metabolizmu stopovch prvkov Prednka a tudijn materil

Poruchy metabolizmu stopových prvkov Prednáška a študijný materiál zo základov molekulovej medicíny školský rok 2004/2005 ã Oliver Rácz, ústav patologickej fyziológie LF UPJŠ Košice 11. 10. 2003 stopdent. ppt 1

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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 2

Poruchy metabolizmu stopových prvkov I. Úvod a všeobecný prehľad 11. 10. 2003 stopdent. ppt 3

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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 4

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: 34 Se (79) , 42 Mo (96), 50 Sn (119), 53 I (127) 11. 10. 2003 stopdent. ppt 5

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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 6

Stopové prvky - súčasný stav poznatkov - 2 • Cykly v biosfére - prírodné a po ľudskom zásahu (ekológia) Þ 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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 7

Užitočné alebo toxické ? 11. 10. 2003 stopdent. ppt 8

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) 11. 10. 2003 stopdent. ppt 9

Poruchy metabolizmu stopových prvkov II. Metabolizmus železa 11. 10. 2003 stopdent. ppt 10

Distribúcia železa 11. 10. 2003 stopdent. ppt 11

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 denne kontrolovaná rezorbcia 1 - 2 mg/d Fyziologicky zvýšené straty: Menštruácia: 30 mg, gravidita 300 mg, laktácia 180 mg Darcovstvo krvi = 200 ml = 200 mg železa, 15 % zásob 11. 10. 2003 stopdent. ppt 12

Ako na to ? • Anémia - podozrenie na sideropéniu • Železo v sére (m: 14 - 29, ž: 12 - 23 mmol/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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 13

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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 14

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) 11. 10. 2003 stopdent. ppt 15

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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 16

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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 17

Poruchy metabolizmu stopových prvkov III. Zinok a meď 11. 10. 2003 stopdent. ppt 18

Zinok, Zn 2 - 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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 19

Zinok, Zn - deficit 2 - 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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 20

Meď, Cu 100 - 150 mg; RDA 2 - 5 mg • Najviac vo svaloch, kostiach a pečeni • Aktívne centrum mnohých enzýmov, predovšetkým oxidoredukčných • Cu++ + e- Û Cu+ • Superoxddismutáza, lyzyloxidáza, cytochrómoxidáza a i. • Ceruloplazmín je transportnou bielkovinou medi 11. 10. 2003 stopdent. ppt 21

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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 22

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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 23

m. Wilson 11. 10. 2003 stopdent. ppt 24

Poruchy metabolizmu stopových prvkov IV. Ostatné kovy 11. 10. 2003 stopdent. ppt 25

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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 26

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 B 12 • Molybdén (molybdopterín) – Neexistuje deficit, intoxikácia je možná 11. 10. 2003 stopdent. ppt 27

Poruchy metabolizmu stopových prvkov V. Nekovy 11. 10. 2003 stopdent. ppt 28

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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 29

Selén, Se • • • Zdroje: cesnak, kvasinky, morské ryby U nás (a v H, PL, CZ) marginálny nedostatok Potrebná dávka m: 70 mg; ž 50 mg, Novšie až 200 mg 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. 11. 10. 2003 stopdent. ppt 30

Poruchy metabolizmu jódu • Halogén, vyskytuje sa hlavnie ako Na. I • 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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 31

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 11. 10. 2003 stopdent. ppt 32

Doporučený prívod jódu 11. 10. 2003 stopdent. ppt 33

Ukazovatele metabolizmu jódu 11. 10. 2003 stopdent. ppt 34

Následky deficitu jódu 11. 10. 2003 stopdent. ppt 35

Opatrenia • • • Jodidácia soli (35 mg/kg KIO 3 jodičnan) Kŕmné zmesi v živočíšnej výrobe (mlieko) Ryby, dary mora Obohatené potravinové výrobky Suplementácia u tehotných žien a počas laktácie 11. 10. 2003 stopdent. ppt 36

Zvýšený prívod - Japonsko alebo prehnaná suplementácia • Až miligramy! • U strumy - tyreotoxikóza • Spustenie autoimunity (v experimente) – opatrnosť u autoimunitných ochorení • Zdravú štítnu žľazu neohrozuje Zamrazil, 2004 11. 10. 2003 stopdent. ppt 37

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 ò Zubné pasty, ústne vody, tabletky KF, 1 - 2 mg/d 11. 10. 2003 stopdent. ppt 38