Badania kliniczne pozwalają na wyjaśnienie roli bardzo wielu pierwiastków występujących w środowisku człowieka. Noszą one nazwę pierwiastków śladowych lub biopierwiastków i odgrywają tak samo ważną rolę we wzroście i utrzymaniu zdrowia organizmu, jak białka, tłuszcze, witaminy i inne podstawowe substancje odżywcze. O ich nadmiarze lub niedoborze możemy dowiedzieć się z analizy... włosów.

Część biopierwiastków występujących w organizmie w ilościach większych niż 0,01% nosi nazwę makroelementów. Należą do nich m.in. wapń, magnez, fosfor, siarka, potas, sód, chlor. Pozostałe, biopierwiastki, stanowiące tylko 4% masy naszego ciała, a występujące w ilościach mniejszych niż 0,01%, noszą nazwę mikroelementów. Biorą one udział w procesach przemiany materii i wielu reakcjach chemicznych, wchodząc w skład różnych niezbędnych do utrzymania życia układów enzymatycznych i hormonów, a także białek transportowych. Niestety, organizm nie potrafi zsyntetyzować biopierwiastków i muszą być one całkowicie wprowadzone do niego wraz z pożywieniem, ewentualnie uzupełnione przez przyjmowanie preparatów farmakologicznych. Obok makro- i mikroelementów w organizmie występują pierwiastki o nieustalonej jeszcze roli biologicznej, które mogą okazać się bądź niezbędnymi w procesach metabolicznych, bądź mogą przejść do grupy pierwiastków toksycznych wraz z ołowiem, rtęcią, glinem i kadmem.

