Vai trò của các nguyên tố vi lượng sinh học và khảo sát một số chế phẩm chứa 10 nguyên tố vi lượng dùng làm thuốc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.87 MB, 53 trang )
Bộ Y T Ế
TR Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C DUỢC h à n ộ i
NGUYỄN THỊ NGỌC
VAI TRỒ CỦA CÁC NGUYÊN TÔ VILUỢNG SINH HỌC VÀ KHẢO SÁT
MỘT Sỡ CHÊ PHẨM CHỨẠ10 NGUYÊN TÔ VILUỢNG
DÙNG LÀM THUỐC
(KHOÁ LUẬN TÓT NGHIỆP Dược si KHOÁ 1997 - 2002)
Giáo viên hướng dẫn: PGS. TSKH. LÊ THÀNH PHƯỚC
TS. TRẦN ĐỮC HẬU
Nơi thực hiện:
BỘ M Õ N VÔ c ơ - H O Á L Ý
Thời gian thực hiện:
PHÒNG ĐĂNG K Ý THUốC- c ụ c Q UẢN L Ý
DƯỢC VIỆT NAM
3 - 5/2002
B à 1VỒỈ, th á n g 5 /2 0 0 2
& Ờ 3@ c M Ơ Q l
■Ẽit đầu Hin t u làn Aò» lá /¿Kự Uẽi
(ĩ)4ặ& . &S3C3Ô Mê. Q,'hành rp íiii’ỏ e
&& ỡra« ^tìửí- 7ỉ()ận
(Tã tậu tình íuũítUỊ dẫn tòi /ifùm thành Ultoá huụ, "àụ.
<7êi XÙI tám oa &k.
i^
^
t^ - ^ Q ụ ả t í £ặ rD^ . (B ặqễư^ ^ mềíiklịtithu4tíUứ^
m
tmnạ quá trình thựa hiện Uhúá Luận.
@UỒI eỉuuỊ tu
rã,
tá/II útl 0('ư. f/uỉt/ (j!áfì oê fjiứt) đa diu ¿¿Ị m tr0fUJ Ề"ồ't -
nùm qua. JUnh ehúe cát' tiiẫự ỊỊÌáo, cô ụiáo mạnh Uhoé t)à ¿Tạt
thành oỏn,j
tr&nty n ạ h iêit e iỉíi ÌXCL(ỊÌảễtty (Lai
7ỗà Qlội, it(/àụ 27 ỉltánụ 5 uàm 2002.
(Sinh niên
Qíợtiụễit Q'hị QiíỊọe
MỤC LỤC
Đặt vấn đề........................
Trang
J
Phần 1: Tổng quan vê các nguyên tô vi lượng sinh học..............
2
1.1. Phân loại nguyên tố sinh học................
2
1.1.1. Phân loại theo sinh hoá vô cơ.............
2
1.1.2. Phân loại theo thành phần tổng quát của cơ thể
3
1.1.3. Định nghĩa nguyên tô vi lượng sinh học.......
4
1.2. Vai trò sinh học của các nguyên tố vi lượng.
6
1.2.1. Nguyên tố vi lượng tham gia vào hoạt động của các enzym. 6
1.2.2. Liên quan đến tác dụng và trao đổi các chất
8
1. 2.3.Thành phần quan trọng trong cấu trúc metalloprotein....
9
1.2.4. Cân thiêt cho sự tông hợp acid nucleic..
9
Phần 2: Mưòi nguyên tô vi lượng được khẳng định hiệnnay............... 11
2.1. Danh mục 10 nguyên tố vi lượng thiết yếu được quan tâm.... 11
2.2. Đặc tính hoá học và hàm lượng % trong yỏ trái đất
12
2.3. Vai trò sinh học của 10 nguyên tố vi lượng .
14
2.3.1. Cobalt..
2.3.2. Crom...
2.3.3. Đồng...
2.3.4. Fluor....
2.3.5. Sắt.......
2.3.6.Iod........
2.3.7. Mangan
2.3.8. Molybden........................
23
2.3.9. Selen..........................
24
2.3.10. Kẽm..............................
27
Phân 3: Khảo sát thuốc chứa 10 nguyên tố vi lượng hiện có trên thị
trườns - ............................................................... 30
3.1 Thống kê các thuốc & biệt dược chứa 10 nguyên tô được quan tám
.............................................................................................................................................................. ....
3.2 Nhận xét...........................
Phần 4: Kêt quả và bàn luận...........
Tài liệu tham khảo.........................
Phụ lục..........................
25
26
CHỨ GIẢI CHỮ VIẾT TẮT
CSSKCĐ:
Chăm sóc sức khoẻ cộng đồng.
DD:
Dung dịch.
DLS:
Dược lâm sàng.
DNA:
Acid deoxyribonucleic.
HTTH:
Hệ thống tuần hoàn
KHKT:
Khoa học kỹ thuật.
WHO:
World Health Organization.
RDA:
Recommended Dietary Alloawances.
RNA:
Acid ribonucleic.
STT:
Số thứ tự.
Vit:
Vitamin.
ĐẶT VẤN ĐỀ
Những năm gần đây sức khoẻ của người dân đã được nâng cao rõ rệt.
Đó là nhờ đời sống vật chất và chăm sóc y tế tốt, hơn nữa là người dân đã có
ý thức "phòng bệnh hơn chữa bệnh
Những loại dược phẩm với nhiều hoạt chất và dạng bào chế mới mang
Công dụng phòng bệnh và nâng cao thể trạng ngày càng được các nhà sản
xuất và phân phối dược phẩm quan tâm. Hiện nay trên thị trường có nhiều
loại thuốc bổ, để phòng và ngăn ngừa một chứng bệnh nào đó hoặc bồi
dưỡng cơ thể. Chúng có thể là sản phẩm kết hợp của vitamin với khoáng vi
lượng và vĩ lượng, hoặc chỉ gồm những vi lượng kim loại phối hợp với
nhau.Vitamin và các khoáng như Na+, K+ , Ca2+..thì đã được nói đến nhiều
cả về cơ chế lẫn vai trò, nhưng còn các khoáng vi lượng thì còn ít người hiểu
một cách đầy đủ và rõ ràng.
