[2008/Nr 4] Zawartość selenu w zatrzymanych zębach mądrości

Agnieszka Fischer, Danuta Wiechuła, Jerzy Kwapuliński, Piotr Malara1)_,

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 zę-bach 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, odpowiedzial-na za degradację odpowiedzial-nadtlenku wodoru w komórkach i tkankach. Peroksydaza gluta-tionu to jeden z tzw. zmiataczy wolnych rodników, chroniących błony komórkowe przed działaniem nadtlenków i wodorotlenków oraz regulujących zawartość H2O2

w komórce (1, 2). Selen jest również składnikiem dejodynazy jodotyroniny i bierze udział w produkcji hormonów tarczycy (1) oraz ma istotne znaczenie dla prawidło-wego działania układu immunologicznego i najprawdopodobniej jest ważnym ele-mentem 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 terapeu-tycznym, a przy przedawkowaniu wywołuje efekty toksyczne. Nadmierne ilości se-lenu w organizmie powodują zahamowanie proliferacji komórek, replikacji DNA i syntezy białek, prowadzą do stresu oksydacyjnego i wzmożonej peroksydacji li-pidów oraz tworzenia kompleksów z metalami, odkładających się w komórkach mózgowych (2).

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 zawar-tości selenu w surowicy krwi nie odzwierciedla rzeczywistej obecności tego pier-wiastka w organizmie, większe znaczenie przypisuje się oznaczeniu aktywności pe-roksydazy glutationowej (9, 10). Innym markerem niedoboru selenu jest zakłócona konwersja tyroksyny do trijodotyroniny (8).

W pracy podjęto próbę oznaczenia zawartości selenu w tkance zębów zatrzy-manych. 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 organi-zmie (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 Górnoślą-skiego 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 Chirur-gii 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 fi rmy Merck (suprapur). Zawartość selenu w próbkach oznaczano tech-niką ICP-OES. Obok zawartości selenu w badanych próbkach oznaczono także za-wartość 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 Win-dows 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

0,01 μg/g do 10,2 μg/g selenu, zakres podawany przez Kabat-Pendias i

Pen-dias (13) dla kości wynosi 1–9 μg/g.

Po-dobną do oznaczonej w zębach zatrzy-manych zawartość selenu stwierdzono w wątrobie (14, 15), nerkach (16), łoży-sku (17) oraz włosach (17, 18) i paznok-ciach (17, 19). Niskie zawartości selenu w zębach zatrzymanych korespondują z informacjami, że obliczona dla miesz-kańców 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 me-tali do zębów zatrzymanych jedynie po-przez krwiobieg tłumaczy niską zawar-tość 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 wybra-nymi pierwiastkami wykazała występo-wanie bardzo silnych zależności między zawartością selenu oraz zawartością ar-senu, 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 biomonito-ringu środowiska.

Przeciętne zawartości wybranych pierwiastków zatrzymanych w hydroksyapaty-tach 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 hydrok-syapatytach zębów zatrzymanych była największa.

Ta b e l a I. Charakterystyka statystyczna wystę-powania selenu w zatrzymanych zębach mądrości (μg/g)

Ta b l e I. Statistical characteristic of selenium con-tent 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

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.

WNIOSKI

1. Zawartość selenu w zębach zatrzymanych była mniejsza w porównaniu z da-nymi oznaczoda-nymi 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, an-tymonu i rtęci pochodzących z emisji pyłów elektrownianych.

A. F i s c h e r, D. W i e c h u ł a, J. K w a p u l i ń s k i, P. M a l a r a, J. Ł a z a r c z y k-H e n k e CONTENT OF SELENIUM IN RETAINED WISDOM TEETH

S u m m a r y

The content of selenium was evaluated in retained wisdom teeth of 10 inhabitants of the industrial Up-per 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. Żbi-kowska 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 respons-es-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 endo-crine 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 współ-występowania 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 metabo-lism and platelet glutathione peroxidase activity in healthy Finnish men: Effects of selenium yeast, sel-enite, 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.: Sele-nium 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

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. Toxi-cological profi le for copper. Syracuse Research Corporation Under Subcontract No. ATSDR-88-0608-02. Agency for Toxic Substances and Disease Registry, Atlanta, GA, 1990.