Soczewica o wysokiej zawartości selenu a toksyczność arsenu

Przewlekłe zatrucie arszenikiem (As) jest ogólnoświatowym problemem zdrowia publicznego. Nawet 100 milionów ludzi na całym świecie jest chronicznie narażonych na niebezpiecznie wysokie stężenia As w wodzie pitnej i żywności. Bangladesz stoi przed poważnym wyzwaniem dla zdrowia publicznego – skażeniem wód gruntowych arsenem (As). Odkąd w Bangladeszu w latach 90. odkryto zanieczyszczenie wody studziennej przez As, stężenie As w wodzie pitnej zostało zmniejszone o 40%, jednak około 45 milionów mieszkańców Bangladeszu nadal jest zagrożonych wysokimi stężeniami As przekraczającymi wytyczne WHO wynoszące 10 µg/L w woda ze studni. Roczny koszt leczenia powiązanych problemów zdrowotnych w Bangladeszu szacuje się obecnie na 77,5 miliona dolarów. Z niedoborem mikroelementów (np. Gleby selenowe prowadzą do mniej pożywnej lokalnej żywności, która staje się partnerem w zbrodni zaostrzającej toksyczne obciążenie ponoszone przez narażenie na As.

Selen (Se) jest pierwiastkiem śladowym, który jest niezbędnym składnikiem kilku szlaków metabolicznych kontrolujących funkcje odpornościowe. Se i As działają antagonistycznie w organizmie, konkurując w wielu funkcjach biologicznych. Od lat 30. XX wieku wiadomo, że arsen dodawany do diety zwierząt przeciwdziała toksyczności/aktywności selenu u zwierząt. Se wchodzi w interakcję z As, tworząc kompleks; Nadmierne wydalanie Se może wystąpić w wyniku tworzenia się kompleksu Se/As w warunkach przewlekłego spożycia As i niskiego spożycia Se z dietą. Ten scenariusz może dodatkowo przyspieszyć wyczerpywanie się Se. Ponownie, ponieważ Se może tworzyć kompleks z As, suplementacja Se zasadniczo może zmniejszyć toksyczność As, a także zmniejszyć wpływ ekspozycji As na wiele innych parametrów, takich jak stres oksydacyjny, immunotoksyczność itp.

Suplementacja selenu w postaci tabletek jest obecnie stosowana w leczeniu arszenikozy. Ale pigułki często nie są dobrze przyjmowane przez ludzi i są drogie dla rodzin o niskich dochodach. Soczewica jest powszechnym pożywieniem w Bangladeszu, a kraj ten już importuje soczewicę z Kanady. Soczewica uprawiana w Saskatchewan (SK) jest bogata w Se, głównie w postaci L-selenometioniny, która jest wysoce biodostępna. Soczewica z Saskatchewan ma średni poziom selenu między 425-672 µg/kg, a w niektórych regionach poziom selenu w soczewicy sięga 1884 µg/kg. Ta soczewica o wysokiej zawartości Se, włączona do codziennych posiłków rodzin z Bangladeszu narażonych na As, może pomóc złagodzić objawy długotrwałego zatrucia As w opłacalny, nieskomplikowany i korzystny pod względem odżywczym sposób.

Czerwona soczewica do tej próby była uprawiana w Saskatchewan w Kanadzie (Se = 854 µg/kg) i Idaho w USA (Se = 0,043 µg/kg). Inne składniki odżywcze zostaną zmierzone w obu uprawach soczewicy w UofS przed wysłaniem do rodzin w Bangladeszu. Soczewica High-Se i low-Se zostanie zapakowana w dwa różne kolorowe opakowania i zostanie przekazana wyznaczonym rodzinom. Badacze, jak również personel terenowy, nie będą wiedzieć, jakie rodzaje soczewicy/dahl są podawane każdej rodzinie. 65 g soczewicy na osobę dziennie zostanie odmierzone filiżanką głowy rodziny, która zazwyczaj codziennie gotuje moshur dahl (zupa z soczewicy) dla całej rodziny. 65 g soczewicy o wysokiej zawartości Se dostarcza 55 µg Se, co stanowi zalecaną dzienną dawkę 55 µg/osobę/dzień.