Để có cái nhìn cơ bản về chức năng của những nguyên tố vi lượng
sinh học trong cơ thể con người và dạng thuốc chứa chúng, chúng tôi được
giao thực hiện đề tài : 'Vai trò của các nguyên tố vi lượng sinh học và
khảo sát một số chê phẩm chứa 10 nguyên tô vi lượng dùng làm thuốc"
với 2 mục tiêu đề ra :
+ Tông quan vê vai trò sinh học của 10 nguyên tố vi lượng được biết
phổ biến hiện nay.
+ Khảo sát những thuốc & biệt duợc chứa nguyên tố vi lượng được
sản xuất trong nước và nước ngoài hiện có trên thị trường.
1
PHẦN 1
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN Tố VI LƯỢNG
1.1. Phân loại các nguyên tố sinh học
1.1.1. Phân loại theo sinh hóa vô cơ
Theo sinh hoá vô cơ thì 107 nguyên tố hoá học được ghi trong bảng
tuân hoàn hiện nay có thể chia làm 3 loại lớn ( Sơ đồ 1 ). Chỉ có gần 20 nguyên
tố cơ bản tạo thành cơ thể sinh vật và vận hành sự sống, trong đó 5 nguyên tố
cốt lõi là c, H, o, N, s ( có trong mọi tế bào động vật, thực vật) và khoảng 15
nguyên tố vĩ lượng và vi lượng sinh học.
Các nguyên tố hoá học
107
-------------------- 1 ___
Hoá Carbon (C)
(Các hợp chất hữu cơ—> sự sống)
i
V
Hoá Oxy (O)
(chuyển hoá oxy trong cơ thể)
Hoá vô cơ
( Các nguyên tố còn lại)
I
I
Đa lượng sinh học
H, N, p, sj Ca, K, Na, Cl...
Vi lượng sinh học
Cr, Fe, Mn, Cu, I, Co, Zn
Se, Mo, F, Cr...
Độc tính sinh
học cho người:
Pb, Hg, Ba,
As,Sb, Ga
Nguyên tố
Phóng xạ
*~20 nguyên tố cơ bản tạo thành cơ thể sinh vật và vận hành sự sống.
* 5 nguyên tố cốt lõi: c, H, o, N, s phải có trong mọi tế bào động,
thực vật.
* Cơ thể người: c, H, o , N = 96 % khối lượng.
Ca, p, K, s = 3 %khối lượng
( Nhiều nhất: 0, H)
* Nguyên tố vi lượng có hàm lượng 10'3- 1012%
* Hiện đã chứng minh được các kênh (bơm) lon ở màng tế bào như:
N ầ, K+, da, CL.
Các nguyên tố sinh học
I
,
ì
Không có hoặc
chưa rõ vai trò
sinh hoá ở
ngưòi: Au, Pt,
Os,It, Re, Si,
Al... khí trơ
Tạo các phương tiện Y - Dược
Ag, Hg, Au, Pt, Si, Ti, Ta, He
nguyên tố phóng xạ ...
Các nguyên tô đôc, trơ hoăc
chưa rõ vai trò sinh lý
Sơ đồ 1: PHÂN LOẠI CÁC NGUYÊN Tố THEO SINH HOÁ
VÔ Cơ.
2
1.1.2. Phân loại theo thành phần tổng quát của cơ thể( Sơ đồ 2)
CHÂT HŨƯ Cơ CHỦ YẾU
CHẤT HOẠT HOẤ SINH HỌC
Sơ đồ 2: PHÂN LOẠI THEO THÀNH PHAN
TỔNG QUÁT CỦA c ơ THỂ SÔNG
Thành phần hữu cơ của cơ thể sống chủ yếu gồm 6 nguyên tố: C H O
N, p và s chịu trách nhiệm chính trong các quá trình sinh học.Phần vô cơ có
thể chia tương đối thành hai loại:
+ Nguyên tố lượng lớn (Khoáng vĩ lượng) như Ca, p, K, Na,Mg, Cl...
+ Nguyên tố vi lượng (Khoáng vi lượng) như Cr, Co, Cu, F, I, Mn...
Trước đây người ta coi nhiều nguyên tố kim loại không có vai trò gì
trong cơ thể, thậm trí thường gây độc, nhưng nhờ tiến bộ của khoa học mấy
thập kỷ gần đây người ta đã biết vai trò quan trọng của chúng, đặc biệt là
nguyên tố vi lượng. Cùng với các chất hoạt hoá sinh học như Enzym, Vitamin
Hormon, khoáng vi lượng đã xúc tác hàng ngàn phản ứng trong cơ thể con
người.
3
2.1.3. Định nghĩa nguyên tô vi lượng sinh học [10], [14] [18] [21]
Nguyên tố vi lượng sinh học thuộc hệ các chất hoạt hoá sinh học.
Chung tham gia các quá trình chuyển hoá, đồng xúc tác các phản ứng sinh hoá
trong cơ thể con người, tham gia vào thành phần cấu tạo các enzym, các
protein. Có nhiều khái niệm về nguyên tố vi lượng sinh học: Nguyên tố vi
lượng là những chất dinh dưỡng vô cơ, chúng được cơ thể cần đến với một
lượng rất nhỏ chỉ từ vài ịig/ngày đến vài mg/ngày, hoặc chỉ vài |ig/kg thức ăn
tinh đoi VƠI đọng vạt thi nghiệm. Hoặc đó là những nguyên tố có hàm lượng từ
10'12 -10'3% tính theo khối lượng khô của cơ thể. Hay những nguyên tố vi
lượng la nhưng nguyên tô kim loại hoặc phi kim loại, có tính chất không bị
phan huy sinh học, chi có một lượng rất nhỏ hoặc ở trạng thái vết trong cơ thể
Chung đong vai trò đông xúc tác trong các phản ứng enzym.
