Mit tudunk, és hol található a szervezetben?

Mit tudunk a kénről és milyen tulajdonságai vannak?

A kén fontos szervetlen elem. Általában megtalálható a környezetünkben, akár a légkörben, akár a vízben vagy a talajban. A biológiai rendszerek - növények, állatok és emberek - fontos alkotóeleme is.

Az S kémiai jelről ismert, amely a kén latin nevéből származik.

A kén a kémiai elemek periódusos rendszerének 16. csoportjába tartozó elem, és a 3. periódusban található.

A név a görög chalkos (érc) és gennaó (képző) szavakból származik.

Neve tehát arra utal, hogy ércképző, és főként ércek formájában fordul elő.

Az elemi kén szobahőmérsékleten rideg kristályos szilárd anyag, halványsárga színű, szagtalan és íztelen.

Nem fémes elem, az elektromos áramot nem képes vezetni, vízben nem oldódik, de szerves oldószerekben oldódik.

Meglehetősen reaktív, és számos elemmel egyesül. Jellegzetes kék lánggal ég, és kén-dioxidot képez, amelynek már eleve irritáló és fojtogató szaga van.

A kén szilárd, folyékony és gáz halmazállapotban is képes sok poliatomos molekulát alkotni, azaz sokféle formája van.

A kénre vonatkozó alapvető kémiai és fizikai információk táblázatos összefoglalása

A tizedik leggyakoribb elem a világegyetemben.

Természetes elemi formában kisebb mennyiségben fordul elő, sokkal gyakrabban fordul elő olyan vegyületekben, amelyekben elsősorban szulfidok (S2-) vagy szulfátok (SO42-) formájában fordul elő.

A föld alatti lelőhelyek alkotórésze - szulfidos ércek (tiszta formában), különböző ásványok, forró források és gejzírek részeként, valamint fosszilis tüzelőanyagokban (kőolaj, földgáz, szén).

Elemi formában nagyon gyakran megtalálható vulkanikus területeken is.

A legismertebb szulfidásványok a pirit (FeS2), a cinóber (HgS), a galenit (PbS), a szfalerit (ZnS) vagy az antimonit (Sb2S3). A legismertebb szulfátásványok a gipsz (CaSO4), a celesztin (SrSO4) vagy a barit (BaSO4).

A ként már az őskor óta ismerik, mivel tiszta formában létezik. Az őskori emberek a ként használták a barlangfestmények pigmentjeként, és az egyiptomi vallásokban szertartásokon használták. A Bibliában is említést tesznek róla - a pokol tüzeivel kapcsolatban, amelyeket a kén táplált.

A kén gyakorlati felhasználása Egyiptomban kezdődött, ahol gyapot fehérítésére használták, illetve Kínában, ahol robbanóanyagok részét képezte.

A ként mint elemet 1777-ben fedezte fel Antoine Lavoisier francia kémikus, és csak 1809-ben bizonyították be, hogy kémiai elem.

Napjainkban a ként főként (akár 85 %-ban) kénsav előállítására használják fel, amelyet aztán például műtrágyák, pigmentek, robbanóanyagok, kőolajtermékek, elemek és akkumulátorok gyártásához használnak fel.

Ként használnak továbbá papír, festékek, gyufa, rovar- és penészölő szerek, fehérítőszer, tartósítószer, antioxidáns vagy gyógyszerek összetevőjeként (pl. antibiotikumok, érzéstelenítők, fájdalomcsillapítók, antiemetikumok, emetikumok vagy szívbetegségek kezelésére).

Mi a szerepe a kénnek a szervezetben?

A kén szinte mindig összetettebb molekulák részeként van jelen az emberi szervezetben. Szabad formában nem fordul elő.

Ezek a molekulák, amelyeknek a kén pótolhatatlan része, fontos szerepet játszanak számos élettani folyamatban. A szervezet egészségéhez és megfelelő működéséhez elengedhetetlenek.

A legtöbb kén olyan összetett szerves vegyületekben található, mint az aminosavak, fehérjék, enzimek vagy vitaminok. A kén számos konfigurációban fordul elő ezekben a vegyületekben.

A leggyakoribb aminosavak, amelyek szerkezetükben ként tartalmaznak, a metionin, a cisztein, a homocisztein és a taurin. A többi közé tartozik a cisztein, a ciszathion vagy a ciszteinsav.

A szervezetben lévő összes kéntartalomból a legnagyobb arányban a fehérjékben található kén, amelyek építőkövei a kéntartalmú aminosavak.

