Marta Głogowska
Wstęp
Jelito cienkie jest najbardziej przystosowane do wchłaniania ksenobiotyków. Największą zdolność wchłaniania wykazuje na odcinku przylegającym bezpośrednio do dwunastnicy.
Ksenobiotyk zanim ulegnie wchłonięciu, musi przeniknąć kolejno: nabłonek jelitowy, błonę podstawną i śródbłonek naczyń włosowatych. Nabłonek jelitowy składa się z pojedynczej warstwy komórek walcowatych. Najliczniej występują komórki wchłaniające (enterocyty) z licznymi organellami. Na wolnej powierzchni tych komórek, zwróconej do światła jelita, występuje duża liczba ściśle ułożonych, cylindrycznych mikrokosmków, których zespół nosi nazwę rąbka prążkowanego. Błona podstawna komórek wchłaniających jest położona blisko włosowatych naczyń krwionośnych i chłonnych. Wchłanianie uzależnione jest w dużym stopniu od przepływu krwi w naczyniach włosowatych kosmków jelitowych. Komórki nabłonka są oddzielone od siebie przestrzeniami międzykomórkowymi, rozszerzającymi się w kierunku podstawy komórek. Odgrywają one istotną rolę we wchłanianiu wody, a prawdopodobnie także litofilnych nieelektrolitów. Wchłanianie ksenobiotyków w jelitach odbywa się za pomocą różnych mechanizmów transportu. Największą rolę we wchłanianiu substancji niezjonizowanych odgrywa dyfuzja bierna. Ksenobiotyki rozpuszczalne w wodzie wchłaniają się za pomocą dyfuzji przez pory. Substancje wielkocząsteczkowe wchłaniają się przez endocytozę. Przy wchłanianiu substratów naturalnych duże znaczenie ma transport przenośnikowy. Za pomocą transportu aktywnego są absorbowane tylko nieliczne ksenobiotyki o budowie zbliżonej do substratów naturalnych. Metale ciężkie w postaci zjonizowanej dość trudno wchłaniają się z przewodu pokarmowego. Wydajność absorpcji nieorganicznych związków rtęci, ołowiu i kadmu wynosi od kilku do kilkunastu procent i zwiększa się przy diecie bogatobiałkowej, natomiast połączenia organiczne metali, np. metylortęć, wchłaniają się prawie całkowicie. Ze względu na dużą powierzchnię wchłaniania, długi czas przebywania ksenobiotyków w jelitach i silne ukrwienie błon śluzowych, absorpcja zachodzi z dużą wydajnością. Nie wchłaniają się jedynie substancje całkowicie zjonizowane, nietrwałe lub nierozpuszczalne w soku jelitowym. Wchłanianie z przewodu pokarmowego zależy od wielu czynników - środki zmniejszające perystaltykę jelit przyspieszają wchłanianie, a środki zwiększające perystaltykę zmniejszają wchłanianie.
Przepuszczalność błon komórkowych w młodym wieku jest znacznie większa, stąd u niemowląt i małych dzieci wchłanianie ksenobiotyków z przewodu pokarmowego jest większe niż u osób dorosłych (Zalewski, 2000). Metylortęć styka się z mikroflorą jelita krętego i grubego (Rowland et al., 1983), następnie jest degradowana do nieorganicznej rtęci i wydalana przez błony śluzowe jelita cienkiego i okrężnicy (Berlin & Ullberg, 1963). Toksyczny metal w postaci metylortęci może wiązać się do aminokwasu biogennego - cysteiny, formując w ten sposób kompleks, który przypomina budową strukturalną metioninę, będącą aminokwasem endogennym, dzięki czemu może być transportowana do wnętrza komórki przy pomocy przenośnika aminokwasów typu L (Aschner & Clarkson, 1988; Kerper et al., 1992). W dodatku przenośniki glutationu mogą transportować metylortęć skompleksowaną z glutationem (Ballatori & Clarkson, 1984a; 1984b;
Dutczak & Ballatori, 1994).
Materiał i metodyka
Materiał badawczy stanowiły próbki ludzkiego jelita cienkiego i jelita grubego, pozyskane od kobiet i mężczyzn w trakcie autopsji. Skrawki tkanek (ok. 2 g) umieszczane było w jałowych polipropylenowych mikroprobówkach typu eppendorf o objętości 1,5 ml, szczelnie zamykane i przechowywane w zamrażarce. Po zebraniu odpowiedniej ilości próbek: n=12 osób (śluzówka jelita cienkiego) i n=19 osób (śluzówka jelita grubego), materiał przewożono do laboratorium Zakładu Zoologii Kręgowców i Biologii Człowieka Uniwersytetu Pedagogicznego. Materiał
transportowano w pojemniku z ciekłym azotem, w celu utrzymania niskiej temperatury i zachowania tkanek w niezmienionym stanie. Zawartość rtęci w próbkach zmierzono metodą spektrofotometryczną zimnych par (CVAAS). Metoda ta nie wymaga mineralizacji wstępnej i umożliwia precyzyjny pomiar bezpośrednio w tkance. Fragmenty jelita cienkiego i jelita grubego umieszczano w specjalnym tyglu bezpośrednio po rozmrożeniu i uprzednim precyzyjnym zważeniu ich. Wyniki ważenia wpisywane były do programu obsługującego spektrofotometr MA2, dzięki czemu, po zakończeniu cyklu pomiarowego uzyskiwano automatycznie wyliczony wynik w ppm (µg•g-1s.m.). Pomiar dla każdej próbki powtarzano trzy razy.