Procedura pobierania próbek i gromadzenie danych: Na początku, w połowie i na końcu badania (tabela 1) od każdej osoby zostaną pobrane próbki wody w gospodarstwie domowym, włosów, krwi, kału i moczu na miejscu.

Woda (20 ml): obecnie używana woda pitna do pomiaru arsenu i innych toksycznych i niezbędnych pierwiastków. Woda zostanie zakwaszona przed przechowywaniem przy pH <2,0 w ​​probówkach wolnych od pierwiastków śladowych w temperaturze pokojowej.

Mocz (15-20 ml): Mocz zostanie zebrany do probówek wolnych od pierwiastków śladowych, podzielony na porcje i przechowywany w temperaturze -80°C.

Kał (5-10 g): Kał zostanie pobrany do probówek wolnych od pierwiastków śladowych i przechowywany w temperaturze -20°C.

Krew (5 ml/wizytę): Krew będzie pobierana przy użyciu sterylnej igły i strzykawki do probówek Vacutainer wolnych od pierwiastków śladowych. Próbki krwi zostaną przesłane do Dhaka Lab tego samego dnia w chłodnych pojemnikach i rozdzielone na osocze i komórki, podwielokrotność osocza będzie przechowywana w temperaturze -80°C. Komórki Buffycoat będą przechowywane w RNALater w zamrażarce -80°C. Krew pełna (100 ul) będzie przechowywana w temperaturze -80°C.

Włosy: Włosy z tyłu głowy zostaną zebrane (około 0,2 g) do analizy As, ponieważ włosy As są odpowiednim markerem długotrwałego narażenia.

Metody laboratoryjne:

Metale: Se będzie mierzony we krwi za pomocą atomowej spektrometrii absorpcyjnej w piecu grafitowym (GFAAS). Arsen w próbkach włosów, kału i moczu będzie mierzony za pomocą atomowej spektrometrii absorpcyjnej generacji wodorków (HGAAS) po trawieniu próbek kwasem.

Stres oksydacyjny i status antyoksydacyjny: badacze zmierzą 8-okso-7,8-dihydro-2'-deoksyguanozynę (8-oxodG), główny produkt stresu oksydacyjnego indukowanego przez ROS, w moczu/osoczu dzieci za pomocą komercyjnych zestawów ELISA . Zredukowany glutation (GSH) jest uważany za ważny zmiatacz reaktywnych form tlenu (ROS), a jego stosunek do utlenionego glutationu (GSSG) jest używany jako marker stresu oksydacyjnego. Status przeciwutleniaczy (GSH/GSSG) w pełnej krwi zostanie oceniony poprzez pomiar GSH i GSSG przy użyciu komercyjnych zestawów.

Zapalenie płuc: Badacze zmierzą frakcję tlenku azotu w wydychanym powietrzu (FENO) u uczestników (≥9 lat) jako marker alergicznego zapalenia płuc. Monitorowanie FENO jest proste i bezinwazyjne przy użyciu niewielkiego, ręcznego przyrządu. FENO będzie mierzone online techniką pojedynczego oddechu, zgodnie z opublikowanymi wytycznymi (ref.) i instrukcjami producenta, za pomocą NIOX MINO®. FENO zostanie zapisane jako wartość średnia z dwóch kolejnych powtarzalnych odczytów. Dane FENO zostaną podane jako p.p.b. NIOX MINO wykorzystuje komunikację IR do przesyłania danych uczestników do komputera za pomocą oprogramowania NIOX MINO Data Manager. FENO jest zwykle wysokie u osób z obecną astmą alergiczną lub nieżytem nosa.