Arsenfjernelse med rødt mudder

Transkript

1 Arsenfjernelse med rødt mudder Et nyt ph.d.-studie har vist, at sorbenter udviklet på basis af rødt mudder er effektive og lovende kandidater til at fjerne arsen i vand. Der kræves en videreudvikling med fuld skalaafprøvning af Bauxsol, AB (rødt mudder), før det kan anvendes i praksis Af Hülya Genc-Fuhrman, Miljø & Ressourcer, DTU Dette er resultaterne af ph.d.-studiet»arsenfjernelse fra vand vha. havvands-neutraliseret»rødt mudder«(bauxsol)«. Rødt mudder er den stærkt basiske reminiscens efter basisk kogning af bauxit-mineraler for opløsning af aluminiumoxider. Arsenproblem i drikkevand Baggrunden for arbejdet er de stadigt strengere krav til det tilladelige indhold af det giftige arsen i drikkevand. En naturlig følge er en stigende interesse for forekomst, kemisk speciering og mobilitet af arsen i naturlige vande samt udvikling af metoder til at fjerne stoffet fra vand. Epidemiologisk medfører indtagelse af arsen svære helbredsskader på mennesker selv ved relativt lave koncentrationer i drikkevand i længere tid. Herunder findes mange kræfttilfælde i indre organer hos eksponerede personer. Naturlige ferske vandforekomster, specielt overfladevand, er oftest fri for generende arsenkoncentrationer. I mindre områder kan findes industriel forurening med høje koncentrationer. De største problemer med arsen i vand og drikkevand findes i grundvand i floddeltaer, hvor brønde og boringer er konstrueret til udvinding af mikrobiologisk sikkert drikkevand. Her er mobilisering af arsen i sedimenterne til grundvandet en trussel mod folkesundheden for millioner mennesker globalt, med de fleste tilfælde i Bangladesh og Vestbengalen i Indien. (Læs også Carsten Christophersens artikel om arsen i Dansk Kemi nr. 3, 2002, side 43) Fokus på arsenat og arsenit Arsen forekommer både i uorganiske og i organiske forbindelser i vand. Her er kun fokuseret på de uorganiske former arsenat (As(V)) og arsenit (As(III)), da kun disse menes at kunne påvirke menneskets helbred i de aktuelle koncentrationer. Fjernelse af begge former fra vand vha. Bauxsol og nyudviklede sorbenter baseret på Bauxsol er undersøgt. Der er lagt mest vægt på arsenatfjernelse, da det ifølge litteraturen og de preliminære undersøgelser er svært at fjerne den uladede arsenit ved nær-neutrale ph-værdier uden forudgående oxidation til arsenat. Binding til rødt mudder Rødt mudder er undersøgt for dets evne til at binde arsenat under vidt forskellige omstændigheder. Det ubehandlede materiale (rødt mudder) binder arsenat langt svagere end efter havvandsneutralisering (Bauxsol). Ved neutraliseringen sænkes ph fra ca. 13 til 8,2-8,6, og samtidig fældes og bindes en del calcium i materialet. Det forøger materialets evne til at binde arsenat betydeligt, og evnen til at binde arsenat er desuden afhængig af ph, dosering, arsenats startkoncentration og koncentration af andre ioner i vandet. Den stærkere binding ved lavere ph og næsten uafhængighed af ionstyrke indikerer en ligand-agtig binding og inner-sfære kompleksdannelse. Lave arsenatkoncentrationer og høje doseringer af sorbent forøger arsenatfjernelsen fra vand. Andre normalt forekommende ioners tilstedeværelse ændrer arsenatadsorptionen, idet Ca 2+ forøger adsorptionen, mens HCO 3 - nedsætter adsorptionen, og Cl - er uden indvirkning. Det viste sig, at Bauxsol kan fjerne arsenat ved relativt høje doseringer (>5g/L) dog uden at være bedre end andre kendte sorbenter. At finde den bedste sorbent Derefter blev mulighederne for at øge arsenatbindingen ved behandling af Bauxsol en med syre, syre + ophedning eller behandling med Al- og Fe-salte undersøgt. Den absolut største forbedring i arsenatbindingen