Abstrakt

Stres oksydacyjny jest stanem zaburzonej równowagi między tworzeniem wolnych rodników, a zdolnościami przeciwutleniającymi organizmu. Powoduje liczne uszkodzenia w organizmie, m.in. peroksydację lipidów, uszkodzenia DNA oraz białek. W celu przeciwdziałania skutkom stresu oksydacyjnego, organizm wykształcił mechanizmy obronne oparte na wychwytywaniu wolnych rodników, hamowaniu ich tworzenia oraz chelatowaniu jonów metali przejściowych, katalizujących reakcje wolnorodnikowe. Pierwiastki śladowe wchodzą w skład enzymów antyoksydacyjnych należących do enzymatycznego systemu walki ze stresem. Selen w postaci selenocysteiny występuje w centrum aktywnym peroksydazy glutationowej (GPx). Główną funkcją GPx jest neutralizacja nadtlenku wodoru (H2O2) oraz nadtlenków organicznych (LOOH). Ponadto selen jest elementem strukturalnym licznej grupy selenobiałek występujących w organizmie, niezbędnych do jego prawidłowego funkcjonowania. Mangan, miedź oraz cynk są składnikami enzymów z grupy dysmutaz ponadtlenkowych (MnSOD, Cu/ZnSOD), które katalizują reakcję dysmutacji anionorodnika ponadtlenkowego do nadtlenku wodoru i tlenu. Utworzony nadtlenek wodoru jest rozkładany do wody i tlenu przez peroksydazę glutationową lub katalazę. Integralną częścią katalazy (CAT) są jony żelaza. Stężenia wybranych pierwiastków śladowych (selen, miedź, cynk, mangan i żelazo) mają znaczący wpływ na aktywność enzymów antyoksydacyjnych, a tym samym na walkę ze stresem oksydacyjnym. Nawet niewielka zmiana poziomu pierwiastków śladowych w tkankach powoduje zaburzenie ich metabolizmu, czego skutkiem jest występowanie wielu chorób.

Wstęp – stres oksydacyjny

Stres oksydacyjny to zaburzenie równowagi prooksydacyjno-antyoksydacyjnej w wyniku kumulowania nadmiernej ilości wolnych rodników [42]. Wolne rodniki atomu tlenu lub azotu z niesparowanymi elektronami są zdolne do uczestnictwa w reakcjach chemicznych [67]. Obecność niesparowanego elektronu sprawia, że cząsteczki te charakteryzują się dużą reaktywnością, gdyż dążą do sparowania elektronów przez ich przyjęcie lub oddanie  [39,46]. Wolny rodnik obejmuje głównie związki tlenu ROS (reactive oxigen species) i azotu RNS (reactive species). Spośród wolnych rodników można wyróżnić: nitrogen, anionorodnik ponadtlenkowy (O2·– ), rodnik hydroksylowy (OH- ), nadtlenki ROO. oraz nadtlenki lipidów LOO. [39,87]. Niektóre molekuły, tj.: nadtlenek wodoru (H2 O2 ), ozon (O3 ), tlen singletowy (1 O2 ), kwas chlorowy(I) (HOCl), peroksyazotan(V) (ONOO- ) nie są wolnymi rodnikami, ale zalicza się je do oksydantów, ponieważ bardzo łatwo powodują powstawanie wolnorodnikowych reakcji w żywych organizmach [29,31,46,87]

Wolne rodniki tlenowe mogą powstawać na skutek dzia- łania czynników endogennych oraz egzogennych. Do czynników endogennych zalicza się: mitochondrialny łańcuch oddechowy, peroksysomy, mikrosomalny łańcuch transportu elektronów, syntezę prostaglandyn, utlenianie białek oddechowych lub zredukowanych form drobnocząsteczkowych składników komórkowych, reakcje z udziałem enzymów, utlenianie substancji egzogennych oraz wytwarzanie ROS z udziałem układu immunologicznego. Natomiast do czynników egzogennych należą: nieodpowiednia dieta, leki, toksyny, niskie temperatury, intensywny wysiłek fizyczny, urazy, stres czy promieniowanie elektromagnetyczne (nadfioletowe, jonizujące). Niektóre związki chemiczne: pestycydy, barwniki azowe, tetrachlorek węgla, benzopiren, a także stany zapalne organizmu (infekcje wirusowe, bakteryjne, oparzenia, obrzęki płuc i mózgu) czy też przewlekłe stany chorobowe (nowotwory, alkoholizm, cukrzyca, nadciśnienie tętnicze, choroba Alzheimera) również przyczyniają się do powstawania nadmiernych ilości ROS [31,67].

W warunkach homeostazy, reaktywne rodniki tlenowe uwalniane w ilościach bezpiecznych dla komórki odgrywają rolę mediatorów oraz regulatorów wielu procesów komórkowych  [81]. ROS indukując różnicowanie się i apoptozę komórek, wpływają na syntezę, uwalnianie lub inaktywację tlenku azotu oraz pobudzają transport glukozy do komórek. Zwiększając przepuszczalność ścian naczyń włosowatych warunkują prawidłowy przebieg reakcji zapalnej. Jednym z bardziej istotnych zadań wykonywanych przez reaktywne formy tlenu jest regulacja procesów przekazywania sygnału z komórki do komórki oraz w jej obrębie [17].

Przed zbyt wysokim stężeniem wolnych rodników przed toksycznym działaniem ROS, chroni system antyoksydacyjny. Głównym zadaniem mechanizmów obronnych organizmu jest neutralizacja wolnych rodników, hamowanie wolnorodnikowych reakcji łańcuchowych oraz ochrona komórki przed ich toksycznym działaniem [87]. Nasilony lub długo utrzymujący się stres oksydacyjny jest bardzo szkodliwy dla komórek, gdyż może trwale zmienić strukturę lipidów, DNA, białek, cukrów i innych. Zmiany zaburzają funkcje biologiczne, przecinek do wstawienia a to jest przyczyną nieprawidłowości w metabolizmie komórkowym [49,76].

Peroksydacja lipidów

Pierwszym celem wolnych rodników staje się błona komórkowa, gdzie odbywa się proces peroksydacji lipidów błonowych, utlenianie nienasyconych kwasów tłuszczowych lub innych lipidów, w którym powstają ich nadtlenki [66]. Mechanizm oksydacyjnego uszkodzenia błony komórkowej polega na wytworzeniu utlenionych oraz cyklicznych postaci kwasów tłuszczowych, co zwiększa płynność i przepuszczalność błony oraz uszkodzenie protein błonowych (receptorów, kanałów jonowych, enzymów) [30].

Uszkodzenie białek i DNA

Utleniające działanie ROS w stosunku do białek powoduje powstanie rodników hydroksylowych, alkilonadtlenkowych, alkilowodoronadtlenków czy rodników alkoksylowych [5,31,86]. Zmiany powodują rozerwanie łańcucha polipeptydowego i utratę aktywności funkcjonalnej enzymów, białek regulatorowych czy transporterów błonowych. Oksydacyjnej modyfikacji ulegają także zasady azotowe, deoksyryboza, ponadto dochodzi do rozerwania wiązań fosfodiestrowych, które łączą nukleotydy [50]. Dopóki jest zachowana równowaga między szybkością wytwarzania ROS a szybkością zaniku – metabolizm komórki odbywa się prawidłowo. Jeżeli jednak zawartość przeciwutleniaczy jest niewystarczająca w organizmie zaczynają przeważać reakcje utleniania. Obrona antyoksydacyjna polega głównie na niedopuszczeniu do powstawania i oddziaływania reaktywnych rodników ze składnikami komórki, jak też na terminacji łańcuchowych reakcji wolnorodnikowych [21,39].

W przeciwdziałaniu tworzenia się wolnorodnikowych uszkodzeń komórek służą mechanizmy obronne. Zapobiegają reakcjom wolnych rodników z makrocząsteczkami, spowalniają wolnorodnikowe i nierodnikowe reakcje redoks oraz naprawiają lub eliminują uszkodzone cząsteczki. Związki odpowiedzialne za wymienione mechanizmy tworzą tzw. system antyoksydacyjny. Mogą być pochodzenia zarówno endo- jak i egzogennego, a pod względem mechanizmu działania dzieli się je na enzymatyczne i nieenzymatyczne [30]. Intensywność działania systemu antyoksydacyjnego zwiększa się w sytuacji nagromadzenia się w organizmie nadmiernych ilości wolnych rodników.