Wyniki
Wyniki pomiarów opracowano statystycznie za pomocą pakietu Statistica wersja 7.1. W opisie statystycznym badanych cech wykorzystano następujące statystyki: średnią arytmetyczną, odchylenie standardowe i błąd standardowy średniej. Za pomocą testu W Shapiro-Wilka określono normalność rozkładu w poszczególnych grupach badawczych. W celu zbadania, które z porównywanych średnich różnią się istotnie, a które nie, zastosowano test Kruskala-Wallisa dla prób niezależnych. Po odrzuceniu hipotezy zerowej zastosowano właściwy dla tego testu test wielokrotnych porównań. Dla sprawdzenia hipotezy o braku istotnej różnicy między dwoma próbami zastosowano test U Manna Whitney’a. Poniższe zestawienia statystyczne przedstawiają średnią zawartość rtęci w śluzówce jelita cienkiego i jelita grubego osób zdrowych.
Tabela 1. Średnia zawartość rtęci w tkankach zdrowych jelita cienkiego i jelita grubego człowieka
Wykres 1. Średnia zawartość rtęci w tkankach zdrowych jelita cienkiego i jelita grubego człowieka (µg•g-1s.m).
Średnia zawartość rtęci wyniosła dla śluzówki jelita cienkiego 0.012±0.010 µg•g-1s.m. a dla śluzówki jelita grubego 0.012±0.001 µg•g-1s.m. Omówione wyniki przedstawiono w tabeli 1. i zilustrowano na wykresie 1.
Dyskusja i wnioski
Przeciętne pobieranie rtęci przez dorosłego człowieka w Polsce wynosi najczęściej 9-33µg (Kabata-Pendias & Pendias, 1993). Badając rozmieszczenie rtęci w ustroju po zatruciach śmiertelnych Sollman i Schroeiber wykryli rtęć m. in. w jelitach (Rusiecki & Kubikowski, 1977).
Kumulacja rtęci w tkankach zdrowych jelita cienkiego i jelita grubego jest taka sama (0.012 µg•g
-1 s.m.). Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że średnia zawartość rtęci w ludzkim jelicie cienkim i jelicie grubym nie przekracza najwyższego dopuszczalnego stężenia tego metalu w organizmie. Rtęć kumuluje się jednakowo w śluzówce jelita cienkiego i jelita grubego.
Literatura
Aschner, M. & Clarkson, T. W. (1988). Uptake of methylmercury in the rat brain: effects of amino acid. In:
Brain Research, 462, 31-39.
Ballatori, N. (2002). Transport of toxic metals by molecular mimicry. In: Environmental Health Perspectives, 110 (Suppl 5) 689-694.
Ballatori, N. & Clarkson, T. W. (1984a). Dependence of biliary secretion of inorganic mercury on the biliary transport of glutathione. In: Biochemical Pharmacology, 33, 1093-1098.
Ballatori, N. & Clarkson, T. W. (1984b). Inorganic mercury secretion into bile as a low molecular weight complex. In: Biochemical Pharmacology, 33, 1087-1092.
Berlin, M. & Ullberg, S. (1963). Accumulation and retention of mercury in the mouse. III. An autoradiographic comparison of methylmercuric dicyandiamide with inorganic mercury. In: Archives of Environmental Health, 6, 586-609.
Dutczak, W. J. & Ballatori, N. (1994). Transport of the glutathione-methylmercury complex across liver canalicular membranes on reduced glutathione carriers. In: Journal of Biological Chemistry, 269, 13, 9746-9751.
Kabata-Pendias, A. & Pendias, H. (1993). Biogeochemia pierwiastków śladowych. Warszawa. Wydawnictwo Naukowe PWN, 89-113, 113-161, 290-319.
Kerper, L. E., Ballatori, N. & Clarkson T. W. (1992). Methylmercury transport across the blood-brain barrier by an amino acid carrier. In: The American Journal of Physiology, 262, 5-2, 761-5.
Kowalak, A. (1991). Metale śmierci. Krosno: CEEW, 18-27.
Orłowski, C. (2008). Metale; 148-194. [w:] Piotrowski J. K.: Podstawy toksykologii. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
Rowland, L. R., Robinson, R. D. & Doherty, R. A. 1983, 745-758.
Rusiecki, W. & Kubikowski, P. (1977). Toksykologia współczesna. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 88-185.
Zalewski, T. (2000). Fizjologia rozwojowa przewodu pokarmowego; 14-29. [w:] Zalewski T.: Choroby przewodu pokarmowego. Warszawa. Akademia Medyczna.
Marta Głogowska Zakład Zoologii Kręgowców i Biologii Człowieka Instytut Biologii Uniwersytet Pedagogiczny im. Komisji Edukacji Narodowej Kraków, PL e-mail: aisutram22@o2.pl