fandtes i den kombinerede behandling med syre og ophedning, hvor det specifikke overfladeareal samtidig forøgedes betydeligt. Produktet kaldes Aktiveret Bauxsol (AB). Al- og Fe-salte formindskede uventet arsenatbindingen betydeligt. Årsagen er uklar, men dannelse af hydroxidgeler i porer i Bauxolen kan have blokeret adsorptionen. AB er klart den bedste af de undersøgte sorbenter. Det kan også binde arsenat ved tilstedeværelsen af konkurrerende ioner som phosphat, silicat, sulfat og hydrogencarbonat. Forståelse af involverede mekanismer De videre undersøgelser var derfor koncentreret om arsenbindingen til AB. Målet var at få en klarere forståelse af de involverede mekanismer, hvilket er en forudsætning for optimering af en praktisk udnyttelse. Både arsenats og arsenits binding til AB blev studeret på samme måde som for almindelig Bauxsol. Arsenat bindes stærkere ved lavere ph, mens ionstyrken havde lille effekt. Forhøjet temperatur forøger kapaciteten, mens begyndelseskoncentration og partikelstørrelse har lille effekt. Arsenat kan fjernes effektivt ned til den nuværende grænseværdi for As på 10 µg/l med anvendelse af 0,4 g/l AB. Arsenit fjernes bedst ved lidt højere ph med maks. omkring ph=8,5, men den absolutte kapacitet for fjernelse af arsenit er lav sammenlignet med kapaciteten for arsenat. Også de i råvand forekommende anioners interferens på arsenatadsorptionen på AB blev undersøgt. Rangordenen for nedsættelse af AB s kapacitet er phosphat>silicat>sulfat>bicarbonat på molær basis. Ved højere arsenatkoncentrationer er interferensen mere udtalt. Effekten af de to svagest interfererende sulfater og bicarbonater stiger væsentligt, hvis de optræder sammen med de stærkest interfererende. Kan brug medføre forurening? Råmaterialet for udviklede og undersøgte sorbenter er et dansk kemi, 85, nr. 10,

2 affaldsprodukt, og derfor blev det undersøgt, om behandling af vand kan medføre forurening med uønskede og giftige stoffer. For en lang række undersøgte stoffer kunne der ikke konstateres afsmitning, hvilket peger på, at Bauxsol og AB begge er stærkt bindende sorbenter for mange stoffer. Også arsenat er svært at fjerne fra en brugt sorbent. Selv ved en kras behandling ved ph=11,6 kan kun 40% fjernes. En mulig udvaskning efter placering på en losseplads er også undersøgt ved TCLPproceduren (Toxicity Characteristic Leaching Procedure). Der fandtes ikke stoffer, der overskred grænseværdierne ved denne test. Der er dermed ikke konstateret ubehagelige sideeffekter, hverken af den primære anvendelse af disse sorbenter til rensning af drikkevand eller ved bortskaffelsen af brugt sorbent. Vejen til en praktisk udnyttelse En praktisk udnyttelse af Bauxsol eller Activated Bauxsol (AB) til vandrensning i større anlæg forudsætter kontinuerte processer i søjlereaktorer. Det er de rene sorbenter ikke velegnede til pga. deres finkornethed. Til afprøvning af fikserede sorbenter blev der fremstillet to produkter, Bauxsol coated sand (BCS) og AB coated sand (ABCS). I en kontinuert reaktor blev det som ventet vist, at arsenatkapaciteten samlet set er højere end ved en batchproces. Det er muligt delvist at desorbere og dermed regenerere søjler af disse materialer, men en detaljeret undersøgelse mangler stadig. -adresse: Hülya Genc-Fuhrmann: hyg@er.dtu.dk Jens Chr. Tjell: jct@er.dtu.dk Nyt om... lim og muslinger Muslinger er eksperter i at klæbe sig meget fast til våde overflader. Muslingen udskiller gennem foden en vandfast lim, der hærder til en solid vedhæftning. Analyser af muslingelimen viser, at den indeholder store mængder af en aromatisk aminosyre DOPA, 2-amino-3-(3,4- dihydroxyphenyl)propansyre i forbindelse med en peptidkæde. I forbindelse med