Do nieenzymatycznego systemu należą m.in.: witaminy, melatonina, związki fenolowe, pierwiastki śladowe, glutation oraz ceruloplazmina [24]

Witaminy A, E i C są grupą drobnocząsteczkowych antyoksydantów. Antyoksydacyjne właściwości witaminy E (tokoferolu) polegają na eliminacji wtórnych rodników – produktów rodnikowych peroksydacji lipidów. Witamina A (retinol) pełni funkcję antyoksydanta hydrofobowego. Jej działanie przeciwutleniające polega na reagowaniu z rodnikiem nadtlenkowym i hamowaniu łańcucha reakcji wolnorodnikowych. Witamina C redukuje reaktywne formy tlenu, tj.: anionorodnik ponadtlenkowy, rodnik hydroksylowy i tlen singletowy. Jej antyoksydacyjna funkcja polega na zdolności jonu askorbinianowego do reakcji z rodnikami, której produktem jest rodnik askorbylowy (Asc˙) – mało reaktywny i stabilny [28].

Antyoksydacyjne właściwości metalotioneiny polegają na zwiększaniu wydajności łańcucha oddechowego, dzięki czemu zmniejsza się wypływ elektronów i ogranicza powstawanie anionorodnika ponadtlenkowego. Ponadto, oddziałuje na receptory zawarte w błonach komórkowych lub we wnętrzu komórki, dzięki czemu stymuluje enzymy antyoksydacyjne SOD, CAT oraz GPx [69].

Związki polifenolowe są substancjami naturalnymi, zawartymi m.in.: w roślinach, owocach, warzywach, czerwonym winie, herbacie. Ich zdolności antyoksydacyjne zależą od licznych grup hydroksylowych. Hamują reakcje peroksydacji lipidów przez chelatowanie aktywnych metali uczestniczących w tym procesie. Polifenole reagują bezpośrednio z wolnymi rodnikami, dzięki czemu przyczyniają się do zakończenia reakcji wolnorodnikowych [26].

Pierwiastki śladowe uczestniczą w usuwaniu wolnych rodników i skutków ich działania.

Jony cynku tworzą chelaty z grupami sulfhydrylowymi białek, przez co ochraniają je przed procesami proksydacyjnymi, wywołując zmiany przestrzenne w podjednostkach enzymatycznych. Uczestniczą w indukcji białek, mających zdolność do usuwania wolnych rodników – metalotionein. Cynk chroni błony komórkowe przed peroksydacją przez usuwanie miedzi i żelaza z błonowych miejsc ich wiązania. Ponadto może synergistycznie działać z witaminą E oraz związkami polifenolowymi [57].

Niedobór jonów miedzi w osoczu, wątrobie, erytrocytach i sercu, zwiększa stężenia dialdehydu malonowego (MDA) – produktu peroksydacji lipidów. Dochodzi wówczas do zmniejszenia aktywności enzymów antyoksydacyjnych. Pierwiastki śladowe tworzą linię obrony nieenzymatycznej, ale również uczestniczą w walce ze stresem oksydacyjnym przez mechanizm enzymatyczny – są składowymi enzymów antyoksydacyjnych [24].

Glutation jest tripeptydem, zbudowanym z cysteiny, glutaminy i glicyny. Jego charakterystyczną cechą jest obecność grup tiolowych, które determinują jego wła- ściwości antyoksydacyjne – uczestniczą w usuwaniu elektrofilowych ksenobiotyków. Uczestniczy bezpo- średnio w eliminacji groźnego rodnika hydroksylowego oraz tlenu singletowego. Jest zdolny do regeneracji witaminy E przez redukcję rodnika tokoferylowego. Glutation jest kofaktorem enzymów antyoksydacyjnych – peroksydazy glutationowej oraz transferazy glutationowej [60].

Ceruloplazmina jest białkiem sekwencjonującym jony miedzi oraz usuwa anionorodnik ponadtlenkowy. Ma właściwości ferroksydazowe, dzięki czemu zmniejsza stężenie jonów żelaza (II), blokując reakcję Fentona [24].

Wolne rodniki tlenowe są bardzo nietrwałe i mogą być unieczynnione w komórce również przez enzymy antyoksydacyjne. Katalaza (CAT) rozkłada nadtlenek wodoru do wody, blokując powstawanie groźnego rodnika hydroksylowego. Podobnie peroksydaza glutationowa (GPx) neutralizuje nadtlenek wodoru z udziałem zredukowanej postaci glutationu. Dysmutaza ponadtlenkowa (SOD) zajmuje się przekształcaniem anionorodnika ponadtlenkowego do nadtlenku wodoru (rozkładanego później przez katalazę lub peroksydazę) (ryc.1).

Selen

Selen nazywany jest pierwiastkiem życia, został odkryty w 1817 r. przez szwedzkiego chemika Jönsa Jacobsa Berzeliusa  [10]. Przełomem w zrozumieniu biochemicznej roli tego pierwiastka było odkrycie w 1973 r Rotrucka i Flohe [38], iż pierwiastek ten jest integralnym składnikiem centrum aktywnego peroksydazy glutationowej, enzymu katalizującego rozkład nadtlenku wodoru oraz nadtlenków organicznych. W układzie okresowym Mendelejewa selen oznaczony jest symbolem Se i znajduje się w grupie 16, okresie 4 w bloku p, obok tlenu, siarki, telluru oraz polonu. Tworzy trwałe połączenia na –II, +IV i +VI stopniu utlenienia [6]. W przyrodzie selen występuje w postaci nieorganicznej i organicznej. Najlepiej przyswajalne są związki zawierające selen w +VI stopniu utlenienia, mniej przyswajane są związki selenu w stopniu +IV. Selen jest akumulowany w roślinach w postaci aminokwasów: selenometioniny, selenocysteiny, Se-metyloselenocysteiny, selenohomocysteiny oraz selenocystationiny. W wyniku biologicznej degradacji organicznych związków selenu powstają: selen, selenki i metyloselenki, natomiast do atmosfery najczęściej jest wydzielany lotny dimetyloselenek [85,93]. Selen należy do mikroelementów. Jego obecność w organizmie człowieka jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania. Jednak zgodnie z etymologią, podobnie jak księżyc ma „dwa oblicza”. Mimo iż jest pierwiastkiem niezbędnym dla organizmów żywych, nadmierne jego spożywanie może spowodować zaburzenia w homeostazie organizmów, a nawet śmierć [32].

Najwięcej selenu znajduje się w mięsie wołowym, wieprzowym, drobiowym, tuńczyka oraz orzechach brazylijskich. Zawartość selenu w roślinach i nasionach zbóż jest bardzo zróżnicowana i ściśle uzależniona od jego zawartości w glebie, na której są uprawiane. Niektóre regiony na świecie, tj.: wyschnięte rejony Australii, centralna i północno-wschodnia część Chin, północna część Korei Północnej, Nepal, Tybet, Demokratyczna Republika Kongo, są szczególnie ubogie w ten pierwiastek [85].

Zalecana dobowa dawka selenu – RDA (Recommended Dietary Allowances) dla kobiet to 60 µg (65 µg dla kobiet w ciąży, 75 µg dla kobiet karmiących), natomiast dla mężczyzn to 70 µg (od 14 r.ż.). Wyznaczono również najniższe dawki selenu, które chronią przed chorobą spowodowaną niedoborem selenu (choroba Keshan) – 13 µg/dzień dla kobiet, 19 µg/dzień dla mężczyzn oraz najwyższe dawki, które są niebezpieczne dla zdrowia człowieka – 1540±653 mg/dzień [53,92]. Wszystkie związki selenu dobrze wchłaniają się z przewodu pokarmowego (50-90%) oraz układu oddechowego [14]. Selen dostarczany z pożywieniem jest wiązany głównie z aminokwasami w postaci selenocysteiny i selenometioniny. Postaci te są bardziej przyswajalne od połączeń nieorganicznych.

Selen w postaci nieorganicznej, wchłonięty do organizmu jest początkowo wiązany przez erytrocyty, albuminy oraz globuliny osoczowe, po czym jest transportowany do tkanek. W krwi, osoczu, wątrobie i śledzionie seleniany (VI) są redukowane do selenianów (IV) lub selenku diwodoru H2 Se. Seleniany (IV) wykazują większe powinowactwo do tkanek i mogą tworzyć kompleksy z białkami. Są również szybciej przyłączane do enzymu peroksydazy glutationowej. Przenikają przez barierę krew-łożysko, dzięki czemu przedostają się do płodu.

Natomiast w osoczu, mięśniach i hemoglobinie, nieorganiczne połączenia selenu przekształcają się w organiczne selenokompleksy. Zawartość tego pierwiastka w płynach ustrojowych i tkankach jest niewielka, a stosunek selenu w erytrocytach do zawartości w osoczu wynosi 3:1 [64]. Najwięcej przyswojonego selenu jest magazynowane w tarczycy, trzustce, wątrobie, nerkach, przysadce mózgowej oraz we włosach i paznokciach. Najważniejsze biologiczne znaczenie selenu w organizmie polega na jego występowaniu w centrach aktywnych wielu białek i enzymów. Selen zawarty w selenocysteinie jest składnikiem centrum aktywnego peroksydazy glutationowej [64]. Okres półtrwania selenu w organizmie człowieka wynosi 65-115 dni. 60% selenu jest usuwane z organizmu z moczem, 30% z kałem, natomiast pozostała część jest usuwana z wydychanym powietrzem, potem i śliną [54].

Do najczęstszych chorób, spowodowanych zbyt małą ilością pobieranego selenu, zalicza się: choroba Keshan i Kashin-Beck, nieendemiczna kardiomiopatia, choroba nowotworowa, zespół samoistnych zaburzeń oddechowych. Ponadto bardzo często obserwuje się niskie stężenie selenu we krwi człowieka, które towarzyszą: zespołowi Downa, ciąży, laktacji, mukowiscydozie, żywieniu pozajelitowym, zaćmie, przewlekłej niewydolności nerek, chorobom wirusowym (HIV, AIDS i inne) oraz chorobom wątroby [85]. Nadmiar selenu w organizmie hamuje proliferację komórek, replikację DNA, syntezę białek oraz wzmo- żoną peroksydację lipidów. Przypuszcza się, że ten sam mechanizm jest odpowiedzialny za toksyczne i przeciwnowotworowe działanie związków selenu [33].

Peroksydaza glutationowa

Peroksydaza glutationowa (GPx) należy do rodziny enzymów antyoksydacyjnych. Jest kodowana przez gen GPX1 (OMIM 138320) zlokalizowany na krótkim ramieniu chromosomu 3 (3p21.31), który obejmuje zaledwie 1181 par zasad genomowego DNA, z których 902 pary stanowią sekwencje kodujące (2 eksony), wyznaczają enzym. Peroksydaza glutationowa jest to tetramer o masie czą- steczkowej około 86 kDa. Każda podjednostka jest zbudowana z 203 reszt aminokwasowych (ryc. 2). W pozycji 49 znajduje się selenocysteina (cysteina, w której atom siarki R-SH, zastąpiony jest atomem selenu R-SeH ). Główną funkcją tego enzymu jest neutralizacja nadtlenku wodoru H2 O2

oraz nadtlenków organicznych (LOOH) w reakcjach wewnątrz- oraz zewnątrzkomórkowych ze zredukowaną postacią glutationu GSH

Aktywność enzymatyczna peroksydazy glutationowej wzrasta wraz ze wzrostem stężenia selenu [18,53,83]. Opisano osiem postaci peroksydaz glutationowych (tab.1). Chronią komórki w synergii z witaminą E przed akumulacją nadtlenku wodoru i nadtlenków organicznych oraz zapewniają integralność błon komórkowych. Selen jest składnikiem również licznej grupy białek peł- niących niezbędne funkcje życiowe. W tabeli 2 zestawiono niektóre selenobiałka występujące w organizmie.

Miedź, cynk, mangan

W organizmach miedź pełni przede wszystkim rolę kofaktora enzymów i elementu strukturalnego białek uczestniczących w procesach przeniesienia ładunku. Niedobór miedzi obniża aktywność niektórych enzymów np.: cynkowo-miedziowej dysmutazy ponadtlenkowej Cu/ZnSOD, ceruloplazminy oraz enzymów niezależnych od miedzi np.: katalazy czy peroksydazy glutationowej, a także wpływa na prawidłowe funkcjonowanie zmiataczy wolnych rodników, tj. metalotioneiny czy glutationu. Miedź występuje w 11 grupie oraz 4 okresie w układzie okresowym pierwiastków. Występuje na pięciu stopniach utlenienia: 0, +I, +II, +III oraz bardzo rzadko na +IV stopniu utlenienia [13,41].

Miedź jest mikroelementem niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka. Jest przyswajana z pożywienia w małych ilościach (0,6-1,6 mg/dzień). Proces wchłaniania miedzi odbywa się głównie w jelicie cienkim, po strawieniu pokarmu – w żołądku i dwunastnicy [1,38]. Zawartość miedzi w organizmie dorosłego człowieka o przeciętnej masie 70 kg waha się 7-150 mg. Gromadzenie oraz metabolizm miedzi odbywa się w wątrobie. Wysokie stężenie tego pierwiastka jest również w jądrach, śledzionie, nerkach oraz mózgu [36]. Najmniej jest jej w mięśniach, kościach i płynach ustrojowych. W tkankach stężenie miedzi pozostaje niezmienione niemal przez całe życie człowieka. W surowicy krwi miedź jest utrzymywana na stałym poziomie około 1mg/L i jest związana w 95% z ceruloplazminą, 3-5% z albuminą i transkupreiną oraz w 1% z aminokwasami i peptydami o niewielkiej masie cząsteczkowej [1]. Miedź może występować zarówno w postaci utlenionej Cu(II), jak i zredukowanej Cu(I), przez co pełni rolę kofaktora w wielu enzymach. Z tego też powodu pierwiastek jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania wielu szlaków metabolicznych odpowiedzialnych za wytwarzanie energii w komórce (oksydaza cytochromu c), usuwanie wolnych rodników (dysmutaza ponadtlenkowa), tworzenie kolagenu i elastyny (oksydaza lizylowa), wytwarzanie katecholamin (β-monooksygenaza dopaminy) czy melaniny (tyrozynaza) [44].

Pobieranie, transport i usuwanie nadmiaru miedzi w komórce podlega ścisłej kontroli genetycznej z udzia- łem specjalnych białek. U ludzi transport i metabolizm miedzi jest kontrolowany przez trzy główne grupy bia- łek. Pierwszą z nich są białka błonowe CTR1 i DMT1, dzięki którym jony miedzi mogą być pobrane przez komórkę. Druga grupa to metalochaperony (ATOX1, CCS, białka z grupy COX oraz SCO), białka wiążące jony miedzi w obrębie cytoplazmy i transportujące je do róż- nych organelli. W skład trzeciej grupy wchodzą białka o budowie ATPaz (ATP7A i ATP7B), które regulują stężenie jonów miedzi w komórce, jak również pośredniczą we włączaniu kationów tego pierwiastka do cząsteczek białek enzymatycznych [44]. Dzienne zapotrzebowanie na miedź dla dojrzałych kobiet i mężczyzn wynosi 9 mg/dzień. Okres niemowlęcy jest najbardziej krytycznym okresem w życiu człowieka pod względem zapotrzebowania na miedź. Szybki wzrost organizmu zwiększa zapotrzebowanie na ten mikroelement, a dieta oparta wyłącznie na mleku nie dostarcza jego wystarczających ilości. Jednocześnie występuje wysokie ryzyko zatrucia, związane z nietolerancją dużych dawek miedzi przez niedojrzałą funkcjonalnie wątrobę niemowląt. Produkty spożywcze bogate w miedź to np.: owoce morza, orzechy, czekolada, produkty zbożowe, grzyby, wątroba [2]. Główną drogą wydalania miedzi z organizmu jest żółć (2500 µg/dzień). W niewielkim stopniu jest również usuwana z moczem (do 50 µg/dzień). Niezaburzone wydalanie oraz szybkość tego procesu decydują o prawidłowej homeostazie miedzi w organizmie [2].