Từ thập kỷ 60 của thế kỷ XX, nhờ xuất hiện ngành hoá học mới - sinh
hoá vô cơ - có nhiệm vụ chính là làm rõ chức năng sinh học của các ion kim
loại ơ mức độ nguyên tử, phân tử, các nhà sinh hoá đã dựa vào những yếu tô
sống còn của một nguyên tố giúp phát triển hoặc làm suy yếu cơ thể mà chia
nguyen tô VI lượng thành 3 nhóm cơ bản: Nhóm tối cần thiết, nhóm có thể cần
và nhóm độc tố. Nhóm độc tố chính là những nguyên tố với hàm lượng nhỏ
nhưng có đặc tính giống như nguyên tố cần thiết, gây nguy hại cho sức khoẻ
đặc biệt là Pb, Hg...khi chúng thay thế nguyên tố thiết yếu. Như vậy, chúng
tôi co thê đinh nghĩa Nguyên tô vi lượng sinh học là những chất dinh
dưỡng vô cơ (kim loại và phi kim loại), chúng thiết yếu cho sự phát triển
bình thường của cơ thê người và động vật, nhưng chỉ với hàm lượng rất
nhỏ, khoảng 10'12- 10'3% khối lượng khô của cơ thể
Tất cả các nguyên tố vi lượng khi vào cơ thể đều phải tồn tại dưới dạng
phưc chat, khong được tôn tại dưới dạng ion tư do thì mới có tác dung và
khong gây độc cho cơ thê. Chúng có thê liên kết rất bền hoặc lỏng lẻo với các
phân tử hữu cơ, đây chính là những dạng trung gian để các nguyên tố vi lượng
4
được vận chuyển, phát huy tác dụng và giảm độc tính xuống tối thiểu. Có
nhiều cặp trong những nguyên tố vi lượng sinh học có thể có những đặc tính
hoá học rất giống nhau, điều này dẫn đến sự cạnh tranh vị trí liên kết do đó có
thể ảnh hưởng đến sự vận chuyển, bài tiết và tích luỹ mỗi nguyên tố. Hàm
lượng của mỗi nguyên tố vi lượng sinh học trong cơ thể rất khác nhau, nó phụ
thuộc vào nhu cầu của cơ thể và lượng dự trữ trong các mô (bảng 1).
Bảng 1: Hàm lượng các nguyên tố trong cơ thể [18] [19]
Nguyên tố
Hàm lượng ở
Nguyên tố
Hàm lượng ờ
người nặng 60kg
người nặng 60kg
* Ở chất hữu cơ
* Ở khoáng vi
và nước:
lươns:
1. Carbon (C)
10,8 kg
2. Hydrogen (H)
6,0 kg
3. Oygen (O)
39,0 kg
4. Nitrogen (N)
1,8 kg
5. Phospho (P)
0,6 kg
6.Sulfur(S)
0,15 kg
12.Cobalt (Co3+)
4,3 mg
13. Crom (Cr3+)
5,7 mg
14.Đồng(Cu2+,Cu+) 85,75 mg
6,9mg
15. Fluorid (F)
* Ở khoáng vĩ
16. Sắt (Fe2+,Fe3+)
« 2500g
17Jod (I)
9-18 mg
18.Mangan (Mn2+) 10-18 mg
19.Molybden(Mo) 8mg
lượng:
7. Natri (Na+)
90 g
8. Kali (K+)
210g
9.Magnesi (Mg2+)
30g
10. Calci (Ca2+)
900g
ll.Clorid (C l)
90 g
20. Selen (Se)
Vết
21. Kẽm (Zn)
« 2000mg
Do có hàm lượng rất nhỏ trong cơ thể, lại phân bố ở nhiều cơ quan khác
nhau nên việc xác định hàm lượng của mỗi nguyên tố rất khó khăn. Chỉ
khoảng 20 năm gần đây nhờ áp dụng những tiến bộ của KHKT các nhà
5
nghiên cứu mới tìm ra được một vài phương pháp định lượng với sai số có thể
chấp nhận được.
1.2. Vai trò sinh học của các nguyên tố vi lượng [10], [14] [18]
Từ những quan sát cổ xưa, con người đã biết sử dụng các chất khoáng
đe chưa tn bệnh tật. 5000 năm trước, người Trung Hoa đã khám phá ra rằng
tảo (giàu Iod) có thể chữa lành bướu cổ. Hippocrate đã sử dụng hỗn hợp nhiều
chất chứa khoáng như xương cá mực, asphalt (dầu hắc ín), Nhôm, phôi Đồng
và quả bồ đào để chữa trĩ. Những người lính La Mã có thói quen uống nước có
Sắt.
Nhiều công trình riêng lẻ của các nhà nghiên cứu từ thế kỷ 18, 19 đã
báo hiệu vai trò rất quan trọng của nhiều nguyên tố vi lượng như Zn, Cu, Co I
Mn>Fe.... đối vói sự sinh tồn và phát triển của thực vật, động vật và con
người. Tuy nhiên, chỉ đến Schussbert (1821-1898, một bác sĩ người Đức) thì
vai trò của các muối khoáng mới được hệ thống hoá trong một cuốn sách khoa
học có tính chất mở đường. Gabriel Bertrand, nhà nghiên cứu người Pháp
chứng minh Mangan và nhiều nguyên tô vi lượng khác can dự vào quá trình
hoạt hoá các enzym với liều lượng rất nhỏ, thậm chí chỉ cỡ phần triệu gam
trong 1 lít. Phát hiện này làm đảo lộn hiểu biết về sinh hoá trên cơ thể đến
nay vẫn giúp cho việc tìm hiểu cơ chế hoạt động của enzym liên quan đến các
ion kim loại.
Hoá sinh vô cơ hiện đại đã chỉ ra nhiều vai trò của nguyên tố vi lượng.
1.2.1. Nguyên tô vi lượng tham gia vào hoạt động của enzym theo những
cơ chế [2], [10]
• Là một thành phần của trung tâm hoạt động xúc tác của enzym, có tác
dụng:
-
Liên kết với cơ chất, làm cho các phân tử cơ chất có cấu dạng hoá
học lập thể và làm yếu một liên kết nào đó của cơ chất. Ví dụ, sắt trong
succinat dehydrogenase trên anion của acid succinic.
