BROMAT. CHEM. TOKSYKOL. XLI, 2008, 4, str. 981 986 Agnieszka Fischer, Danuta Wiechuła, Jerzy Kwapuliński, Piotr Malara 1), Jolanta Łazarczyk-Henke ZAWARTOŚĆ SELENU W ZATRZYMANYCH ZĘBACH MĄDROŚCI Katedra i Zakład Toksykologii Śląskiego Uniwersytetu Medycznego Kierownik: prof. dr hab. n. przyr. J. Kwapuliński 1) Katedra i Klinika Chirurgii Szczękowo-Twarzowej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego Kierownik: dr hab. n. med. J. Drugacz, prof. ŚUM W 10 zatrzymanych zębach mądrości pochodzących od mieszkańców GOP oznaczono zawartość selenu metodą ICP-OES. Średnia zawartość selenu w zębach wynosiła 0,77 ± 0,25 μg/g i była niska w porównaniu z zawartością selenu oznaczoną w tkankach twardych przez innych autorów. Zależność zawartości selenu, arsenu, żelaza, antymonu i rtęci w zębach zatrzymanych wskazuje na emisję przemysłową jako źródło obecności tych pierwiastków w organizmie człowieka. Hasła kluczowe: zęby zatrzymane, selen. Key words: retained wisdom teeth, selenium. Selen należy do pierwiastków niezbędnych dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. Najważniejsze jego funkcje są związane z obecnością w kilkudziesięciu selenoenzymach, z których najważniejszy to peroksydaza glutationu, odpowiedzialna za degradację nadtlenku wodoru w komórkach i tkankach. Peroksydaza glutationu to jeden z tzw. zmiataczy wolnych rodników, chroniących błony komórkowe przed działaniem nadtlenków i wodorotlenków oraz regulujących zawartość H 2 O 2 w komórce (1, 2). Selen jest również składnikiem dejodynazy jodotyroniny i bierze udział w produkcji hormonów tarczycy (1) oraz ma istotne znaczenie dla prawidłowego działania układu immunologicznego i najprawdopodobniej jest ważnym elementem w przeciwdziałaniu rozwojowi wirusa HIV (1, 3). Selen zapobiega także rozwojowi choroby nowotworowej, zmniejsza ryzyko wystąpienia chorób układu sercowo-naczyniowego oraz odgrywa ważną rolę w regulacji układu hormonalnego (1, 4, 5, 6, 7), a suplementacja tym pierwiastkiem ma duże znacznie w zapobieganiu występowania wielu chorób (8). Jednocześnie selen charakteryzuje się bardzo małym współczynnikiem terapeutycznym, a przy przedawkowaniu wywołuje efekty toksyczne. Nadmierne ilości selenu w organizmie powodują zahamowanie proliferacji komórek, replikacji DNA i syntezy białek, prowadzą do stresu oksydacyjnego i wzmożonej peroksydacji lipidów oraz tworzenia kompleksów z metalami, odkładających się w komórkach mózgowych (2).
982 A. Fischer i inni Nr 4 Ze względu na fakt, że różnica między dawką niezbędną a toksyczną selenu jest bardzo mała, istotne staje się wyznaczenie biomarkerów ekspozycji pozwalających ocenić poziom zawartości tego mikroelementu w organizmie. Oznaczanie zawartości selenu w surowicy krwi nie odzwierciedla rzeczywistej obecności tego pierwiastka w organizmie, większe znaczenie przypisuje się oznaczeniu aktywności peroksydazy glutationowej (9, 10). Innym markerem niedoboru selenu jest zakłócona konwersja tyroksyny do trijodotyroniny (8). W pracy podjęto próbę oznaczenia zawartości selenu w tkance zębów zatrzymanych. Zęby zatrzymane to zęby całkowicie ukształtowane, z uformowanymi wierzchołkami korzeni, pozostające w kości żuchwy lub szczęki. W tego typu tkance jedynym źródłem obecności pierwiastków jest krwiobieg. Na podstawie badań nad występowaniem innych pierwiastków ocenia się, że zęby zatrzymane mogą stanowić ważne źródło informacji o zawartości mikroelementów w organizmie (11). MATERIAŁ I METODY Na prowadzenie badań uzyskano zgodę Komisji Bioetycznej Śląskiej Akademii Medycznej NN-6501-109/06. Materiałem badawczym było 10 zatrzymanych zębów mądrości, pochodzących od osób w wieku 18 50 lat, mieszkających od urodzenia na terenie miast Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego (Katowice, Ruda Śląska, Tychy). Osoby badane nie zgłaszały w wywiadzie chorób ogólnych organizmu oraz narażenia zawodowego na metale. Zęby zatrzymane wyłuszczane były operacyjnie w Przyklinicznej Poradni Chirurgii Szczękowo-Twarzowej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach ze wskazań chirurgicznych. Bezpośrednio po zabiegu usunięcia, zęby były oczyszczane z przylegających tkanek miękkich, a następnie były dokładnie myte bieżącą wodą, płukane wodą destylowaną i suszono. Po wysuszeniu do stałej masy (80 C/48h) próbki zębów mineralizowano na mokro, z użyciem spektralnie czystego kwasu azotowego firmy Merck (suprapur). Zawartość selenu w próbkach oznaczano techniką ICP-OES. Obok zawartości selenu w badanych próbkach oznaczono także zawartość żelaza, miedzi, arsenu, rtęci, antymonu i baru. Dokładność pomiarów spektrofotometrycznych sprawdzano za pomocą materiału referencyjnego NIST 1400 (Bone Ash) i NIST 1486 (Bone Meal). Do obliczeń statystycznych wyników zastosowano program Statistica for Windows ver. 6,1pl. OMÓWIENIE WYNIKÓW Średnia zawartość selenu wynosiła 0,77 μg/g, zakres wartości wahał się od 0,40 μg/g do 1,04 μg/g (tab. I). Uzyskane wartości selenu były znacznie mniejsze od podawanych dla tkanek twardych przez innych autorów. Hadjimarkos (12) w szkliwie zębów oznaczył od
Nr 4 Selen w zębach mądrości 983 Tabela I. Charakterystyka statystyczna występowania selenu w zatrzymanych zębach mądrości (μg/g) Table I. Statistical characteristic of selenium content in retained wisdom teeth (μg/g) Se N 10 Minimum 0,40 Maksimum 1,04 Średnia arytmetyczna 0,77 Odchylenie standardowe 0,25 Średnia geometryczna 0,73 Odchylenie standardowe od średniej geometrycznej 0,24 Mediana 0,84 Przedział ufności 95,0% 0,59 Przedział ufności +95,0% 0,95 Dolny kwartyl 0,52 Górny kwartyl 0,97 10,0 percentyl 0,40 90,0 percentyl 1,03 Skośność 0,51 Kurtoza 1,51 0,01 μg/g do 10,2 μg/g selenu, zakres podawany przez Kabat-Pendias i Pendias (13) dla kości wynosi 1 9 μg/g. Podobną do oznaczonej w zębach zatrzymanych zawartość selenu stwierdzono w wątrobie (14, 15), nerkach (16), łożysku (17) oraz włosach (17, 18) i paznokciach (17, 19). Niskie zawartości selenu w zębach zatrzymanych korespondują z informacjami, że obliczona dla