background image

Trace Elements

Objective: principal of

biochemistry,

functions & disorders of most common
trace

elements

Basil O M Saleh

for 2

nd

Year coll. Of

Medicine.2012.


background image

Trace elements Tes

TES

are

expressed in µg/dl in fluids and mg/kg in tissues. The
ultraTE are expressed in ng/dl in fluids and µg/kg in
tissues. They are essentials when the sign and
symptoms induced by an element deficiency are
reversed only by adequate supply of that element. TEs
are

important

or

essential

for

many

critical

biochemical

processes,

deficiencies

are

often

associated with decreased activities of the Enzymes Es
that require TEs for optimal activity. Function can be
restored by dietary replacement, but must be in care
from toxicity. A chemical element required in minute
quantities by an organism to maintain proper physical

functioning.


background image

Dose-Effect

relationships:

In low intake of an element the biological function of
humans

decreased(determintal

effects),

with

continues supply or intake of element the biological
functions improved with approaching the pletaue
region(constant optimal human function even with
increased element concentrations), but with increased
element levels the biological functions decline(Toxicity
region, which depend on element and its chemical
structure

in

the

diet).


background image

Iron

Fe:

I

ron is widely distributed throughout the human

body with≈3-5 g in 70 kg human body,1. in Hb of
RBCs(2g),2. storage

iron

in

the form

of

Ferritin

and hemosiderin.Ferritin is found in

all tissues mainly hepatocytes and in bone
marrow and spleen. This stored iron ,may be
first depleted in iron deficiency states. This
stored iron is ready for Hb and other heme
proteins formation and in this form iron shielded
from oxidative toxicity(ionic Fe+3 is toxic
;prooxidant).


background image

3.Tissue iron, this repressents the amount of iron
in enzymes or

cofactors for enzymes;

peroxidases, cytochromes(heme proteins), many
CAC enzymes. 4. Myoglobin resembles Hb but
monomer and deals with storage of

O2

in

muscles.

Transferrin

is

the

carrier

protein(transporter) of iron in blood and
intracellular compartments. Dietary requirement
is ≈1mg/day to compensate that lost from body,
mainly

in

feces.

Excretion

increased

in

menstrauting women 20 mg/cycle.


background image

Intestine is the

regulatory step

in homeostasis

of iron. In iron deficency(decreased body iron
content), the amounts of the intestinal absorbed iron
and their release into the circulation are increased to
compensate the body’ s deficiency. The inverse in case
of iron overload(increase of iron body content), most
of the absorbed iron is sloughed during the sheding of
the enterocytes.


background image

Functions of iron

mainly in transporting(as

part of Hb) of O2 from lung to the tissues, and
returing of CO2 to the lung excretion in ventilation.
Iron in Hb must be in Fe +2, if Fe+3 is nonfunctional
Hb= metHb. Peroxidase and catalase to remove of
H2O2 and free radical as H2O. Thyroperoxidase
involved

in

formation

of

thyroid

Hs.

Disorders:

Iron deficency; Anemia

. It is the most

common

disease,

affects

≈15%

of

worldwide

population.


background image

Menstrating, pregnant,lactating women, neonate(low
milk iron content), children, and adolescents at higher
risk of iron deficiency. Increased blood loss and low
dietary iron intake= decreased iron body stores and so
iron deficiency(anemia): investigations: low serum
iron(in most but not all), increase Total Iron Body
Capacity

TIBC(unoccupied

sites

on

transferrin),

decrease RBCs, MCHC and microcytic anemia. But
now the more sensitive and reliable test in iron
deficency is serum

ferritin.


background image

Iron overload

:

secodary

in poisoning of

iron

by

oral

ingestion

or

parentral

administration. In Primary, hemochromatosis
and hemosiderosis. In iron overload, serum iron
increased and TIBC is decreased, serum ferritin is
not

reliable

in

this

disorder.


background image

Primary Hemochromatosis

: overload

of iron due to genetic defect in which there is
increased absorption of intestinal iron even with
normal dietary content. Symptoms: which are due to
toxic accumulation of iron in organs are: D M,
bronzing of skin and cirrhosis. Hemosiderosis: iron
overload,but without tissues injuries(due to excess
iron medication).


background image

Copper

Cu:

I

s an important element found in +1 and +2. it is

found

in

meats;liver

and

kidney,also,

in

shellfish,nuts, whole grain cereals…

. Lower

amounts in dairy products;cow΄ s milk and white
meats. Absorbed Cu is transported to liver by
albumin,

where

it

incorporated

in

cupproenzymes and proteins, the major one is
apoceruloplasmin+Cu= ceruloplasmin. 2/3 of
body Cu (80-100 mg) in skeleton and muscle, in


background image

blood

90

%

of

Cu

incorporated

in

ceruloplasmin(glycoprotein). Excretion mainly by bile-
intestine(0.5-2 mg)=feces,so in bile obstruction=
increased

of

Cu

accumulation.

Functions:

Essential component of cuproenzymes

and structural proteins: 1.Cytochrome C oxidase of
respiratory chain= ATP production, 2. lysyl oxidase
involved in structural proteins;collagen and elastin, so
important in connective tissues formation;skin,
skeleton, 3. Dopamine hydroxylase and monoamino
oxidases

involved

in

catacholamine

synthesis(adrenaline and noradrenaline) so important
for CNS function,


background image

4.