6
- Vận chuyển electron, xúc tác những phản ứng oxy hoá khử. Ví dụ,
Cu trong Polyphenol oxydase; Fe trong Catalase, Peroxydase, Cytocrom...;
Mo trong Xanthin oxydase v.v...
- Cation của nguyên tố vi lượng ở trung tâm hoạt động đóng vai trò
như acid-base theo quan niệm của Lewis, do đó enzym có khả năng tác dụng
xúc tác ở những nồng độ ion H+ thấp, không đủ đối với sự xũc tác acid thông
thường.
• Làm ổn định cấu dạng không gian của phân tử protein trong enzym ở
xa trung tâm hoạt động (ví dụ -SH) có thể tác dụng với cơ chất.
• Hoạt hoá enzym do tạo thành phức chất với cơ chất, ví dụ phức Mn2+ cơ chất của enzym phosphoglyceratkinase. Cầu nối enzym -nguyên tố vi lượng
- cơ chất gặp phổ biến trong hoạt động của vô sô enzym.
Phần lớn các protein enzym chỉ hoạt động với sự hợp tác của một
nguyên tố vi lượng hoặc vitamin. Thật vậy, sự kết hợp vận động của protein
enzym và nguyên tố vi lượng hoặc vitamin giúp cho tất cả các chức năng của
cơ thể sống hoạt động một cách bình thường và cơ thể khoẻ mạnh... Các
enzym sẽ không thể phát huy vai trò của mình nếu thiếu phần coenzym. Cụ
thể:
+ Se trong Glutathion peroxydase.
+ Mo, Fe trong Xanthinoxydase, Xanthindehydrogenase.
+ Mn trong Superoxyd dimustase (MnSOD).
+ Cu, Zn trong Superoxyd dimustase (CuZnSOD), Zn trong Amylase.
+ Fe trong Catalase.
+ Fe2+, Fe3+ trong các enzym vận chuyển hydro và vận chuyển
electron (các cytocrom của chuỗi hô hấp tế bào).
Ngoài ra còn có thể liệt kê hàng loạt các enzym khác chịu sự hoạt hoá của
nguyên tố vi lượng (bảng 2).
7
Bảng 2 .’Những nguyên tô vỉ lượng hoạt hoá các enzym.
Nguyên
tố vi
Những enzym có hoạt tính phụ thuộc vào nguyên tố vi lượng
lượng
Cu
Polyphenoloxydase, Ascorbinoxydase, Laccase, Aldolase
Zn
Enolase, Carbonanhyđrase, Phosphatase kiềm, Pyrophosphatse,
Lexitinase và các enzym khác
Mn
Phosphomonoesterase,
Carboxylase,
Adenozintriphosphase,
Arginase,
Phosphogluconutase,
Peptidase,
Enolase,
Hexokinase và các ezym khác
Co
Phosphatase, Lexitinase, Ariginase, Aldolase, Glycindipeptidase.
Mo
Nitratreductase,
Hydrogenase,
Xanthinoxydase,
Xanthindehydrogenase.
Fe
Catalase,
Peroxdase,
Cytocrom,
Cytocromoxydase,
Nitritreductase, Xanthinoxydase và các enzym khác.
Se
Glutathion peroxydase...
v.v...
1.2.2. Các nguyên tố vi lượng liên quan khăng khít với tác dụng, trao đổi và
chuyển hoá các Vitamin, Hormon, Protid, Lipid, Glucid, các chất có hoạt tính
sinh học và các chất khoáng khác như :
+ Cobalt trong vitamin B12trong quá trình tạo máu.
+ 1 trong Hormon tuyến giáp.
+ Zn trong Insulin.
+ Các enzym chứa kim loại chuyển hoá Protid, Lipid.
8
+ Cu, Mn, Fe, Mo trong Flavoprotein đóng vai trò hết sức quan trọng
để di chuyển electron trong tế bào sống .
+ Mn, Cu, Co, kích thích sản xuất kháng thể, tăng sức đề kháng của
cơ thể.
+ Cu, Fe, Zn, Co làm giảm tính thấm của các mô nhờ sự ức chế hoạt
tính của Hyaluronidase.
1.2.3. Nguyên tố vi lượng là thành phần quan trọng trong cấu trúc các
metalloprotein.
Ví dụ: Cu trong Hematocuprein, Ceurloplasmin.
Fe trong Hemoglobin.
Zn trong Insulin....
•••
1.2.4. Những liêu vi lượng kim loại là cần thiết cho sự tổng hợp acid nucleic,
chúng tạo ra các phức với phân tử RNA, tham gia vào việc giữ gìn cấu hình
của acid nucleic và liên kết với hợp chất purin, pyrimidin.
Cơ thể ngưòi được tạo nên bởi hàng tỉ tế bào, tập trung thành các mô,
rồi thành các cơ quan. Acid nhân - acid nucleic - trong mỗi tế bào đóng vai trò
cực kỳ quan trọng trong sinh tổng hợp protein, là chất cơ bản của tế bào tham
gia vào phần lớn hoạt động sinh học của cơ thể. Nếu thiếu hoặc không đủ vi
lượng kim loại thì sự phát triển bình thường của tế bào sẽ bị ảnh hưởng, dẫn
đến bệnh tật.
Như vậy, nguyên tố vi lượng được cơ thể cần đến với lượng rất nhỏ
nhưng không thế thiếu.Vậy mà không một cơ thể nào có thể tổng hợp được
chúng. Chúng chỉ được đưa vào cơ thể bằng đường dinh dưỡng và dược phẩm
trong những trường hợp thiếu. Người ta khuyên rằng, tốt nhất bổ sung nguồn
vi lượng sinh học cho cơ thể để phòng và chữa bệnh bằng chế độ dinh dưỡng
hợp lý và khoa học. Những thực phẩm giàu vi lượng sinh học được liệt kê ở
9
phụ lục 1. Nhưng nếu vì một lý do nào đó do rối loạn chuyển hoá hoặc bệnh
nặng thì việc bổ sung dược phẩm là hết sức cần thiết.
