مقاله مطالعه اثرات تداخلی روی در جذب و انتقال آهن

این مطالعه به بررسی اثرات تداخلی عنصر روی در جذب و انتقال آهن می‌ پردازد. روی و آهن هر دو از عناصر ضروری در بدن انسان هستند، اما می‌توانند در جذب یکدیگر تداخل ایجاد کنند. بررسی‌ها نشان داده‌اند که افزایش میزان روی در رژیم غذایی می‌تواند منجر به کاهش جذب آهن شود. در این پژوهش، مکانیزم‌های مختلف جذب آهن و تاثیرات غلظت‌های متفاوت روی بر جذب آهن توسط پروتئین‌های مختلف مانند ترانسفرین مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که وجود روی در غلظت‌های بالا می‌تواند میزان جذب آهن را کاهش داده و باعث کاهش انتقال آهن در بدن شود.

متابولسیم روی

پیشگفتار

در طبیعت دهها عنصر وجود دارند که با مقادیری هر چند اندک، در بدن موجودات زنده اعمال و وظایف بسیار حیاتی را انجام می دهند و همچنین وجود این عناصر در رژیم غذایی موجدات زنده برای رشد و ابقاء حیات امری ضروری است همچنین میزان این عناصر در رژیم غذایی بایستی در یک حد مطلوب و متعادل باشد تا حیات موجودات زنده دچار اختلال نگردد. متابولیسم و نقش این عناصر و ماهیت بیماریهای ناشی از کمبود یا ازدیاد آنها بر موجودات زنده توسط متخصصین بیوشیمی پزشکی و تغذیه مورد مطالعه قرار گرفته است. از آنجایی که مقادیر آهن سوم (Capacity total Iron binding) TIBC در وضعیتهای گوناگون انسانی، جغرافیایی، جنسی و … بر حسب عادات غذایی (Food habit) مردم متفاوت است. لذا هدف از این تحقیق مطالعه اثرات تداخلی فلز روی در جذب و انتقال آهن سرم می‌باشد.

روی به عنوان یک عنصر حیاتی و مهم در تغذیه روزانه انسان و حیوان به شمار می رود نقش بیولوژیکی بزرگی در طبیعت ایفا می کند. روی نقشهای کاتالیکی ، ساختاری و اثر گذاری در بیش از 200 متالوآنزیم روی که در سیستم‌های بیولوژیکی شناسایی شده اند را ایفا می کند. این آنزیمها در متابولیسم نوکلئیک اسید و پروتئین و تولید انرژی وبسیاری مواد دیگر دخیل هستند (83) روی به عنوان یکی از مواد معدنی موجود در بدن انسان که دارای اثرات و ویژگی‌هایی در بافتهای مختلف است، به عنوان بخشی مهم از 300 آنزیم مختلف عمل می کند. به همین دلیل این ماده معدنی نقش مهمی در پروسه‌های فیزیولوژیکی و مسیرهای متابولیسمی زیست شیمی ایفا می کند.

بیش از90% این ماده معدنی به صورت ذخیره در بدن : (30% آن در استخوانها 60% آن در ماهیچه‌ها) موجود است (82) غنی ترین منابع غذایی روی مرکب از جانوران دریایی علی الخصوص صدفهای خوراکی، گوشت، ماهی، مرغ و تخم مرغ است. ترمیم و التیام زخمها، حمایت ایمنی بدن، کاهش توان و سختی بیماری سرماخوردگی، حمایت و مراقبت از غده پروستات، افزایش باروری و تولید اسپرم از مهمترین وظایف و کار کردها و اثرات ماده معدنی روی در بدن می باشد.به این دلیل روی دارای نقش مهمی در سی صد میسر متابولیسی و عملکرد‌های مختلف بیوشیمی دارا می باشد.

