Marta Wołonciej, Elżbieta Milewska, Łukasz Dębek, Sławomir Szajda1,
Wiesława Roszkowska-Jakimiec ŻELAZO WE KRWI PACJENTÓW
ŻYWIONYCH POZAJELITOWO
Zakład Analizy Instrumentalnej, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku
Kierownik: dr hab. W. Roszkowska-Jakimiec
1 Klinika Psychiatrii, Wydział Lekarski z Oddziałem Stomatologii
Uniwersytet Medyczny w Białymstoku Kierownik: dr hab. n. med. N. Waszkiewicz
Żelazo, poprzez jego właściwości utleniające, pełni ważną rolę w powstawa-niu i rozwoju stresu oksydacyjnego. Żywienie pozajelitowe podejmuje się, by dostarczyć niezbędnych składników odżywczych do krwiobiegu z pominięciem przewodu pokarmowego u pacjentów, u których niemożliwe jest stosowanie konwencjonalnego żywienia doustnego lub dojelitowego. Metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej oznaczono żelazo w surowicy pacjentów żywionych pozajelitowo. Wyniki wskazują, iż żywienie pozajelitowe umożliwia powrót do fi zjologicznego stężenia żelaza we krwi.
Słowa kluczowe: żelazo, pierwiastki śladowe, żywienie pozajelitowe, stres oksy-dacyjny.
Key words: iron, trace elements, parenteral nutrition, oxidative stress.
Organizm dorosłego, zdrowego człowieka zawiera 3,5–4,2 g żelaza, z czego ok. 3 g to tzw. żelazo aktywne – niezbędne do prawidłowego funkcjonowania, resztę stanowi rezerwa czynnościowa znajdująca się w ferrytynie i hemosyderynie. Żelazo gromadzi się w wielu tkankach (nerki, płuca, serce, gruczoły wydzielania dokrew-nego, trzustka), natomiast jego głównymi rezerwuarami jest szpik kostny i wątroba (1, 2). Zarówno niedobór jak i nadmiar żelaza jest zjawiskiem niekorzystnym dla organizmu. Stany patologiczne, w których występuje nadmiar żelaza w organizmie są powodem zaburzenia zdolności przeciwutleniających organizmu oraz tworze-nia się reaktywnych form tlenu. Prowadzi to do powstatworze-nia m. in. stresu oksyda-cyjnego (3).
Choroby układu pokarmowego często zakłócają prawidłowe przyswajanie sub-stancji odżywczych przez organizm. Powszechnie stosowaną alternatywą jest ży-wienie pozajelitowe. Jego istotę stanowi dożylne podawanie składników odżyw-czych z pominięciem jelit i krążenia wrotnego. Podczas hospitalizacji wykonuje się podstawowe badania w kierunku niedoborów witaminowych i pierwiastków
śladowych (4, 5). Ogólnoustrojowe niedobory niektórych składników zależą od wielu czynników, takich jak stan odżywienia chorego, długość okresu spożywania nieprawidłowej diety, choroby wywołane niedoborami czy też zdolność do prawi-dłowego metabolizmu i wchłaniania odpowiednich substancji (6).
MATERIAŁ I METODY
Grupę badaną stanowili pacjenci Szpitala Klinicznego Uniwersytetu Medyczne-go w Białymstoku, żywieni pozajelitowo, chorzy na: raka trzustki, ostre zapalenie trzustki, raka żołądka, oraz z urazem wielonarządowym, niewydolnością krąże-niowo-oddechową, wstrząsem septycznym, którzy wyrazili zgodę na uczestnictwo w badaniu. Badaniami objęto 23 pacjentów (8 kobiet i 15 mężczyzn) w wieku od 22 do 82 lat (średni wiek 57,1 ±19,4 lat). Od każdego z pacjentów krew pobrano 3-krotnie: przed rozpoczęciem żywienia, w piątej oraz dziesiątej dobie żywienia pozajelitowego. Grupę kontrolną stanowili zdrowi ochotnicy – 10 osób w wieku od 18 do 60 lat (średni wiek 47,5 ±16,6 lat).
(Zgoda Komisji Bioetycznej: R-I-003/320/2006) Pobranie próbek
Pobraną od pacjentów krew z żyły łokciowej (5 cm3) inkubowano w temp. 37°C przez 60 min, a następnie wirowano przy 3000×g (4°C) przez 30 min. Otrzymaną surowicę krwi przechowywano w plastikowych probówkach w temp. –80°C do czasu analizy.
Przygotowanie próbek
Po rozmrożeniu, surowice krwi łagodnie mieszano. Oznaczenie przeprowadzo-no po odpowiednim rozcieńczeniu surowicy krwi 0,01% (w/V) roztworem Triton X-100 w 0,1% roztworze HNO3. Równolegle przygotowano roztwór ślepej próby i próbkę certyfi kowanego materiału odniesienia.
Całkowitą zawartość żelaza w surowicy krwi oznaczono techniką atomowej spek-trometrii absorpcyjnej z atomizacją w płomieniu (FAAS) przy określonych parame-trach aparaturowych: długość fali – 248,3 nm; szerokość szczeliny spektralnej – 0,2 nm; prąd lampy – 30 mA.
Analizę ilościową wykonano w oparciu o metodę wykresu wzorcowego o rów-naniu y = 0,0309 x, wartość współczynnika korelacji R2 = 0,9999. Zakres roboczy wykresu wzorcowego wynosił 0–6 (mg L–1), granica wykrywalności LOD – 0,01 (mg L–1), natomiast granica oznaczalności LOQ – 0,05 (mg L–1). Wartości LOD oraz LOQ określono na podstawie odpowiednio trzech i dziesięciu odchyleń stan-dardowych piku absorbancji ślepej próby.
Kontrola jakości otrzymanych wyników
Wykonano analizę certyfi kowanego materiału odniesienia tzn. liofi lizowanej su-rowicy ludzkiej (SeronormTM Trace Elements Serum) zgodnie z procedurą stosowa-ną podczas analizy próbek badanych. Uzyskany wynik (2,11 ± 0,02 mg L‾1) zgodny jest z wartością certyfi kowaną (1,95 ± 0,35 mg L‾1).
Do oceny statystycznej wyników zastosowano test t-Studenta, przyjmując po-ziom istotności p<0,05.
WYNIKI I ICH OMÓWIENIE
Grupa badana, przed przystąpieniem do żywienia pozajelitowego, charakteryzo-wała się średnio dwukrotnie większym stężeniem żelaza w surowicy w stosunku do grupy kontrolnej. Po rozpoczęciu żywienia poziom ten wyraźnie się zmniejszył. Po pięciu dobach stężenie żelaza w surowicy spadło średnio o 9,66%, zaś po dzie-sięciu dobach o 31,02% (była to zmiana istotna statystycznie). Uzyskane wartości przedstawiono na ryc. 1.
Ryc. 1. Stężenie żelaza w surowicy krwi grupy kontrolnej oraz pacjentów żywionych pozajelitowo. (Różnice istotne statystycznie dla p<0,05 w porównaniu do grupy: a – kontrola, b – przed żywieniem pozajelitowym).
Fig. 1. Iron concentration in the serum of patients with parenteral nutrition (Statistically signifi cant dif-ferences for p <0.05 compared to the group: a – control, b – before parenteral nutrition).
Papanikolaou (7) i Valko (3) na podstawie swoich badań udowodnili, że w
wyni-ku wielu chorób następuje stres oksydacyjny, który powiązany jest ze zwiększeniem zawartości żelaza we krwi. Zaburzenia w regulacji stężenia żelaza spowodowane są nieprawidłowościami w funkcjonowaniu m.in. ferrytyny oraz transferryny, cze-go konsekwencją jest powstanie wolnych rodników potęgujących powstający stres oksydacyjny. Obserwuje się wyraźną różnicę pomiędzy stężeniem żelaza we krwi u pacjentów zdrowych, a chorych na nowotwór wątrobowokomórkowy.
Papani-kolaou dowiódł, że zwiększone stężenie żelaza wykazuje dodatkową toksyczność
i prowadzi do postępowania choroby (7). Natomiast Huang donosi, iż przeciążenie żelazem jest wyraźnie związane z wysokim ryzykiem karcynogenezy. Żelazo może wpływać na proces powstawania nowotworów poprzez dwa mechanizmy: 1 – żela-zo służy jako składnik odżywczy do wzrostu komórek nowotworowych i 2 – żelażela-zo może wpływać na system odpornościowy (wykazano, iż działające przeciwnowo-tworowo makrofagi były znacznie tłumione przez m.in. hemoglobinę, sole żelaza lub żelazo dekstranowe) (8).
Podobne wnioski otrzymali Valko i współpr. (3), dowodząc negatywnego wpływu żelaza oraz innych metali na organizm ludzki. Zwiększone poziomy żelaza prowa-dzą do powstania wolnych rodników, napędzania reakcji Fentona oraz tworzenia
czynników NF-κB, AP-1 oraz p53. Zaburzenia ich regulacji prowadzą do powsta-wania nowotworów, nieodpowiednich odpowiedzi na infekcje, zaburzenia procesów apoptozy, proliferacji oraz różnicowania się komórek (3).
WNIOSKI
1. W surowicy krwi pacjentów zakwalifi kowanych do żywienia pozajelitowego odnotowano około dwukrotnie wyższe stężenie żelaza w porównaniu do kontroli.
2. Po 5. oraz 10. dobie żywienia, następuje istotny statystycznie spadek poziomu żelaza w surowicy krwi pacjentów.
3. Żywienie pozajelitowe umożliwia powrót do fi zjologicznego stężenia żelaza we krwi.
M. W o ł o n c i e j, E. M i l e w s k a, Ł. D ę b e k, S. S z a j d a, W. R o s z k o w s k a - J a k i m i e c
IRON IN THE BLOOD OF PATIENT WITH PARENTERAL NUTRITION S u m m a r y
Introduction. Diseases of the digestive system often disturb the proper absorption of nutrients in
the body. Parenteral nutrition allows to provide essential nutrients to the bloodstream, bypassing the digestive tract in patients who are unable to use conventional oral or enteral nutrition. In the pathologi-cal states of the body there are changes in iron concentration.
Aim. Serum iron concentration in patients with gastrointestinal cancers and with parenteral
nutri-tion was determined.
Material and methods. The study involved 23 patients aged 22 to 82 years. Blood was collected
three times from each patient: before feeding, on the fi fth and tenth day of parenteral nutrition. The control group consisted of healthy volunteers – 10 people aged 18 to 60 years. The concentration of iron was determined in the blood serum by atomic absorption spectrometry with fl ame atomization. An analysis of a certifi ed reference material, lyophilized human serum, was also conducted. Statistical analysis was performed by the Student’s t-test, assuming a signifi cance level of p <0.05
Results. Before starting parenteral nutrition, the study group was characterized by an average iron
in the blood serum concentration around twice as high as in the control group. After the start of feed-ing, the iron level decreased signifi cantly. After fi ve days, serum iron levels decreased by 9.66% on average, and after ten days by 31.02%.
Conclusions. 1. In the blood serum of patients qualifi ed for parenteral nutrition, the iron
concen-tration was about twice as high as in the control. 2. After the 5th and 10th day of nutrition, there is a statistically signifi cant decrease in the iron level in the patients’ blood serum. 3. Parenteral nutrition allows a return to physiological concentration of iron in the blood.
PIŚMIENNICTWO
1. Artym J.: Udział laktoferryny w gospodarce żelazem w organizmie. Część I. Wpływ laktoferryny na wchłanianie, transport i magazynowanie żelaza. Postępy Hig. Med. Dośw., 2008; 62: 599-612. – 2. Gowin E, Horst-Sikorska W.: Żelazne zapasy – komu w XXI wieku grozi niedobór żelaza. Farmacja Współcz, 2010; 3: 139-146. – 3. Valco M., Morris H., Cronin M. T.: Metals, toxicity and oxidative stress. Curr. Med. Chem., 2005; 12: 1161-1208. – 4. Forbes A.: Iron and Parenteral Nutrition. Gastroenterol, 2009; 137: 47-54. – 5. Dastych M. Jr., Šenkyřík M., Dastych M., Novák F., Wohl P., Maňák J., Kohout P.: Trace Element Status (Zinc, Copper, Selenium, Iron, Manganese) in Patients with Long-Term Home
Parenteral Nutrition. Ann. Nutr. Metab., 2016; 69(2): 120-124. – 6. McClave S. A., DiBaise J. K., Mullin G. E., Martindale R.: ACG Clinical Guideline: Nutrition Therapy in the Adult Hospitalized Patient” Am. J. Gastroenterol., 2016; 111(3): 315-334. – 7. Papanikolaou G., Pantopoulos K.: Iron metabolism and toxicity, Toxicol. Appl. Pharmacol., 2005; 202: 199-211. – 8. Huang X.: Iron overload and its as-sociation with cancer risk in humans: evidence for iron as a carcinogenic metal. Mutation Research, 2003; 533: 153-171.