Wzrost stężenia miedzi w surowicy krwi w organizmie może doprowadzić do nadczynności tarczycy, reakcji alergicznych, marskości wątroby, powstania infekcji, zakażeń. Zwiększone stężenie miedzi jest związane również z ciążą oraz laktacją, może również występować u kobiet stosujących terapię antykoncepcyjną [55]. Niedobór miedzi w organizmie może spowodować: przepuklinę, tętniaki, pękanie naczyń krwionośnych, krwotoki z nosa, osteoporozę, zaburzenia mózgowe, zaburzenia w metabolizmie glukozy i cholesterolu, w czynności tarczycy, ogólne osłabienie i zmęczenie [58]. Cynk został odkryty w Chinach lub Indiach około 1500 roku p.n.e., a do Europy dotarł w XVII w. [92]. Jest pierwiastkiem z grupy 12 i 4 okresu układu okresowego. W organizmie człowieka znajduje się 2-4 g cynku. Dzienne zapotrzebowanie wynosi w zależności od wieku: u niemowląt 3-5 mg/dzień; u dzieci 10 mg/dzień, dorośli potrzebują 10-15 mg/dzień cynku, a kobiety cię- żarne lub karmiące 19 mg/dzień. Dostarczany jest do organizmu głównie z dietą. Bogate w cynk jest pożywienie pochodzenia zwierzęcego i roślinnego, tj.: mięso, jaja, wątroba, ryby, ostrygi, ale również nasiona dyni, słonecznika, kiełki pszenicy, otręby pszenne, cebula czy czosnek [25]. Światowa Organizacja Zdrowia WHO (World Health Organization) rekomenduje dzienne zapotrzebowanie na cynk dla kobiet 9,4-10 mg, a dla mężczyzn 6,5-7,1 mg [52]. Dużą zawartość cynku odkryto w wielu tkankach i narzą- dach: mięśnie i kości, skóra, mózg, wątroba, nerki, śledziona i trzustka.

Wchłanianie cynku odbywa się w dwunastnicy i jelicie cienkim, przyswajany jest w 20-40%, łatwiej wchłania się z pokarmów pochodzenia zwierzęcego. Za transport w głąb enterocyta jest odpowiedzialny transporter metali dwuwartościowych 1 (DCT1). DCT1 obecny w rąbku szczoteczkowym, jest zdolny do wiązania nie tylko dwuwartościowych jonów cynku, ale także innych pierwiastków, takich jak żelazo, miedź, kadm, mangan, kobalt, nikiel czy ołów. Po przedostaniu się ze światła jelita do komórki, jony cynku wiążą się z metalotioneinami lub są magazynowane w pęcherzykach wydzielniczych. Zdolność tworzenia stabilnych kompleksów z białkami, kationy cynku zawdzięczają reakcjom z atomami azotu, grupami SH i karboksylowymi bocznych łańcuchów aminokwasów, głównie cysteiny i histydyny. Osoczowa pula cynku to jony związane z albuminą i α2-makroglobuliną [70].

Cynk jest pierwiastkiem śladowym niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania grupy metaloenzymów, m.in.: enzymów z rodziny oksydoreduktaz, hydrolaz czy ligaz. Jony cynku są głównym elementem strukturalnym (np. dehydrogenaza alkoholowa) lub pełnią funkcję katalityczną (np. karboksypeptydaza, fosfataza zasadowa) wpływając bezpośrednio na wzrost lub spadek aktywno- ści katalitycznej enzymu [19]. Cynk ma właściwości przeciwutleniające. Przeciwdziała powstawaniu groźnego rodnika hydroksylowego OH. oraz anionorodnika tlenkowego O2 .-, konkurując z metalami prooksydacyjnymi Fe2+ oraz Cu2+ [58]. Jest składnikiem enzymu antyoksydacyjnego – cynkowo-miedziowej dysmutazy ponadtlenkowej (Zn/Cu SOD), odpowiadającej za neutralizację rodnika ponadtlenkowego. Pełni rolę w utrzymaniu równowagi redox w komórkach [65].

Niedobór cynku wiąże się z niedostatecznym dostarczaniem tego pierwiastka z pożywieniem. Może być też związany ze stanami zwiększonego zapotrzebowania na ten mikroelement, np. ciąża, laktacja, wzmożony wysiłek fizyczny, stres, otyłość, okres intensywnego wzrostu [15]. Upośledzenie wchłaniania cynku z jelit na skutek długotrwałych biegunek, zaburzeń wchłaniania lub stanów po resekcji jelit, również może doprowadzić do niedoboru cynku [65]. Niedobór tego pierwiastka, może występować u osób nadużywających alkoholu, cierpiących na zespół złego wchłaniania, posiadających genetycznie uwarunkowane zaburzenia metaboliczne (np. mutacje transportera Zip4), z przewlekłą niewydolnością nerek [25,63]. Może być przyczyną licznych objawów chorobowych, tj.: zahamowaniem wzrostu, hipogonadyzmem, opóźnieniem dojrzewania płciowego [63,78], zaburzeniem węchu i smaku, upośledzeniem funkcji poznawczych, a nawet może doprowadzić do autyzmu [25]. Mogą się pojawiać zmiany skórne – egzemy, rozstępy, trudności w gojeniu się ran, podatność na infekcje, związana z zaburzeniem układu immunologicznego [60]. Niedobór cynku wpływa ponadto na zaburzenie płodności u mężczyzn, zmniejsza liczbę nasienia i obniża jego żywotność [15,89]. Nadmiar cynku jest szkodliwy i może doprowadzić do osłabienia, niedokrwistości oraz wywoływać wymioty. Przypadki zatrucia cynkiem zdarzają się rzadko i są wynikiem spożywania pokarmów lub picia napojów z naczyń wykonanych z cynku [89]. Upośledza to funkcję limfocytów T, wywołuje leukopenię oraz choroby neurodegeneracyjne, bezsenność, upośledza pamięć, zaburza słuch i nadmierną potliwość [25,65].

Mangan jest pierwiastkiem chemicznym znajdującym się w 7 grupie i 4 okresie układu okresowego. Śladowe ilości są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania wielu enzymów zaangażowanych w podstawowe procesy metaboliczne, tj.: dekarboksylację, syntezę kwasów tłuszczowych, metabolizm glukozy, metabolizm białek, formowanie układu kostnego, syntezę cholesterolu. Mangan jest głównym składnikiem i aktywatorem enzymów uczestniczących w ochronie przeciwutleniającej organizmu, tj.: karboksylazy pirogronianowej, glikozylotransferazy, syntetazy glutaminowej, fosfatazy zasadowej, a zwłaszcza mitochondrialnej dysmutazy ponadtlenkowej [73].

Mangan jest naturalnym składnikiem tkanek i płynów ustrojowych. Do organizmu jest dostarczany z pożywieniem: owoce, orzechy, mięso, ryż, herbata, rośliny strączkowe. Dzienne zapotrzebowanie zmienia się w zależności od wieku, stanu organizmu oraz płci [91]. Organizm człowieka dorosłego zawiera 10-20 mg manganu, niemowlęta zawierają 10 razy więcej tego pierwiastka. Mangan gromadzi się głównie w mitochondriach wątroby (1,2-1,7 mg/g tkanki), trzustki (0,8-1,2 mg/g tkanki), nerek (0,56-0,93 mg/g tkanki), mózgu (około 0,3 mg/g tkanki), kości (0,06-0,07 mg/g tkanki). Wątroba odgrywa główną rolę w regulowaniu absorpcji i wydalania manganu. We krwi mangan występuje związany z α-makroglobuliną w postaci Mn(II). Po utlenieniu do Mn(III) wiązany jest przez transferynę i w tej postaci jest pobierany przez tkanki. Zdecydowana większość manganu jest związana z erytrocytami (stężenie manganu w erytrocytach jest prawie 5 razy większe niż w surowicy krwi).

Do objawów niedoboru manganu należą: małe stężenie cholesterolu we krwi, zmiana barwy włosów z czarnych na rude, zahamowanie wzrostu, nieprawidłowa mineralizacja i deformacja kości, nieskoordynowane ruchy, niedokrwistość, powiększenie tarczycy, łuskowate zapalenie skóry, hipogonadyzm (dysfunkcja układu rozrodczego). Wady układu kostnego w wyniku niedoboru manganu są spowodowane jego udziałem w aktywacji glikozylotransferazy – enzymu, który uczestniczy w syntezie mukopolisacharydów chrząstek. Niedobór manganu w okresie rozwoju płodu może spowodować wady wrodzone w prawidłowym wytwarzaniu tkanki łącznej oraz zmianami w układzie kostnym [22].

