STOPOV PRVKY jejich vznam v lkastv J Masopust

STOPOVÉ PRVKY - jejich význam v lékařství J. Masopust Univerzita Karlova v Praze 2. lékařská fakulta

Součástí výživy člověka jsou: • sacharidy • proteiny • tuky • voda • 6 makroprvků • 9 esenciálních aminokyselin • 13 vitaminů – • 9 esenciálních stopových prvků makronutrienty mikronutrienty

Makronutrienty slouží jako energie a stavební složky pro růst, obnovu a funkci buněk (denní potřeba se pohybuje v gramech) Mikronutrienty působí jako koenzymy a klíčové složky četných buněčných metabolických systémů (denní potřeba nedosahuje v souhrnu 100 mg)

Lidský organismus jako součást ekosystému planety čerpá svoje elementární složení z prvků zemské kůry (v organismu nalezneme prakticky všechny prvky Mendělejevovy soustavy)

OBSAH PRVKU Zemská kůra (%) Lidské tělo (%) O 47 62, 8 P 0, 63 Si 28 stopy S 0, 60 Al 8 stopy Cl 0. 18 Fe 5 0, 009 Ca 4 1, 4 Na 2, 8 0, 26 K 2, 6 0, 23 Mg 2, 1 0, 04 Ti 0, 4 stopy H 0, 1 9, 3 C stopy 19, 4 N stopy 5, 1

Biogenní prvky: C, O, H, N, P, S Oligoelementy Ca, Mg, Na, K, Cl Na+, K+, Cl- -- vnitřní prostředí Ca, Mg - stabilní komplexy, regulace činností buňky Mikroelementy (=stopové prvky) – integrální součást enzymů a proteinů * esenciální Fe, Zn, Cu, Se, Cr, Co, Mn, Mo, I, (Al, Si, F, V, Ni) * neznámá funkce (toxické) Pb, Hg, As, Bi, Sn, Ag, Au, Pt, Ti, Rb, Sr, Ba, Y

Stopové prvky = koncentrace v organismu < 50 mg/kg Esenciální jsou charakterizovány: • přerušení dodávky vede k reprodukovatelným funkčním nebo strukturálním abnormalitám • dodání je prevencí těchto abnormit a má terapeu tický účinek

Fe - železo Množství v těle Hladina v krvi Fyziologie (význam) Deficit (příznaky) Toxicita (příznaky) Výskyt Příjem (dopor. ) 3 - 5 g (krev, játra, slezina; srdce, svaly, . . . 12 - 26 mmol/l (transferin; receptor pro Trf) Absorpce regulována (15 -20% hem; 1 -8% zelenina) Přenos kyslíku (hemoglobin, myoglobin) Hemové enzymy, cytochromy; ferritin Anemie z nedostatku Fe (hypochromní mikrocytová) (únava, glossitis, nehty) Hemochromatóza (hromadění v orgánech) Zvýšené hladina (Fentonova reakce) volné radikály Vnitřnosti (játra), maso, vejce, luštěniny, méně ryby, drůbež, cereálie, špenát; chudé je mléko 10 -20 mg, těhotné 30 -40, sportovci 20 -30 mg

Zn-zinek Množství v těle Hladina v krvi (přísun/den) Fyziologie (význam) 1, 4 -2, 3 g 15 mmol/l (10 -15 mg, z toho 5 mg se vstřebává) Nutný pro růst a reprodukci, strukturální složka buněčných membrán, stabilizuje DNA, RNA, ribosomy; je 200 Zn-metalo- proteinů. Nutný proliferaci a imunitu (příznaky) Porucha růstu, hojení ran, defekty v imunitě, vypadávání vlasů, šeroslepota, poruchy GIT a CNS *Acrodermatitis enteropathica *Hypogod. trpaslík Toxicita (příznaky) Akutní otrava: průjem, zvracení, svalové bolesti Ulcerace žalud. sliznice, deficit Cu (anemie) Deficit Výskyt Potřeba Červené maso (hovězí), mořští měkkýši, mléčné výrobky, zelenina, ořechy, obiloviny 15 - 20 mg/d, těhotné 25, sportovci 25 a více

