Czad

Zaczyna się sezon grzewczy, dlatego dobrze jest napisać coś o sprawie w prawdzie znanej, ale jak pokazują statystyki zapominanej, mianowicie o tlenku węgla.

Tlenek węgla jest związkiem węgla na stopniu utlenienia II, rzadziej występującym w przyrodzie. Zwykle we wzorach tej cząsteczki zaznacza się, że między tlenem a węglem znajdują się dwa wiązania, jednak badania pokazały że mamy do czynienia z niepełnym wiązaniem potrójnym. Ten nietypowy dla tlenu stan wiąże się z przesunięciem jednej z wolnych par elektronowych tlenu, i utworzeniem wiązania koordynacyjnego. Ot taka ciekawostka.

Tlenek węgla powstaje podczas spalania związków organicznych, przy niedostatecznym dostępie tlenu. Jest gazem bezbarwnym, pozbawionym smaku i zapachu. Dawniej, gdy do ogrzewania mieszkań i oświetlania ulic używano gazu świetlnego, zawierającego bardzo dużo tlenku węgla, jedynym ostrzeżeniem był zapach spalenizny, często jednak spaliny, zwłaszcza te z piecyków gazowych, są bezwonne. Szacuje się że przy niedostatecznej wentylacji, piecyk gazowy może w ciągu minuty wytworzyć śmiertelną ilość czadu - a niestety często bywa że tego typu piecyki montowane są w łazienkach pozbawionych wywietrzników, stąd często słyszy się o zaczadzeniu w tym miejscu. Bywa też, że wentylacja ulegnie awarii, czy to w skutek warunków pogodowych, czy zatkania kurzem, czy nawet wskutek niewłaściwie przeprowadzanego remontu. Dlaczego jednak czad jest tak niebezpieczny?

Wszystko to wiąże się z naszą krwią, a dokładniej z sposobem przenoszenia tlenu. Już tu kiedyś opisywałem budowę hemoglobiny - białko globinowe połączone z Hemem, zawierającym w pierścieniu porfirynowym skompleksowany atom żelaza dwuwartościowego. Atom taki może tworzyć kompleksy z sześcioma ligandami - w tym przypadku cztery miejsca zajmują azoty pierścienia, piąte białko globinowe a szóste może wiązać inne cząsteczki. Na przykład tlen.
Gdy krew, porozdzielana w naczynkach włosowatych znajdzie się w płucach, wiąże tlen tworząc oksyhemoglobinę:

Hb + O2 → oxHb

Ponieważ ciśnienie cząstkowe tlenu we krwi w pęcherzykach płucnych (a zatem jego stężenie) jest wysokie, równowaga reakcji jest silnie przesunięta w prawo, a zatem oksyhemoglobina jest trwalsza. Gdy natlenowana krew znajdzie się jednak wśród potrzebujących go tkanek, a zatem tam, gdzie ciśnienie cząstkowe tlenu jest małe, reakcja odwraca się i tlen jest uwalniany. Dodatkową pomocą jest tu fakt, że w tych miejscach wyższe jest stężenie dwutlenku węgla, a co za tym idzie, warunki są tam bardziej kwaśne. A w takich warunkach oksyhemoglobina jest mniej trwała. Nie potrzebny organizmowi dwutlenek węgla jest usuwany, choć hemoglobina ma tutaj mniejsze znaczenie - jedynie część CO2 jest wiązana z hemoglobiną i to nie w formie kompleksu z żelazem a karbaminianu powstałego w reakcji z częścią białkową.
I tak wszystko sprawnie działa, dopóki nie pojawia się tlenek węgla.

Żelazo chętnie tworzy kompleksy z tlenkiem węgla, tak zwane karbonylki, ma on bowiem zależnie od formy rezonansowej jedną lub dwie pary elektronowe. Podobnie rzecz się ma z atomem żelaza w hemoglobinie. Tlenek podstawia się w wolne miejsce i tworzy karboksyhemoglobinę, stanowiącą kompleks blisko 200 razy trwalszy od oksyhemoglobiny. Nawet gdy taka cząsteczka znajdzie się w środowisku silnie natlenionym, nie przyjmie już cząsteczki tlenu

Hb + CO → HbCO

Jak zatem łatwo się domyśleć, z każdym haustem zaczadzonego powietrza, coraz większa ilość krwi nie może przenosić tlenu. W efekcie człowiek zaczyna się dusić "od środka". Już 0,16% czadu w powietrzu wywołuje zgon po dwóch godzinach.
Niestety natura nie przewidziała u nas mechanizmu wykrywającego zmniejszenie ilości tlenu. Mamy jedynie receptory wykrywające zwiększenie stężenia dwutlenku węgla, które w takiej sytuacji pobudzają ośrodek oddechowy, co objawia się przyspieszeniem i pogłębieniem oddechu, ale przed czadem nie ostrzega nas nic. Dlatego wszystkie wczesne objawy podtrucia są związane z pogłębiającym się niedotlenieniem.