Zatrucie manganem zdarza się u osób pracujących w hutach, kopalniach manganu, podczas prac spawalniczych oraz w zakładach chemicznych podczas otrzymywania i stosowania jego związków. Obowiązujące w kraju, najwyższe dopuszczalne stężenie tego pierwiastka w środowisku pracy nie powinno przekraczać 0,2 mg/m3 . Przypadki ostrych zatruć występują bardzo rzadko np. na skutek omyłkowego połknięcia związków manganu w postaci krystalicznej lub u osób żywionych pozajelitowo przez długi okres. Objawami ostrego zatrucia są: pieczenie w gardle, nudności, wymioty, zapalenie błony śluzowej żołądka i jelit oraz trudności w połykaniu. Może również nastąpić zgon z powodu obrzęku nagłośni lub niewydolności krążeniowej. W przeszłości zdarzały się przypadki ostrego zatrucia u osób pijących wodę ze źródła. Opisano również przypadek zgonu spowodowany perforacją i stanem zapalnym otrzewnej po irygacji dróg moczowo-płciowych roztworem nadmanganianu potasu w celu aborcji [75].

Przewlekłe zatrucie manganem uszkadza układ nerwowy, oddechowy i płciowy. Zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym (tzw. manganizm) objawiają się: niedowładem kończyn, bólami głowy, zubożeniem mimiki, drżeniem głowy, języka i rąk, nudnościami, wymiotami, zaburzeniami orientacji, apatią, utratą pamięci, stanami lękowymi, a także kompulsywnym śmiechem lub płaczem [79]. Bardzo często obserwuje się również symptomy podobne do choroby Parkinsona. Surong [90] wykazał, iż nadmierna ilość manganu kumuluje się w mitochondrium wątroby, powodując wzrost zawartości rodników ponadtlenkowych, obniżenie aktywności enzymów oraz zaburzenie funkcji mitochondrialnych narządu.

Cytoplazmatyczna dysmutaza ponadtlenkowa

Cytoplazmatyczna dysmutaza ponadtlenkowa(Cu/ Zn SOD; SOD1) jest metaloenzymem występującym głównie w cytosolu, jądrze komórkowym, mitochondrium i peroksysomach. Enzym jest kodowany przez gen SOD1 (OMIM 147450) umiejscowiony na długim ramieniu chromosomu 21 (21q22.11). Obejmuje 9308 par zasad genomowego DNA, przy czym 964 pary zasad stanowią sekwencje kodujące – 5 eksonów wyznaczające ZnCuSOD1. W organizmach eukariotycznych dysmutaza ponadtlenkowa występuje w postaci dimerycznej. Enzym jest zbudowany z dwóch jednakowych podjednostek. Każda zawiera 154 reszty aminokwasowe (ryc. 3) o masie około 16 kDa [35].

W każdej z podjednostek znajduje się jeden jon miedzi Cu2+oraz jeden jon cynku Zn2+. Jony miedzi są związane z resztami histydyny w pozycjach 44, 46 oraz 118, natomiast jony cynku są wiązane przez reszty histydyny 69, 78 i kwas asparaginowy 81. Oba jony połączone są ze sobą przez resztę histydyny 61 (ryc. 4). Jony miedzi peł- nią funkcję katalityczną w skutecznym usuwaniu anionorodnika ponadtlenkowego, natomiast jony cynku odgrywają rolę stabilizującą odporną na czynniki denaturujące fizyczne i chemiczne [9,35].

Cytoplazmatyczna dysmutaza ponadtlenkowa jest biał- kiem charakteryzującym się dużą odpornością na działanie podwyższonej temperatury, trudno ulega proteolizie oraz działaniu środków denaturujących. Białko zachowuje stabilność w szerokim zakresie pH [34]. Katalizuje reakcję dysmutacji anionorodnika ponadtlenkowego do nadtlenku wodoru i cząsteczki tlenu, pełni funkcję antyoksydacyjną [58]. Reakcja przebiega w dwóch etapach [30]. W pierwszym następuje redukcja jonu metalu w centrum katalitycznym:

Reakcja eliminuje anionorodnik ponadtlenkowy ze środowiska komórki. Utworzony nadtlenek wodoru jest rozkładany do wody i tlenu przez katalazę lub peroksydazę glutationową [30].

Mitochondrialna dysmutaza ponadtlenkowa

Mitochondrialna dysmutaza ponadtlenkowa (MnSOD; SOD2) jest homotetramerem o masie około 23 kDa każdej z podjednostek. Kodowana jest przez gen SOD2 (OMIM 147460) umiejscowiony na długim ramieniu chromosomu 6 w pozycji 6q25.3. Gen składa się z 14203 par zasad. 6 sekwencji kodujących (1022 pary zasad) określa MnSOD. Enzym jest zbudowany z 222 reszt aminokwasowych (ryc. 5) [30,35].

Każda z czterech podjednostek jest zbudowana z dwóch domen. W centrum aktywnym zawierają jon manganu, który pełni funkcję zarówno katalityczną jak i stabilizującą enzym. Usunięcie manganu z centrum aktywnego powoduje utratę właściwości katalitycznych, których nie można przywrócić zastępując go innym pierwiastkiem. Mangan w centrum aktywnym jest związany kowalencyjnie z His26 i His74 z domeny N-końcowej oraz His163 i Asp159 z domeny C-końcowej. Centrum aktywne MnSOD występuje w hybrydyzacji bipiramidy trygonalnej. W piątej pozycji jest cząsteczka wody (ryc. 6) [62].

Mitochondrialna dysmutaza ponadtlenkowa występuje w macierzy mitochondrialnej wszystkich komórek ssaków. Manganowe dysmutazy ponadtlenkowe katalizują reakcję dysmutacji anionorodnika ponadtlenkowego w sposób podobny do CuZnSOD. W pierwszym etapie następuje utlenienie anionorodnika ponadtlenkowego do tlenu cząsteczkowego. Natomiast w drugim etapie enzym katalizuje redukcję anionorodnika ponadtlenkowego do nadtlenku wodoru.

następuje utlenienie anionorodnika ponadtlenkowego do tlenu cząsteczkowego. Natomiast w drugim etapie enzym katalizuje redukcję anionorodnika ponadtlenkowego do nadtlenku wodoru.

Wzrost aktywności enzymu obserwuje się pod wpływem m.in.: stresu oksydacyjnego, TNF-α, IL-1 czy liposacharydów. W przeciwieństwie do CuZnSOD cyjanki nie obni- żają aktywności katalitycznej MnSOD. Aktywność obniża wysokie pH [30].

Zewnątrzkomórkowa dysmutaza ponadtlenkowa

Zewnątrzkomórkowa dysmutaza ponadtlenkowa (EC- -SOD; SOD3) jest miedziowo-cynkową glikoproteiną o masie około 135 kDa. Może występować jako dimer, tetramer lub tworzyć multimery. Tetramer składa się z dwóch dimerów połączonych mostkami disiarczkowymi, utworzonymi miedzy C-terminalnymi resztami cysteiny (Cys219–Cys 219). Każda podjednostka ludzkiej SOD3 jest zbudowana z 240 reszt aminokwasowych (ryc.7), jednego jonu miedzi i cynku, zawiera 6 reszt cysteiny [23].