indsættelse af kunstige dele i mennesker er man interesseret i en lim, der fungerer i våde omgivelser, ikke nedbrydes og som ikke bliver»overgroet«af celler og proteiner. En polymer som polyethylenglycol PEG nedbrydes ikke, og væv gror ikke fast til den. En amerikansk forskergruppe har lavet en syntetisk muslingelim med en PEG-sidekæde. Denne polymer binder fast til titan- og guldoverflader med DOPA-enden, og PEG-enden forhindrer celler i at slå sig ned på den. En sådan polymer kunne også tænkes anvendt til bundmaling for skibe for at forhindre tilgroning, eller hvis den blev smurt på tænder til at forhindre den plaque, der giver huller i tænderne, i at hæfte sig til tanden. Carl Th. Sticking with mussel power Education in Chemistry 82, July 2003, Infochem1. Mussel Adhesive Protein Mimetic Polymers for the Preparation of Nonfouling Surfaces Journal of the American Chemical Society 125, 2003, side dansk kemi, 85, nr. 10, 2004

3 Nukleinsyrebaseret vaccine til fisk»og hvad arbejder du så med?«- Udvikling af nukleinsyrebaseret vaccine mod en rabiesbeslægtet virus i fisk - er ikke det forventede svar. Princippet bag den molekylære vaccine er overraskende enkelt og mere effektivt i fisk end i andre dyrearter. Når historien er fortalt, stilles der oftest interesserede spørgsmål til et forskningsområde, hvor forskere ved DFVF i Århus er blandt verdens førende Af Katja Einer-Jensen, Ellen Lorenzen, Jesper S. Rasmussen og Niels Lorenzen, Fiskesektionen, Danmarks Fødevareforskning (DFVF), Århus Egtvedsyge, også kendt som viral hæmorrhagisk septikæmi (VHS), er en af de virusbetingede sygdomme, der resulterer i størst tab hos opdrættede regnbueørreder i Europa. Derfor checkes alle danske dambrug regelmæssigt af veterinærmyndighederne. I øjeblikket er 5-10% af dambrugene direkte berørt af sygdommen, der ofte forårsager høj dødelighed (over 90%). For 40 år siden blev det på DFVF s afdeling i Århus vist, at VHS forårsages af et virus, der i sin opbygning minder om rabiesvirus. Sygdommen kan ikke behandles, og den eneste effektive metode til at begrænse spredningen har været tørlægning og kemisk desinfektion af de angrebne dambrug. I de forløbne år har der været arbejdet med at udvikle traditionelle vacciner af svækket eller dræbt virus. Men trods effektiv beskyttelse af ørreder under eksperimentelle forhold ved henholdsvis bad- eller stikvaccination har det været meget vanskeligt og kostbart at benytte disse vacciner under dambrugsforhold. Figur 2. De bedøvede fisk vaccineres i rygmuskulaturen tæt på rygfinnen med 25 ml vaccineopløsning. Figur 1. Princippet bag nukleinsyrevaccinen mod VHS. a) VHS viruspartikel (rhabdovirus). Virusgenomet koder for 6 gener, hvoraf G-gene, der indgår i vaccinen, er vist i grøn. Det immunstimulerende virale G-protein (rød) eksponeres på viruspartiklens overflade. b) G-genet (grøn) fra VHSV inkorporeret i vaccineplasmid. c) Nærbillede af G-protein. Proteinets 3-dimensionale struktur fastholdes af intramolekylære svovlbroer (S-S) og domineres desuden af fire vedhæftede sukkergrupper (her illustreret som»gafler«) [9]. Figuren er modificeret i forhold til [3]. dansk kemi, 85, nr. 10, Resultaterne fra den nye vaccine, en nukleinsyrevaccine, er derimod meget lovende. Princippet er overraskende enkelt. Det er baseret på cirkulært DNA (plasmid DNA), der indeholder genet for vaccineproteinet, i dette tilfælde overfladeproteinet (G-proteinet) fra VHS-virus (figur 1). Når et individ vaccineres, optager en lille del af cellerne vaccinen og begynder at producere det indkodede vaccineprotein. De bedøvede fisk injiceres i muskulaturen tæt på rygfinnen (figur 2), hvorefter G-proteinet udtrykkes på overfladen af de muskelceller, der har optaget plasmidet (figur 1 og 3, side 46). Dermed aktiveres fiskens immunforsvar formodentlig på samme måde som ved infektion af en normal virus. Blot med den væsentlige forskel at der ikke er noget levende virus til stede. Indtil nu har vaccinen kun været afprøvet under lukkede eksperimentelle forhold på DFVF s afdeling i Århus. Resultaterne har vist, at vaccinen meget effektivt beskytter fiskene mod sygdommen, uden at der er konstateret negative bivirknin- s