Pierwsze objawy podtrucia są nieswoiste. Badani poddani niewielkim dawkom popełniali więcej błędów w testach sprawdzających na przykład rozróżnianie odcieni, wybór właściwej liczby w szeregu czy też ich pismo stawało się mniej staranne. Błędy w testach narastały wraz ze stężeniem aż do poziomu ok. 0,01% tlenku w powietrzu (co odpowiadało ok. 10% karboksyhemoglobiny we krwi) kiedy to pojawiał się lekki ból głowy, czy uczucie ucisku w piersiach. Dla silniejszych podtruć ból głowy narastał, pojawiało się zmęczenie i apatia, mdłości i przyspieszenie tętna, a poziom 50% karboksyhemoglobiny mógł już wywoływać niebezpieczne zapaści.
Z drugiej ręki wiem, że gdy policja lub strażacy wchodzą do mieszkania osoby zatrutej czadem, często znajdują jej ciało leżące w pobliżu okna. Takie osoby zauważały, że dzieje się coś niedobrego i chciały zaczerpnąć tchu, jednak przy takim stężeniu czadu pojawia się niebezpieczny objaw, mianowicie osłabienie mięśni kończyn, przez co często ofiary nie miały sił aby podejść do okna.
Ostatecznie pojawia się śpiączka i zgon wskutek uszkodzenia mięśnia sercowego.
W patologii stwierdza się karminowe zabarwienie skóry i plam opadowych. Karboksyhemoglobina jest bowiem ciemnoczerwona, więc nie pojawia się nawet ostrzegawczy w przypadku zwykłych duszności objaw zsinienia warg.

Jak ratować zatrutych? Przede wszystkim trzeba wynieść ich na świeże powietrze i w razie potrzeby podtrzymywać sztucznie oddech. W warunkach szpitalnych stosuje się tlenoterapię, nawet w warunkach hiperbarycznych, aby dotlenić organizm. Można też przetaczać choremu niezatrutą krew. Ponadto groźnym następstwem niedotlenienia jest zakwaszenie organizmu, które też należy likwidować. Późne objawy związane z niedotlenieniem, głównie ze strony układu nerwowego i serca, mogą utrzymywać się jeszcze wiele miesięcy po wyzdrowieniu.
Kontrowersyjną kwestią jest kumulowanie się skutków lekkich podtruć. Na to aby tlenek węgla gromadził się w organizmie nie ma dowodów, jednak dłuższa ekspozycja na małe stężenia wywołuje objawy neurologiczne a nawet psychiczne, podobne do chorób otępiennych a więc osłabienie pamięci, inteligencji czy trudności w skupieniu uwagi, a czasem też trudności w poruszaniu, uciążliwe bóle głowy i sztywność palców, związana zapewne z uszkodzeniem nerwów.

Powszechnym źródłem tlenku węgla jest dym papierosowy, zawierający do 4% tego związku. U nałogowych palaczy stężenie karboksyhemoglobiny we krwi osiąga poziom 7-10%, można więc zakwalifikować ich do lekko zatrutych. Sądzi się że to właśnie ten efekt, oprócz wpływu innych szkodliwych związków, odpowiada za spadek masy urodzeniowej dzieci matek palących w czasie ciąży. Również spaliny silników spalinowych zawierają tlenek węgla, co bywa przyczyną masowych zatruć w garażach czy halach magazynowych, gdzie używa się spalinowych wózków widłowych. Z tej też przyczyny zakazano używania w samochodach systemów ogrzewania przy pomocy spalin.

Nie do pominięcia jest też kwestia częstych samobójstw czy to gazem świetlnym, czy spalinami wprowadzanymi celowo do samochodu.

Czarna historia CO
Tlenek węgla powodował i wciąż powoduje dużą ilość zatruć, czy to rozmyślnych, czy to przypadkowych. Rocznie w Polsce notuje się kilkadziesiąt zgonów z tej przyczyny. W USA jest to około 1,5-2 tyś zgonów. Liczba ta jest jednak zapewne znacznie większa jeśli uwzględni się, że zaczadzenie jest główną przyczyną śmierci w wyniku pożarów. Wielokrotnie był przyczyną masowych tragedii.

Najtragiczniejsza jaką można przypisać samemu tylko tlenkowi, miała miejsce w 1944, w nieoczekiwanym miejscu - w pociągu.

3 marca 1944 roku pociąg numer 8017 wyjechał z Neapolu, kierując się w stronę górskiej miejscowości Potenza. Był to pociąg pierwotnie towarowy, do przewozu drewna, pospiesznie zamieniony na pasażerski, ciągnięty przez dwa parowe silniki opalane węglem. Skład składał się z 47 wagonów i dwóch lokomotyw, co przy dość znacznym ciężarze miało pomóc w pokonywaniu stromych odcinków. O godzinie 19 stanął na stacji Battipaglia, gdzie w trakcie konserwacji wsiadło do niego ostatnich kilkanaście osób, zwiększając liczbę pasażerów do blisko sześciuset. Stamtąd ruszył dalej i minąwszy stację Bolvano wjechał w długi tunel za którym po 20 minutach miał dotrzeć do Bella-Muro Locano. Gdy jednak pociąg się nie pojawiał, zaniepokojona obsługa wysłała tam człowieka na drezynie, który wkrótce wrócił z przerażającą wiadomością.
Oto bowiem pociąg wjechał do tunelu, wewnątrz którego szyny biegły z dość dużym nachyleniem 12,8 ‰ . Był jednak znacznie obciążony pasażerami, zaś szyny najprawdopodobniej oblodzone, dlatego nie mogąc wjechać pod górę zatrzymał się w odległości 800 metrów od wlotu, z dwoma wagonami wystającymi na zewnątrz. Załogi obu lokomotyw znajdujących się wewnątrz tunelu, zaczęły więc dorzucać więcej węgla do kotłów, aby zwiększyć moc. Wszystkie spaliny z obu kotłów trafiały zatem do wąskiej przestrzeni tunelu, osiągając śmiertelne stężenie. Gdy z najbliższej stacji przybyła pomoc, zaś pociąg został wysunięty z tunelu, wszyscy pasażerowie z wagonów wewnątrz tunelu już nie żyli, zaś ci w dwóch ostatnich byli w znacznym stopniu podtruci.
Różne źródła podają rozbieżne, ale i tak okropne liczby ofiar, pomiędzy 427 a 549 śmiertelnie zatrutych. Ofiary zostały szybko pochowane w masowych grobach, zaś wieść o katastrofie nie była szeroko rozgłaszana, ze względu na wojenną propagandę. Tajemnicą poliszynela było, że węgiel jaki dostępny był wówczas na rynku, ze względu na blokady gospodarcze był bardzo słabej jakości, co mogło przyczynić się do pogorszenia jakości spalania. Była to najgorsza katastrofa kolejowa we Włoszech.[1]