mieszkańców Polski dzienna podaż selenu należy do najniższych w Europie (20). Wielu autorów, porównując ilość selenu pobieranego z dietą i jego stężenie we krwi, wykazało liniową zależność tych parametrów (20 22). Dostarczanie metali do zębów zatrzymanych jedynie poprzez krwiobieg tłumaczy niską zawartość selenu w tej tkance oraz sugeruje, że zęby zatrzymane, podobnie jak krew, mogą również dobrze odzwierciedlać poziom tego pierwiastka w organizmie. Analiza współwystępowania selenu w tkance zębów zatrzymanych z wybranymi pierwiastkami wykazała występowanie bardzo silnych zależności między zawartością selenu oraz zawartością arsenu, żelaza, antymonu i rtęci (ryc. 1). Pierwiastki te stanowią charakterystyczną i znaczącą grupę pochodzącą z emisji przemysłowej na terenie Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego. Ich źródłem są przede wszystkim pyły elektrowniane (13, 23). Na wspólne źródło obecności tych pierwiastków w zębach zatrzymanych wskazuje również pośrednio brak zależności między zawartością pierwiastków z tej grupy a zawartością miedzi i baru. Głównym źródłem miedzi w organizmie jest dieta (23), natomiast obecność baru w środowisku jest związana głównie z przemysłem chemicznym (13). Sposób współwystępowania tych pierwiastków potwierdza przydatność zębów zatrzymanych do wykorzystania ich w biomonitoringu środowiska. Przeciętne zawartości wybranych pierwiastków zatrzymanych w hydroksyapatytach zębów były następujące: 0,08 μg Sb/g, 0,38 μg Hg/g, 0,55 μg As/g, 0,67 μg Cu/g, 3,93 μg As/g, 8,55 μg Fe/g. Prześledzenie wyników analizy skupień pokazuje jeszcze wyraźniej, że selen w zębach występuje w zakresie zbliżonym do zawartości miedzi i arsenu, pośrednim w stosunku do zawartości rtęci i antymonu oraz baru i żelaza (ryc. 2). Zawartość dwóch ostatnich wymienionych pierwiastków w hydroksyapatytach zębów zatrzymanych była największa.
984 A. Fischer i inni Nr 4 Ryc. 1. Współwystępowanie selenu z wybranymi pierwiastkami w zębach zatrzymanych. Fig. 1. Co-occurrence of selenium and some metals in retained wisdom teeth. Ryc. 2. Podobieństwo występowania selenu i wybranych pierwiastków w zębach zatrzymanych. Fig. 2. Similarities in the content of selenium and some metals in retained wisdom teeth.
Nr 4 Selen w zębach mądrości 985 WNIOSKI 1. Zawartość selenu w zębach zatrzymanych była mniejsza w porównaniu z danymi oznaczonymi w innych badaniach, co może wynikać z dostarczania metali do zębów zatrzymanych jedynie poprzez krwiobieg. 2. Na środowiskowe źródło obecności selenu w zębach zatrzymanych wskazują silne współzależności między zawartością selenu, a zawartością arsenu, żelaza, antymonu i rtęci pochodzących z emisji pyłów elektrownianych. A. Fischer, D. Wiechuła, J. Kwapuliński, P. Malara, J. Łazarczyk-Henke CONTENT OF SELENIUM IN RETAINED WISDOM TEETH Summary The content of selenium was evaluated in retained wisdom teeth of 10 inhabitants of the industrial Upper Silesian region. The content of selenium was assayed by ICP-OES. The average selenium content in the teeth was 0.77±0.25 μg/g and it was low compared to the concentration of selenium in hard tissues reported by other researchers. High correlation between selenium, arsenic, iron, antimony and mercury contents suggests that the industrial emission was the source of those elements in the teeth. PIŚMIENNICTWO 1. Rayman M.P.: The importance of selenium to human health. Lancet, 2000; 356: 233-241. 2. Żbikowska H.: Metabolizm selenu w komórce i organizmie człowieka. Post. Biol. Kom., 1997; 3: 303-313. 