Organizm - nasze laboratorium

W ustroju człowieka zarówno w tkankach, jak i kościach następuje ciągłe usuwanie składników mineralnych wskutek wydalania ich z moczem, kałem i potem, dlatego zachodzi konieczność ich codziennego dostarczania. Należy jednak podkreślić, że istnieje wiele czynników ograniczających przyswajanie bądź ułatwiających usuwanie biopierwiastków z organizmu. Należą do nich: stres, różne leki, np. antybiotyki, środki antykoncepcyjne, środki odurzające (np. alkohol), mocna kawa, herbata, napoje gazowane (w których jako czynnika buforującego używa się kwasu fosforowego lub jego soli). Przyswajalność i oddziaływanie biopierwiastków zwiększają natomiast witaminy oraz współdziałające ze sobą biopierwiastki. Ze względu na fakt, że w organizmie ludzkim występują oddziaływania między poszczególnymi biopierwiastkami i to zarówno w charakterze synergistycznym (współdziałanie), jak i antagonistycznym winny one występować w ściśle określonym zakresie stężeń. Synergizm i antagonizm mogą występować na etapie przyswajania jelitowego bądź komórkowego i to zarówno między biopierwiastkami, których rola biochemiczna została wyjaśniona, jak i pierwiastkami toksycznymi, co do których stwierdzono tylko niekorzystne działanie na organizm, sprowadzające się do obniżenia sprawności odpornościowej organizmu i zaburzeń pewnych funkcji biochemicznych i metabolicznych. Zakładając, że określone funkcje biologiczne jednego pierwiastka nie mogą być zastąpione żadnym innym biopierwiastkiem, zachowanie właściwych relacji pomiędzy poszczególnymi pierwiastkami jest niejednokrotnie ważniejsze niż ich prawidłowe stężenie. Wiadomo np., że niedobór magnezu ułatwia wchłanianie ołowiu, niedobór cynku sprzyja wchłanianiu kadmu, natomiast nadmiar fosforanów utrudnia przyswajanie zarówno wapnia, jak i magnezu. Jednocześnie duży niedobór fosforu wpływa niekorzystnie na przyswajanie wapnia, ze względu na zaburzenie syntezy witaminy D, która odgrywa ważną rolę w przyswajaniu tego pierwiastka z przewodu pokarmowego. Niedobór miedzi powoduje gromadzenie się żelaza w wątrobie i prowadzi do anemii związanej z brakiem żelaza w hemie. Natomiast nadmierne, długotrwałe przyjmowanie żelaza może doprowadzić do niedoboru miedzi. Powyższe przykłady obrazują różnorodność wzajemnych oddziaływań poszczególnych pierwiastków w organizmie. Dokładne badania poszczególnych narządów, tkanek i płynów ustrojowych umożliwiły określenie zarówno prawidłowych (fizjologicznych), jak i chorobotwórczych (patologicznych) stężeń różnych pierwiastków dla organizmu ludzkiego. Ma to szczególne znaczenie dla dzieci i młodzieży będącej w okresie największego rozwoju oraz kobiet w ciąży, które mają zwiększone zapotrzebowanie na minerały. Niedobory biopierwiastków u kobiet w ciąży niejednokrotnie mogą być przyczyną przedwczesnych porodów, powikłań okołoporodowych, nadumieralności niemowląt lub powstawania wad rozwojowych u dzieci. Również niedobory biopierwiastków w okresie pokwitania mogą powodować poważne problemy zdrowotne i rozwojowe, obniżyć sprawność mięśni, wytrzymałość kości, zaburzyć procesy immunologiczne, zmienić obraz morfologiczny krwi. Nie pozostaje to również bez wpływu na sprawność intelektualną i urodę. Przekroczenie natomiast bezpiecznego stężenia metali toksycznych może powodować powolne uszkodzenie mózgu, manifestujące się brakiem skupienia, agresją, nieprzystosowaniem do życia w społeczeństwie, powodując tym samym niekorzystne konsekwencje. Próbka do analizy Zrozumienie zarówno pozytywnej, jak i negatywnej roli biopierwiastków w prawidłowym funkcjonowaniu ludzkiego organizmu oraz konieczność właściwego odżywiania, względnie suplementacji w celu ich uzupełnienia, wymagają miarodajnych metod określenia ich stężenia oraz ich właściwych wzajemnych relacji w organizmie pacjenta. Wykonywana rutynowo pełna analiza krwi, czy surowicy ma ograniczoną wartość diagnostyczną, ponieważ skład osocza jest rezultatem wyrównywania niedoborów przez poszczególne mechanizmy utrzymujące równowagę (homeostatyczne). Również zbyt krótki okres półtrwania metali toksycznych we krwi skłonił badaczy do opracowania metod opierających się na określeniu ich zawartości w innych tkankach. Badania wykazały, że dla potrzeb diagnostycznych odpowiednią alternatywną metodą dla analizy krwi, moczu i biopsji stanowi analiza włosów będących wykładnikiem kilkumiesięcznej ekspozycji na te pierwiastki. W fazie wzrostu włosy ulegają wpływom wewnętrznego środowiska przemiany materii, takich jak krążąca krew, chłonka i płyny pozakomórkowe. W przeciwieństwie do innych tkanek ciała włosy tworzą się stosunkowo szybko, po czym zostają wydalone poza powierzchnię skóry i wyłączone z procesów metabolicznych. Stanowią one obojętną tkankę, która nie ulega biologicznej degradacji. Twarda zewnętrzna otoczka włosa zapobiega zarówno utracie składników zewnętrznych, jak i wnikaniu do środka zanieczyszczeń zewnętrznych, co zapewnia stałość jego składu chemicznego. Jednocześnie stosunkowo łatwo usuwa się z nich zanieczyszczenia naniesione z otoczenia, co zapewnia miarodajność i dobrą powtarzalność wyników analitycznych. Próbki włosów można pobierać w sposób nieinwazyjny, bez groźby zakażenia, a także przechowywać przez dłuższy okres i przesyłać bez zmiany ich składu. Próbkę do badania pobiera się z włosów w stanie naturalnym, tzn. niepoddanych obróbce chemiczno-fizycznej, odcinając w wielu miejscach tuż przy skórze głowy kępki włosów o długości 4 cm (mogą być krótsze), o łącznej masie 0,4 grama. Pod względem chemicznym włos zbudowany jest z białka bogatego w cysteinę zawierającą grupę sulfhydrylową (SH). Aminokwas ten może szczególnie silnie wiązać jony metali. Ten skład białka włosa powoduje, ze poziom minerałów w nim jest wielokrotnie