A vitaminok közül a legfontosabb a tiamin (B1-vitamin) és a biotin (B7-vitamin). A kén más szerves vegyületekben is megtalálható, mint például a liponsav, a koenzim A, a glutation, a kondroitin-szulfát, a heparin, az ösztrogének vagy a fibrinogén.

A kén alapvető biológiai funkciói - akár önmagában, akár összetettebb molekulák részeként - a következők:

• Az aminosavak, vitaminok és más fontos szerves vegyületek építőköve.
• Részt vesz a fehérjék szerkezetében és működésében (az aminosavak mint a fehérjék alapvető építőkövei révén).
• Befolyásolja az enzimek működését és az anyagcsere-folyamatokat.
• Elősegíti a haj, a köröm, a bőr és a porcok szilárdságát és ellenálló képességét.
• Antioxidáns hatású.
• Antimikrobiális és gombaellenes hatású.
• Jótékony hatással van az agy és az idegek fejlődésére és működésére.
• Hatással van a hormonműködésre.
• Külsőleg alkalmazva lassítja a bőrsejtek képződését és szaporodását (ezt a hatást használják a különböző bőrbetegségek kezelésében).

A kén legfontosabb forrásai a szervezet számára

Az ember legfontosabb kénforrása a táplálék. A táplálékkal a kén összetettebb vegyületek (főként aminosavak és vitaminok) vagy egyszerűbb formában - szulfitok vagy szulfátok formájában - kerül a szervezetbe.

Számos kénvegyület mérgező az emberre (pl. kénhidrogén), nemcsak szájon át, hanem belélegezve is.

Ezért csak korlátozott számú kénvegyület létezik, amely biztonságos és szükséges az emberi szervezet számára.

A táplálékkal bevitt kén legnagyobb része két aminosavból - metioninból és ciszteinből - származik. Ezek az aminosavak növényi és állati eredetű fehérjékben egyaránt megtalálhatók.

A metionin olyan esszenciális aminosav, amelyet a szervezet nem képes saját maga előállítani, ezért az étrenddel történő bevitelétől függünk.

A cisztein esetében némileg más a helyzet. Nem esszenciális aminosav, mert a cisztein a szervezetben a metionin anyagcsere folyamata során képződik.

A cisztein iránti fiziológiai szükségletet nemcsak a cisztein táplálékkal történő bevitele, hanem a metionin fokozott bevitele is kielégíti, amely később ciszteinné metabolizálódik.

Az ember napi kénszükségletét megfelelően fedezi, ha az étrendben kb. 13 mg/kg ilyen aminosavat fogyasztunk.

Táplálkozási szempontból a metionin önmagában is képes ellátni a szervezetet az összes szükséges kénnel.

A kén a táplálékban jelen lévő szervetlen vegyületein - azaz a szulfátokon vagy szulfitokon - keresztül is bejut a szervezetbe. Ezek azonban csak elhanyagolható kénforrást jelentenek a szervezet számára.

Felszívódásuk a gyomor-bélrendszerben alacsony, ezért ritkán számítanak bele a szükséges napi kénbevitelbe.

Kénben gazdag állati eredetű élelmiszerek az állati fehérjék, a tojás, a tejtermékek, a hús, a hal és a tenger gyümölcsei.

A növényi élelmiszerek közül a legfontosabbak a zöldségek (hagyma, fokhagyma, póréhagyma, metélőhagyma, káposzta, kelkáposzta, karfiol, brokkoli, vízitorma, mustár, torma, retek), gyümölcsök (málna), diófélék és búzacsíra.

A kén ásványvizekben vagy kis mennyiségben a csapvízben is megtalálható.

A kénnek egyes fehérjetartalmú élelmiszerekben jellegzetes, záptojásra emlékeztető szaga lehet.

A kénre és annak optimális napi bevitelére vonatkozóan nincsenek meghatározott ajánlások. A kéntartalmú aminosavak megfelelő mennyiségű bevitele biztosítja a szervezet megfelelő működéséhez szükséges elegendő és szükséges mennyiségű ként.

Az élelmiszeriparban is találkozhatunk a kén szándékos hozzáadásával az élelmiszerekhez a feldolgozás során.

Ez a szulfitok hozzáadása, amelyek tartósítószerként, antioxidánsként vagy fehérítőszerként működnek az élelmiszerekben.

