Čočka s vysokým obsahem selenu versus toxicita arsenu

Chronická otrava arsenem (As) je celosvětovým problémem veřejného zdraví. Až 100 milionů lidí na celém světě je chronicky vystaveno nebezpečně vysokým koncentracím As v pitné vodě a potravinách. Bangladéš čelí velké výzvě v oblasti veřejného zdraví – kontaminaci podzemních vod arsenem (As). Od té doby, co byla v Bangladéši v 90. letech objevena kontaminace vody z trubkových studní As, byla As v pitné vodě snížena o 40 %, přesto zůstává přibližně 45 milionů Bangladéšanů ohroženo vysokými koncentracemi As vyššími, než je směrná hodnota WHO 10 µg/l v roce studniční voda. Roční náklady na léčbu zdravotních problémů souvisejících s As v Bangladéši se v současnosti odhadují až na 77,5 milionu USD. Nedostatek mikroživin (např. Selen) půdy vedou k méně výživným místním potravinám, což se stává partnerem v kriminalitě zhoršující toxickou zátěž způsobenou expozicí As.

Selen (Se) je stopový prvek, který je nezbytnou součástí několika metabolických drah řídících imunitní funkce. Se a As působí v těle antagonisticky tím, že soutěží v mnoha biologických funkcích. Od 30. let 20. století je známo, že arsen přidávaný do živočišné stravy působí proti toxicitě/aktivitě selenu u zvířat. Se interaguje s As a tvoří komplex; nadměrné vylučování se může nastat v důsledku tvorby komplexu Se/As za podmínek chronického požívání As a nízkého příjmu Se v potravě. Tento scénář může dále urychlit vyčerpání selenu. Opět, protože Se může tvořit komplex s As, suplementace Se může v zásadě snížit toxicitu As a také snížit účinky expozice As na mnoho dalších parametrů, jako je oxidační stres, imunotoxicita atd.

Suplementace selenu ve formě pilulek se v současnosti používá k léčbě arzenikózy. Ale prášky nejsou často dobře přijímány lidmi a jsou drahé pro rodiny s nízkými příjmy. Čočka je v Bangladéši běžnou potravinou a země již čočku dováží z Kanady. Čočka pěstovaná v Saskatchewan (SK) je bohatá na Se, většinou ve formě L-selenomethioninu, který je vysoce biologicky dostupný. Saskatchewanská čočka má průměrné hladiny selenu mezi 425-672 µg/kg, přičemž v některých oblastech dosahují hladiny selenu v čočce až 1884 µg/kg. Tato čočka s vysokým obsahem selenu, začleněná do denních jídel bangladéšských rodin vystavených As, může pomoci zmírnit příznaky dlouhodobé otravy As nákladově efektivním, nekomplikovaným a nutričně výhodným způsobem.

Červená čočka pro tento test byla pěstována v Saskatchewan, Kanada (Se = 854 ug/kg) a Idaho, USA (Se = 0,043 ug/kg). Ostatní živiny budou měřeny v obou plodinách čočky na UofS před odesláním rodinám v Bangladéši. Čočka s vysokým a nízkým obsahem selé bude balena ve dvou různých barevných balíčcích a bude dána určeným rodinám. Vyšetřovatelé i pracovníci v terénu budou zaslepeni vůči typům čočky/dahl, které se dávají každé rodině. 65g čočky na osobu/den odměří šálkem ženská hlava rodiny, která obvykle vaří moshur dahl (čočkovou polévku) denně pro celou rodinu. 65 g čočky s vysokým obsahem selenu poskytuje 55 µg Se, což je doporučená denní dávka 55 µg/osoba/den.

Postup odběru vzorků a sběr dat: Na začátku, v polovině a na konci studie (tabulka 1) budou od každého jednotlivce odebrány vzorky vody pro domácnost, plus vzorky vlasů, krve, výkalů a moči.

Voda (20 ml): V současnosti používaná pitná voda pro měření arsenu a dalších toxických a esenciálních prvků. Voda bude před skladováním okyselena na pH <2,0 ve zkumavkách bez stopových prvků při pokojové teplotě.

Moč (15-20 ml): Moč bude odebírána do zkumavek bez stopových prvků, rozdělena na alikvoty a skladována při -80°C.

Stolice (5-10 g): Stolice bude odebírána do zkumavek bez stopových prvků a skladována při -20°C.

Krev (5 ml/návštěva): Krev bude odebírána pomocí sterilní jehly a injekční stříkačky do zkumavek Vacutainer bez stopových prvků. Vzorky krve budou odeslány do Dhaka Lab ve stejný den v chladících boxech a rozděleny na plazmu a buňky, alikvot plazmy bude skladován při -80°C. Buňky Buffycoat budou uloženy v RNALater v mrazáku -80°C. Plná krev (100 ul) bude skladována při -80°C.

Vlasy: Vlasy ze zadní části hlavy budou odebrány (asi 0,2 g) pro analýzu As, protože vlasy As jsou vhodným markerem pro dlouhodobou expozici.

Laboratorní metody:

Kovy: Se bude měřen v krvi pomocí atomové absorpční spektrometrie v grafitové peci (GFAAS). Arsen ve vzorcích vlasů, stolice a moči bude měřen atomovou absorpční spektrometrií generující hydridy (HGAAS) po kyselé digesci vzorků.

Oxidační stres a antioxidační stav: výzkumníci budou měřit 8-oxo-7, 8-dihydro-2'-deoxyguanosin (8-oxodG), hlavní produkt oxidačního stresu vyvolaného ROS, v moči/plazmě dětí pomocí komerčních souprav ELISA . Redukovaný glutathion (GSH) je považován za důležitý lapač reaktivních forem kyslíku (ROS) a jeho poměr s oxidovaným glutathionem (GSSG) se používá jako marker oxidačního stresu. Antioxidační stav (GSH/GSSG) v plné krvi bude hodnocen měřením GSH a GSSG pomocí komerčních souprav.

Zánět plic: Výzkumníci budou měřit frakční vydechovaný oxid dusnatý (FENO) u účastníků (≥ 9 let) jako marker alergického zánětu plic. Monitorování FENO je jednoduché a neinvazivní s použitím ručního malého zařízení. FENO bude měřeno online technikou jednoho dechu podle publikovaných pokynů (ref.) a pokynů výrobce pomocí NIOX MINO®. FENO se zaznamená jako střední hodnota ze dvou po sobě jdoucích reprodukovatelných hodnot. Údaje FENO budou uvedeny jako p.p.b. NIOX MINO využívá IR komunikaci pro přenos dat účastníků do PC pomocí softwaru NIOX MINO Data Manager. FENO je obvykle vysoké u jedinců se současným alergickým astmatem nebo rýmou.