Jednak już wcześniej tlenek węgla zasłużył na złą sławę. Był bowiem, o czym nie każdy dziś wie, jednym z pierwszych narzędzi eksterminacji więźniów użytych podczas II wojny światowej. Zanim jeszcze wynaleziono Cyklon B, zabijanie żydów i innych większych grup dokonywało się na miejscu w specjalnych ciężarówkach (gaswagen). Zabijanych upychano w tylnej pace specjalnie uszczelnionej ciężarówki, którą zamykano i ustawiano na jałowy bieg, kierując specjalnymi przewodami spaliny do środka. Była to zatem przenośna komora gazowa, pozwalająca w ciągu kilku minut zabić 20-30 osób. [2] Komór takich używano w obozie w Chełmnie.

W późniejszych latach notowano jedynie przypadkowe zatrucia czadem, często w trakcie pożarów. Przykładem może być tragedia z roku 1990 , kiedy to w pożarze nocnego klubu Happy Land Social Club w Nowym Jorku zginęło 87 osób. Autopsja wykazała, że żadna z tych osób nie zginęła w wynika działania ognia, zaś wszystkie z powodu zatrucia dymem zawierającym tlenek węgla, cyjanowodór i inne produkty pirolizy tworzyw sztucznych. Pożar był wywołany umyślnym podpaleniem przez byłego pracownika klubu, którego skazano na astronomiczną karę 178 razy po 25 lat.[3]

W naszym kraju do największych tragedii należy z pewnością zatrucie w Żychlinie w 2006 roku. Gdy rodzina państwa Groszków zjechała do rodziców na Sylwestra, najmłodsze dziecko, trzyletni chłopiec, zaczął się źle czuć. Domownicy sądzili, że przyczyną złego samopoczucia była zupa pomidorowa. Gdy stan chłopca się pogorszył, jego matka pojechała z nim do szpitala. Nie mogąc dodzwonić się do rodziców wysłała tam męża, który zastał domowników zaczadzonych. Zginęli wówczas dziadkowie, rodzice i dwoje wnuków. Czad ulatniał się z niesprawnego piecyka gazowego.[4]

Czy nie dosyć tych okropności? Jak się ktoś przestraszy, to może ktoś pomyśli, żeby się zabezpieczyć. Czujniki tlenku węgla nie są urządzeniami drogimi, a jednak mało kto je posiada. Siedzą Polacy w owianych śniegiem domkach, w których w większości izolacja termiczna jest słaba, zaklejają plastrem kratki wentylacyjne, kupują plastikowe, szczelne okna i jeszcze się dziwią, że w kominie słaby ciąg. A jak potem dojdzie do tragedii, to jest wielkie zaskoczenie.

Trzeba trochę ostrożności. A że sezon grzewczy już się zaczyna, warto brać to wszystko pod rozwagę.
-------
[1] http://it.wikipedia.org/wiki/Disastro_di_Balvano Więcej relacji w książce "Niezwykłe katastrofy XX wieku" Andrzeja Grobickiego
[2] http://www.deathcamps.org/gas_chambers/gas_chambers_vans_de.html
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Happy_Land_fire
[4] http://www.rp.pl/artykul/80451.html?print=tak

Szpinak w żyłach

Chciałbym zająć się tu drobną, ale mającą duże oddziaływanie sprawą, wynikłą po części ze zbytnich uproszczeń w mediach, a po części może ze sprytu specjalistów od marketingu, liczących na ludzką niewiedzę.

Ci, którzy spędzali dzieciństwo przed telewizorem nastawionym na takie kanały jak Carton Networks, przypomną sobie zapewne postać siłacza w marynarskim ubranku, znanym jako Peppeye, któremu duże dawki szpinaku pomagały rozprawić się z przeciwnościami losu. Wydaje się, że postać miała pierwotnie stanowić zachętę dla dzieci, aby zajadały się szpinakiem, będącym bardzo zdrowym dzięki dużej zawartości żelaza. Akurat z tym żelazem, okazało się że to nie prawda i nawet nie wiadomo kiedy i dlaczego ta błędna informacja zaczęła krążyć, ale szpinak rzeczywiście można dzieciom polecić, o ile oczywiście nie otrzymają go w postaci szaro-zielonej papki, która kilka miesięcy przeleżała w zamrażalniku ( warto zauważyć, że puszkowany szpinak Popeye'a jest wyraźnie szpinakiem liściastym, a taki jest podobno najsmaczniejszy). Sam niedawno odkryłem, że lekko podsmażone naleśniki ze szpinakiem, polane sosem czosnkowym, to danie nadzwyczaj smaczne i sycące. Zawiera różne witaminy, minerały i jest bardzo zielony.
Co z tego że zielony?