این ادعا بر اساس نقش و وظیفه تغذیه، در ترکیب وسیعی از پروسه‌ها و فعالیتهای بدن که شامل هضم، ترمیم، زخم، تولید انرژی در بدن، رشد عضلات، ترمیم بافتهای سلولی، سنتز کولاژن، استقامت استخوانها، عملکردهای هوشی وذهنی، متابولسیم کربوهیدارتها و عملکردهای تناسلی می باشد. حتی کمبود متوسط و معمولی روی در بدن باعث تاثیر منفی بر روی سیستم ایمنی بدن کاهش میزان اسپرم و عملکرد نادرست حافظه همراه است. شاید مشهورترین ادعایی که اخیرا درباره کارایی روی در بدن ارائه گردیده، نقش مهم آن در رابطه با سیستم ایمنی بدن است.

خصوصیات فیزیکی و شیمایی روی:

روی فلزی با وزن ملکولی 4/65 گرم بر مول می باشد و در گروه IIB و ردیف چهارم از جدول تناوبی قرار گرفته است. روی را با علامت اختصاری Zn نمایش می دهند و دارای عدد اتمی 30، وزن اتمی 38/65، چگالی gr/cm3 14/7 در oc 20، انرژی نخستین یونش آن 394/9 و دارای 5 ایزوتوپ رادیواکتیوی طبیعی و یا حاصل شکافت هسته ای دیگر می باشد، فراوانترین ایزوتوپهای آن Zn 64 با فراوانی 6/48% و Zn 66 با فراوانی 9/27و Zn 68 با فراوانی 8/18% می باشد نیمه عمر روی d 244 65 می باشد. جزء عناصر احیاء کننده قوی و خود اکسید می شود 763/0 و بیشتر در حالت دو ظرفیتی موجود می باشد. یکی از عناصر کمیاب و ضروری بدن است. زیرا در اعمال اساسی مولکولی زیادی شرکت می کند. دسته ای از نمکهای کم محلول روی شامل هیدروکسید ، اکسالات و سولفید می باشد. روی با برخی از ترکیبات معدنی شامل سیترات لیدروکسید تولید کمپلکسهای محلول می کند.

تاریخچه

ضرورت این عنصر برای میکروارگانیسم‌ها اولین بار در سالها 1869و 1926 مورد توجه قرار گرفت. کمبود این عنصر عملا در حیوانات آزمایشگاهی مشاهده شد. (115) ولی در انسان کمبود این عنصر نادرست است، زیرا روی در همه جا موجود است. روی بعد از آهن فراوانترین عنصر کمیاب با میزان حدود 5/1 تا 5/2 گرم در کل بدن است. غلظت این عنصر در کروئید چشم (لایه عروقی میان کره چشم که بین صلبیه و شبکیه واقع است) و غده پروستات بالا است ولی بیشترین میزان این عنصر در بدن در استخوانها و عضلات یافت می شود.

غلظت زیاد آن مخصوصا در ناحیه مغز، پانکراس و غده آدرنالین می‌باشد همچنین در تمام سلولها واعصاب وجود دارد. روی ساختمان شیمیایی کاتالیستی (آنزیمی) و قوانین خاصی دارد و بیشتر از 60 آنزیم برای فعالیت خود به روی نیاز دارند که RNA پلیمراز هم شامل آن‌هاست.

روی فعالانه به وسیله حفره‌های سیناپسی جذب می شود و فعالیت نورونها و حافظه را حمایت می کند. متابولیسم روی در مدت بیماری و استرسهای فیزیکی با هورمونها سازگار می شود. احتمالا سیتوکسین‌ها و توکسین‌ها قسمتی از سیستم دفاعی را به عهده دارند (3) این عنصر در لوزالمعده دارای فعالیت زیادی می باشد و مرتبا از طریق شیره لوزالمعده مقداری از آن به خارج ترشح می گردد. میزان روی در پلاسما دستخوش تغییرات روزانه است. منحنی تغییر غلظت این عنصر نسبت به ساعات روز به شکل u می باشد. ماکزیمم غلظت در صبح و کمترین آن در اواسط عصر است.