3. Arthur J.R., McKenzie R.C., Beckett G.J.: Selenium in the immune system. J. Nutr., 2003; 133: 1457S 1459S. 4. Beckett G.J., Arthur J.R., Miller S.M., McKenzie R.C.: Minerals and immune responses-selenium. W: Diet and Human Immune Function. Hughes D.A., Darlington L.G., Bendich A., Beisel W.R. (red.) Totowa, N.J.: Humana Press, 2004; 217 240. 5. Combs G.F., Lu J.: Selenium as a cancer preventative agent, W: Selenium. Its Molecular Biology and Role in Human Health. Hatfi eld D.L. (red.) Boston, Kluwer Academic Publishers, 2001; 205 219. 6. Beckett G.J., Arthur J.R.: Selenium and endocrine systems. J. Endocrinol., 2005; 184: 455 465. 7. Papp L.V., Lu J., Holmgren A., Khanna K.K.: From selenium to selenoproteins: synthesis, identity, and their role in human health. Antioxid. Redox Signal., 2007; 9: 775-806. 8. Floriańczyk B.: Selen i selenoproteiny w zdrowiu i w chorobie. Nowiny Lekarskie, 1999; 68: 244-253. 9. Burk R.F., Hill K.E.: Selenoprotein P. A selenium-rich extracellular glycoprotein. J. Nutr., 1994; 124: 1891-1897. 10. Breedlove H.A., Smith A.M., Burk R.F., Hill K.E., Shapiro C.L.: Serum selenium measurements in women with early-stage breast cancer with and without chemotherapy induced ovarian failure. Breast Cancer Res. Treat., 2006; 97: 225-230. 11. Malara P., Kwapuliński J., Drugacz J., Malara B.: Wpływ palenia papierosów na charakter współwystępowania kadmu i cynku w zatrzymanych zębach mądrości. Przegl. Lek., 2005; 62: 1072-1074. 12. Hadjimarkos D.M.: Selenium in relation to dental caries. Food Cosmet. Toxicol., 1973; 11: 1083-1095. 13. Kabata-Pendias A., Pendias H.: Biogeochemia pierwiastków śladowych. PWN, Warszawa, 1999. 14. Aaseth J., Frey H., Glattre E.: Selenium concentrations in the human thyroid gland. Biol. Trace Elem. Res., 1990; 24: 147-152. 15. Alfthan G., Aro A., Arvilommi H., Huttunen J.K.: Selenium metabolism and platelet glutathione peroxidase activity in healthy Finnish men: Effects of selenium yeast, selenite, and selenate. Am. J. Clin. Nutr., 1991; 53: 120-125. 16. Oster O., Schmiedel G., Prellwitz W., The organ distribution of selenium in German adults, Biol. Trace Elem. Res., 1988, 15, 23-45. 17. Lorenzo Alonso M.J., Bermejo Barrera A., Cocho de Juan J.A., Fraga Bermúdez J.M., Bermejo Barrera P.: Selenium levels in related biological samples: human placenta, maternal and umbilical cord blood, hair and nails. J. Trace Elem. Med. Biol., 2005; 19: 49-54. 18. Thimaya S., Ganapathy S.N.: Selenium in human hair in relation to age, diet, pathological condition and serum levels. Sci. Total Environ., 1982; 23: 41-49. 19. Hunter D.J., Morris J.S. Chute C.G., Kushner E., Colditz G.A., Stampfer M.J., Speizer F.E., Willett
986 A. Fischer i inni Nr 4 W.C.: Predictors of selenium concentration in human toenails. Am. J. Epidemiol., 1990; 132: 114-122. 20. Wąsowicz W., Gromadzinska J., Rydzyński K., Tomczak J.: Selenium status of low-selenium area residents: Polish experience. Toxicol. Lett., 2003; 137: 95-101. 21. Haldimann M., Venner T.Y., Zimmerli B.: Determination of selenium in the serum of healthy Swiss adults and correlation to dietary intake. J. Trace Elem. Med. Biol., 1996; 10: 31-45. 22. Yang X., Tian Y., Ha P., Gu L.: Determination of the selenomethionine content in grain and human blood. Wei Sheng Yen Chiku (J. Hyg. Res.); 1997: 26; 113 116. 23. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological profile for copper. Syracuse Research Corporation Under Subcontract No. ATSDR-88-0608-02. Agency for Toxic Substances and Disease Registry, Atlanta, GA, 1990. Adres: 41-200 Sosnowiec, ul. Jagiellońska 4.