Moim zdaniem jest to głównie oznaka świeżości, ale co niektórzy przypisują jej znaczenie znacznie większe, bo oto barwiący liście chlorofil miałby mieć nadzwyczajne właściwości:

Tak, jak jakość benzyny poznajemy po wysokości liczby oktanów, tak jakość zielonego pokarmu określa ilość pigmentu chlorofilowego. Już w 1940 roku w czasopiśmie chirurgicznym "Journal of Surgery" pojawiła się informacja o 1200 chorych, u których chlorofil przyspieszył gojenie ran. Według Barbary Simonshon chlorofil zachowuje się jak kondensator energii słonecznej. Dr Swope mówi o nim, że "zieloną krew roślin zmienia w naszym organizmie na czerwoną". Dlaczego? Warto zwrócić uwagę na fakt, że hemoglobina - nasz barwnik krwi - ma podobną do chlorofilu strukturę chemiczną. Dzięki chlorofilowi rośliny żyją, a my oddychamy. Chlorofil poprawia obraz krwi, przyspiesza gojenie ran, poparzeń i chroni organizm przed stanami zapalnymi i infekcjami. Dzięki niemu transport tlenu jest lepszy, co zapobiega powstawaniu infekcji. Chlorofil w swej budowie jest podobny do hemoglobiny krwi : w hemoglobinie białkowa struktura formuje się wokół molekuły żelaza, w chlorofilu wokół magnezu. Dlatego właśnie chlorofil wpływa na organizm w ten sam sposób jak hemoglobina czyli podwyższa poziom tlenu.
Cały organizm zostaje dotleniony, w tym komórki mózgowe, co przekłada się na dobre samopoczucie i jasność myślenia.[1]

albo:

Dzięki chlorofilowi dostarczamy organizmowi niezbędne minerały, bez których nie da się żyć. Gdy jemy pokarm z zawartością chlorofilu, magnez jako jego główny element, dostaje się bezpośrednio do tkanki mięśniowej. Tam służy dobrej kondycji serca i układu oddechowego. Magnez jest właśnie tym pierwiastkiem, który rozpręża skurcze mięśni, uspakaja zakończenia nerwowe i usprawnia oddychanie. To też magnez jest jednym z ważniejszych minerałów. Podczas jego uwalniania z chlorofilu staje się mały cud. Chlorofil pochłania żelazo i zamienia się w ludzką krew.[2]

Gdyby było tak dobrze, to by było wspaniale, niestety dane naukowe na ten temat nie są jednoznaczne. Mało znalazłem prac na temat wchłaniania i biotransformacji chlorofilu w organizmach zwierzęcych. Gdyby chodziło o chlorofil w roślinach, to z samych abstraktów by się kilka tomów złożyło, jednak co do zwierząt miałem trudności. Na szczęście znalazłem wystarczająco aby sklecić artykuł i dojść do jakichś wniosków. Ale najpierw opowiem o naszym bohaterze:

Chlorofil to zielony barwnik roślinny, niezbędny do przeprowadzenia procesu fotosyntezy. Jego nazwa pochodzi od greckiego "chloros" czyli "zielony". Nie zawiera chloru. Właściwie w roślinach występują dwa jego rodzaje - chlorofil a i chlorofil b, różniące się podstawnikami pierścienia tetrapirolowego. Grupa ta jest heterocyklicznym pierścieniem o właściwościach aromatycznych, z czterema atomami azotu otaczającym wewnętrzny otwór. Podstawową formą, z której wywodzą się wszystkie inne, jest porfiryna:
Kropkami oznaczyłem pary elektronowe na atomach azotu. Mają one tutaj zasadnicze znaczenie, mogą bowiem uczestniczyć w tworzeniu wiązań koordynacyjnych, a zatem w tworzeniu kompleksów z kationami metalu. Cząsteczki zawierające pierścień w takiej właśnie formie, nazywany porfirynami, istnieją jednak jego różne pochodne, różniące się liczną i rozmieszczeniem wiązań podwójnych.
Związki zawierające taki pierścień spełniają wiele ważnych funkcji biologicznych. Przykładem witamina B 12, gdzie atomem skompleksowanym jest kobalt Co (III), pierścień przyjmuje w tym związku formę korynową, to jest pozbawioną czterech wiązań podwójnych w pięciokątnych członach pirolowych. W przypadku dwóch omawianych związków, w chlorofilu pierścień chlorynowy kompleksuje magnez, zaś w hemie w hemoglobinie pierścień porfirynowy kompleksuje żelazo II.

Związki tetrapirolowe dzięki obecności wielu skondensowanych wiązań podwójnych pochłaniają światło o różnych długościach fal. Dla chlorofilu jest to głównie światło czerwone i fioletowe, dlatego związek ma ciemnooliwkowy lub chłodny "morski" kolor. Aby rośliny mogły korzystać też z innych długości fali (dla światła słonecznego maksimum natężenia ma kolor zielony) wytwarzają barwniki o innych kolorach, głównie karotenoidy pochłaniające zieleń a więc czerwone. Mieszanka tych barwników decyduje o soczystym odcieniu liści roślin.
Gdy na chlorofil w chloroplastach pada światło, pierścień chlorynowy pochłania jego część. Wzbudzona w nim energia za pośrednictwem odpowiednich białek zostaje zamieniona na energię chemiczną przekazywaną w cząsteczkach ATP i NADPH. Roślina zużywa ją na przeprowadzanie skomplikowanych reakcji metabolicznych, zamieniających wodę, dwutlenek węgla i składniki mineralne, w cukry, białka, tłuszcze, drewno, jabłka i wszystko inne z czego roślina jest zbudowana. Nie będę tego szerzej omawiał, bo to rzecz dosyć skomplikowana.
Owo przeniesienie pochłoniętej energii na inne cząsteczki może jednak mieć również niekorzystne skutki. Przykładem jest choćby Hyperycyna, występująca naturalnie w Dziurawcu zwyczajnym. Przy dłuższym stosowaniu zioła może osiągnąć w skórze stężenie, powodujące po wystawieniu na słońce rumień i oparzenia. Następuje tutaj takie samo wzbudzanie cząsteczki, jednak energia wzbudzenia przekazywana jest nieprzygotowanym na to białkom, lipidom i związkom nukleinowym komórek skóry. Stąd zaleca się ostrożność przy korzystaniu ze specyfików zawierających to zioło. Inną przypadłością związaną z gromadzeniem się w organizmie porfiryn jest Porfiria, która oprócz zaburzeń układu nerwowego objawia się między innymi uczuleniem na światło. Skądinąd próbuje się wykorzystać tę właściwość w fotodynamicznym niszczeniu czerniaka