Cu-měď Množství v těle 0, 25 g Hladina v krvi 16 mmol/l (ceruloplasmin); albumin, histidin Fyziologie (význam) V enzymech metabolismu katecholaminů, transport Fe, syntéza pojivové tkáně; aminooxidasy, cytochrom c, ferroxidasa Deficit (specifický intestinální transport) Menkesova choroba (kinky-hair) (příznaky) Toxicita (příznaky) Výskyt Potřeba (přísun/den) Wilsonova choroba (hepatolentikulární degenerace) (mutace genu pro transportér Cu=ATPAsa P) Toxicita: > 70 mg/kg/den Játra (telecí), maso, ryby, luštěniny, ořechy, houby 2 - 6 mg/d (2, 5 mg)

Se-selen Množství v těle Hladina v krvi Fyziologie (význam) Deficit (příznaky) Toxicita (příznaky) Asi 15 mg (játra, ledviny, kosti, vlasy) 1, 6 mmol/l Součást glutathionperoxidasy (lapač reaktivních forem kyslíku); dejodasa (mění thyroxin na trijodthyronin) Keshanská choroba, kardiomyopatie, cirhóza, anemie, výskyt rakoviny Už při 1 – 2 mg; chronická: poruchy respirač. syst. Svalová slabost, krvácivost, cirhóza, selhání ledvin Výskyt Mořské ryby, korýši, měkkýši, vejce; česnek Potřeba 0, 005 – 0, 2 mg/d (těhotné a sportovci až 0, 3 mg)

Stopové prvky a oxidační metabolismus Se, Cu, Zn, Mn Zvýšený oxidační metabolismus produkuje reaktivní formy kyslíku (peroxid vodíku, volné radikály), které mohou poškodit DNA, membránové lipidy další komponenty buněk Proti nim působí antioxidační mechanismus; klíčovým enzymem je superoxiddismutasa SOD, která mění superoxidové radikály v buňkách na méně agresívní H 2 O 2, který je zneškodněn glutathionem za přítomnosti glutathionperoxidasy obsahující Se. V mitochondriích je SOD sdružen s Mn, v cytoplasmě s Cu a Zn. V krevní cirkulaci má aktivitu SOD ceruloplasmin (obsahuje 8 atomů Cu) Další zametač volných radikálů je metalothionein (Zn, Cu)

Co-kobalt Množství v těle Hladina v krvi Fyziologie (význam) Deficit (příznaky) Toxicita (příznaky) Výskyt Potřeba 1, 1 mg 0, 0001 mmol/l Součást vitaminu B 12 (kobalamin); množení buněk (Kobalt je esenciální jen pro bakterie, řasy, přežvýkavce) Anemie (Deficit B 12: perniciózní anemie) Farmakologické dávky navozují erytropoezu a blokují vychytávání jodu (struma) Toxické kardiomyopatii, srdeční selhání, polycytemii luštěniny, játra, ledviny, mořské ryby, drůbež (chudé je mléko, bílá mouka, cukr) 0, 0001 mg/d

Mn-mangan Množství v těle Hladina v krvi 0, 02 g 0, 001 mmol/l Fyziologie (význam) Aktivátor enzymů, součást metaloproteinas Součást pyruvátkarboxylasy Deficit (u člověka vzácný) Úbytek na hmotnosti, dermatitida, změny nehtů, vlasů trávicí poruchy, hypocholesterolemie (příznaky) Toxicita (příznaky) Výskyt Potřeba Chronická otrava (horníci v dolech): asthenie, nechutenství, bolesti hlavy, křeče v nohou, impotence, poruchy řeči, halucinace Celozrné obiloviny, čaj; maso, ryby, ořechy, kvasnice (pivovarské) 2 - 5 mg/d

Cr-chrom Množství v těle Hladina v krvi Fyziologie (význam) Deficit (příznaky) 0. 0006 g 0, 004 mmol/l Potencuje funkci insulinu (dinikotino-glutathionový komplex (faktor porušené glukosové tolerance) Především u umělé parenterální výživy (hyperglykemie, snížená tolerance glukosy Toxicita (příznaky) Chromany a dichromany jsou mutageny, toxický je šestimocný Cr. Vzniká gastritida, kontaktní dermatitida, ekzém; karcinom plic (inhalace) Výskyt V dietě: anorganický i organický; černý čaj, kvasnice, maso, ořechy, med, kakao, celozrné výrobky Potřeba 0, 005 - 0, 2 mg/d

Ni-nikl Množství v těle Hladina v krvi asi 10 mg 0, 02 mmol/l Fyziologie (význam) Posiluje účinek insulinu, aktivátor arginasy (s Fe a Cu), dále polyfenoloxidasy (s Cu a V) Deficit Pravděpodobně může vést k anemii (nedostatek narušuje absorpci Fe) (příznaky) Toxicita (příznaky) Výskyt Potřeba Může vzniknout alergie (dotyková, kupř. mince Ústřice, jinak obsah v potravinách nízký, více luštěniny, ořechy kakao, margarin (z Ni katalyzátoru) Příjem asi 150 – 750 mg/den

Mo-molybden Množství v těle 0, 07 g (5 – 10 mg), játra 0, 36 -09 mg/kg Hladina v krvi 0, 007 mmol/l Fyziologie (význam) Metabolismus xanthinu (součást xanthinoxidasy) Deficit (příznaky) Nedostatek (TPN) může vést ke vzniku hypourikemie a hyperoxypurinemie, snížené vylučování sulfátů Antagonismus též s Cu Toxicita (příznaky) U krav molybdenóza (snížení produkce mléka, průjmy. U člověka otrava nebyla popsána Výskyt Luštěniny, obiloviny, vnitřnosti Potřeba 0, 15 - 0, 5 mg/d

J - jod Množství v těle Hladina v krvi Fyziologie (význam) Deficit (příznaky) Toxicita (příznaky) 10 – 30 mg (70 – 90 % ve štítné žláze) Jako vázaný na protein: 276 – 550 nmol/l Akumulace ve štítné žláze (thyroxin, trijodthyronin) Reguluje klidový energetický výdej Deficit u matky potrat, hypotyreóza plodu Struma, kretenismus, trpaslík (vliv goitrogenů) Výskyt Ø 2 mg/d navodí hypotyreózu (blokáda tvorby hormonů thyreoidey) 3 mg/d navodí hypertyreózu, Graves-Basedow Mořské ryby, plody moře, jodidovaná sůl, mrkev, sýry Potřeba Denní dávka v ČR asi 100 mg (těhotné a kojící – 260)

F - fluor Množství v těle Hladina v séru Fyziologie (význam) Deficit (příznaky) Toxicita (příznaky) 0, 8 – 2, 5 mg (zubní sklovina, kosti) 1 – 4 mmol/l Nutný pro zdravý vývoj chrupu, jako fluoroapatit (inhib. bakterie), stimuluje osteoblasty (terapie osteop. ) Zubní kaz Pitnou vodu nutno fluorovat ( 1 mg/kg) Pozor na antacida Dlouhodobě 20 -80 mg/den: zubní fluoróza Akutní (2 g): nevolnost, zvracení; 10 g smrt Výskyt Mořské ryby, čaj, ořechy, obiloviny, fluorid. sůl, Potřeba Kojenci: 0, 25 mg/d; děti ( 5 let): 0, 75; dospělí: 1 mg

Bor - B Množství v těle ? Hladina v krvi Fyziologie (význam) Esenciální pro rostliny, u člověka nebyla potvrzena Ovlivňuje parathyrin, zvyšuje hladinu Ca (z kostí) Deficit (příznaky) Toxicita (příznaky) Výskyt Potřeba Není znám Při vyšších dávkách se hromadí v nervovém systému (kys. boritá): nevolnost, paralýza V potravinách jen velmi málo (maso, vejce, ryby; ořechy, luštěniny Denní dávka asi 2 mg