بطور متوسط میزان روی در پلاسما 98 و یا 15 می باشد که آن با الفا -2- ماکروگلوبین و باقیمانده آن با آلبومین باند شده است. در خون تنها 10% تا 20% میزان روی در پلاسما و باقیمانده آن در گلبولهای قرمز موجود است. همچنین غشاء گلبولهای قرمز دارای مقداری روی می باشد. غلظت عنصر روی در نطفه 100 برابر میزان آن در پلاسما است. روی تشکیل دهنده تعداد زیادی از آنزیمها در پستانداران (بیش از 150 آنزیم) است که به عنوان جایگاه فعال یا به عنوان جزئی از ساختمان آنها یا هر دو عمل می کند. تعدادی از این آنزیمها عبارتند از : کربنیک انیدراز، کربوکسی پتیپداز، آلکالین فسفاتاز، ترانس فرازها، لیگازها، لیازها، ایزومرازها، DNA,RNA پلیمرازها و سوپر اکسیدویس موتاز (115)

روی در فرآیند‌های متابولیکی که شامل سنتز اسید نو کلئیک و پروتئین باشند دخالت دارد و همچنین برای سنتز و فعالیت انسولین ضروری است و به ثابت بودن هگزامرهای پروانسولین و انسولین به وسیله تشکیل کمپلکس‌هایی با آنها کمک می کند. روی همچنین در تشکیل پروتئین zinc finger نقش دارد. (115) این پروتیئن در نواحی خاصی با DNA باند می شود. روی یک عنصر ضروری برای باند شدن این پروتئین با DNA است. روی در تشریع ترمیم زخمها دخالت دارد و برای رشد طبیعی عنصری ضروری است. این عنصر در قوه چشایی تاثیر می گذارد و می تواند خطر تغییرات شبکیه را در افراد مسن تعلیل کند.

متابولسیم روی

روی بطور عمده از طریق دوازدهه و میزان کمی از طریق روده کوچک جذب می شود. جذب روی وابسته به سن نیست و با تعدادی از عوامل تغذیه ای مثل وجود امینو اسیدها (بویژه هیستیدین) و لاکتوز و همچنین وجود میزان کم آهن در رژیم غذایی افزایش می یابد. کمبود دریافت پروتئینها و افزایش دریافت فیتات باعث کاهش جذب روی می شود که این اثر با افزایش دریافت و جذب کلسیم تشدید خواهد شد. روی پس از جذب به کبد منتقل می شود و با آلبومین باند می شود. مسیر اصلی دفع روی، روده و سپس از طریق کلیه و پوست است.

مقدار کمی از طریق ادرار و ریزش پوست دفع می شود، همچنین در مردان فعالیتهای جنسی با از دست دادن روی همراه است کمبود این عنصر در افراد بالغ برای اولین بار در کشور مصر و ایران مشاهده شد، مورد اصل مرد 21 ساله بود که پسر 10 ساله ای به نظر می رسید. این بیمار مقدار زیادی نان و خاک می خورد.

موارد دیگر بیمارانی بودند که به عفونتهای ناشی از کرم قلابدار مبتلا بودند در سال 1996 بیماری (AE) که یک بیماری نادرژنی بود و با کمبود خیلی زیاد روی مواجه بود شناسایی شد (81) مثالی خوب برای فهمیدن و درک کمبود روی وجذب ناکافی این عنصر است. این بیماران نمی توانند تریپتوفان را سوخت و ساز کنند که منجر به پائین آمدن سطح مقدار (PA) picolinic acid می شود. PA نتیجه یک سوخت و ساز طبیعی از متابولسیم تریپتوفان در بدن است که وجود آن خیلی مهمتر از جذب روی است. پیکولینات روی بیشترین تاثیر را در برگشت روی از دست رفته در اثر بیماری AE و همچنین جذب بیشتر روی از دیگر جانشینهای طبیعی را دارد. همچنین مصرف مواد طبیعی حاوی روی کاهش روی در بدن تامین می کند.