4 45 dansk kemi, 85, nr. 10, 2004

5 Figur 3. Immunhistokemisk farvning af muskelceller fra injektionsområdet. Vævsprøven er indsamlet 21 dage efter, at fisken (3-4 g) blev vaccineret med ekstra høj dosis (20 mg) af nukleinsyrevaccine. Snittet er tilsat mærket antistof som binder til G-proteinet. Rød farvning indikerer de områder hvor G- proteinet udtrykkes af muskelcellerne. Tilsvarende rød farvning observeres ikke i vævsprøver fra fisk vaccineret med plasmid uden G-genet (ikke vist). ger. Forskere i USA har udviklet en lignende vaccine mod en anden fiskevirus kendt som IHN (infektiøs haematopoietisk nekrose)-virus [1], og i de sidste 6 år har DFVF s forskere haft et tæt samarbejde med kollegerne på den anden side af Atlanten. Princippet er mere effektivt i fisk end i andre dyrearter Nukleinsyrevacciner fungerer umiddelbart godt for mange sygdomsmodeller i mus og andre mindre dyrearter. Ved forsøg med større dyr og mennesker er det derimod oftest nødvendigt at indbygge immunstimulerende komponenter eller at kombinere en primær plasmid-vaccination med booster-vaccination med andre vaccineformer. Så virker princippet tilsyneladende, og der udføres p.t. kliniske forsøg i udlandet, hvor (raske) mennesker vaccineres med nukleinsyrevacciner mod alvorlige sygdomme som hepatitis, HIV og malaria [2]. Forskere på Seruminstituttet i København arbejder f.eks. med udvikling af en DNA-vaccine mod HIV (Nyhederne, TV2, ). De mest overbevisende resultater er dog indtil videre opnået med nukleinsyrevacciner til fisk. Selv med vaccinedosis på 0.01 mg plasmid pr. fisk (3-4 g) er beskyttelsen signifikant (figur 4). Med en 0.1 mg dosis overlever næsten alle de vaccinerede fisk efter VHS-infektion, hvorimod 90% af de ikke vaccinerede fisk dør. Effekten er dog afhængig af fiskens størrelse, og større fisk kræver mere vaccine [3, 4]. Beskyttelsens varighed er ikke fuldt belyst, men god beskyttelse mod VHS og IHN kan påvises ½-2 år efter nukleinsyrevaccination [5, 6]. Så tidligt som 4-8 dage efter vaccination starter den effektive beskyttelse (figur 5). Det tidlige immunrespons er dog ikke specifikt, idet krydsbeskyttelse mod andre RNA-vira kan påvises [7, 8]. Tre til seks uger efter vaccinationen etableres de længerevarende specifikke immunmekanismer hvor bl.a. neutraliserende antistoffer indgår (figur 5). Mekanismer til aktivering af immunforsvaret Den effektive beskyttelse mod de to fiske-rhabdovirus har givet optimisme mht. brug af nukleinsyrevacciner i akvakultur sammenhænge. Men princippet har ikke kunnet inducere samme gode effekt mod andre fiskepatogener. Det er derfor nødvendigt med en nærmere karakterisering af de involverede immunologiske mekanismer. Her har VHS-nukleinsyrevaccinen og smittemodellen været nyttig. Når fisk for at opnå fuld beskyttelse vaccineres mod VHS med 100 gange mere plasmid end nødvendigt, kan tilstedeværelsen af G-proteinet på overfladen af muskelceller påvises (figur 3). I disse forsøg observeres intens inflammatorisk aktivitet omkring injektionsstedet. Netop inflammation eller på dansk»betændelsesreaktion«er et typisk tegn på aktivering af immunsystemet. Om denne respons hænger direkte sammen med vaccinens beskyttende effekt er endnu ikke afklaret. Men