Stê¿enie selenu w surowicy krwi ROCZN. PZH, 2005, 56 NR 1, 7781 77 Nr 1 WOJCIECH DEJNEKA1, KRZYSZTOF SWORCZAK2, £UKASZ OBO£OÑCZAK2, JERZY £UKASIAK1, KATARZYNA CZARNOBAJ1 STʯENIE SELENU W SUROWICY KRWI U KOBIET ZE SCHORZENIAMI TARCZYCY SELENIUM CONCENTRATION IN SERUM OF WOMEN WITH THYROID GLAND DISEASE Katedra i Zak³ad Chemii Fizycznej z Pracowni¹ Analizy Instrumentalnej Wydzia³ Farmaceutyczny Akademii Medycznej w Gdañsku 80-416 Gdañsk, Al. J. Hallera 107 Kierownik Katedry: prof. dr hab. J. £ukasiak 2 Klinika Chorób Wewnêtrznych Endokrynologii i Zaburzeñ Homeostazy Akademia Medyczna w Gdañsku 80-211 Gdañsk, ul. Dêbinki 7 1 W pracy podjêto próbê oceny ca³kowitej zawartoci selenu w surowicy krwi u kobiet z schorzeniami tarczycy. Zawartoæ selenu oznaczano metod¹ atomowej spektroskopii absorpcyjnej technik¹ generowania wodorków (HG-ASA). Selen jest mikroelementem, który wzbudza ogromne zainteresowanie ze wzglêdu na swoje w³aciwoci. Badania zapocz¹tkowane i kontynuowane w XX wieku zwróci³y uwagê na korzystne dzia³anie tego pierwiastka na organizm ludzki. Selen jest sk³adnikiem selenoprotein, bia³ek niezbêdnych do normalnego funkcjonowania organizmu cz³owieka. Nale¿¹ do nich peroksydaza glutationowa, dejodynaza tyroksyny, selenometionina, selenocysteina, selenobia³ka P i inne selenobia³ka. Selen pe³ni równie¿ wa¿n¹ rolê w metabolizmie hormonów tarczycy [3, 4, 6, 7, 8]. Zawartoæ selenu w organizmie cz³owieka waha siê w granicach od 10 do 15 mg. Zale¿ne jest to od regionalnego stê¿enia tego pierwiastka w glebach, ¿ywnoci i wodzie do picia. W krajach Europy, która nale¿y do terenów ubogich w ten pierwiastek, zawartoæ selenu w surowicy krwi mieci siê w granicach od 30 µg/l do 140 µg/l [9]. Hormony tarczycy warunkuj¹ prawid³owy rozwój i funkcjonowanie organizmu ludzkiego we wszystkich okresach ¿ycia cz³owieka, a szczególn¹ rolê odgrywaj¹ w okresie ¿ycia p³odowego. Od odpowiedniego stê¿enia hormonów tarczycy zale¿y wiele wa¿nych procesów ¿yciowych, takich jak: prawid³owy rozwój i czynnoæ mózgu oraz obwodowego uk³adu nerwowego, przemiany energetyczne i produkcja ciep³a, rozwój oraz dojrzewanie uk³adu kostnego, gospodarka wapniowo-fosforanowa, metabolizm bia³ek, t³uszczów i wêglowodanów, bilans wodny a tak¿e regulacja si³y miêniowej. 78 W. Dejneka i in. Nr 1 Znane s¹ trzy typy dejodynaz: dejodynaza I (DI), dejodynaza II (DII) i dejodynaza III (DIII). Dejodynaza typu I (5'-monodejodynaza DI) jest selenoprotein¹, w której selen wystêpuje w postaci selenocysteiny. Z obecnoci selenocysteiny w centrum aktywnym dejodynazy jodotyronin i peroksydaz glutationowych wynika podstawowe znaczenie selenu w dzia³aniu hormonów tarczycy. Deficyty selenu zmieniaj¹ ich metabolizm poprzez hamowanie syntezy i aktywnoci DI. DI wystêpuje w mikrosomach w¹troby, nerek, tarczycy, przysadki mózgowej a tak¿e w ³o¿ysku, gruczole mlecznym, sercu, miêniach szkieletowych, p³ucach, trzustce, ledzionie, jelicie i skórze. Enzym ten katalizuje reakcje odjodowania. DI jest g³ównym enzymem warunkuj¹cym obwodow¹ konwersjê tyroksyny (T4) do trijodotyroniny (T3). Substratem dla DI mo¿e byæ tak¿e rT3 (odwrócona trijodotyronina). W badaniach in vivo oraz in vitro wykazano, ¿e aktywnoæ DI jest regulowana przez poziom selenu. W warunkach niedoboru selenu, pierwiastek ten jest preferencyjnie dostarczany do dejodynazy typu I. Obserwuje siê ró¿nice tkankowe w utrzymaniu poziomu selenu przy jego niedoborze. Orodkowy uk³ad nerwowy i gruczo³y wydzielania wewnêtrznego s¹ wolniej pozbawiane selenu. Podczas ostrego niedoboru selenu aktywnoæ DI w w¹trobie i nerkach szybko siê obni¿a, podczas gdy w tarczycy i orodkowym uk³adzie nerwowym pozostaje bez zmian. Dejodynaza typu II (5'-monodejodynaza DII) wystêpuje g³ównie w mózgu, przednim p³acie przysadki mózgowej, brunatnej tkance t³uszczowej i w ³o¿ysku. Katalizuje równie¿ reakcje odjodowania, a w wyniku reakcji z T4, powstaje T3. Przy niedoborze selenu wystêpuj¹ zmiany w stê¿eniu hormonów tarczycy, wywo³ane obni¿eniem syntezy T3 przez DII w przysadce mózgowej. Uszkodzenie produkcji T3 w przysadce mózgowej u osobników z niedoborem selenu prawdopodobnie powoduje wzrost osoczowego stê¿enia tyreotropiny (TSH). Sprzê¿enie zwrotne hamowania TSH przysadki poprzez T4 zale¿y od przemiany T4 do T3 wewn¹trz tego gruczo³u. W niedoborze selenu znacznie obni¿ona jest równie¿ aktywnoæ DII w brunatnej tkance t³uszczowej. Dejodynaza typu III (5-monodejodaza DIII) katalizuje reakcjê odjodowania T4 do rT3 oraz T3 do 3,3'-dijodotyroniny (T2) w wewnêtrznym piercieniu (tyrozolowym). Enzym ten mo¿e spe³niaæ rolê ochronn¹ przed nadmiarem T3. W³aciwoci tego enzymu zosta³y do tej pory stosunkowo ma³o poznane. W cz¹steczce enzymu nie stwierdzono obecnoci selenocysteiny, uwa¿a siê wiêc, ¿e DIII nie jest selenoprotein¹ [10]. W niedoborze selenu oprócz obni¿onej aktywnoci DI obni¿ona jest równie¿ aktywnoæ DIII, wyrane 15-20% obni¿enie ca³kowitej zawartoci jodu oraz T4 i T3 a tak¿e oko³o 50% obni¿enie aktywnoci peroksydazy glutationowej. W niedoborze selenu nastêpuje obni¿enie w gruczole tarczowym aktywnoci lub ekspresji selenoproteiny peroksydazy glutationowej, która w warunkach prawid³owych usuwa nadmiar nadtlenku wodoru. W stanach niedoboru selenu stê¿enia ca³kowitej T4 jak i wolnej (niezwi¹zanej) T4 w osoczu podwy¿szaj¹ siê, natomiast stê¿enie T3 maleje. W warunkach prawid³owych wzrost stê¿enia wolnej T4 w osoczu powoduje obni¿enie stê¿enia TSH na skutek ujemnego sprzê¿enia zwrotnego [5]. Zmiany w metabolizmie hormonów tarczycy na skutek niedoborów selenu s¹ najbardziej krytyczne dla takich tkanek jak: mózg, przysadka i brunatna tkanka t³uszczowa, które nie korzystaj¹ z T3 w uk³adzie kr¹¿enia, lecz same j¹ syntetyzuj¹. Deficyt selenu wywo³uje obni¿enie zawartoci jodu, T3 i T4 w gruczole tarczycowym szczurów, które to zmiany wy- Nr 1 Stê¿enie selenu w surowicy krwi 79 stêpuj¹ nawet przy w³aciwej poda¿y jodu w diecie. Zmiany te s¹ podobne do wystêpuj¹cych w niedoborach jodu. Podobieñstwo tych efektów sugeruje wystêpowanie mechanizmu, w którym niedobory selenu wzmagaj¹ synergistycznie efekty niedoboru jodu. Stwierdzono, ¿e ³¹czne niedobory selenu i jodu powoduj¹ wiêkszy wzrost masy tarczycy i stê¿enia TSH w osoczu ni¿ pojedyncze niedobory selenu lub jodu. Podobne zjawisko synergizmu obserwowano w brunatnej tkance t³uszczowej, gdzie ³¹czne niedobory selenu i jodu powoduj¹ znaczne rozprzê¿enie mitochondrialnego transportu elektronów. Natomiast przy pojedynczym niedoborze selenu lub jodu, nie wystêpowa³y zaburzenia w transporcie elektronów. Wynika z tego, ¿e konkurencyjne niedobory selenu s¹ wa¿nymi determinantami stopnia niedoborów jodu. Niedobór selenu mo¿e w sposób szczególny wp³ywaæ na funkcjê metaboliczn¹ DI, która uczestniczy zarówno w syntezie jak i w katabolizmie T3 [10]. Celem pracy by³a próba oceny wp³ywu chorób gruczo³u tarczycowego na ca³kowit¹ zawartoæ selenu w surowicy krwi chorych kobiet. MATERIA£ I METODY Materia³ do badañ stanowi³y surowice krwi