Việc bổ sung để duy trì hàm lượng tối ưu trong cơ thể cần phải chú ý
để giữ được cân bằng hàm lượng giữa các chất, tránh quá thừa hoặc quá thiếu
một nguyên tố nhất định.
Nhờ sự nghiên cứu các thí nghiêm trên động vật mà người ta đã phát
hiện ra những dấu hiệu thừa hay thiếu một nguyên tố nào đó, sau đó thử
nghiêm áp dụng cho cơ thể người. Sự cải thiện dấu hiệu lâm sàng của một
triệu chứng khi được bổ sung nguyên tố thiếu đã chứng minh được sự cần thiết
của nguyên tố vi lượng đối với sự hoạt động bình thường của cơ thể. Nhờ đó
người ta đã sản xuất ra những dạng bào chế chứa các nguyên tố vi lượng hoặc
kết hợp giữa nguyên tố vi lượng với các chất khác như: Vitamin, các acid
amin... để phòng và điều trị các trường hợp thiếu.
10
PHẦN 2
MƯỜI NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG
ĐƯỢC
KHẲNG ĐỊNH
HIỆN
NAY
•
•
•
Trong khoá luận này chúng tôi chỉ đề cập đến 10 nguyên tố vi lượng thiết
yếu đã được khẳng định khoa học, do đó chúng đã được đưa vào các dạng bào
chế làm thuốc.
2.1. Danh mục 10 nguyên tô vi lượng thiết yếu được quan tâm [8], [18]
(Bảng 3)
Bảng 3: Danh mục 10 nguyên tô'vi lượng thiết yếu
SST
Kí hiệu
Tên Latin
Tên Việt/Anh
Nguyên tố
1
Co
Cobaltum
Cobalt/ Cobalt
2
Cr
Chromium
Crom/ Chromium
3
Cu
Cuprum
Đồng/ Copper
4
F
Fluorum
Fluor/ Fluorin
5
Fe
Ferrum
Sắt/ Iron
6
I
Iodum
Iod/ Iodine
7
Mn
Manganum
Mangan/ Manganese
8
Mo
Molybdaenum
Molybden/ Molybdenum
9
Se
Selenium
Selen/ Selenium
10
Zn
Zincum
Kẽm/ Zinc
Nhờ sự phát triển của sinh học phân tử và các phương pháp phân tích
hiện đại, nhiều nguyên tố vi lượng mới tiếp tục được phát hiện do những bằng
chứng về vai trò sinh học của chúng, ví dụ: Ni (Niken), Si (Silic), Sn (Thiếc),V
(Vanadi), B (Bo), Br (Brom), Li (Liti)...
11
Ngày nay, người ta đã tìm thấy trong cơ thể người có khoảng 70 nguyên
tố hoá học và cũng có thể tin rằng cơ thể con người chứa hầu hết các nguyên tố
trong bảng tuần hoàn. Ngoài hơn 20 nguyên tố sinh học được khẳng định
(xem sơ đồ 1), mỗi nguyên tố còn lại là có một vai trò nào đó, hay đơn thuần
chỉ vì phơi nhiễm (ô nhiễm) của cơ thể do môi trường sống và lao động (như
Hg, Pb, Ba....) vẫn là vấn đề còn tiếp tục khám phá.
Khoá luận này chỉ tổng kết 10 nguyên tố vi lượng nêu ở bảng 3.
2.2. Đặc tính hoá học và hàm lượng % trong yỏ trái đất của 10 nguyên tô
vi lượng được quan tâm hiện nay [8] (Bảng 4).
12
Bảng 4 : Đặc tính hoá học và hàm lượng % trong vỏ trái đất của 10 nguyên tố quan tâm
hiệu nguyên tố
STT
Co
Cr
Cu
F
Fe
I
Mn
Mo
Se
Zn
27
24
29
9
26
53
25
42
34
30
55,84
[Ar]
126,90
54,93
95,94
78,96
65,39
[Kr]
[Ar]
[Kr]
[Ar]
[Ar]
4d55s*
3d1#4s24p4 3d104s2
V IB
V IA
IIB
2 +,3 +,
2 \ 4 +,6
2+
1,40
0,88(2+)
Đặc tính
1
Số hiệu nguyên tử ( z=
STT trong bảng HTTH)
2
Khối lượng nguyên tử
58,93 51,99
3
Công thức electron (
[Ar]
[Ar]
63,54 18,99
[Ar]
[He]
3d74s2
3ds4s'
3d104s2
2s22p5
3d64s2
4d1#5s25ps 5d54s2
V IIA
vói n=max là số chu kỳ
nguyên tố)
4
Thuộc nhóm ngyên tố
VIIIB VI B
IB
V IIA
VIIIB
5
Mức oxy hoá
2+, 3+
1+, 2 +
1'
2+, 3+ l , l +,3+, 2+,3+,4+
2 +, 3+,
4 +, 6 +
6
Bán kính nguyên tử(A°) 1,16
7
Bán kính ion
1,18
0,79 (2+)
0 ,76(3+)
1,40 0,64
0 ,96(1+
) 1, 19( 1 )
0,69(3+)
0 ,58(6+)
0 ,72(2+)
0 ,022(7+)
0 ,69( 3+)
VI B
5 +, T
,6 +,7 +
4+,5+,6+
1,17
0,81(2+)
1,30
1,16
0 ,79(4+)
1, 84(2 )
0 ,40( 6+)
0 ,40(6+)
0 ,56(6+)
1,17
1,33
0 ,75(2+)
0 ,67(7+)
8
Thế ion hoá(eV)
8,5
6,77
7,72
17,42
7,83
10,44
7,43
7,38
9,75
6,92
9
Độ âm điện
1,88
1,66
1,90
3,98
1,85
2,66
1,55
2,20
2,55
1,65
10
%
2 , 3 . 10-3
2 . 10'2
10'4
8 . 10-2
5
3 . 10'5
8 ,5 . 10-2
5 . 10-4
10'7
1, 3 . 102
trong vỏ trái đất
2.3. Vai trò sinh học của 10 nguyên tô vi lượng
2.3.1. Cobalt (Co) [1], [14], [18]
• Chức năng sinh học quan trọng nhất Cobalt được biết đến là thành
phần của vitamin B12 (Cobalamin ; chứa khoảng 4% Co ở mức oxy hoá 3+).
