OSN-SAbstraktOSN-E

Cr je esenciální stopový prvek. Běžně se vyskytuje jako Cr³⁺, vzácně jako Cr⁶⁺ (toxická forma, karcinogen). V normální stravě je ho spíše nedostatek, s tím je spojeno zvýšené riziko kardiovaskulárních onemocnění a nežádoucích změn lipidového metabolismu. Chrom se zúčastňuje řízení metabolismu sacharidů a lipidů. Potencuje účinek inzulinu, inzulin je při depleci chromu neúčinný. Vyskytuje se ve vazbě na glukózový toleranční faktor (GTF, glucose tolerance factor). Má antioxidační účinky. Cr se používá v ocelářském, koželužském a textilním průmyslu, při pokovování, jako součást barviv. Toxický účinek se projevuje poškozením sliznice dýchacích cest, může způsobovat rakovinu plic. Stanovení normálních hodnot v séru a v moči je obtížné vzhledem k velmi nízkým hladinám. Použití k monitorování toxicity, u parenterální výživy.

Chemické vlastnosti

Název: Latinsky: Anglicky: Značka: Protonové číslo: Atomová hmotnost: Skupina: Perioda: Skupenství: Oxidační číslo:

Chrom Chromium Chromium Cr 24 51,99 VI.B 4 pevné II, III, VI

Elementární chrom, který je biologicky inertní, v přirozené formě se nenachází v zemské kůře. Téměř všechen chrom nacházíme v trojmocném stavu, šestimocný chrom pochází většinou z průmyslové produkce. Chrom v podobě Cr³⁺ je v živém organismu nejstabilnější oxidační stav. Nemůže snadno procházet přes buněčné membrány a je velmi málo reaktivní, což je hlavní biologický rozdíl oproti Cr⁶⁺. Šestimocný chrom je druhá nejstabilnější forma s vlastnostmi silného oxidačního činidla především v kyselém prostředí, snadno prochází biologickými membránami.

OSN-SRole v metabolismuOSN-E

Původní práce spojovaly působení Cr v biologických organismech se substancí nazývanou faktor tolerance glukózy (GTF), jehož aktivní složkou je Cr. V průběhu dalšího výzkumu byl objeven oligopeptid vázající chrom, nazývaný low-molecular-weight chromium binding substance – chromodulin (LMWCr). Tento oligopeptid je tvořen 4 typy aminokyselinových zbytků (glycin, cystein, glutamát, aspartát) a váže 4 Cr³⁺ ve čtyř-jaderném komplexu. Chromodulin je po aktivaci Cr ionty vázán na inzulinem stimulované inzulinové receptory, napomáhá udržení jejich aktivní konformace a zesiluje tak signalizaci inzulinu. Z tohoto mechanismu působení Cr v organismu vyplývá jeho základní funkce, kterou je ovlivnění metabolismu sacharidů, lipidů a proteinů. Suplementace Cr zlepšuje utilizaci glukózy a snižuje potřebu exogenního inzulinu u pacientů s intolerancí glukózy a inzulinovu rezistencí. V metabolismu lipidů bylo zjištěno snížení rizika kardiovaskulármích onemocnění, snížení koncentrace celkového cholesterolu, LDL-cholesterolu a triacylglycerolů v krvi. Suplementace Cr má rovněž anabolický účinek, kdy je zjišťováno vyšší zastoupení svaloviny na úkor tělesného tuku. Z dalších vlivů Cr na biologické organismy bylo v řadě studií prokázáno pozitivní ovlivnění imunitních funkcí. Řada studií dokumentuje rovněž význam Cr v období zvýšené fyziologické, patologické a nutriční zátěže, kdy bylo suplementací Cr dosaženo snížení citlivosti jedinců ke stresu.

OSN-SMetabolismusOSN-E

Cr³⁺ se dostává do organismu hlavně přes trávicí trakt. Místem nejvyšší resorpce je jejunum, méně se vstřebává v ileu a duodenu. Mechanismus resorpce ve střevě není známý, ale zřejmě jde o jiné procesy než jednoduchou difusi. Obecně se resorpce Cr pohybuje kolem 0,4–2,0 %. Pro anorganické zdroje chromu je uváděna využitelnost <3 % zatímco organicky vázaný Cr je více než 10x dostupnější. Experimentální data ukazují, že chróm vázaný na pivovarských kvasnicích je resorbován až z 10–25%. Přítomnost aminokyselin, kyseliny askorbové, vysoké hladiny cukru, oxalátů a aspirinu v dietě resorpci Cr zvyšují, zatímco fytáty a antacida (hydrogenuhličitan sodný, hydroxid hořečnatý) resorpci snižují.