det står klart, at det kun er fisk vaccineret med plasmid indeholdende G-genet, der overlever smitte med VHS-virus. Den effektive aktivering af immunforsvaret formodes at være relateret til G-proteinets placering på celleoverfladen og proteinets 3-dimensionale struktur, herunder dets vedhæftede sukkerstrukturer (figur 1, [9]). For at belyse dette er forskellige G-proteinvarianter testet under eksperimentelle forhold. Forsøgene viste, at kun det oprindelige protein eller membranbundne varianter, hvor størstedelen af sukkerstrukturerne er intakte, kan inducere signifikant beskyttelse. Det støtter formodningen om, at det netop er G-proteinets forankring og rette 3-dimensionale struktur på celleoverfladen, der er afgørende for den effektive aktivering af beskyttende mekanismer. Disse observationer kan forhåbentlig bidrage til forbedring af Figur 4. Overlevelsesratio for regnbueørreder ved VHS-smitte er afhængig af vaccinedosis: 0.001, 0.01, 0.1 og 1 mg pr. fisk giver hhv. lidt, god og fuld (både ved 0.1 og 1 mg) beskyttelse mod VHSvirus. Plasmid uden G-genet (1 mg) havde ingen beskyttende effekt. Fiskene er smittet 51 dage efter vaccination, og der indgår 90 (3 x 30) individer pr. vaccinegruppe. Gengivet efter [5]. vacciner mod andre fiskepatogener og muligvis til optimering af nukleinsyrevacciner generelt. Første europæiske afprøvning under almindelige produktionsforhold I et projekt støttet af Direktoratet for FødevareErhverv og godkendt af Lægemiddelstyrelsen planlægger DFVF, i samarbejde med Dansk Akvakultur og firmaet GeneCare, at undersøge, om den nye vaccine er tilstrækkelig effektiv til at kunne beskytte fisk under dambrugsforhold. I øjeblikket arbejdes på at udrydde VHS i Danmark. Hvis vaccinen viser sig at fungere s dansk kemi, 85, nr. 10,

6 47 dansk kemi, 85, nr. 10, 2004

7 6. LaPatra, S. E., Corbeil, S., Jones, G. R., Shewmaker, W. D., Lorenzen, N., Anderson, E. D., and Kurath, G. (2001). Protection of rainbow trout against infectious hematopoietic necrosis virus four days after specific or semi-specific DNA vaccination. Vaccine 19, Lorenzen, N., Lorenzen, E., Einer-Jensen, K., and LaPatra, S. E. (2002). Immunity induced shortly after DNA vaccination of rainbow trout against rhabdoviruses protects against heterologous virus but not against bacterial pathogens. Developmental and Comparative Immunology 26, Sommerset, I., Lorenzen, E., Lorenzen, N., Bleie, H., and Nerland, A. H. (2003). A DNA vaccine directed against a rainbow trout rhabdovirus induces early protection against a nodavirus challenge in turbot. Vaccine 21, Einer-Jensen, K., Krogh, T. N., Roepstorff, P., and Lorenzen, N. (1998). Characterization of intramolecular disulfide bonds and secondary modifications of the glycoprotein from viral hemorrhagic septicemia virus, a fish rhabdovirus. Journal of Virology 72, Figur 5. Nukleinsyrevaccine-induceret beskyttelse (blå) består af nonspecifikke mekanismer (grøn) efterfulgt af specifikke mekanismer (rød). Beskyttelsen er vist som RPS a -værdier. Immunisering ved lavere temperaturer forlænger den nonspecifikke fase og forsinker den specifikke respons. Gengivet fra [3]. a RPS = relativ procent overlevelse. tilfredsstillende under dambrugsforhold, kan den blive et vigtigt værktøj i udryddelseskampagnen, idet man ved i en periode at anvende vaccinerede fisk i udsatte områder kan reducere virusets muligheder for at opformeres og spredes. Det er første gang en nukleinsyrevaccine afprøves under dambrugsforhold i Europa, og resultaterne kan få betydning for vaccinationsstrategier for akvakulturfisk i en række europæiske lande, hvor VHS og andre virusinfektioner medfører store omkostninger for dambrugerne og unødvendig