Vitamin B12 có vai trò thiết yếu liên quan đến tạo hồng cẩu ở tuỷ xương;
bảo vệ sự toàn vẹn của hệ thần kinh; tăng hiệu quả của hệ miễn dịch; ổn định
quá trình nhân đôi DNA trong tế bào; tổng hợp methionin.
Chỉ nguồn thức ăn động vật mới chứa vitamin B12. Nó không có trong
các loại thức ăn thực vật, vì thực vật không tổng hợp được vitamin này.
• Hội chứng thiếu hụt vitamin B12, cũng đồng nghĩa với thiếu hụt
nguyên tô vi lượng Co nằm trong phức chất Cobalamin, bao gồm: thiếu máu
ác tính với sự xuất hiện tế bào khổng lồ/ giảm bạch cầu, tiểu cầu, kéo dài thời
gian đông máu/ suy nhược hệ thần kinh (tê nhức, kiến bò, giảm cảm xúc, đi
đứng không vững).
Nguy cơ thiếu hụt Cobalamin thường ở những người ăn kiêng, rối loạn
hấp thu ở ruột, thiếu yếu tố hấp thu và vận chuyển Cobalamin, do sử dụng các
thuốc làm cản trở hấp thu B12(như Neomycin, Cochicin, Cimetidin...)
• Sau khi hấp thu qua ruột B12 được phân phối đến nhiều cơ quan, tập
trung nhất ở gan, thận, xương. Nó được thải trừ qua mật và phân, một phần
qua nước tiểu.
• Hàng ngày người lớn bình thường cần khoảng 50 - 100|LLg Cobalt,
tương ứng với 1,5 - 3mg vitamin B12. Đối với người không thuộc nhóm nguy
cơ thì nhu cầu về vitamin B12 thường được cung cấp đủ qua dinh dưỡng hàng
ngày bằng các thực phẩm có nguồn gốc động vật.
• Độc tính : không thấy hiện tựợng thừa vitamin B12 qua đường uống.
Tiêm liều cao vitamin B12 trong thời gian dài dễ bị thừa, có thể làm tăng thời
gian đông máu do tăng hoạt tính của Prothrombin, dễ tạo cục máu trôi gây tai
biến nghẽn mạch.
14
Các muối vô cơ của Cobalt ở lượng lớn có thể gây độc tính nghiêm
trọng.
2.3.2. Crom (Cr) [14], [15], [16], [18]
• Đê có hoạt tính sinh học, Crom phải có hoá trị 3. Dạng cấu trúc có
hoạt tính nhất của Crom là dạng liên hợp với các chất hữu cơ phân tử nhỏ nằm
trong nhiều loại thức ăn. Những hợp chất ấy được gọi chung là yếu tố dung
nạp glucose GTF (Glucose tolerance factor). GTF là chất duy nhất của Crom
có thê vượt qua nhau thai đê vào bào thai. GTF có vai trò đồng hoạt chất của
Insulin, kích thích quá trình oxy hoá glucose trong tế bào, giúp tăng sử dụng
glucid, tăng chuyển hoá lipid và cả protein, hạn chế tích luỹ mỡ, điều hoà
Cholesterol, tăng tỷ lệ HDL-Cholesterol (loại Cholesterol tốt, tỷ trọng cao).
Do đó, hạn chế nguy cơ xơ cứng động mạch và cao huyết áp, tránh béo phì;
góp phần cải thiện đái tháo đường và suy dinh dưỡng.
Cũng thấy Crom là một thành phần trong acid ribonucleic và một vài
enzym, nhưng còn phải làm rõ hơn vai trò sinh học.
• Thiếu hụt Crom làm tăng nguy cơ bệnh tim mạch; rối loạn chuyển hoá
glucid, lipid và cả protid; giảm sử dụng glucose ở người trung niên và cao
tuổi; giảm sinh trưởng và tổn thương giác mạc (nhất là ở động vật còn non và
trẻ sơ sinh).
• Crom được hấp thu qua đường ruột, vận chuyển trong máu bởi
transferin và cạnh tranh với sắt về vị trí gắn. Thải trừ chính qua nước tiểu, tuy
nhiên vẫn có một lượng nhỏ thải trừ qua mật và ruột non. Động vật mới sinh
dự trữ nhiều Crom, sau giảm dần theo tuổi.
• Nhu cầu của người lớn bình thường về Crom khoảng 60 - 100|ig/ngày.
Nói chung, qua dinh dưỡng hợp lý hàng ngày sẽ không thiếu hụt Crom. Được
khuyên nghị là không nên ăn những thức ăn quá tinh (xay sát, chế biến quá
kỹ). Tăng thêm khẩu phần Crom cho những người hoạt động nhiều về cơ bắp,
người ăn nhiều đường, người đang có bệnh tim mạch....
15
• Trong dinh dưỡng, Crom có độ an toàn cao, rất ít độc. Trong sản xuất
công nghiệp, người tiếp xúc thường xuyên với Crom có thể mắc bệnh nghề
nghiệp: dị ứng, chàm ở những chỗ có Crom dính lâu.
2.3.3. Đồng (Cu) [4], [14], [15], [16], [17], [18]
• Đồng là nguyên tố vi lượng, vi chất thiết yếu đối với cơ thể con người.
Nhiều metalloprotein chứa đồng được phân lập từ các mô động vật, bao gồm
cả tyrosinase, ascorbic acid oxydase, laccase, cytocrom oxydase, urincase,
monoamin oxydase, 5 - aminolevulinic acid dehydrase và dopamin - Ị3hydroxynase.