Resorbovaný chrom cirkuluje v krvi vázaný na b-globulinovou frakci plazmy a ve fyziologické koncentraci je transportován do tkání vázaný na transferin nebo jiné komplexy. Chrom je z krve poměrně rychle vychytáván kostmi, současně se kumuluje ve slezině, játrech a ledvinách. V kostech, varlatech a epididymidis je retence chromu dlouhodobější oproti srdci, plicím, pankreatu nebo mozku.

Chrom je vylučován především močí, menší množství je rovněž vylučováno žlučí a potem. Exkrece Cr, zvláště močovým systémem, může být zvýšena 10-300krát ve stresových situacích nebo při zvýšeném obsahu sacharidů v dietě. Denně je z organismu vyloučeno 200 – 500 ng Cr.

OSN-SDistribuce v organismu, obsah ve tkáníchOSN-E

Zásoba v těle je nejvyšší po narození, s věkem progresivně klesá. Chróm se akumuluje zejména v ledvinách a skeletu, méně v játrech, slezině, plicích a tlustém střevě.

Orientační koncentrace Cr ve tkáních a orgánech (hodnoty na kg čerstvé tkáně) (Geigy Scientific Tables 1981)

		μg.kg^-1
Svalovina	Dospělí	28
Srdce	Dospělí	37
Játra	Dospělí	52 - 122
Ledviny	Dospělí	24
Slezina	Dospělí	18
Plíce	Dospělí	230
Pankreas	Dospělí	38
Mozek	Dospělí	12
Vlasy	Novorozenci	0,91
	Děti (0-15 let)	0,56 (0,076-4,80)
	Dospělí (nad 16 let)	0,62 (0,06-5,30

Deficit

Projevy deficitu chromu nejsou za přirozených podmínek zjišťovány. Na základě experimentálních prací na lidech, potkanech, myších a dalších druzích zvířat byly popsány následující symptomy deficitu Cr: intolerance glukózy, glykosurie, zvýšený sérový cholesterol a triacylglyceroly, neuropatie, encefalopatie, korneální léze, snížená fertilita a počet spermií, zkrácení délky života, poruchy růstu, snížení podílu svaloviny, zvýšení podílu tělesného tuku, snížení humorální imunitní odpovědi, zvýšená morbidita.

Deficit chromu lze zjistit nejčastěji při diabetu, v těhotenství a ve stáří.

Hodnocení stavu zásobení

V současné době nejsou vypracovány metody diagnostiky karence chromu. Za jednu z možností je považována experimentální suplementace, kdy na základě pozitivní odezvy na suplementaci je jedinec hodnocen jako karenční. Indikací pro suplementaci Cr je hyperglykemie, která je refrakterní na léčbu inzulinem, glykosurie, hyperlipidemie a periferní neuropatie.

Problémem při stanovení koncentrace chromu v krvi, v moči případně dalších biologických tkáních a tekutinách jsou velmi nízké koncentrace a dále vysoké riziko kontaminace. Zřejmě neexistuje rovnováha mezi tkáňovými zásobami a koncentrací Cr v krvi. Z tohoto důvodu je koncentrace Cr v plazmě špatným indikátorem karence Cr v organismu. Zvýšení Cr v séru může být indikátorem vysokého příjmu Cr.

Potřeba - Doporučené dávky Cr v dietě

Věk	Dávka Cr
0 - 4 měsíců	10 - 40 mg/den
4 - 12 měsíců	20 - 60 mg/den
1 - 4 roky	20 - 80 mg/den
4 - 7 let	30 - 120 mg/den
7 - 10 let	50 - 200 mg/den
> 10 let	50 - 200 mg/den
Dospělí	50 -200 mg/den

Zdroje

Na základě nedávných studií je obecně tendence výskytu chrom-deficitních diet. Obsah Cr v potravinách klesá během zpracování potravin, purifikované potraviny mají nižší obsah Cr než potraviny přírodní. Zdrojem chromu pro lidský organismus jsou celozrnné obilniny, brambory, ořechy, zelené fazole, pivovarské kvasnice a mořské produkty.

