- jejich význam v lékařství -

Prezentace na téma: "- jejich význam v lékařství -"— Transkript prezentace:

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

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

3 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)

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

5 OBSAH PRVKU O 47 62,8 P 0,63 Si 28 stopy S 0,60 Al 8 stopy Cl 0.18
Zemská kůra (%) Lidské tělo (%) O , P 0,63 Si stopy S 0,60 Al stopy Cl Fe ,009 Ca ,4 Na , ,26 K , ,23 Mg , ,04 Ti , stopy H , ,3 C stopy ,4 N stopy ,1

6 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

7 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

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

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

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

11 Se-selen (příznaky) Asi 15 mg (játra, ledviny, kosti, vlasy)
Fyziologie (význam) Hladina v krvi Množství v těle 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 Deficit Už při 1 – 2 mg; chronická: poruchy respirač. syst. Svalová slabost, krvácivost, cirhóza, selhání ledvin Toxicita (příznaky) Mořské ryby, korýši, měkkýši, vejce; česnek Výskyt Potřeba 0,005 – 0,2 mg/d (těhotné a sportovci až 0,3 mg)

12 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 H2O2, 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)

13 Co-kobalt (příznaky) Anemie (Deficit B12: perniciózní anemie) 1,1 mg
Fyziologie (význam) Hladina v krvi Množství v těle 1,1 mg 0,0001 mmol/l Součást vitaminu B12 (kobalamin); množení buněk (Kobalt je esenciální jen pro bakterie, řasy, přežvýkavce) Deficit Anemie (Deficit B12: perniciózní anemie) Farmakologické dávky navozují erytropoezu a blokují vychytávání jodu (struma) Toxické kardiomyopatii, srdeční selhání, polycytemii Toxicita (příznaky) luštěniny, játra, ledviny, mořské ryby, drůbež (chudé je mléko, bílá mouka, cukr) Výskyt Potřeba 0,0001 mg/d

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

15 Cr-chrom (příznaky) 0.0006 g 0,004 mmol/l
Fyziologie (význam) Hladina v krvi Množství v těle g 0,004 mmol/l Potencuje funkci insulinu (dinikotino-glutathio- nový komplex (faktor porušené glukosové tolerance) Deficit Především u umělé parenterální výživy (hyperglykemie, snížená tolerance glukosy Chromany a dichromany jsou mutageny, toxický je šestimocný Cr. Vzniká gastritida, kontaktní dermatitida, ekzém; karcinom plic (inhalace) Toxicita (příznaky) V dietě: anorganický i organický; černý čaj, kvasnice, maso, ořechy, med, kakao, celozrné výrobky Výskyt Potřeba 0, ,2 mg/d

16 Ni-nikl (příznaky) Může vzniknout alergie (dotyková, kupř. mince
Hladina v krvi Fyziologie (význam) Posiluje účinek insulinu, aktivátor arginasy (s Fe a Cu), dále polyfenoloxidasy (s Cu a V) (příznaky) 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 asi 10 mg Množství v těle 0,02 mmol/l Deficit Pravděpodobně může vést k anemii (nedostatek narušuje absorpci Fe) Toxicita (příznaky) Výskyt Potřeba

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

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

19 F - fluor (příznaky) 0,8 – 2,5 mg (zubní sklovina, kosti) 1 – 4 mmol/l
Fyziologie (význam) Hladina v séru 0,8 – 2,5 mg (zubní sklovina, kosti) Množství v těle 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 Deficit Dlouhodobě mg/den: zubní fluoróza Akutní (2 g): nevolnost, zvracení; 10 g smrt Toxicita (příznaky) Mořské ryby, čaj, ořechy, obiloviny, fluorid. sůl, Výskyt Kojenci: 0,25 mg/d; děti ( 5 let): 0,75; dospělí: 1 mg Potřeba

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

21 Si - křemík (příznaky) Inhalace křemičitého prachu: silikóza
Fyziologie (význam) Hladina v krvi Množství v těle 1,4 g (vazivo, plíce, kost, kůže, vlasy, nehty ..) 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 20 – 40 mg/d Potřeba

22 Olovo-Pb Patologie (význam) Hladina v krvi Množství v těle 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) Toxicita (příznaky) Olovnatý benzin, běloba, též zelenina, houby, olejnatá semena (mák); vnitřnosti (játra, ledviny) Výskyt

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

24 Rtuť-Hg Patologie Hladina v krvi Množství v těle < 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 Toxicita (příznaky) Výskyt Kontaminace moří, půdy (ošetření fungicidy)

25 Arsen-As 0,03 – 0,31 mmol/l Kancerogenní prvek
Patologie Hladina v krvi Množství v těle 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: Toxicita (příznaky) Chronická otrava: 10 mg/d: ztráta na váze, slinivost, kožní příznaky, obrny, spavost, zmatenost Výskyt Spalování uhlí, pesticidy na bázi As, kontam. voda Mořské ryby, korýši a měkkýši

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

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

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

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

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

31

32 Potravní řetězec půda – rostliny – hospodářská zvířata – člověk
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)

33 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

34 Zdroj Fe Zn Jod Se Cu Prvek Obsah v těle Projevy nedostatku 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 pěstované u moře, jodidovaná sůl Kretenismus, struma Se 10–15 mg Mořská strava, játra Svalová slabost, kardiomyopatie Cu 80–150 mg Játra, mořská strava, ořechy Anemie, neutropenie, demineralizace kostí

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

36 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 Genetické příčiny abnormální metabolismus (kupř. acrodermatitis enteropathica, Menkeho choroba, deficience xanthinoxidasy Zn, Cu, Mo

37 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)