Đồng có chức năng hoạt động trong hấp thu và sử dụng sắt; vận chuyển
electron; chuyên hoá ở mô liên kết; tạo thành phospholipid; chuyển hoá purin;
và phát triển hệ thần kinh. Đặc biệt Đồng cùng với Kẽm có trong enzym
Superoxyd- dismustase (CuZn SOD) là chất antioxydant nội bào có chức năng
loại bỏ gốc tự do khơi nguồn c>2, bảo vệ tế bào. Ferroxydase I
(Ceruloplasmin) là enzym chứa Đồng ảnh hưởng đến sự oxy hoá Fe (II) thành
Fe (III), một bước cần thiết để vận chuyển sắt dự trữ. Đã có bằng chứng rằng,
một enzym chứa Đồng có vai trò trong phản ứng deamin oxy hoá của nhóm
epsilon amino của lysine để tạo thành demosine và isodemosine là những cầu
nối của eslatin.
• Đồng tác động trên nhiều chức năng quan trọng của các phân tử sinh
học được biết đến trên đây, nên có thể giải thích vì sao thiếu hụt Đồng sẽ xuất
hiện các hội chứng: thiếu máu/ giảm sinh trưởng/ khiếm khuyết ở xương/ huỷ
myelin và thoái hoá hệ thẩn kinh/ mất điều hoà cơ/ eslatin động mạch yếu và
phẫu tích phình động mạch dễ xảy ra/ giảm nhiễm sắc tố và sai lệch về cấu
trúc lông, tóc/giảm khả năng sinh sản ở cả nam và nữ/ giảm khả năng thức
tỉnh và sự chú ý do giảm kích thích sản xuất noradrenalin/ giảm khả năng
chống stress, kể cả stress oxy hoá, do hoạt động kém của dopamin - Phydroxynase và CuZn SOD/ giảm tổng hợp nhiều hormon (loại corticoid,
16
tuyến giáp)/ giảm chuyển hoá glucid/ liên quan đến một số bệnh di truyền
như bệnh Wilson.
• Đồng được hấp thu từ ruột non. Hầu hết Đồng trong huyết tương đều ờ
dạng Ceruloplasmin, tuy nhiên có một lượng đáng kể gắn lỏng lẻo với
albumin là phần quan trọng trong quá trình vận chuyển. Nồng độ Đồng tăng
trong những trường hợp nhiễm khuẩn cấp, phụ nữ có thai, phụ nữ uống viên
thuốc tránh thai. Đồng có mặt với nồng độ cao trong não, tim, gan, thận ,và
đặc biệt cao ở những trẻ sơ sinh. Vì vậy, phụ nữ có thai phải dùng đủ lượng
Đồng để trẻ sơ sinh có đủ lượng Đồng dự trữ. Nhiều loại muối Đồng thấy có
sẵn trong động vật nuôi, như các muối Sulfat, nitrat, clorid, carbonat, oxyd ,
hydroxyd, iodid, glutamat, glycerophosphat, aspatat, citrat, nucleinat,
pyrophosphat.
• Một lượng nhỏ Đồng thải trừ qua nước tiểu, đường thải trừ chính là
qua mật và phân. Sự hấp thu Đồng giảm khi có mặt lượng lớn acid phytic, acid
ascorbic, Calci, Kẽm.
• Nhu cầu hàng ngày về Đồng đối với người lớn nằm trong khoảng
0,75- l,2mg. Nếu dinh dưỡng hợp lý hiện tượng thiếu Đồng rất ít xảy ra.
• Bệnh Wilson là bệnh do thiếu Ceruloplasmin, nên Đồng tự do tăng
cao trong các tổ chức đặc biệt ở não, gan, thận, gây ngộ độc, dẫn đến những
bất thường về thần kinh, tâm thần và tử vong. Đây là bệnh có yếu tố di truyền
do tổn thương gen, hiếm gặp. Có thể điều trị bằng D- penicillamin để loại
đồng tự do khỏi cơ thể. Gần đây người ta dùng liều cao của Kẽm để giải độc
Đồng rất hiệu quả, vì Kẽm được huy động ngược với Đồng trong cơ thể. Một
độc tính khác là Đồng tự do và dư thưa có thể xúc tác cho phản ứng Fenton,
đẩy nhanh vận tốc phản ứng sinh gốc tự do, rất nguy hại cho cơ thể (tương tự
như hiện tượng quá tải sắt trong cơ thể).
2.3.4. Fluor (F) [14], [18]
• Fluor co ai lực lớn với các câu trúc vôi của cơ thể (răng, xương)
Fluor thâm nhập vào Hydroxyapatit Ca5(P04)30H của răng để tạo thành tinh
thể Fluoroapatit Ca5(P04)3F hoàn hảo hơn, ngăn ngừa rất hiệu quả sự tấn công
cua acid sinh ra do vi khuẩn thoái biến Glucid trong khoang miệng. Vì thê
Fluor phòng chống mục răng, sâu răng.
Fluor tham gia cấu tạo xương, nơi điển hình có hàm lượng Fluor cao và
tăng dần trong cuộc đời cho đến tuổi 55. Tới 99% Fluor của cơ thể cố định
trong xương.
Ở những vùng mà hàm lượng Fluor trong nước cao sẽ làm tăng tỷ trọng
xương; sự loãng xương và vồi hoá động mạch chủ ở người già ít hơn, nhưng
cũng làm tăng độ giòn của xương. Fluor kích thích tổng hợp collagen ở giai
đoạn đầu tiên khôi phục vị trí xương gãy.
Trong cac mô mêm, thận là noi có hàm lương Fluor cao nhất. Calci và
Nhôm có thể làm giảm hấp thu Fluor và Natri clorid (NaCl) cản trở nhập Fluor
vào xương.
• Fluor được hấp thu qua đường dạ dày - ruột nhanh và hoàn toàn, thậm
chí dạng không tan trong nước cũng được đồng hoá khá nhanh. Fluor vượt qua
màng dễ dàng, rồi từ huyết tương vào mô, tuy nhiên tuyến vú và nhau thai cản
trở một phần sự vận chuyển. Fluor được thải trừ qua nước tiểu.