Si - křemík Množství v těle 1, 4 g (vazivo, plíce, kost, kůže, vlasy, nehty. . ) Hladina v krvi Fyziologie (význam) Funkce vaziva, kostního systému (ukládání Ca), růst vlasů, nehtů, posiluje imunitu Deficit Poruchy růstu, osteoporóza, lámavost nehtů Toxicita (příznaky) Inhalace křemičitého prachu: silikóza Výskyt Cereálie (ječmen, oves) ale jen pod slupkou (příznaky) Potřeba 20 – 40 mg/d

Olovo-Pb Množství v těle Hladina v krvi Patologie (význam) Toxicita (příznaky) Výskyt do 1, 93 mmol/l Nebezpečný jak kov (akumulátory), sloučeniny (minium, běloba olovnatá, soli, tetraethylolovo v benzinu Otrava vdechováním, pokožkou, požitím Inhibuje syntézu porfyrinů Otrava: děti > 25 mg/dl, dosp. > mg/dl Porfyrinurie (porucha tvorby hemu); anemie Neurotoxicita (porucha motoriky končetin) Olovnatý benzin, běloba, též zelenina, houby, olejnatá semena (mák); vnitřnosti (játra, ledviny)

Kadmium-Cd Množství v těle Hladina v krvi Patologie Enzymový jed (váže –SH skupiny) Rostliny akumulují Cd Toxicita (příznaky) Výskyt Tolerovatelná dávka: 67 – 83 mg/den Otrava (inhalace): křeče, průjmy, edém plic poškození (selhání) ledvin; dekalcifikace Spad (popílek elektráren), ukládání v půdě (rostliny, zelenina, vnitřnosti živočichů), tabák Zákaz užívání kovových nádob s Cd (konzervy)

Rtuť-Hg Množství v těle Hladina v krvi Patologie Toxicita (příznaky) Výskyt < 0, 25 mmol/l Páry kovové Hg, sublimát, organortuťnaté sloučeniny (fungicidy) Afinita k thiolovým sloučeninám Poškozuje ledviny a mozek, při inhalaci plíce Teratogen Tolerovaná denní dávka: do 50 mg Kontaminace moří, půdy (ošetření fungicidy)

Arsen-As Množství v těle Hladina v krvi Patologie Toxicita (příznaky) Výskyt 0, 03 – 0, 31 mmol/l Kancerogenní prvek Toxičtější trojvazný (kovový ne) Potlačuje aktivitu enzymů: glutathionperoxidasa, transaminasy, cholinesterasa. . Akutní otrava: bolesti břicha, zvracení, průjem Tolerovatelná dávka: do 140 mg/den; letální: 70 -180 Chronická otrava: 10 mg/d: ztráta na váze, slinivost, kožní příznaky, obrny, spavost, zmatenost Spalování uhlí, pesticidy na bázi As, kontam. voda Mořské ryby, korýši a měkkýši

Stroncium-Sr Množství v těle Hladina v krvi Patologie Usazuje se v kostech (jako Ca) Toxicita (příznaky) Výskyt Atomové výbuchy (radioaktivní isotop)

Thalium-Tl Množství v těle Hladina v krvi Patologie Toxicita (příznaky) Výskyt Afinita k SH-skupinám Nevolnost, zvracení, hematemesis, letargie, Dále alopecie, paralýza nervů Jed na krysy

Barium-Ba Množství v těle Hladina v krvi Patologie Toxicita (příznaky) Výskyt Bolesti břicha, zvracení, průjem, hypokalemie (paralýza) Vzácně alergie po nálevu V tiskařství, barvení, produkce skla, papíru, kůže, mýdlo, textil; fungicidy, jed na hlodavce; aditivum do paliv

Cín-Sn Množství v těle Hladina v krvi Patologie Toxicita (příznaky) Výskyt Dráždění GIT, neurotoxicita Do potravy z kovových konzerv Organický cín (fungicidum, antiparazitikum)

Bismut-Bi Množství v těle Hladina v krvi Fyziologie (význam) Deficit (příznaky) Toxicita (příznaky) Výskyt Toxicita vzácná (nausea, bolesti břicha, hlavy, průjem, hematemeza, poškození jater, ledvin