wyższy niż ich poziom we krwi i moczu. Ułatwia to ocenę analityczną i zmniejsza błędy pomiaru. Diagnostyczną użyteczność analizy włosów potwierdzają prace wielu autorów, którzy wykazali istnienie zależności między poziomem podstawowych pierwiastków w ustroju i to zarówno w przypadku równowagi fizjologicznej, jak i podczas zaburzeń chorobowych. Włos rośnie dziennie od 0,4 do 0,5 mm, zatem w ciągu miesiąca osiąga długość 1,5 cm. Cebulka włosa jest odżywiana przez krew, która zawiera obok biopierwiastków również metale toksyczne. Zawartość pierwiastków we włosach zależy od szybkości ich wzrostu, która jest uwarunkowana wiekiem, płcią, ilością spożytego białka, węglowodanów, tłuszczów, witamin i składników mineralnych, a także od ich wchłaniania, transportu, wnikania do komórek i wykorzystania w procesach metabolicznych. Stężenie biopierwiastków we włosach zależy więc nie tylko od ilości spożytego pokarmu, ale również od stanu fizjologicznego, hormonalnego i osobniczych właściwości danego organizmu, a więc ogólnego stanu zdrowia. Należy zaznaczyć, że środki antykoncepcyjne, antybiotyki, hormony i leki uspokajające, które zmniejszają zawartość tych pierwiastków w organizmie, powodują równocześnie zmniejszanie się ich zawartości we włosach. Stwierdzono, że stężenie pierwiastków śladowych wzdłuż włosa nie jest stałe. Najbardziej użyteczne dla celów analitycznych są pierwsze 4 cm włosów, mierząc od skóry głowy. Ocena stanu mineralnego Analizę włosów przeprowadza się tzw. techniką ASA poprzez mineralizację w mieszaninie ultraczystych kwasów azotowego i nadchlorowego do pełnej destrukcji matrycy organicznej. Zawartość biopierwiastków toksycznych w próbkach biologicznych, w tym we włosach, kształtuje się na poziomie stężeń śladowych. W analizie śladowej, kiedy ilości oznaczanych pierwiastków wynoszą dziesięciotysięczne, milionowe, a nawet mniejsze części grama, występują szczególne zagrożenia zarówno strat, jak i zanieczyszczeń oraz innych interferencji, które powodują zafałszowanie wyników analizy. Poza tym wielkość próbek pobieranych do analizy włosów często bywa ograniczona, co stanowi dodatkowe utrudnienia. Natomiast wiarygodność uzyskanych wyników jest bardzo ważna, ponieważ wyniki te mogą stanowić jedno ze znaczących kryteriów oceny stanu zdrowia oraz sformułowania diagnozy i sposobu leczenia pacjenta. Stąd do wykonania analizy włosów konieczne jest stosowanie specyficznych metod analizy, odznaczających się dużą czułością, a oznaczenia stężeń badanych pierwiastków powinny być przeprowadzone z wykorzystaniem wysokiej klasy aparatury pomiarowej. Do podstawowych instrumentalnych metod analizy włosów należą metody spektometrii atomowej, w tym najczęściej stosowane są 4 techniki atomowej spektometrii absorpcyjnej (ASA). Mogą one być wykorzystywane do oznaczania składników nieorganicznych w różnych materiałach, na poziomie bardzo małych, a niekiedy średnich stężeń. Techniki ASA ulegają ciągłemu rozwojowi, a stosowana aparatura jest udoskonalana. Własności pierwiastków oraz poziom ich stężeń decydują o wyborze rodzaju techniki analizy instrumentalnej. Pierwiastki występujące we włosach na poziomie stężeń mikrogramowych, np. wapń, magnez, cynk, miedź i inne, oznaczone są z zastosowaniem techniki płomieniowej ASA. Oznaczenie pierwiastków, np. toksycznych, na poziomie niskich stężeń, np. glinu, ołowiu, kadmu i innych przeprowadza się techniką atomizacji w kuwecie grafitowej (GFASA). Analizę włosów na zawartość pierwiastków odznaczających się dużą lotnością, zdolnych do tworzenia wodorków, jak np. selen, arsen, bizmut i inne, wykonuje się techniką wodorkową ASA (HGASA). Natomiast silnie toksyczną rtęć oznacza się metodą specyficzną ASA, opartą na pomiarze absorpcji par rtęci utworzonych w wyniku redukcji rtęci do postaci atomowej. Wysunięcie prawidłowych wniosków odnośnie do niedoboru lub nadmiaru biopierwiastków u badanych osób wymaga ustalenia normy. Normę laboratoryjną ustala się dla określonego regionu i wyłącznie zdrowej populacji ludności na podstawie uśrednionych wartości statystycznych danego obszaru, uwzględniając jej wiek i płeć. Na optymalną wartość fizjologiczną danej populacji ludności zamieszkującej określony obszar ma wpływ
 zarówno zawartość badanych biopierwiastków w glebie i w wodzie pitnej, a więc tym samym we wszelkiego rodzaju produktach spożywczych, jak również sposób odżywiania i ogólny standard życia. Na podstawie analizy włosów nie można jednak zdefiniować rodzaju choroby, istnieje jedynie możliwość oceny mineralnego stanu pacjenta i zatrucia wskutek nadmiernej ekspozycji na pierwiastki toksyczne, co może być przyczyną występowania objawów klinicznych zarówno natury somatycznej, psychoneurologicznej, jak i immunologicznej, a więc zwiększonym ryzykiem wystąpienia schorzenia. Obecnie w dobie cywilizacji, wskutek spożywania żywności wysoko przetworzonej, życia w stresie, stosowania dużej ilości leków, szerzącego się alkoholizmu i zatrucia środowiska, człowiek coraz bardziej narażony jest na utratę równowagi mineralnej. Określenie biopierwiastków i metali toksycznych w organizmie może być bardzo przydatne oraz potrzebne. Podsumowując, analiza włosów, szeroko już stosowana na świecie jest wygodną, nieinwazyjną metodą uzyskania informacji o zawartości mineralnych składników i w połączeniu z innymi danymi analitycznymi może stanowić uzupełniającą metodę diagnostyczną dla naszych partnerów w trosce o zdrowie pacjenta, czyli lekarzy. W Polsce od kilku lat wykonuje się analizę zawartości biopierwiastków i metali ciężkich we włosach metodą spektroskopii absorpcji atomowej. n

Osoby zainteresowane problematyką mogą się skontaktować z autorem artykułu
e-mail: huba167@wp.pl

mgr farm. Tomasz Mrozowski Magazyn "Bez recepty"