Zewnątrzkomórkowa dysmutaza ponadtlenkowa dzieli się na trzy domeny funkcjonalne poprzedzone peptydem sygnałowym, zbudowanym z 18 reszt aminokwasowych (ryc. 8). Domena N-terminalna, ma charakter hydrofobowy. Zbudowana z 95 reszt aminokwasowych, w pozycji Asn89 znajduje się miejsce N-glikozylacji. W domenie katalitycznej (His96 – Gly193), zawierającej centrum aktywne, 49 reszt spośród 97 jest identyczna z Cu/ZnSOD. Jest odpowiedzialna za funkcje katalityczne enzymu. Znajduje się także wewnętrzny mostek disiarczkowy utworzony między Cys107 i Cys189. Miedź jest związana przez reszty His96, His98, His163, natomiast cynk przez His121, His124 oraz Asp127. Oba jony połączone są ze sobą poprzez resztę HIS113. Jony miedzi oraz cynku są nośnikami ładunków dodatnich, powodujących elektrostatyczne przyciąganie anionorodnika ponadtlenkowego do miejsca katalitycznego  [23]. Domena C-terminalna, silnie hydrofilowa, jest zbudowana z reszt aminokwasowych 194-222. W pozycjach 210-218 znajduje się sekwencja dziewięciu aminokwasów zawierających ładunek dodatni (sześć reszt Arg i trzy Lys). Domena ma zdolność wiązania się z heparyną oraz siarczanem heparanu, które występują na powierzchni komórek i w macierzy zewnątrzkomórkowej, co warunkuje zewnątrzkomórkowe umiejscowienie enzymu. Podczas proteolizy, domena C-końcowa wiążąca heparynę może zostać usunięta z SOD3. Proces decyduje o zewną- trzkomórkowym umiejscowieniu dysmutazy ponadtlenkowej w tkankach organizmu [74].

Porównanie izoform dysmutazy ponadtlenkowej przedstawiono w tabeli 3.

Żelazo

Żelazo występuje w 8 grupie oraz 4 okresie w układzie okresowym pierwiastków, jest metalem. Na powietrzu pokrywa się cienką warstwą ochronną, która zabezpiecza przed działaniem tlenu atmosferycznego. W związkach występuje najczęściej na +II i +III stopniu utlenienia, bardzo rzadko na +IV, +V i +VI stopniu [13]. W organizmie dorosłego człowieka zawartość żelaza wynosi przeciętnie 2,3 g u kobiet oraz 3,8 g u mężczyzn. Około 60-70% żelaza znajduje się w erytrocytach w postaci związanej z hemoglobiną (Fe2+), 5-6% wchodzi w skład mioglobiny (Fe2+), prawie 1% pozostaje związane z transferyną osoczową i pozaosoczową (Fe3+), a pozostałe 20-30% to żelazo zmagazynowane w wątrobie w postaci ferrytyny i hemosyderyny (Fe3+). Żelazo nie występuje w postaci wolnych atomów w organizmie [3,27].

Udział żelaza w wielu przemianach metabolicznych wynika z jego właściwości chemicznych. Żelazo wystę- puje w dwóch stopniach utlenienia, w postaci jonów Fe2+ oraz Fe3+, dlatego też może być zarówno akceptorem, jak i donorem elektronów [3,7,84]. Zdolność żelaza do przyjmowania różnych stopni utlenienia predysponuje go do wywoływania działań cytotoksycznych. Jony tego pierwiastka mogą brać udział w powstawaniu reaktywnych rodników tlenowych. Jon Fe3+ może zostać zredukowany w obecności czynników redukujących (np. anionorodnik ponadtlenkowy O2 .-) do jonu Fe2+, zdolnego do katalizowania powstawania groźnego rodnika hydroksylowego (OH. ) z nadtlenku wodoru (H2 O2 ) w reakcjach Fentona i Habera-Weissa [36,82].

Zarówno niedobór, jak i nadmiar żelaza jest zjawiskiem niekorzystnym dla organizmu. Niedobór żelaza prowadzi do rozwoju niedokrwistości, natomiast nadmiar żelaza do hemosyderozy lub hemochromatozy. Ze względu na to, iż nadmiar żelaza w warunkach fizjologicznych jest wydalany, częściej stwierdza się różnego stopnia niedobory żelaza (syderopenie) [3].

Podsumowanie

Pierwiastki śladowe – selen, miedź, cynk, mangan oraz żelazo pełnią niezbędne funkcje we właściwym funkcjonowaniu organizmu. Odgrywają ogromną rolę w walce ze stresem oksydacyjnym jako składniki elementów obrony enzymatycznej. Homeostaza tych biopierwiastków warunkuje prawidłową aktywność enzymów antyoksydacyjnych, dlatego bardzo ważne jest ich ściśle określone stężenie w organizmie.