A co z barwnikiem krwi? W tym przypadku światło nie jest potrzebne do działania kompleksu, głównym bowiem czynnikiem decydującym o właściwościach biologicznych hemu jest nie zupełnie skompleksowane żelazo.
Już tu pisałem o kompleksach żelaza. W żelazocyjankach do jednego kationu żelaza podłączało się sześć grup cyjankowych. W przypadku hemu jeden atom żelaza jest zatrzymany przez cztery atomy azotu wewnątrz pierścienia, natomiast dwie strony pozostają wolne. Atom centralny może teraz utworzyć kompleksy z rozmaitymi ligandami nieorganicznymi, jak na przykład z cząsteczką tlenu, czemu sprzyja kształt przyłączonego białka globinowego. Hemoglobina zostaje zatem utlenowana ale nie utleniona. Zapominają o tym ci, którzy z przyczyn zdrowotnych zażywają bądź wstrzykują sobie takie "cudne" specyfiki, jak chloran potasu czy woda utleniona, twierdząc, że natleniają organizm. W takich przypadkach żelazo II utlenia się do żelaza III a takie nie ma zdolności do wiązania tlenu.

Tak więc w ogólnym zarysie hem w krwi ma coś wspólnego z chlorofilem roślin, jednak czy różnica polega tylko na rodzaju kompleksowanego metalu? Zobaczmy:

Pierścień jest, ale podoczepiane są do niego różne podstawniki. Pół biedy, gdy jak w przypadku chlorofilu, doczepiony jest długi łańcuch nienasyconego alkoholu, przez co związek staje się formalnie estrem - to można zhydrolizować i nie będzie sprawy; jednak inne podstawniki alkilowe są z nim połączone bezpośrednio, a to jest już trudniejsze do przekształcenia. Poza tym w chlorofilu mamy pierścień chlorynowy a w hemie porfirynowy - niby różnica dotyczy jednego wiązania mniej czy więcej, ale w chemii często tyle wystarczy abyśmy mieli do czynienia z całkiem innym związkiem.
Zresztą aby chlorofil zamienił się w hem, musi najpierw zostać wchłonięty, a żeby został wchłonięty, musi zostać spożyty. Niestety po spożyciu chlorofil ląduje w żołądku, którego silnie kwaśne środowisko odszczepia magnez zamieniając cząsteczkę w szarawą feofitynę. Jak wynika z badań na które się natknąłem, fityny są praktycznie jedynym wykrywalnym metabolitem chlorofilu w kale, co oznacza, że związek w całości ulega przemianie w formę bezmagnezową[3][5]. Wizja zielonego barwnika krążącego mam w żyłach i we właściwych miejscach zamieniającego się w potrzebne związki jest zatem błędna.

Czy wobec tego chlorofil może być dobrym dostarczycielem magnezu? Podobno minerały w chelatach wchłaniają się lepiej, a chelat to przecież taki właśnie kompleks.
Policzmy:
masa molowa chlorofilu a to 893.49 g/mol , dzienne zapotrzebowanie magnezu to ok 300-400 mg na dobę . Jedna cząsteczka chlorofilu zawiera jeden atom magnezu, więc mol cząsteczek zawiera 24 g magnezu. Robiąc z tego proporcję stwierdzamy, że dzienna dawka magnezu zawarta jest w ok. 14-15 gramach chlorofilu. Jak na czysty związek to ze dwie łyżki, co oczywiście nie zmieści się w jednej - dwóch kapsułkach. Szpinak zawiera 3 do 5% chlorofilu, więc na dzienną dawkę przypada około kilograma zieleniny. Raczej takie sobie to źródło, nawet przy założeniu 100% wchłaniania ( uwolniony magnez w rzeczywistości wchłania się słabo), choć oczywiście jakaś korzyść zawsze jest.

No dobrze. Chlorofil się nam demagnezuje, ale może owe fityny są wchłaniane? A owszem.
Znalazłem takie badanie, w którym szczurom podano feofitynę znakowaną węglem C-14, otrzymaną za pomocą preparatywnej chromatografii cienkowarstwowej wyciągu z liści tytoniu rosnącego na pożywkach wzbogaconych w ten izotop. Dlaczego akurat z tytoniu nie wiem, może dobrze się go stosuje do tych celów. W każdym razie po rozdziale i potwierdzeniu tożsamości związku, podano go szczurom po czym monitorowano radioaktywność wszystkich wydzielin. Okazało się, że część fityn pojawiła się we krwi, stanowiąc jednak około 1-2% całej podanej ilości. [4]