کمبود روی در بدن

بر اساس آخرین تحقیقات نشان داده شده است که کمبود روی در بدن با بیماریهای روانی و مشکلات اجتماعی ارتباط نزدیک دارد. دانشمندان باور دارند که نورونهای عصبی حمل و نقل روی را بر عهده دارند وقتی میزان روی پایین است فعالیت نورونها کاهش می یابد و باعث رفتارهای نامتعادل می گردد. دانشمندان هنوز نمی دانند که این رفتار‌ها چطور اتفاق می افتد ولی می تواند به میزان انتقال و قابلیت دسترسی به روی در ارتباط باشد. خیلی از بیماران Carl Pfeiffer از این مشکل رفتاری در عذاب هستند. بیشترین بیمارانی که این مشکل را به طور مشترک دارند دارای ADHD هستند و یا به نام ODD معروف هستند و یا OCD و CD که از کمبود روی به وجود می آیند.

بسیاری از این بیماران مدت‌ها به روانشناسی مراجعه کردند و با داروهایی مختلف در بیمارستان تحت درمان قرار گرفتند. درصد زیادی از افراد که مبتلا به این بیماری بودند سطوح نامتعادلی از مس، روی، جیوه، کلسیم، کادمیم، منیزیم و منگنز درخون، ادرار و بافت آنها بر طبق آزمایشات شیمیایی که در هزاران بیمار مبتلا انجام شد، داشتند. در بررسی بعمل آمده به نظر می رسد که در ترکیب پروتئین این بیماران علائم کمبود روی در خون مشاهده می شد.

این مطالعه در مورد مردان جوانی که کمبود روی داشتند انجام گرفت و تحقیقات پزشکی را راجع به کمبود روی در 40000 بیمار روانی تایید کرد. شواهد پزشکی و تحقیقات نشان دادند که مس و روی را نمی توان جداگانه از هم مورد بررسی قرار داد. کمبود روی بیشتر در نتیجه افزایش میزان مس در خون می باشد به این دلیل که این دو فلز باهم در بدن رقابت می کنند.بالا رفتن میزان مس خون علائمی از قبیل ناهنجاریهای روانی، تحرک زیاد، ناتوانی در یادگیری و افسردگی را نشان می دهد اندازه گیری کمبود روی با آزمایش خون به دلیل دفع زیاد آن مشکل است لذا کمبود روی را در ادرار و بافت مو دنبال می کنند.

محققینcarl توانستند به دلیل فشردگی روی در پلاسما و وجود علائم پزشکی در کاهش روی به وسیله جانشینهای روی کمبود روی را کشف کنند.
در مرکز تحقیقات بیماریهای کودکان (Tx, Houston) نیز بیماری رایج سیستم گوارشی CD که باعث تورم می شود مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت به دو گروه کودکان سالم و بیمار در طول 6 روز میزانmg 4/0 روی Zn 70 از طریق تزریق وریدی و mgr 2 روی Zn 67 از طریق خوراکی تجویز کردند.

مدفوع، ادرار و پلاسما خون کودکان بیمار و کودکان شاهد مورد آزمایش قرار گرفت کودکانی که بیماری CD داشتند روی در پلاسمای آنها کمتر بود و جذب روی کمتری داشتند و میزان روی دفع شده هم در مقایسه با گروه شاهد بالاتر بود (6) در نتیجه می توان گفت متابولیسم روی در افرادی کهCD دائم دارند غیر طبیعی است این موضوع را می توان از طریق ردیاب رادیواکتیو اثبات کرد. این بیماری در مراحل پیشرفته دارای علائمی شبیه علائم کمبود روی است ولی می توان گفت که متابولیسم روی در بیماران مبتلا به CD دچار اختلال می شود.