belastning af omgivelserne som følge af tabt produktion. I Canada har man nylig iværksat et stort feltforsøg med nukleinsyrevaccination af laks i havbrug. Her vil de vaccinerede fisk komme til at indgå i konsumproduktionen. I det danske forsøg bliver forsøgsfiskene ikke anvendt til konsum, idet effektivitet såvel som sikkerhedsforhold under almindelige produktionsforhold ønskes klarlagt, inden kommerciel anvendelse kan komme på tale. Feltafprøvningen skal i første omgang afklare om nukleinsyrevaccinen også evner at beskytte, når produktionsrelaterede faktorer som bakterie- og parasitinfektioner, varierende vandkvalitet, stress mv. er til stede. -adresse Katja Einer-Jensen: kej@dfvf.dk Referencer: 1. Anderson, E. D., Mourich, D. V., Fahrenkrug, S. C., LaPatra, S., Shepherd, J., and Leong, J. A. (1996). Genetic immunization of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) against infectious hematopoietic necrosis virus. Molecular Marine Biology and Biotechnology 5, Liu, M. A. (2003). DNA vaccines: a review. Journal of Internal Medicine 253, Lorenzen, N., Lorenzen, E., Einer-Jensen, K., and LaPatra, S. E. (2002). DNA vaccines as a tool for analysing the protective immune response against rhabdoviruses in rainbow trout. Fish and Shellfish Immunology 12, La Patra, S., Corbeil, S., Jones, G. R., Shewmaker, W. D., and Kurath, G. (2000). The dose-dependent effect on protection and humoral response to a DNA accine against infectious hematopoietic necrosis (IHN) virus in subyearling rainbow trout. Journal of Aquatic Animal Health 12, Lorenzen, E., Einer-Jensen, K., Martinussen, T., LaPatra, S. E., and Lorenzen, N. (2000). DNA Vaccination of Rainbow Trout against Viral Hemorrhagic Septicemia Virus: A Dose-Response and Time-Course Study. Journal of Aquatic Animal Health 12, Nyt om... plumban Manfred Weidenbruch ved universitetet i Oldenburg har specialiseret sig i fremstilling af stoffer med Pb-Pb-bindinger. Senest har han og medarbejderne fremstillet det på figuren viste stof, som så vidt vides er det første med en homocyklisk blyring. R er triethylphenyl. Bos 2003, Chemical & Engineering News, 25. august: 26 organiske halvledere Tobin J. Marks ved Northwestern University i Chicago fremstiller organiske halvledere. På figuren er vist strukturen af et par eksempler. Bos Steve Ritter 2003: Semiconductor switcheroo. Chemical & Engineering News. 1. September: 9. dansk kemi, 85, nr. 10,

8 49 dansk kemi, 85, nr. 10, 2004

9 DanSAK De følgende artikler er blevet til på baggrund af indlæg afholdt ved DanSAK Ny selenmetabolisme Forbedrede analysemetoder giver et nyt syn på metabolisme af selen. En kombination af HPLC, CE, ICP-MS og nano-esi-ms viser, at hovedmetabolitterne af selen i urin er selenosukkere og ikke som tidligere antaget trimethylselenonium-ionen Af Bente Gammelgaard, Lars Bendahl, Danmarks Farmaceutiske Universitet Selen er et essentielt grundstof, der udøver sin effekt via selenoproteiner, hvori selen er indbygget som aminosyren selenocystein. Der findes mere end 30 selenoproteiner, hvoraf 18 er sekventeret. Hovedparten af selenoproteinerne har en antioxidativ effekt, og de mest kendte er glutathionperoxidaserne [1]. Selen formodes desuden at have en cancerforebyggende effekt. Det blev påvist i et amerikansk studium, hvor effekten af selen blev sammenlignet med placebobehandling på en gruppe personer med en fortid som hudcancerpatienter. Undersøgelsen viste ingen effekt på hudcancer, men en betragtelig effekt på andre cancerformer som lunge-, colon- og prostatacancer [2]. cancerbeskyttende effekt opnåedes hos den tredjedel af patienterne, der havde de laveste start-serumkoncentrationer af selen svarende til mindre end 106 