A co nasz organizm robi z fitynami? Trawi je. Może się to wydać nielogiczne, ale nie ma u nas mechanizmu recyklingu piroli ze zużytych krwinek. Organizm wydala je jak tylko może. Gdy czerwone krwinki obumrą wyłapuje je śledziona. Tam żelazo jest odszczepiane a enzymy rozrywają pierścień tworząc zieloną biliwerdynę, która po dalszych przekształceniach i wędrówce do wątroby zamienia się w żółtą bilirubinę, ta jest sprzęgana z kwasem glukuronowym i wydalana z żółcią do jelit gdzie bakterię przerabiają ją na sterkobilinogen, o barwie brązowej, stanowiący o kolorze kału. Na mniejszą skalę obserwujemy te przemiany w przypadku stłuczeń - najpierw wylana pod skórę krew zabarwia je na czerwono, potem na niebiesko aby przejść w zieleń i lekką żółć.
Cząsteczka feofityny różni się od hemu, jest jednak do niego na tyle podobna, że organizm będzie ją poddawał tym samym przemianom, więc z rozchodzenia się po organizmie nici. Nową porcję hemu wytworzy sobie w genialny sposób z prostych aminokwasów (a więc z białek). Zatem pomysł aby chlorofil zamieniał się w krew i natleniał organizm, wobec metabolizmu przepada z kretesem. Nie jest też tak, że chlorofil roślinny pochłonął tlen i będzie go nam oddawał, czy też że zastąpi hemoglobinę i sam będzie go przenosił do potrzebujących tkanek przy okazji zabijając wirusy i bakterie, jak sugeruje wiele stron. Nie do tego rośliny go wytarzają, żeby wiązał zupełnie im niepotrzebny tlen, on ma jedynie dostarczyć chemicznej energii po naświetleniu. Tej energii zresztą nie magazynuje, i nie będzie nam oddawał, nie jest więc "płynnym słońcem" jak piszą inne strony.

Kwestię natleniania organizmu chlorofilem podjął popularyzator nauki Ben Goldacre, a zrobił to w tak wspaniałym stylu, że warto go zacytować:

...pani doktor zalecała spożywanie szpinaku oraz ciemniejszych liści roślin, ponieważ zawierają więcej chlorofilu. Według pani McKeith jedzenie ich ma dobroczynne skutki, ponieważ "zawierają dużo tlenu" i naprawdę "natleniają Twoją krew". Ten sam nonsens powtarza się co rusz w jej książkach. (...) Czy chlorofil zawiera dużo tlenu? Nie. Pomaga wytwarzać tlen. Pod wpływem światła. A w twoich jelitach jest całkiem ciemno. Jeśli pojawia się tam światło, to oznacza to, że stało Ci się coś bardzo przykrego. Żaden chlorofil który zjesz, nie stworzy ci tam tlenu. A zresztą, nawet gdyby tak było, gdyby pani dr Gilian McKeith wsadziła ci latarkę do odbytu, próbując w ten sposób udowodnić, że ma rację, a zjedzona przez ciebie sałata zaczęłaby fotosyntezę, nawet jeśli napełniłaby twój brzuch dwutlenkiem węgla (podrzucając chloroplastom pożywkę), i jakimś cudem naprawdę doszłoby do produkcji tlenu, wciąż nie byłbyś w stanie przyswoić go sobie za pośrednictwem jelita, ponieważ narząd ten ma wchłaniać produkty spożywcze. To płuca są narządem zoptymalizowanym pod kątem wprowadzenia tlenu do organizmu. Nie masz chyba skrzeli w jelitach?

"Lekarze, Naukowcy, Szarlatani"s.125-126

Ostatnio pojawiła się jednak inna substancja, Chlorofilina, reklamowana jako wysoce skuteczna pochodna chlorofilu.
Jest to substancja sztuczna. Wyizolowany chlorofil poddany zmydlaniu, dzięki czemu odszczepia długołańcuchowy alkohol, i z magnezem zamienionym na miedź. Związek taki dobrze rozpuszcza się w wodzie i na oko bardzo mocno przypomina hem. Co ważniejsze, chlorofilina jest trwalsza w kwaśnym środowisku i duża jej część przedostaje się w niezmienionej postaci do jelit, gdzie mogłaby być wchłaniana. Zachowuje też kolor zielony, dlatego podobnie jak chlorofil jest dodawana do żywności jako barwnik E 141. Rozmaite strony zachwalają preparat, przypisując mu te same właściwości co chlorofilowi - a mianowicie ma ona, za pośrednictwem miedzi, przenosić tlen. Akurat co do tego mam spore wątpliwości.

W hemie mieliśmy żelazo II tworzące chętnie oktaedryczne kompleksy z sześcioma ligandami. Ponieważ cztery miejsca były zajęte przez azoty w pierścieniu porfirynowym, dwa pozostawały wolne i żelazo mogło przenosić tlen. Miedź również chętnie tworzy kompleksy, na przykład piękny, atramentowy kompleks z amoniakiem:
W tym przypadku liczba koordynacyjna wynosi 4. Jak łatwo się domyśleć, w porfirynie, wszystkie cztery miejsca na ligandy są dla atomu miedzi zajęte, więc tlen nie będzie miał gdzie się przyczepić.

No dobra, może nas nie natleni, ale czy przynosi nam jakieś korzyści? Żeby przynieść jakieś skutki musiałaby się wchłonąć. Barierę żołądka przechodzi i dostaje się do jelit, a jak wykazały badania, ulega wchłonięciu do krwi w zauważalnych ilościach. Oczywiście zrobiono takie badania i rzeczywiście wchłanianie miało miejsce. W jednym z nich, związanym z programem chemoprewencji na terenach silnie zanieczyszczonych, stwierdzono że po czterech miesiącach suplementacji 300 mg chlorofiliny dziennie, osiąga ona poziom 2,0 ug / ml osocza. Nie są to zatem duże ilości, jednak daje się je wykryć[5] Pytanie tylko, co z tego.
Chlorofilina jest nieco podobniejsza do hemu, ale się w niego nie zamienia. Badając przemiany podczas produkcji jedzenia, znaleziono i takie chlorofiliny, które miały za atom centralny żelazo. Ale nie były hemem.

No dobra. Pokrytykowałem już dosyć, czas abym zaczął chwalić (choć ostrożnie).