Przypisy

• 1. Adamska-Węgrzyn E., Schaeffer E., Laudańska-Łagodzińska M.:Zaburzenia psychiczne w przebiegu choroby Wilsona: opis dwóchprzypadków. Post. Psychiatr. Neurol., 2000; 9: 15-23
  Google Scholar
• 2. Arredondo M., Núnez M.T.: Iron and copper metabolism. Mol.Aspects Med., 2005; 26: 313-327
  Google Scholar
• 3. Artym J.: Udział laktoferyny w gospodarce żelazem w organizmie.Część I. Wpływ laktoferyny na wchłanianie, transport i magazynoPiśmiennictwowanie żelaza. Postępy Hig. Med. Dośw., 2008; 62: 599-612
  Google Scholar
• 4. Barałkiewicz D., Bulska E.: Specjacja chemiczna – problemy i moż-liwości, red.: Barałkiewicz D., Bulska E., wyd. Malamut, Warszawa 2009
  Google Scholar
• 5. Behne D., Weiss-Nowak C., Kalcklösch M., Westphal C., Gessner H.,Kyriakopoulos A.: Application of nuclear analytical methods in theinvestigation and identification of new selenoproteins. Biol. Trace.Elem. Res., 1994; 43-45: 287-297
  Google Scholar
• 6. Bielański A.: Chemia nieorganiczna, cz.3, wyd. PWN, Warszawa 1994
  Google Scholar
• 7. Boldt D.H.: New perspectives on iron: an introduction. Am. J.Med. Sci., 1999; 318: 207-212
  Google Scholar
• 8. Borella P., Bargellini A., Caselgrandi E., Menditto A., Patriarca M.,Taylor A., Vivoli G.: Selenium determination in biological matrices.Microchem. J., 1998; 58: 325-336
  Google Scholar
• 9. Branco R.J.F., Fernandes P.A., Ramos M.J.: Cu, Zn Superoxide dismutase:distorted active site binds substrate without significantenergetic cost. Theoretical Chemistry Accounts, 2006; 115: 27-31
  Google Scholar
• 10. Bulska E., Wysocka I.: Selen – własności, historia. W: Selen–pierwiastek ważny dla zdrowia, fascynujący dla badacza, red.: M.Wierzbicka, E. Bulska, K. Pyrzyńska, I. Wysocka, B. A. Zachara, wyd.Malamut, Warszawa 2007, 19-24
  Google Scholar
• 11. Carter P.: Spectrophotometric determination of serum iron atthe submicrogram level with a new reagent (ferrozine). Anal. Biochem.,1971; 40: 450-458
  Google Scholar
• 12. Cheng K.L.: Determination of traces of selenium 3,3’-diaminobenzidineas selenium(IV) organic reagent. Anal. Chem., 1956; 28:1738-1742
  Google Scholar
• 13. Ciba J., Trojanowska J., Zołotajkin M.: Mała encyklopedia pierwiastków.Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa 1996
  Google Scholar
• 14. Daraga A., Szymańska J.A.: Selen i jego wybrane związki stosowanew formach farmaceutycznych i kosmetologicznych. Pol. J.Cosmetol., 2003; 6: 26-34
  Google Scholar
• 15. Deshpande J.D., Joshi M.M., Giri P.A.: Zinc: The trace element ofmajor importance in human nutrition and health. Int. J. Med. Sci.Public Health., 2013; 2: 1-6
  Google Scholar
• 16. Downard A.J., Hart J.B., Powell K.J., Xu S.: Amperometric techniquesin flow-injection analysis: determination of magnesium insera and natural waters. Anal. Chim. Acta, 1992; 269: 41-48
  Google Scholar
• 17. Dröge F.: Free radicals in the physiological control of cell function.Physiol. Rev., 2002; 82: 47-95
  Google Scholar
• 18. Ducros V., Favier A.: Selenium metabolism. EMC Endocrinol.Nutr., 2004; 1: 19-28
  Google Scholar
• 19. Faa G., Nurchi V.M., Ravarino A., Fanni D., Nemolato S., GerosaC., Van Eyken P., Geboes K.: Zinc in gastrointestinal and liver disease.Coord. Chem. Rev., 2008; 252: 1257-1269
  Google Scholar
• 20. Fairweather-Tait S.J., Collings R., Hurst R.: Selenium bioavalability:current knowledge and future research requirements. Am.J. Clin. Nutr., 2010; 91: 1484S-1491S
  Google Scholar
• 21. Fang Y.Z., Yang S., Wu G.: Free radicals, antioxidants and nutrition.Nutrition, 2002; 18: 872-879
  Google Scholar
• 22. Floriańczyk B., Karska M.: Wpływ manganu na metabolizm. Adv.Clin. Exp. Med., 1998; 7: 207-211
  Google Scholar
• 23. Gacko M., Worowska A., Karwowska A., Łapiński R.: Zewnątrzkomórkowadysmutaza ponadtlenkowa ściany naczyń krwionośnych.Adv. Clin. Exp. Med., 2006; 15: 925-932
  Google Scholar
• 24. Gałecka E. Mrowica M., Malinowska K., Gałecki P.: Wybranesubstancje nieenzymatyczne uczesniczące w procesie obrony przednadmiernym wytwarzaniem wolnych rodników. Pol. Merk. Lek.,2008; 25: 269-272
  Google Scholar
• 25. Gapys B., Raszeja-Specht A., Bielarczyk H.: Rola cynku w procesachfizjologicznych i patofizjologicznych organizmu. Diagn. Lab.,2014; 50: 45-52
  Google Scholar
• 26. Giovannini C., Filesi C., D`Archivio M. Scazzocchio B., SantangeloC., Masella R.: Polyphenols and endogenous antioxidant defenses:effects on gluthatione and glutathione related enzymes. Ann. Ist.Super Sanita, 2006; 42: 336-347
  Google Scholar
• 27. Gowin E., Horst-Sikorska W.: Żelazne zapasy – komu w XXI wiekugrozi niedobór żelaza? Farm. Współcz., 2010; 3: 139-146
  Google Scholar
• 28. Guz J., Dziamian T., Szpila A.: Czy witaminy antyoksydacyjnemają wpływ na proces karcynogenezy? Postępy Hig. Med. Dośw.,2007; 61: 185-198
  Google Scholar
• 29. Halliwell B.: Oxidative stress and neurodegradation: where arewe now? J. Neurochem., 2006; 97: 1634-1658
  Google Scholar
• 30. Halliwell B., Gutteridge J.: Free radicals in biology and medicine,Oxford University Press, New York 2007
  Google Scholar
• 31. Hannah A.C., Narendhirakannan R.T.: Oxidative stress – a hallmarkof human disease. Asian. J. Biochem. Pharm. Res., 2012; 2: 1-10
  Google Scholar
• 32. Hartikainen H.: Biogeochemistry of selenium and its impacton food chain quality and human health. J. Trace Elem. Med. Biol.,2005; 18: 309-318
  Google Scholar
• 33. Holben D.H., Smith A.M.: The diverse role of selenium withinselenoproteins: a review. J. Am. Diet. Assoc., 1999; 99: 836-843
  Google Scholar
• 34. Imlay K.R., Imlay J.A.: Cloning and analysis of sodC, encodingthe copper-zinc superoxide dismutase of Escherischia coli. J. Bacteriol.,1996; 178: 2564-2571
  Google Scholar
• 35. Janicka A., Szymańska-Pasternak J., Bober J.: Polimorfizm genówobrony antyoksydacyjnej a ryzyko rozwoju raka. Roczniki PomorskiejAkademii Medycznej w Szczecinie, 2013; 59: 18-28
  Google Scholar
• 36. Jarosz M., Bułhak-Jachymczyk B.: Normy żywienia człowieka.Podstawy prewencji otyłości i chorób niezakaźnych. Wyd. PZWL,Warszawa 2008
  Google Scholar
• 37. Jensen R.E., Rflaum R.T.: Fluorometric determination of zinc.Anal. Chem., 1966; 38: 1268-1269
  Google Scholar
• 38. Jędrzejewski W., Skrzypek S.: The use of calmagite in the differentialpulse polarographic determination of magnesium. Chem.Anal., 1993; 38: 95-102
  Google Scholar
• 39. Karpińska A., Gromadzka G.: Stres oksydacyjny i naturalne mechanizmyantyoksydacyjny – znaczenie w procesie neurodegradacji.Od mechanizmów molekularnych do strategii terapeutycznych.Postępy Hig. Med. Dośw., 2013; 67: 43-53
  Google Scholar
• 40. Kocyigit A., Erel O., Gur S.: Effects of tobacco smoking on plasmaselenium, zinc, copper and iron concentrations and related antioxidativeenzyme activities. Clin. Biochem., 2001; 34: 629-633
  Google Scholar
• 41. Kolditz L.: Chemia nieorganiczna, cz. 2. Wyd. PWN, Warszawa1994
  Google Scholar
• 42. Kryczyk J., Zagrodzki P.: Selen w chorobie Gravesa Basedowa,Postępy Hig. Med. Dośw., 2013; 67: 491-498
  Google Scholar
• 43. Krystek J., Kobyłecka J., Ptaszyński B.: Spectrophotometric determinationof zinc with 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol and cetyltrimethylammoniumbromide in insulin. Chem. Anal., 1993; 38: 607-612
  Google Scholar
• 44. Krzeptowski W., Pierzchała O., Lenartewicz M.: Metabolizm miedzioraz charakterystyka dziedzicznych zespołów chorobowych, natle niedoboru miedzi, spowodowanych zaburzeniami aktywnościbiałka ATP7A. Kosmos, 2014; 63: 395-413
  Google Scholar
• 45. Kulbacka J., Saczko J., Chwiłkowska A.: Stres oksydacyjny w procesachuszkodzenia komórek. Pol. Merk. Lek., 2009; 27: 44-47
  Google Scholar
• 46. Kupczyk D., Rybka J., Kędziora-Kornatowska K., Kędziora J.: Melatoninaa stres oksydacyjny u chorych na cukrzycę typu 2 w wiekupodeszłym. Pol. Merk. Lek., 2010; 28: 407-409
  Google Scholar
• 47. Liska S.K., Kerkay J., Pearson K.H.: Determination of zinc andcopper in urine using Zeeman effect flame atomic absorption spectroscopy.Clin. Chim. Acta, 1985; 151: 231-236
  Google Scholar