µg Se/L. Eftersom de gennemsnitlige serumniveauer for befolkningen i de fleste europæiske lande ligger under denne værdi, er det nærliggende at øge den anbefalede daglige selenindtagelse. Selen har imidlertid et snævert terapeutisk indeks. Den maksimale risikofri indtagelse ligger under 400 µg om dagen, og toksiske symptomer kan optræde ved daglig indtagelse af mængder over 900 µg. Samtidig er det ikke fuldstændig belyst, hvordan selen metaboliseres og udskilles i mennesker, eller om metabolismen og udskillelsen er afhængig af, i hvilken form det indtages. I de fleste vitamin-mineraltabletter er selen tilsat som uorganisk selenit. I fødevarer og kosttilskudspræparater findes det som selenberiget gær med en lang række organiske forbindelser f.eks. aminosyrer primært som selenomethionin. Figur 1. Skema over selens metabolisme. Den forebyggende effekt blev påvist efter et dagligt selenindtag på 200 µg givet i form af selenberiget gær. En dosis, der er betragteligt højere end de 50 µg, som er den anbefalede daglige dosis i Danmark. Den anbefalede dosis er sammenlignelig med de anbefalede mængder i USA (55 µg) og England (75 µg for mænd og 60 µg for kvinder). De engelske værdier er baseret på den mængde selen, der skal tilføres organismen for at opnå maksimal aktivitet af de kendte selenoproteiner. Europæere får måske for lidt selen Et interessant resultat af cancerundersøgelsen var, at den største Figur 2. Kromatogram af urinprøve analyseret ved ionparkromatografi og ICP-MS-detektion. Sort: Intensitet af 82 Se, grå: UV-absorbans. Den cancerbeskyttende effekt menes ikke udelukkende at skyldes selenoproteinerne, idet methylerede selenforbindelser har langt større effekt end selenit og selenomethionin i cellemodeller. Der er derfor brug for yderligere forskning i, hvordan forskellige selenforbindelser metaboliseres og udskilles samt studier over langtidseffekten ved indtagelse af forøgede selenmængder. dansk kemi, 85, nr. 10,

10 DanSAK Selens metabolisme Det hidtidige kendskab til selens metabolisme bygger primært på data fra rotter efter indgift af forholdsvis store mængder selen (figur 1). Ifølge denne model reduceres selenit til selenid, der herefter inkorporeres i selenoproteinerne. Selenomethionin kan enten indbygges i alle proteiner i konkurrence med methionin, idet organismen ikke kan skelne mellem den svovlholdige methionin og den selenholdige analog eller selenomethionin kan, via omdannelse til selenocystein og nedbrydning til selenid, indbygges i de funktionelle selenoproteiner. Dvs. alle selenforbindelser omdannes ifølge denne model til en pool af selenid før indbygningen i de essentielle selenoproteiner. Udskillelsen af selen skulle herefter foregå ved trinvis methylering til methylselenol, dimethylselenid, der udåndes med en karakteristisk hvidløgslignende lugt og trimethylselenonium-ionen, der udskilles i urin. Modellen er udviklet af Ganther i 1980 erne [3] og har siden været udgangspunkt for, hvilke forbindelser man forventer at finde i urin. Hovedmetabolitten i urin efter selenindtagelse Udvikling af effektive separationsteknikker og kobling af disse til ICP-MS og ESI-MS har gjort det muligt at identificere selenmetabolitter i human urin efter indtagelse af normale selendoser. Udfordringen ligger i, at totalindholdet af selen i normal urin typisk er under 30 µg/l fordelt på flere forskellige forbindelser. Det høje saltindhold i urin vanskeliggør opkoncentrering af prøverne. Selenforbindelser i urin er små polære forbindelser, der ikke så let som lægemiddelstoffer adskilles fra matricen ved f.eks. fastfaseekstraktion. s Figur 3. De tre selenosukkere, der er identificeret i human urin. 51 dansk kemi, 85, nr. 10, 2004