Jest korzyść z zażywania chlorofilu i pochodnych, na tyle istotna, że uzasadniałaby suplementację. Nie ma on jakichś nadzwyczajnych właściwości, ale może tworzyć związki kompleksowe z substancjami rakotwórczymi, to jest z nitrozoaminami, wielopierścieniowymi związkami aromatycznymi, mikotokynami i niektórymi dioksynami. Prawdopodobnie pomiędzy płaskimi cząsteczkami aromatycznymi zachodzi przeniesienie ładunku, do tworzy kompleksy typu EDA.
Przykładem jest badanie na mieszkańcach chińskiej prowincji Qidong, którzy bardzo często zapadają na raka wątroby, z powodu aflatoksyn zawartych w zapleśniałym jedzeniu. Podawanie chlorofiliny zredukowało wchłanianie toksyny o 55%[6]
Co ciekawe, podobne działanie wykazuje chlorofil, choć bowiem rozkłada się w żołądku, pochodna feofityna też może tworzyć takie kompleksy. Łącząc się z substancjami rakotwórczymi w przewodzie pokarmowym i hamując ich wchłanianie, zmniejsza zatem ryzyko raka w sytuacji ciągłego narażenia na takie substancje. Wydaje się jednak, że z uwagi na słabe wchłanianie nie ma większego znaczenia w procesach usuwania już wchłoniętych toksyn. Interesująca jest praca porównująca działanie ochronne chlorofilu i chlorofiliny na komórki wyściółki jelita pod wpływem wolnego hemu. Niektóre substancje i leki, np. luminal, mogą powodować rozpad czerwonych krwinek. Hem, uwolniony do osocza, działa toksycznie na wspomniane komórki. Chlorofil, a ściślej jego bezmagnezowe pochodne znacząco zmniejszają ten efekt, prawdopodobnie wiążąc hem kompleksem kanapkowym, natomiast chlorofilina miedziowa, nie wykazuje takiego działania[7]

Natknąłem się jeszcze na wzmianki o badaniach w których wykazano, że chlorofil hamuje wzrost komórek niektórych nowotworów, ale to były badania in vitro, na wyizolowanych komórkach traktowanych roztworem. Nie wiadomo czy w tych samych warunkach nie działałyby tak samo i na zdrowe, więc jak dla mnie to słaby dowód.[5]

Na koniec zajmę się jeszcze sprawą działania dezodoryzującego, które przypisuje się chlorofilowi. Właściwie nie znalazłem dobrego objaśnienia w jaki sposób miałby wpływać na zapach potu czy jamy ustnej, w sytuacji gdy jest on związany głównie nie z metabolizmem lecz z działalnością bakterii, które rozkładają składniki potu lub resztki jedzenia, tworząc nieprzyjemnie pachnące związki. Przez pierwszych kilka godzin pot jest praktycznie bezwonny. Ponieważ wchłanianie do organizmu jest niskie, raczej mało prawdopodobne aby mógł wydzielać się z potem w takich ilościach, aby na bieżąco kompleksować powstające związki.
Wiem natomiast o zastosowaniach do minimalizowania zapachu kału u chorych obłożnie, którzy załatwiają się do odpowiednich pojemników (wiem że kaczka jest na mocz, ale co jest na kał?).
Chlorofilina ma też zastosowanie w chorobie genetycznej trimetyloaminurii. Jest to jedna z chorób metabolicznych, polegająca na niedoborze enzymu rozkładającego trimetyloaminę - związek o rybim zapachu powstający z rozkładu białek. Odpowiada za woń nieświeżych ryb. U osób chorych na TMAU brak enzymu powoduje gromadzenie się aminy w organizmie, co powoduje okropną woń wydzielin, a więc moczu, kału, potu i śliny. Chlorofilina podawana doustnie może zminimalizować lub usunąć objawy, podobnie jak zażywanie węgla aktywnego[8], co wiąże się z wiązaniem TMA w przewodzie pokarmowym, gdzie powstaje jej najwięcej przy udziale bakterii jelitowych. Znalazłem jednak informację, że u niektórych chorych, suplementacja tym związkiem nie działa.
Uff!

Podsumowując:

Chlorofil cię nie natleni. Niestety nie zamieni się w krew, bo jego cząsteczka jest odmienna od hemu. Jest raczej kiepskim dostarczycielem magnezu. Może mieć natomiast znaczenie w profilaktyce zapobiegania nowotworom.

Tak więc być może puszka szpinaku nie pomoże wam w walce z przeciwnościami losu (chyba że to będzie ciężka puszka w skarpecie), ale trochę zieleniny raz na jakiś czas, nie zaszkodzi.

------
Źródła i przypisy:

[1] http://www.zielonazywnosc.pl/index.php?id_stranky=27
[2] http://www.cudownyportal.pl/article.php?article_id=1353

[3] Assessment of Degradation and Intestinal Cell Uptake of Carotenoids and Chlorophyll Derivatives from Spinach Puree Using an In Vitro Digestion and Caco-2 Human Cell Model, J. Agric. Food Chem., 2001, 49 (4), pp 2082–2089
[4] Absorption of phytol from dietary chlorophyll in the rat, JOURNAL OF LIPID RESEARCH VOLUME 8. 1967
[5] Digestion, absorption, and cancer preventative activity of dietary chlorophyll derivatives, Nutrition Research, 27 (1), p.1-12, Jan 2007
[6] Chlorophyllin intervention reduces aflatoxin–DNA adducts in individuals at high risk for liver cancer, Proc Natl Acad Sci US A. 2001 December 4; 98 (25) : 14601–14606.
[7] Natural Chlorophyll but Not Chlorophyllin Prevents Heme-Induced Cytotoxic and Hyperproliferative Effects in Rat Colon, J.Nutr 135:1995-2000, August 2005
[8] Effects of the dietary supplements, activated charcoal and copper chlorophyllin, on urinary excretion of trimethylamine in Japanese trimethylaminuria patients., Life Sci. 2004 Apr 16;74(22):2739-47