A szulfitokat általában olyan élelmiszerekhez adják, mint például:

• Gyümölcsök és zöldségek nyers, feldolgozott, fagyasztott, szárított vagy konzervált formában, gyümölcslevek, lekvárok, dzsemek, lekvárok vagy kenőcsök.
• Édességek, szirupok és édesítőszerek.
• Gabonafélék és gabonakészítmények, diófélék
• Húskészítmények
• Hal és tenger gyümölcsei
• Gyógynövények és fűszerek
• Sör, bor, alkohol és ízesített italok

Az engedélyezett élelmiszer-adalékanyagok táblázatos listája

A szulfitokat számos gyógyszer vagy étrend-kiegészítő is tartalmazza.

Kén - a beviteltől a kiválasztásig

Felszívódás

Mint már említettük, szinte minden kén két aminosav - a metionin vagy a cisztein - révén jut a szervezetbe.

A metionin esetében a felszívódás elsődleges helye a vékonybél. Itt a metionin specifikus transzporterek segítségével szívódik fel.

A metionin az egyik olyan aminosav, amelynek felszívódása az emésztőrendszerben a legnagyobb.

A felszívódó metionin aránya viszonylag magas. A mennyiség kb. 20-30 %-a azonban közvetlenül a felszívódás során szulfátokká metabolizálódik.

A cisztein a vékonybél környezetében és specifikus energiafüggő transzportereken keresztül is felszívódik.

A szervetlen kénvegyületek felszívódása a gyomor-bélrendszerben, azaz a táplálékkal felvett vagy az aminosav-anyagcsere során képződött szulfátok vagy szulfitok felszívódása alacsony.

A legtöbb szulfát 1 grammig a vékony- és vastagbélben szívódik fel. A felszívódás a nátrium-szulfát transzporteren keresztül történik.

Megoszlás

A szulfátok a negyedik helyen állnak az emberi vérben leggyakrabban előforduló anionok listáján.

Koncentrációjuk a vizeletben 300 µmol/l körül van. A szulfátok vagy kéntartalmú aminosavak étrendi bevitele néha kétszeresére növeli a szintjüket.

A szulfitok szokásos koncentrációja a vérben 5 µmol/l, de a referenciatartományban 0-10 µmol/l között is lehet.

A szokásos vérvizsgálatokban a kén vagy vegyületeinek szintjét nem határozzák meg.

A kén a vérből többféle hordozóanyagon keresztül jut vissza a szervezet szöveteibe és sejtjeibe.

A kéntartalmú szulfátok vagy aminosavak a méhlepényen is képesek mindkét irányban áthaladni. Ez a kétirányú áthaladási képesség elengedhetetlen mind a magzat megfelelő kénellátásának fenntartásához, mind a káros kénfeleslegek megelőzéséhez.

A kén a vér-agy gáton is áthalad cisztin formájában, amely később az agyi környezetben szulfáttá bomlik le.

A kén anyagcseréje és tárolása

Mivel a ként általában összetettebb molekulák formájában vesszük fel a táplálékkal, a szervezetben metabolizálódik vagy egyszerűbb molekulákra bomlik le.

Általában a kén úgy metabolizálódik, hogy a kén szulfidok S2- formájában (ebben a formában van jelen összetettebb szerves vegyületekben) szulfitokká SO32-, majd szulfátokká SO42- oxidálódik.

A szulfátok a szövetekben aszkorbáthoz kötődve tárolódhatnak, így kénraktárak képződnek. Ezek a kénraktárak azonban nagyon kicsik. A ként később a szervezet szükségleteinek megfelelően enzimek szabadítják fel az aszkorbáthoz való kötődésből.

A metionin anyagcseréje enzimek által irányított folyamatok sorozatán keresztül történik. Az anyagcsere végeredménye a szulfát képződése.

Az anyagcsere során azonban a szulfát mellett homocisztein, ciszthion, cisztin, taurin és cisztein is képződik. Ezek a metionin anyagcsere termékei.

A cisztein nem esszenciális aminosav. Ezért a cisztein forrása nemcsak maga az élelmiszer, hanem a szervezetben is képződhet a metionin hatására.

Maguk a cisztein- és metioninmolekulák nem raktározódnak el a szervezetben. Sorsuk az, hogy szervetlen szulfátokká oxidálódnak, vagy glutationhoz (három aminosavból álló tripeptid, amely erős antioxidáns tulajdonságokkal rendelkezik) kötődnek.

Kiválasztás

A kén és vegyületei főként a vizelettel ürülnek ki a szervezetből.