kobiet, u których stwierdzono ró¿ne schorzenia tarczycy oraz surowice krwi zdrowych kobiet stanowi¹cych grupê kontroln¹. Próbki pochodzi³y z województwa pomorskiego. Badaniem objêto ³¹cznie 42 kobiety, w tym 30 pacjentek leczonych w Klinice Chorób Wewnêtrznych Endokrynologii i Zaburzeñ Homeostazy Akademii Medycznej w Gdañsku. Grupa kontrolna liczy³a 12 kobiet w wieku od 24 do 52 lat, a grupa chorych to 30 pacjentek w wieku od 24 do 67 lat. W grupie chorych u 8 wykryto wole obojêtne, u 10 nadczynnoæ tarczycy, u 6 jej niedoczynnoæ, natomiast 6 pacjentek nie przypisano do ¿adnej z trzech wy¿ej wymienionych grup. Badane próbki surowicy krwi mineralizowano na mokro w systemie zamkniêtym Digesdahl stosuj¹c na 1 ml odwirowanej surowicy 2 ml stê¿onego kwasu azotowego, 1 ml stê¿onego kwasu nadchlorowego i 1 ml stê¿onego kwasu solnego. Selen oznaczono metod¹ atomowej spektroskopii absorpcyjnej technik¹ generowania wodorków (HG-ASA). Badania prowadzono przy u¿yciu spektrofotometru AAS Solar 929 firmy Pye Unicam w po³¹czeniu z przystawk¹ do generowania wodorków firmy Perkin Elmer MHS-10. Pomiary wykonano przy nastêpuj¹cych parametrach aparaturowych: d³ugoæ fali l = 197,6 nm, pr¹d lampy 10 mA, przep³yw acetylenu 1,0 MPa, przep³yw powietrza 2,5 MPa, przep³yw argonu 2,0 MPa, wysokoæ analityczna palnika 35 mm, czas integracji 1s, szczelina 0,5 nm, liczba powtórzeñ n=10 [2]. Stê¿enie selenu w analizowanych próbkach obliczono na podstawie równania regresji wyznaczonego z pomiarów absorbancji roztworów wzorcowych. Krzywa kalibracji w badanym zakresie stê¿eñ mia³a postaæ linii prostej o równaniu regresji y = 0,0278x+0,1174 przy R2 = 0,9993. W celu sprawdzenia procesu mineralizacji i pomiaru zastosowano materia³ referencyjny SeronormTM Trace Elements Serum firmy Nycomed o zawartoci selenu 80 mg/l. Przeprowadzono 6 równoleg³ych oznaczeñ materia³u referencyjnego. redni odzysk z przeprowadzonych oznaczeñ wynosi³ 96,76% ± 0,35%. OMÓWIENIE WYNIKÓW I WNIOSKI Ca³kowit¹ zawartoæ selenu w surowicy krwi pacjentek z zaburzeniami czynnoci gruczo³u tarczowego, a tak¿e surowicy kobiet zdrowych, stanowi¹cych grupê kontroln¹, oznaczono metod¹ HG-ASA. Oznaczone rednie zawartoci selenu w surowicy krwi w poszczególnych grupach przebadanych kobiet przedstawiono w tabeli I. W. Dejneka i in. 80 Ta b e l a I . /S Nr 1 rednie stê¿enie selenu w surowicy krwi u badanych kobiet Average selenium concentration in serum 5R]SR]QDQLH /LF]HEQR ü UHGQLDRGFK\OHQLHVWDQGDUGRZH SUyE\>Q@ >PJPO@ '6H>PJPO@ .RQWUROD ² :ROHRERM WQH 1DGF]\QQR ü 1LHGRF]\QQR ü %UDNUR]SR]QDQLD * pacjentki zdiagnozowane, lecz nie przypisane do ¿adnej z trzech grup chorobowych Porównano statystycznie ca³kowit¹ zawartoæ selenu w surowicy miêdzy grup¹ kontroln¹ a grupami chorych kobiet. W tym celu zastosowano, poprzedzony testem F Snedecora, test t-Studenta porównuj¹cy rednie zawartoci selenu z poszczególnych grup chorych. Ró¿nica pomiêdzy redni¹ zawartoci¹ selenu w surowicy krwi grupy kontrolnej a redni¹ zawartoci¹ selenu w grupie pacjentek zakwalifikowanych do pierwszej grupy wole obojêtne, wynosi³a 0,0164 mg/ml przy poziomie istotnoci p = 0,13. Dla drugiej grupy nadczynnoæ tarczycy, ró¿nica wynosi³a 0,0252 mg/ml przy p = 0,03. Przy niedoczynnoci tarczycy ró¿nica zawartoci selenu w surowicy wynosi³a 0,0172 mg/ml krwi dla p = 0,13. Ró¿nica w czwartej grupie wynosi³a tylko 0,0042 mg/ml przy prawdopodobieñstwie granicznym p = 0,38. Przedstawione w pracy wyniki, ze wzglêdu na niewielk¹ liczebnoæ próby, maj¹ charakter wstêpnych szacunków i stanowi¹ próbê oceny wp³ywu chorób gruczo³u tarczycowego na ca³kowit¹ zawartoæ selenu w surowicy krwi pacjentek. WNIOSEK Uzyskane w niniejszej pracy wyniki sugeruj¹, ¿e zarówno nadczynnoæ jak te¿ niedoczynnoæ tarczycy obni¿a poziom selenu ca³kowitego w surowicy krwi w stosunku do zawartoci ca³kowitego selenu w surowicy krwi grupy kontrolnej. Uzyskane wyniki wstêpnych badañ wymagaj¹ jednak potwierdzenia na znacznie liczebniejszej grupie pacjentów. W. D e j n e k a , K . S w o r c z a k , £ . O b o ³ o ñ c z a k , J . £ u k a s i a k , K . C z a r n o b a j SELENIUM CONCENTRATION IN SERUM OF WOMEN WITH THYROID GLAND DISEASE Summary The aim of this study was to estimate the concentration of total selenium in serum women with thyroid gland disease. Selenium was determined by atomic absorption spectrometry using the hydride generation technique (HG-AAS). Selenium was determined in 30 patients with thyroid gland Nr 1 Stê¿enie selenu w surowicy krwi 81 disease and in 12 healthy controls. Selenium concentration of serum was variously in patients than in control group and patients with different thyroid gland disease. The average concentration of selenium in control group was 0.0694 mg/ml, in goiter group 0.0529 mg/ml, in hyperactivity group 0.0441 mg/ml, in hypofunction group 0.0520 mg/ml.g/ml. PIMIENNICTWO 1. Bratakos M.S., Ioannou P.V.: Selenium in human milk and dietary selenium intake by Greeks. Sci. Total Environ., 1991, 105, 101-7. 2. Dejneka W., Dorosz A.:Poziom selenu w surowicy u osób z chorob¹ alkoholowa, Bromat. Chem. Toksykol. 2003, XXXVI, 103-109. 3. Chanoine J.P., Veronikis I., Alex S., Stone S., Fang S.L., Leonard J.L., Braverman L.E.: The postnatal serum 3,5,3'-triiodothyronine (T3) surge in the rat is largely independent of extrathyroidal 5'-deiodination of thyroxine to T3. Endocrinology, 1993, 133, 2604-9. 4. Contempre B., Dumont J.E., Ngo B.,Thilly C.H., Doplock A.T., Vanderpas J.: Effect of selenium supplementation in hypothyroid subjects of an iodine and selenium deficient area: the possible danger of indiscriminate supplementation of iodine-deficient subjects with selenium. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1991, 73, 213-215 5. Jendryczko A., Pardela M.: Rola selenu mikroelementu wa¿nego w metabolizmie i dzia³aniu hormonów tarczycy, Wiad. Lek., 1994, 47, 11/12, 435-8. 6. Meinhold H., Campos-Barros A., Walzog B., Kohler R., Muller F., Behne D.: Effects of selenium and iodine deficiency on type I, type II and type III iodothyronine deiodinases and circulating thyroid hormones in the rat. Exp. Clin. Endocrinol., 1993, 101, 87-93 . 7. Piccinini L., Borella P., Bargellini A., Medici C.I., Zoboli A.: A case-control study on selenium, zinc, and copper in plasma and hair of subjects affected by breast and lung cancer. Biol. Trace Elem. Res., 1996, 51, 23-30. 8. Roti R., Minelli R., Gardini E., Bianconi L., Ronch A., Gatti A., Minoia C.: Selenium administration does not cause thyroid insufficiency in subjects with mild iodine deficiency and sufficient selenium intake. J. Endocrinol. Invest., 1993, 16, 481-484. 9. Michalke B. Schramel P.: Selenium speciation by interfacing capillary electrophoresis with inductively coupled plasma-mass spectrometry. [Journal Article] Electrophoresis.1998, 19 (2), 270275. 10. Pikorska D., Grabowska-Bochenek R.: Rola selenu w metabolizmie hormonów tarczycy. Przegl¹d Lek., 1995, 52, 2, 63-65. Otrzymano: 2004.02.06