• Hàng ngày, cơ thể cần 0,5-1,7 mg Fluor cung cấp qua nước uống và
vài loại lương thực, thực phẩm (phụ lục 1).
Theo WHO, nguồn nước ăn uống phải có hàm lượng Fluor lmgA .
Vùng đất nghèo Fluor cần phải được bổ sung vào nước sinh hoạt hàng ngày
hoặc vào muối ăn, sử dụng viên Fluor, dung dịch súc miệng chứa Fluor.
• Về độc tính, nếu sinh sống thường xuyên với nguồn nước có hàm
lượng Fluor bằng hoặc hơn 2ppm (> 2mgA) sẽ có hiện tượng nhiễm độc Fluor,
18
thê hiện băng những đốm trắng trên răng ở trẻ nhỏ, hoặc men răng có khảm
sac to nâu vinh viên, có thê biến dạng chi và cột sống, xương giòn hơn và ảnh
hưởng đến điều hoà Calci —phosphor.
2.3.5. Sắt (Fe) [2], [7], [14], [15], [16], [18]
• Sắt là nguyên tố vi lượng thiết yếu và quan trọng bậc nhất đối với cơ
thể con ngưòi.
Hemogobin là một metalloprotein phức vận chuyển oxy gồm 4 Hem
(nhóm porphyrin), có khối lượng phân tử 68100, chứa 1 ion Fe2+ trong mỗi
Hem, màu đỏ. Myoglobin là sắc tố hô hấp của mô cơ, cấu tạo tương tự
Hemoglobin, nhưng chỉ chứa 1 Hem (tức là chỉ chứa 1 ion Fe2+).
Fe3+ có trong các enzym oxy hoá khử, như catalase, peroxydase, hoá
giải hydroperoxyd (H20 2) là dạng oxy hoạt động gây độc tế bào, hoặc xúc tác
để H20 2 oxy hoá những cơ chất khác nhau trong chuyển hoá.
Fe2+, Fe3+là tâm hoạt động của các cytocrom- những enzym vận chuyển
electrón trong hô hấp tế bào.
• Sắt trong những phân tử sinh học kể trên đã quyết định sự sống còn
của cơ thể qua sự vận chuyển oxy và sản xuất năng lượng ở tế bào.
Hội chưng thiêu hụt Săt bao gồm: bệnh thiếu máu hồng cầu nhỏ nhược
sắc/ mệt mỏi, suy nhược, thờ ơ/ đánh trống ngực, tim đập nhanh khi gắng sức/
loet lưỡi, viêm miệng, viêm dạ dày/ bệnh móng chân lõm/ rối loạn ngôn ngữ.
Nguyên nhân của những hội chứng vừa kể là do giảm nồng độ các
enzym chứa Sắt (cytocrom c trong gan, thận, cơ xương và succinic
dehydrogenase ở thận và tim) và thiểu năng oxy của toàn cơ thể.
• Sắt (II) được hấp thu từ ruột non, vận chuyển trong máu dưới dạng sắt
(III) nhờ gắn vói transferin là p, - globulin (bước chuyển Fe2+ thành Fe3+ cần
cho sự chuyên trở là nhờ tác động của ceruloplasmin- một enzym chứa Đồng).
Sắt từ những tế bào hồng cầu già bị phân huỷ được cơ thể tái sử dụng, vì vậy
trong những điều kiện bình thường, sự mất sắt từ máu rất nhỏ, khoảng lmg
19
mỗi ngày đối với nam giới và thêm 0,5mg đối với phụ nữ trong những ngày
kinh nguyệt.
Sắt được dự trữ trong tuỷ xương, thành ruột, gan, lách- những cơ quan
chứa nhiều sắt nhất.
• Cơ thể trưởng thành cần 15mg sắt mỗi ngày. Bệnh thiếu máu do thiếu
hụt hấp thu Sắt đối với phụ nữ có thai, phụ nữ trong thời kỳ kinh nguyệt trẻ vị
thành niên là vấn đề y tế cộng đồng được quan tâm trên toàn thế giới. Người ta
tập trung nghiên cứu nguồn cung cấp sắt sẵn có trong thức ăn, cũng như
nguồn Sắt vô cơ. Những hợp chất sắt được cơ thể đồng hoá dễ dàng là sắt
amoni citrat, sắt Sulfat, Sắt gluconat, sắt fumarat, sắt amoni Sulfat.
Lượng Sắt hấp thu giảm bởi các hợp chất khử như acid ascorbic, các
phan tư co nhom sulfhydryl, cũng như Histidin và Lysin. Sự có mặt trong thức
ăn một lượng lớn Kẽm, Đồng, Mangan, Cadimi làm giảm hấp thu sắt. Acid
phytic và antacid cũng tác dụng có hại tương tự như vậy.
• Độc tính: do sự hấp thu sắt được điều hoà bởi cơ thể, nên sự hấp thu
dư ở mức vừa phải so với RDA (15mg) được xem là không có hại.
Những số liệu dịch tễ học gần đây cho thấy, nếu dung nạp một lượng
lớn Sắt liên tục có thể làm tăng nguy cơ bệnh mãn tính, đặc biệt ở những
người đang tăng trưởng, sự tạo thành gốc tự do, như bệnh ung thư chẳng hạn.
Săt dư sẽ xúc tác cho phản ứng Fenton tạo ra nhưng phần oxy hoạt động rất
độc hại:
ó ĩ + H 2o 2
oh
+ - o h + 'o 2
Có thê xảy ra tử vong ở trẻ em nuốt các viên nén hoặc viên nang chứa
Sắt dễ hấp thu, như sắt (II) Sulfat. Ngộ độc cấp bao gồm: nôn, tổn thương
gan, trụy mạch.
Một số người có khuyết tật về chuyển hoá khiến sự hấp thu sắt không
được kiểm soát đầy đủ, thậm chí một chế độ ăn bình thường cũng gây ra sự
20