تاخیر در رشد، هیپوگنادیسم و تاخیر در بلوغ جنسی در اثر کمبود روی عارض خواهد شد. همچنین اثرات دیر رس کمبود این عنصر عبارتند از: لکهای مختلفی از ضایعات پوستی، مختل شدن روند التیام زخمها، کاهش غیر طبیعی حس چشایی، اختلالات رفتاری، شب کوری وکاهش ایمنی بدن، این علائم همیشه ظاهر نمی شوند. مثلا در بیمارانی که از طریق غیر گوارشی تغذیه می شوند و دچار کمبود عنصر روی هستند، اختلالات فکری وذهنی، افسردگی، اگزما و کچلی مشاهده خواهد شد. در اطفال کمبود روی،کاهش اشتها، از دست داد حس چشایی، کاهش رشد را به دنبال خواهد داشت همچنین شب کوری که در اثر کمبود ویتامین A ایجاد می شود می تواند تحت تاثیر کمبود روی مشاهده شود.

زیرا روی در فعالیت آنزیم رتینول دهید روژناز نقش دارد. و این آنزیم عهده دار تبدیل رتینول به رتنیول دهیدرات است. در تحقیقی که در مورد مردان جوانی که رفتاهای ناهنجار داشتند انجام شد به این نتیجه رسیدند که در این افراد میزان نسبت مس به روی بالاتر از گروه شاهد می باشد. در این تحقیق که 20 سال به طول انجامیده، غلظتهای غیر طبیعی مس و روی یعنی بالا بودن غلظت مس سرم و پایین بودن غلظت روی پلاسما و در این گروه نسبت به افراد عادی مشاهده شده است.

روی با غلظت نسبتا بالایی در هیپوکامپس مغز وجود دارد. فرض بر اینست که روی ممکنست عمل سیناپس و نورونهای عصبی را تعدیل کند. کمبود روی در این محلها می تواند فعالیت نرونها را تغییر داده و در نتیجه بر رفتار انسان تاثیر بگذارد. میزان روی در پلاسما در طی فشارهای عصبی و عفونتها، حاملگی ، وجود زخمها، سیروزهای کبدی و آنمی ‌بد خیم کاهش می‌یابد.