Naponta az ember összesen körülbelül 1,3 g ként választ ki a vizelettel. Ha a kén bevitele a táplálékkal magasabb, a kiválasztott kén aránya megnő.

A kén a vizelettel szerves észterek formájában ürül ki (kb. 15%). A fennmaradó mennyiségi veszteség szulfátok formájában jelentkezik.

A tüdő általi kénkiválasztás mértékét a szervezet D-vitamin szintje is befolyásolja.

A kén kiválasztásának egyéb útjai, pl. a széklet, elhanyagolhatóak (< 0,5 mmol/nap).

Mi a következménye a fiziológiás kénszintektől való eltérésnek?

Más ásványi anyagokhoz vagy nyomelemekhez hasonlóan fontos, hogy a ként a szervezet számára előnyös és biztonságos szinten tartsuk.

A kénhiány patológiás következményei az emberi szervezetben önmagában nem kerültek meghatározásra, ezért nem ismertek.

Egyes források arról számoltak be, hogy agyi rendellenességek és kötőszöveti károsodások fordultak elő olyan betegeknél, akiknél bizonyos kénhordozók hibája állt fenn.

A szervezetben lévő túl magas kéntartalom a csontok ásványi anyagainak elvesztését okozhatja, és ezt követően növelheti a csontritkulás kockázatát.

A nagy dózisú kénnek való kitettség asztmás rohamokat és bőrallergiás reakciókat, például csalánkiütést válthat ki.

A kénnek számos olyan vegyülete is van, amely mérgező az emberre nézve. Ilyen például a kén-dioxid.

A szervezetnek ezeknek a vegyületeknek való kitettsége, például légszennyezés formájában, a felső légutak gyulladását, a légutak szűkülését és tüdőbetegséget okoz.

A kén fő és legnagyobb forrása a táplálékkal történő bevitel a kéntartalmú aminosavak, a metionin és a cisztein formájában.

Ezért ezek hiányának vagy feleslegének tünetei részben a kénnek tulajdoníthatók.

A metionin- és ciszteinhiány elsődleges oka a szervezetben a jelentősen alacsony étrendi fehérjebevitel. Hacsak nem áll fenn probléma e két aminosav felszívódásával vagy anyagcseréjével, a hiányt a bevitelük növelésével lehet kezelni.

Ismertek azonban ezen aminosavak felszívódásának vagy anyagcseréjének veleszületett hibái is. Így a szervezetben lévő túlzott vagy elégtelen szintjük nem függ közvetlenül az étrendi beviteltől.

A felszívódás veleszületett hibái közé tartoznak például a különböző felszívódási zavarok.

Az anyagcserezavarok közé tartoznak a metionin és a cisztein anyagcseréjében részt vevő különböző enzimek működési zavarai. Ez végső soron metabolitjaik felhalmozódásához vagy hiányához vezet a szervezetben.

Általában ezek a rendellenességek elsősorban a következőkben nyilvánulnak meg:

• a szellemi funkciók károsodása
• az egyén késleltetett fejlődése
• görcsrohamok
• mozgászavarok
• vérzavarok, mint például vörösvértest- és vérlemezke-hiány
• bizonyos metabolitok túlzott felhalmozódása a vizeletben
• vese- és húgykövek képződése

A kéntartalmú aminosavak károsodott anyagcseréjével kapcsolatos fontos rendellenesség a homocisztinúria nevű rendellenesség.

Ez a homocisztein kénné történő átalakulását elősegítő ciszthionin-szintáz enzim hiányos működése következtében alakul ki.

A homocisztein így nagy mennyiségben halmozódik fel a vérben, és egészségügyi problémákat okoz. A vizelettel is nagy mennyiségben ürül.

Mivel a homocisztein a cisztein képződésének előanyaga, a cisztein termelődése csökken ebben a betegségben.

A homocisztinúria szemkárosodást (rövidlátás, a szemlencse elhomályosodása és elmozdulása), csontkárosodást (csontritkulás, skoliózis, törések) vagy idegrendszeri rendellenességeket (fejlődési késedelem, értelmi fogyatékosság, pszichés zavarok) okoz.

A homocisztein a szív- és érrendszeri betegségek, különösen a mélyvénás trombózis, a tüdőembólia vagy a stroke kialakulásában is fontos szerepet játszik.

Egyes tanulmányok a metionint bizonyos rákos megbetegedések kialakulásával is összefüggésbe hozták. Ennek oka, hogy egyes rákos sejtek növekedése függőséget mutat ettől az aminosavtól.