• 48. Maliheh B.T., Shamsa S., Shams S., Mohsen M.F.: Spectrophotometricdetermination of copper in serum using 6-(2-naphthyl)-2,3-dihydro-1,2,4-triazine-3-thione. Asian J. Chem., 2010; 22: 21-26
  Google Scholar
• 49. Maritim A.C., Sanders R.A., Watkins III J.B.: Diabetes, oxidativestress, and antioxidants: a review. J. Biochem. Mol. Toxicol., 2003;17: 24-38
  Google Scholar
• 50. Marnett L.J., Riggins J.N., West J.D.: Endogenous generation ofreactive oxidants and electrophiles and their reaction with DNA andprotein. J. Clin. Invest., 2003; 111: 583-593
  Google Scholar
• 51. Massadeh A., Gharibeh A., Omari K., Al-Momani I., Alomary A.,Tumah H., Hayajneh W.: Simultaneous determination of Cd, Pb, Cu,Zn, and Se in human blood of Jordanian smokers by ICP-OES. Biol.Trace Elem. Res., 2010; 133: 1-11
  Google Scholar
• 52. Maywald M., Rink L.: Zinc homeostasis and immunosenescence.J. Trace Elem. Med. Biol., 2015; 29: 24-30
  Google Scholar
• 53. Mehdi Y., Hornick J.L., Istasse L., Dufrasne I.: Selenium in theenvironment. metabolism and involvement in body functions. Molecules,2013; 18: 3292-3311
  Google Scholar
• 54. Mestek O., Suchánek M., Vodićková Z., Zemanová B., Zima T.:Comparison of the suitability of various atomic spektoscopic techniquesfor the determination of selenium in human whole blood. J.Anal. At. Spectr., 1997; 12: 85-89
  Google Scholar
• 55. Miniuk K., Moniuszko-Jakoniuk J., Kulikowska E.: Biodostępnośćoraz stany chorobowe przy niedoborze miedzi. Pol. Tyg. Lek.,1991; 46: 476-478
  Google Scholar
• 56. Naskalski J.W., Bartosz G.: Oxidative modifications of proteinstructures. Adv. Clin. Chem., 2000; 35: 161-253
  Google Scholar
• 57. Nogowska M., Jelińska A., Muszalska I., Stanisz B.: Funkcje biologicznemakro – i mikroelementów. Farm. Polska, 2000; 56: 995-1003
  Google Scholar
• 58. Osredkar J., Sustar N.: Copper and zinc. Biological role and significanceof copper/zinc imbalance. Clinic. Toxicol., 2011; 3: 2-18
  Google Scholar
• 59. Papp L.V., Holmgren A., Khanna K.K.: Selenium and selenoproteinsin health and disease. Antioxid. Redox Signal., 2010; 12: 793-795
  Google Scholar
• 60. Pastore A., Federici G., Bertini E., Piemonte F.: Analysis of glutathione:implication in redox and detoxification. Clin. Chim. Acta, 2003; 333: 19-39
  Google Scholar
• 61. Plum L.M., Rink L., Haase H.: The essential toxin: Impact of zincon human health. Int. J. Environ. Res. Public Health, 2010; 7: 1342-1365
  Google Scholar
• 62. Porta J., Vahedi-Faridi A., Borgstahl G.E.: Structural analysis ofperoxide-soaked MnSOD crystals reveals side-on binding of peroxideto active-site manganese. J. Mol. Biol., 2010; 399: 377-384
  Google Scholar
• 63. Prasad A.S.: Impact of the discovery of human zinc deficiencyon health. J. Trace Elem. Med. Biol., 2014; 28: 357-363
  Google Scholar
• 64. Puzanowska-Tarasiewicz H., Kuźmicka L., Tarasiewicz M.: Funkcjebiologiczne pierwiastków i ich związków. II Selen, seleniany,związki selenoorganiczne. Pol. Merk. Lek., 2009; 27: 249-252
  Google Scholar
• 65. Puzanowska-Tarasiewicz H., Kuźmicka L., Tarasiewicz M.: Funkcjebiologiczne wybranych pierwiastków. III. Cynk – składnik i aktywatorenzymów. Pol. Merk. Lek., 2009: 27: 419-422
  Google Scholar
• 66. Puzanowska-Tarasiewicz H., Starczewska B., Kuźmicka L.: Reaktywneformy tlenu. Bromat. Chem. Toksykol., 2008; 41: 1007-1015
  Google Scholar
• 67. Radwańska-Wala B., Buszman E., Drużba D.: Udział reaktywnychform tlenu w patogenezie chorób ośrodkowego układu nerwowego.Wiad. Lek., 2008; 61: 67-73
  Google Scholar
• 68. Rakesh K., Tejinder P.: Stripping voltammetric determinationof zinc, cadmium, lead and copper in blood samples of childrenaged between 3 months and 6 years. J. Health Allied Scs., 2005; 4: 1-8
  Google Scholar
• 69. Reiter R.J., Tan D.X., Mayo J.C., Sainz R.M., Leon J., Czarnocki Z.:Melatonin as an antioxidant: biochemical mechanism and pathophysiologicalimplications in humans. Acta Biochim. Pol., 2003; 50: 1129-1146
  Google Scholar
• 70. Reyes J.G.: Zinc transport in mammalian cells. Am. J. Physiol.:1996; 270: C401-C410
  Google Scholar
• 71. Riverbend Down Syndrome Association. http://www.riverbendds.org/index.htm(11.12.2016)
  Google Scholar
• 72. Rodushkin I., Ödman F., Olofsson R., Axelsson M.D.: Determinationof 60 elements in whole blood by sector-field inductively coupledplasma mass spectrometry. J. Anal. At. Spectrom., 2000; 15: 937-944
  Google Scholar
• 73. Rotruck J.T., Pope A.L. Ganther H.E., Swanson A.B.: HafemanD.G., Hoekstra W.G.: Selenium: biochemical role as a component ofgluthatione peroxidase. Science, 1973; 179: 588-590
  Google Scholar
• 74. Skrzycki M., Czeczot H.: Extracellular superoxide dismutase(EC-SOD) – structure, properties and functions. Postępy Hig. Med.Dośw., 2004; 58: 301-311
  Google Scholar
• 75. Starek A.: Mangan i jego związki nieorganiczne. Dokumentacjadopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego. Podst. Met. OcenyŚrod. Przyr., 2012; 1: 27-58
  Google Scholar
• 76. Ścibior-Bentkowska D., Czeczot H.: Komórki nowotworowea stres oksydacyjny. Postępy Hig. Med. Dośw., 2009; 63; 58-72
  Google Scholar
• 77. Tainer J.A., Arvai A.S., Barondeau D.P., Brudler R., Chapados B.R.,Craig L., Divita G., Fan L., Hitomi C., Hitomi K., Huffman J.L., Perry J.J.,Shin D.S., Sundheim O., Tubbs J.L., Wood T.I., Williams R.S., YamagataA.: Macromolecular machines as master keys for genome integrity,the cell cycle, control of reactive oxygen species, and pathogenesis.https://www.scripps.edu/news/scientificreports/sk2005/sk05tainer.html(11.12.2016)
  Google Scholar
• 78. Tian X., Diaz F.J.: Zinc depletion causes multiple defects in ovarianfunction during the periovulatory period in mice. Endocrinology,2012; 153: 873-886
  Google Scholar
• 79. Treble R.G., Thompson T.S., Lynch H.R.: Determination of copper,manganese and zinc in human liver. Biometals, 1998; 11: 49-53
  Google Scholar
• 80. UniProt. http://www.uniprot.org/ (11.12.2016)
  Google Scholar
• 81. Valko M., Leibfritz D., Moncol J., Cronin M.T., Mazur M., TelserJ.: Free radicals and antioxidants in normal physiological functionsand human discase. Int. J. Biochem. Cell Biol., 2007; 39: 44-84
  Google Scholar
• 82. Wang J., Pantopolous K.: Regulation of cellular iron metabolism.Biochem. J., 2011; 434: 365-381
  Google Scholar
• 83. Wielkoszczyński T., Zawadzki M., Lebek-Ordon A., Olek J., Korzonek-SzlachetaI.: Enzymatyczne układy anytyoksydacyjne – właściwości,występowanie i rola biologiczna. Diag. Lab., 2007; 43: 283-294
  Google Scholar
• 84. Wierzbicka D., Gromadzka G.: Ceruloplazmina, hefajstyna i cyklopen– trzy multimiedziowe oksydazy uczestniczące w metabolizmieżelaza u człowieka. Postępy Hig. Med. Dośw., 2014; 68: 912-924
  Google Scholar
• 85. Wierzbicka M., Bulska E., Pyrzyńska K., Wysocka I., Zachara B.A.:Selen pierwiastek ważny dla zdrowia, fascynujący dla badacza, Wyd.Malamut, Warszawa 2007
  Google Scholar
• 86. Yari H., Mohseni M., Vardi R.,, Alizadeh A.M., Mazloomzadeh S.:Copper, lead, zinc and cadmium levels in serum of prostate cancer patientsby polarography in Iran. J. Chem. Pharm. Res., 2015; 7: 403-408
  Google Scholar
• 87. Zabłocka A., Janusz M.: Dwa oblicza wolnych rodników tlenowych.Postępy Hig. Med. Dośw., 2008; 62: 118-124
  Google Scholar
• 88. Zagrodzki P., Łaszczyk P.: Selen, a choroby układu sercowo–naczywniowego – wybrane zagadnienia. Postępy Hig. Med. Dośw.,2006; 60: 624-631
  Google Scholar
• 89. Zdrojewicz Z., Wiśniewska A.: Rola cynku w seksualności męż-czyzn. Adv. Clin. Exp. Med., 2005; 14: 1295-1300
  Google Scholar
• 90. Zhang S., Zhou Z., Fu J.: Effect of manganese chloride exposureon liver and brain mitochondria function in rats. Environ. Res., 2003;93: 149-157
  Google Scholar
• 91. Ziemlański Ś., Bułhak-Jachymczyk B., Budzyńska-TopolowskaJ.: Normy żywienia dla ludności w Polsce. Nowa Med., 1998; 4: 1-27
  Google Scholar
• 92. Zwolak I., Zaporowska H.: Rola selenu oraz wybranych Se-bia-łek w organizmie człowieka., Annales UMCS Lublin-Polonia, 2005;60, supl. 16: 457-460
  Google Scholar
• 93. Żbikowska H.M.: Metabolizm selenu w komórce i organizmieczłowieka. Postępy Biol. Kom., 1997; 24: 303-313
  Google Scholar

Pełna treść artykułu