فهرست مطالب

فصل اول- مقدمه
(1) مقدمه 1
1-1 متابولسیم روی 2
1-1-1 پیشگفتار 2
1-1-1-2-خصوصیات فیزیکی و شیمایی روی: 2
1-1-1-3تاریخچه 3
1-1-2متابولسیم روی 3
1-1-3-کمبود روی در بدن 4
1-1-3-1چطور کمبود روی را معالجه کنیم؟ 6
1-1-4-مسموم کنندگی ZinC 6
1-1-6-استفاده‌های پزشکی 8
1-1-7-دیدگاه فیزیولوژیکی 8
1-1-7-1-عملکردها و فار موکولوژی: 8
1-1-7-2-مکانیسم فعالیت 8
1-1-8-محرکهای دارویی: 9
1-1-9-نتیجه 9
1-1-9-1فعل و انفعالات 11
1-1-9-2مکملهای مغذی (83) Nutritinal supplement 11
1-1-9-3-نحوه مصرف روی: 12
1-1-2-متابولیسم آهن در بدن (Iron Metabolism) 12
1-2-1-توزیع آهن در بدن: 13
1-2-2-هموگلوبین 13
1-2-3-ذخیره آهن 13
1-2-4-جایگاه انتقالی ‌آهن 14
1-2-5-جذب آهن (Iron absorption) 14
1-2-5-1مکانیسم جذب آهن 15
1-2-6-فریتین سرم (serum ferritin) 15
1-2-6-ساختمان فریتین : 15
1-2-6-2برداشت و آزاد سازی آهن توسط فریتین 16
1-2-6-3-عمل فریتین در بدن 16
1-2-6-4-فریتین سرم و مقدار آن در افراد طبیعی 16
مقادیر نرمال آهن سرم 17
1-2-7-1تغییرات روزانه در آهن سرم 17
1-2-8-اندازه گیری مقدار آهن سرم 17
1-2-8-1- ملاحضات کلی: 17
1-2-8-2 اندازه گیری آهن سرم با رسوب پروتئینی: 18
1-2-8-3 اندازه گیری آهن سرم بدون رسوب پروتئینی: 18
1-2-9 اندازه گیری ظرفیت پذیرش آهن سرم: 18
1-2-9- روش اول: 18
1-2-9-2-روش دوم (روش رزین): 18
1-2-9-3- روش سوم: 19
فصل دوم- – مواد و روشها
2- مواد، وسایل، روشها 21
2-1 مواد 21
2-2- وسایل و دستگاههای آزمایشگاهی مورد استفاده: 21
3-3- روشهای دستگاهی 21
2-4 آزمایشات تیتراسیون اسپکتروفتومتری : 22
2-4-1 تعیین طول موج ماکزیمم: 22
2-4-2- بررسی چگونگی جذب آهن توسط آپوترانسفرین: 22
2-4-2-1 اثر غلظت مختلف آهن بر روی باندینگ با ترانسفرین 22
2-4-2-2 اثر زمان بر روی باندینگ آهن با ترانسفرین 22
2-4-2-3 اثر یون بیکربنات بر روی باندینگ آهن با ترانسفرین 22
2-4-2-4 اثر سیترات بر روی باندینگ آهن با ترانسفرین 23
2-4-2-5 اثر غلظت مختلف اکسالات بر روی باندینگ آهن با ترانسفرین: 23
2-4-2-6 اثر PH بر روی باندینگ آهن با ترانسفرین 23
2-4-3 بررسی اثر روی 23
2-4-3-1 اثر غلظتهای مختلف آهن وروی بر ترانسفرین 23
2-4-3-2 تعیین اثر غلظت مشخصی از بی کربنات بر باندینگ غلظتهای مختلف آهن با ترانسفرین 24
2-4-3-3 اثر غلظت مشخص بی کربنات بر روی باندینگ روی با ترانسفرین 24
2-4-3-4 اثر غلظت مشخص بی کربنات بر باندینگ آهن با ترانسفرین در حضور روی: 24
2-4-3-5 اثر غلظتهای مختلف روی در باندینگ باترانسفرین در حضور یون بی کربنات 24
2-5- آزمایشات دیالیز تعادلی: 24
2-5-1 محلول‌های لازم: 25
2-5-2- طرز کار با دستگاه: 25
2-5-3- اثر روی بر برداشت آهن توسط ترانسفرین: 26
2-5-4- روش کنترل PH: 26
2-5-5- طرز اندازه گیری آهن: 26
2-5-5-1- روش کار: 26
2-5-6- تعیین ثابت باندینگ آهن با ترانسفرین 27
فصل سوم-نتایج
3- نتایج : 30
3-1 تیتراسیون اسپکتروفتومتری: 30
3-1-1 تعیین طول موج ماکزیمم: 30
3-1-1-2- اثر روی بر روی متالوتایونین 31
3-1-1-3 اثر روی بر روی جذب ماکزیمم اسیدهای آمینه: 31
3-1-2 بررسی چگونگی جذب آهن توسط آپوترانسفرین: 47
3-1-2-1 اثر غلظت‌های مختلف آهن بر روی باندینگ با ترانسفرین 47
3-1-2-2 اثر زمان: 47
3-1-2-3 اثر یون بیکربنات: 47
3-1-2-4 اثر اسید سیتریک 47
3-1-2-6 اثر PH 48
3-1-3 بررسی اثر روی 48
3-1-3-1 اثر تغییرات غلظت روی 48
3-1-3-2 اثر رقابتی روی با آهن 48
3-2 نتایج حاصل از آزمایشات دیالیز تعادلی: 49
3-2-1 تعیین ثابت باندینگ آهن به ترانسفرین: 49
فصل چهارم- بحث
بحث 69
آزمایشات Invitro: 69
Refrences 71