Toxicita

Toxicita Cr se váže především na šestimocnou formu, zatímco trojmocný chrom je považován za vysoce bezpečný prvek. Šestimocná forma je rozpustnější než trojmocná a především díky schopnosti procházet buněčnými membránami je výrazně toxičtější.

Podstatou toxicity sloučenin Cr⁶⁺ je s nejvyšší pravděpodobností vznik oxidativního poškození DNA, nicméně přesný mechanismus toxického působení Cr⁶⁺ není znám. Předpokládá se, že příčinou genotoxicity je intracelulárně vznikající přechodná forma (Cr⁵⁺), která vzniká při redukci Cr⁶⁺ na Cr³⁺. Extracelulární redukce Cr⁶⁺ na Cr³⁺ je považována za ochrannou reakci. Hlavní obranný mechanismus proti působení Cr⁶⁺ v plicích a v žaludku je redukce Cr⁶⁺ na Cr³⁺ NADPH-dependentním mechanismem obsahujícím askorbát. Studie na zvířatech ukazují, že glutathion hraje významnou roli v redukci Cr⁶⁺ v erytrocytech a také vykazuje určitou redukční aktivitu v plicích.

Toxické působení Cr na živé organismy se může projevovat změnami na kůži, mukózních membránách, respiračním traktu, gastrointestinálním traktu, ledvinách, játrech, reprodukčním systému a hematopoetickém systému. Šestimocný chrom dráždí kůži i sliznice a i krátkodobá expozice vyššími dávkami může vyústit v kontaktní podráždění vedoucí k ulceraci se vznikem tzv. chromových vředů. Tyto vředy se vyskytují zejména u kořenů nehtů, na prstních kloubech, na předloktí a byla popsána rovněž perforace nosní přepážky u pracovníků vystavených dlouhodobě Cr⁶⁺ (barvířský průmysl, koželužny). Při opakovaném kontaktu se sloučeninami Cr⁶⁺ může vznikat akutní iritační dermatitis nebo alergická ekzematózní dermatitis.

Při otravě Cr jsou v plicích, ledvinách a játrech patrné patologicko-anatomické změny. V plicích se objevuje hyperemie, eroze a zánětlivé změny v mukóze respiračního traktu, které vznikají po inhalaci. Sloučeniny Cr⁶⁺ dále senzibilizují plíce a může vznikat spasmus bronchů, případně až anafylaktická reakce. V plicní tkáni byly dále popsány malobuněčné karcinomy. V ledvinách při akutní otravě vysokou dávkou Cr⁶⁺ vzniká akutní tubulární nekróza s výraznými intersticiálními změnami a následným selháním ledvin. Ledvinné glomeruly zůstávají obvykle intaktní. V jaterním parenchymu se objevují nekrózy až při velmi vysokých dávkách Cr⁶⁺. Postižení gastrointestinálního traktu ve vztahu k toxickému působení Cr je málo časté. Po intragastrickém podání sloučenin Cr⁶⁺ došlo u pokusných zvířat k akutní gastritis a kolitis, vzniku malých žaludečních a intestinálních vředů.

OSN-SLiteraturaOSN-E

· World Health Organization 1996: Trace elements in human nutrition and health., 343 s.

· Lentner, C. 1981: Geigy Scientific Tables, Volume 1. CIBA-GEIGY Limited, Basle, 295 s.

· Zadák, Z.: Výživa v intenzivní péči. Grada Publishing a.s., 2002, 488 s.

· Shils M. E., Olson, J. A., Shike, M., Ross, A. C. 1999: Modern Nutrition in Health and Disease: Turnlund, R. J.: Copper. 9^th edition, Williams & Wilkins, s.241-252

· Biesalski, H. K. , Grimm, P. 1999: Taschenatlas der Ernahrung. Georg Thieme Verlag Stuttgart, 342 s.

· Uderwood, E. J., Suttle, N. F. 1999: The mineral nutrition of livestock. 3^rd edition, CABI Publishing, 614 s.

· Vincent, J. B. 2000: The biochemistry of chromium. J. Nutr., 130, s.715-718.

Další informace

Stopové prvky

Stopové prvky - biochemické funkce

Stopové prvky - efekt neadekvátního příjmu

Stopové prvky - přepočty

Stopové prvky a VR

Analýzy stopových prvků

Chrom v plazmě

Antidota specifická - přehled

OSN-SAutorské poznámkyOSN-E

Alena Pechová, Jaroslava Vávrová, Antonín Kazda

.