Dłuższy przegląd badań na stronach Instytutu Linusa Paulinga

Ostatnio w... domu

Ponieważ na zajęciach z chromatografii jedna płytka pozostała niewykorzystana, postanowiłem ją wziąć i pobawić się w domu z markerami. Żeby jednak najpierw przetestować domową komorę z małej szklanki, naniosłem plamki flamastrów na pasek kredowego papieru wyciętego z notatnika i zawiesiłem w szklance, żeby się rozwijało. Nie mam w domu dobrych odczynników, więc eluentem była mieszanka spirytusu salicylowego i zmywacza do paznokci. Po dwóch godzinach rozwijania otrzymałem coś takiego:
Po lewej flamaster morski, po prawej brązowy. Zachęcony tym wynikiem, naniosłem flamastry na płytkę dodając po kropce czarnych długopisów. Rozwijanie trwało tylko pięć minut:Długopisy rozdzieliły się całkiem ładnie, natomiast flamastry prawie nie. Widocznie improwizowany sprzęt czasem sprawdza się lepiej od profesjonalnego.

Stapianie z sodem

Dziś krótko o jednej z ważniejszych a przy tym ciekawszych prób analitycznych w chemii związków organicznych, mianowicie o wykrywaniu heteroatomów przez stapianie związków z metalicznym sodem.

Związki organiczne, jak wiadomo, są zasadniczo związkami węgla czterowartościowego, często połączonego w łańcuch, z wodorem, tlenem i innymi pierwiastkami zależnie od posiadanych grup funkcyjnych i podstawników. Aby przynajmniej orientacyjnie stwierdzić, czy nie mamy tu do czynienia z takim właśnie przypadkiem, należy sprawdzić zawartość tych innych pierwiastków. Nie można tego zrobić bezpośrednio działając na substancję odczynnikami (to znaczy czasem można, ale nie z każdym związkiem się to udaje), najpierw więc należy ją rozłożyć, zaś zawarte pierwiastki przekształcić w łatwo wykrywalne związki nieorganiczne. Właśnie dlatego przeprowadzamy stapianie z metalicznym sodem( tzw. próba Lassaigne'a).

Kawałki sodu

Należy wziąć małą próbóweczkę i umieścić w niej niewielką (0,2 g lub 0,2 ml) ilość badanej substancji. Następnie wziąć kawałeczek metalicznego sodu mniej więcej wielkości ziarnka grochu, wcześniej odsączonego od resztek nafty czy oleju w których musiał być przechowywany z racji dużej reaktywności metalu, wrzucić do próbki substancji i ująwszy metalowymi szczypcami ostrożnie ogrzewać.

Stapia się

Sód powinien się stopić i zacząć dosyć gwałtownie reagować z naszą próbką, iskrząc i wydzielając dym. Może się też zdarzyć, że pary naszego związku zapalą się, dlatego całość wykonujemy pod wyciągiem, najlepiej w okularach ochronnych, pamiętając przy tym, aby wylot próbówki był skierowany do wnętrza dygestorium nie zaś na salę.
Gdy stop we wnętrzu przereaguje należy ogrzać całość mocniej, aż szkło rozgrzeje się do czerwoności. Czy nie pęknie? Właśnie że ma pęknąć.

Rozgrzaną do czerwoności próbówkę szybkim ruchem wprowadzany do uprzednio przygotowanej parowniczki z woda, w miarę możliwości pukając o nią dnem. Naczynie pęknie zaś stop zetknie się z wodą i gwałtownej reakcji ulegną resztki pozostałego jeszcze sodu. Rzecz najlepiej objaśni film wykonany pod czas tych czynności, co przysporzyło mi niemało trudności:

Jak widać substancja uległa zwęgleniu, jednak nie cały sód przereagował. Gdy próbówka pękła w wodzie, część zapalonego sodu pyprysnęła, co potwierdza zasadność prowadzenia reakcji pod wyciągiem. Skądinąd dobrze, że iskra nie trafiła w miseczkę z resztkami i papierkami do odsączenia nafty, boby się zrobił mały pożar.
Teraz należy tylko przesączyć zawartość parowniczki i tak otrzymany płyn poddać próbom analitycznym.

Azot zawarty w związkach (np. grupy aminowe, amidowe, azotanowe, nitrozowe itd.) ulega przemianie w cyjanek, który wykrywa się przy pomocy soli żelaza II, co już opisywałem w notce o błękicie pruskim. Siarka, na przykład z grup sulfonowych czy tiolowych, zamieni się w siarczki. Jeśli w związku zawarta była i siarka i azot, powstają jony tiocyjanianowe (rodanki), wykrywane żelazem III. Halogeny zamieniają się w odpowiednie chlorki, jodki i bromki.
Nie wiem jak jest z innymi, rzadszymi pierwiastkami. Podejrzewam, że fosfor zamienia się w fosforek sodu, który w wodzie daje gazowy fosfan, przez co w roztworze już się go nie wykryje.

------
Ps. - gdzieś tak w połowie listopada będę brał w kolejnej konferencji studenckiej, gdzie wygłoszę arcyciekawy jak mam nadzieję, referat o rodnikowej dekarboksylacji benzoesanu sodu w napojach, prowadzącej do powstawania rakotwórczego benzenu. Na razie więc trzymajcie kciuki, a potem dodam tu o tym dłuższy artykuł, który może uda się puścić w ramach Research Bloggingu