Potravní řetězec Obsah esenciálních stopových prvků v potravě souvisí s potravinovým řetězcem: půda – rostliny – hospodářská zvířata – člověk • Obsah stopových prvků v půdě vykazuje značné regionální rozdíly (ovlivňuje tak volně pasoucí hovězí dobytek) • Drůbež, prasata jsou ovlivněna obsahem v krmných směsích (i zde mohou být značné rozdíly a vznik deficitních stavů) • Regionální vliv je snížen globalizací velkoobchodů (sítě supermarketů)

Interakce při vstřebávání (využitelnost z potravy) • Organicky vázané lépe využitelné než anorganické formy • Nutno respektovat vzájemné interakce mikro- i makro nutrientů (velké množství vlákniny absorbuje; oxaláty, fytanová kyselina váže Ca, askorbová kys. zlepšuje resorpci Fe ) • Je znám ochranný vliv Zn na toxicitu Cd a Pb (naopak deficit zvyšuje jejich toxicitu) • Nadměrný přívod Zn snižuje vstřebatelnost Cu ( anemie) Jeden prvek přiváděný v nadbytku může negativně ovlivnit vstřebávání a metabolismus jiných

Prvek Obsah v těle Zdroj Projevy nedostatku Fe 4– 5 g Maso, vejce, zelenina, fortifikované obiloviny Nízká zásoba Fe, deficitní tvorba erytrocytů, anemie z nedostatku Fe Zn 1, 2 – 3 g maso, játra, vejce, mořské potraviny (ústřice) Ztráta chuti, opožděný růst, hypogonadismus, trpaslictví Jod 10– 20 mg Mořské potraviny nebo Kretenismus, struma pěstované u moře, jodidovaná sůl Se 10– 15 mg Mořská strava, játra Svalová slabost, kardiomyopatie Cu 80– 150 mg Játra, mořská strava, ořechy Anemie, neutropenie, demineralizace kostí

Mn 1 g Celozrné obiloviny. čaj Fluor 2– 3 g Cr 2 mg Mo Čaj, kosti mořských ryb, fluorovaná voda Pivní kvasnice, telecí játra, americký sýr, obilné klíčky Mléko, boby, chléb, cereálie Špatná reprodukční činnost, opožděný růst, kongenitální malformace, abnormity v tvorbě kostí a chrupavky, snížená tolerance glukosy Zubní kaz Porušená tolerance glukosy Intolerance aminokyselin, iritabilita, snížené vylučování urátů a sulfátů

Hlavní příčina Důvod Postižený prvek Nízký obsah v potravě nízká koncentrace v půdě, nesprávné složení potravin, špatné návyky Zn, Fe, Cr, Se, Cu, I, F Nízká dostupnost (biodispozibilita) vysoký obsah látek snižujících vstřebávání (vláknina, fytáty) Zn, Fe Nízká absorpce ve střevě onemocnění GIT, resekce v GIT, interference vstřebávání Zn, Fe, Co, Cu Vysoké vylučování (ztráty) nefropatie, sport a zvýšená tělesná námaha všechny stopové prvky Zvýšená spotřeba vývoj plodu, laktace, rychlý růst, puberta, rekonvalescence po těžkých úrazech, popáleninách, dlouhodobých chorobách, zvýšená tělesná námaha všechny Zásahy při léčbě chelátory, léčiva, umělá výživa všechny Genetické příčiny abnormální metabolismus (kupř. acrodermatitis enteropathica, Menkeho choroba, deficience xanthinoxidasy Zn, Cu, Mo

Pravidla pro dostatečný a bezpečný příjem mikronutrientů (první doporučení RDA –Recommended Diatary Allowance z r. 1941, dnes je to RDI – denní doporučený příjem) • minimální množství předcházející vzniku specifické poruchy • množství nutné k zachování optimálního nutričního stavu • denní příjem s nejmenším rizikem možného toxického účinku Běžná normální strava je dostatečným zdrojem živin včetně stopových prvků !! Liší se však podle situace (zdravý – nemocný, v klidu – v zátěži, dítě – dospělý – těhotná)