Tyrosinase involved in melanin synthesis 5. IC and

EC superoxid dismutase SOD involved in antioxidant
defence. 5. Ceruloplasmin (ferroxidase) is important in
in normal iron metabolism and Hb formation.

Disorder

is

Menkes΄syndrome

recessive X-linked

genetic defect in copper transport from intestinal
mucosa(normal

absorption),

so

Cu

cannot

be

transported to liver and results in Cu deficiency=
mental defect, failure to thrive, diminshed Cu
containing enzymes, connective tissues abnormalities,
kinky hair and early death. Anemia due to defect in
normal metabolism of Iron.


background image

Wilson ΄s disease

.. Cu overload disorder.

It is a

utosomal genetic defects in incorporation of Cu

into

apoceruloplasmin=accumulation

of

the

abosorbed,transported Cu into liver(not exported into
circulation from liver), kidney, cornea, brain… .=liver
cirrhosis, brain lesions, Kayser Fleischer rings; low
S.Cu(˂50 µg/dl), high urinary Cu excretion, low
S.ceruloplasmin(˂200 mg/l). Liver biopsy: normally Cu
8-40

µg/kg,

in

this

disease

˃250µg/kg.

S.Ceruloplasmin is acute phase reactant so increased
in acute inflammation and OC pills.


background image

Zinc

Zn

:

it found in meat, fish and dairy

products. RDA 8-11 mg/day, pregnant and children
increase requirement. Absorbed Zn transported to
liver bound to albumin and α2-macroglobulin.
Excretion mainly bile-intestine.

Zn

is an important

cofactor for ˃300 enzymes. Also, integral component
of important enzymes;ALP, Alcohol DH, carbonic
anhydrous( the latter predominant in RBCs) .Zn
enzymes are essential for DNA and RNA(polymearses
enzymes so essential for growth,wound healing),
integrity of connective tissues, reproductive function,
the immune system and protection from free radical
damage(SOD). Insufficient dietary Zn is important
cause of deficiency, PO4

and fiber=decrease Zn

absorption.


background image

Zn

deficiency;

clinical

features:

growth

retardation(dwarfism), skin lesions, alopecia, slow
wound healing, diarrhea, impotence, and tendency to
infections(decrease

T-cell

function).

Acrodermatitis

Enteropathica

characterized by low blood Zn;dermatitis,alopecia and
diarrhea.


background image

Chromium

Cr

RDA is ≈ 50-200µg/d. forms Cr +3 and +6, the Cr+6 is
toxic(oxidant,damage

tissue

damage).

Processed

meats,whole grain products, green beans are good
sources, but fruit and dairy products are not. After
intestinal absorption transported by transferrin with
equal affinity to Fe+3.It is essential as it is a potent
activator of Insulin, Cr deficiency is associated with
Insulin resistance and impaired glucose tolerance and
Cr supplementation improved glucose tolerance and
decreased

total

cholesterol

in

Type

2

DM.


background image

Cr +6 is carcinogenic; contamination(leather tanning
and dyestuff industries) with this ion =increased
incidence of lung cancer, dermatitis and skin ulcers.

Selenium

Se

It has essential functions: cofactor for glutathione
peroxidase

GPX(Antioxidant

enzymes)

and

iodothyronine

deiodinase(ENZYMES

of

thyroid

hormones

synthesis)

.

It

has

antioxdant

function(component of GPX), and involved in thyroid
Hs metabolism(T4→T3).


background image

Se

soil contents is important in incidence of element

deficiency. Deficiencies Disorders are

Keshan disease

is endemic cardiomyopathyin childern and young
adults,

Kashin-Beck disease

it is severe arthritis,

Thyroid diseases

: endemic goiter(hypothyroidism with

low T3),


background image

Floride F

is important in preventing dental

caries, incorporated into bone crystal, increasing bone

mass in vertebrae.

F

from GIT→bone+teeth. Renal

excretion is major route of excretion. Measurement
by Ion-selective electrodes. Sources by addition of F
to water and sugar and salt. Toxicity mottling of teeth
and calcifications of soft tissues.


background image

Manganese

Mn

Present in +2 and+3. it is activator for several
enzymes;

arginase(urea

cycle),

pyruvate

carboxylase(gluconeogenesis), and SOD. Its deficiency
features is rare, but may be seizures and eplipsy.


background image

Cobalt  Co

It is essential for human only as integral component of 

vit.B12 (cobalmin), however, B12 must be supplied as 
that in diet and Co cannot interacts with pool of body 

vit.B12. The physiological signs of severe vitamin B

12 

deficiency are 

megaloblastic

anemia, spinal cord 

demyelination

and 

peripheral neuropathy


background image

Iodine

This trace element has one known function in higher
animals and humans; it is a constituent of

thyroid

hormone

s (

thyroxine

, T

4

) and triiodothyronine (T

3

).

iodine prevented

goiter

, enlagement of thyroid gland,

and increased iodine intake was associated with
decreased endemic

cretinism

the arrested physical

and mental development caused by the lack of

thyroid

hormone.

Today,

the

consequences

of

iodine

deficiency

still are a major public health problem in

the world.




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 127 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل