MỞ ĐẦU Kẽm là nguyên tố vi lượng, đóng vai trò thiết yếu đối với sinh trưởng người và động vật. Kẽm tham gia vào cấu tạo các enzym và trong thành phần một số deshydrogenaz, đóng vai trò điều hòa chuyển hóa lipit và ngăn ngừa mỡ hóa gan, tham gia vào chức năng tạo máu, cần thiết cho sự biệt hóa tế bào và sự ổn định màng. Thiếu kẽm ảnh hưởng xấu đến tốc độ hấp thu các axit amin. Ngoài ra, kẽm giữ vai trò quan trọng trong hệ miễn dịch, kích thích sự phát triển và biệt hóa lympho bào, đẩy mạnh sự xuất tiết các cytokin (nhất là interleukin 2) để đáp ứng lại các kích thích kháng nguyên.
Do vậy, kẽm đóng vai trò quan trọng trong điều trị các bệnh ở trẻ em như tiêu chảy, sốt rét, lao phổi, nhiễm trùng… Gần 2 tỉ người ở các nước đang phát triển bị thiếu kẽm. Ở trẻ em, thiếu kẽm làm gia tăng nhiễm trùng và tiêu chảy làm khoảng 800.000 trẻ em thiệt mạng mỗi năm trên toàn cầu. Do vậy, WHO có chủ trương bổ sung kẽm cho trẻ suy dinh dưỡng nặng và tiêu chảy. Bổ sung kẽm giúp ngăn ngừa bệnh tật và giảm tử vong, đặc biệt là trẻ em sinh thiếu cân hoặc chậm phát triển.
Lượng kẽm trong cơ thể người khoảng 2 - 3g, phân phối không đồng đều nhưng nhiều nhất tại gan, thận, xương, tinh hoàn, da, tóc, móng. Đặc điểm của kẽm là không dự trữ trong cơ thể, nửa đời sống sinh học ngắn (12,5 ngày) trong các cơ quan nội tạng, nên cơ thể dễ bị thiếu kẽm nếu khẩu phần cung cấp không đủ. Do rối loạn hấp thu hoặc bài tiết quá mức cũng làm thiếu hụt kẽm như mắc các bệnh di truyền, bệnh đường ruột (tiêu chảy mãn, cắt ruột…), các bệnh khác (xơ gan do nghiện rượu, tiểu đường, thiểu năng tuyến tụy…). Kẽm cũng thuộc loại nguyên tố phổ biến trong thiên nhiên, có nhiều trong ngũ cốc và đậu (tập trung phần lớn ở vỏ ngoài), có nhiều trong hàu, gan, lòng đỏ trứng gà và có khả năng sinh học cao.
Song song với việc điều chỉnh lượng kẽm từ thức ăn, thiếu kẽm cần được điều trị bổ sung từ uống viên kẽm hoặc tiêm. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra bổ sung kẽm có thể cải thiện hiệu quả điều trị lao. Một phần của đề tài nghiên cứu “Vai trò của kẽm trong điều trị hiệu quả bệnh lao của trẻ em” do Viện Khoa học và kỹ thuật hạt nhân chủ trì, phối hợp với 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà Viện nghiên cứu sức khỏe trẻ em Oakland- Hoa Kỳ tiến hành có nội dung đánh giá mối liên hệ giữa bệnh lao và hàm lượng kẽm nội môi ở nhóm trẻ được điều trị lao và nhóm trẻ khỏe mạnh đối chứng ghép cặp thông qua việc phân tích các đồng vị bền của kẽm để xác định mức hấp thu kẽm của cơ thể theo đường bổ sung kẽm uống hoặc tiêm. Để phân tích các đồng vị bền, phương pháp phổ biến hiện nay là phân tích phổ khối Plasma cảm ứng (ICP-MS) nhờ ưu điểm có tính chọn lọc và độ nhạy cao trong khoảng hàm lượng siêu vết.
Mục tiêu của đề tài luận văn “Xác định đồng vị kẽm trong mẫu sinh hóa bằng phương pháp khối phổ cao tần cảm ứng plasma ICP-MS” là nhằm xây dựng qui trình phân tích các đồng vị bền của kẽm bằng phương pháp ICP-MS, trong các đối tượng sinh học gồm mẫu huyết tương, nước tiểu và phân thu thập từ các bệnh nhân nhi đang điều trị lao được uống bổ sung viên kẽm hoặc tiêm tăng cường hiệu quả điều trị lao theo phác đồ khuyến cáo của WHO đối với trẻ em Việt Nam. Các nội dung nghiên cứu chính của luận văn gồm: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu phép đo ICP-MS khi xác định năm đồng vị kẽm 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn và 70Zn, bao gồm nghiên cứu tối ưu hóa các tham số hoạt động của máy ICP – MS, ảnh hưởng của môi trường dung dịch mẫu đo đến phép phân tích. Đánh giá các thông số đặc trưng của phương pháp phân tích như khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ, độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phép đo trên thiết bị ICP-MS. Đánh giá hiệu suất thu hồi của quá trình xử lý mẫu huyết tương, nước tiểu và phân và hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích các đồng vị kẽm trên nền mẫu thực.
Ứng dụng qui trình phân tích xây dựng được để phân tích thành phần đồng vị kẽm trong mẫu thực tế. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Vai trò thiết yếu của vi lƣợng kẽm với sức khỏe và trong điều trị bệnh Kẽm là một chất khoáng vi lượng thiết yếu cho sinh vật và sức khỏe con người [36]. Cơ thể người trưởng thành có khoảng 2–3 g kẽm, chiếm khoảng 0,1 % nhu cầu hàng ngày thiếu hụt.
Thiếu kẽm ảnh hưởng đến khoảng 2 tỷ người ở các nước đang phát triển và liên quan đến nguyên nhân một số bệnh [9]. Ở trẻ em, thiếu kẽm gây ra chứng chậm phát triển, phát dục trễ, dễ nhiễm trùng và tiêu chảy, gây thiệt mạng khoảng 800.000 trẻ em trên toàn thế giới mỗi năm [36]. Các enzym liên kết với kẽm trong trung tâm phản ứng có vai trò sinh hóa quan trọng như alcohol dehydrogenase ở người. Ngược lại việc tiêu thụ quá mức kẽm có thể gây ra một số triệu chứng như hôn mê, bất động cơ và thiếu đồng.
Kẽm đã được sử dụng theo kinh nghiệm để điều trị nhiều bệnh, kể cả tiêu chảy, trong thế kỷ thứ 19. Vào những năm 1930, kẽm đã được coi là thiết yếu đối với sự tăng trưởng của động vật và mức kẽm thấp đã được mô tả ở người trưởng thành tại Trung Quốc, nhưng hội chứng thiếu kẽm ở người mãi đến những năm 1960 mới được Prasad và cộng sự mô tả. Mức nhu cầu khuyến nghị đối với kẽm mãi đến năm 1974 mới được Viện hàn lâm Khoa học Quốc gia đưa ra. Bổ sung kẽm được Sachdev và cộng sự đánh giá là can thiệp điều trị đối với bệnh tiêu chảy vào năm 1988, và trong những năm 1990, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để đánh giá việc bổ sung kẽm đối với bệnh tiêu chảy, viêm phổi, sốt rét, với tăng trưởng và phát triển của trẻ em.
Theo nhu cầu dinh dưỡng khuyến nghị cho người Việt Nam cũng như khuyến nghị của FAO/WHO 2002, nhu cầu kẽm hàng ngày cho trẻ 4-6 tuổi là 3,1 - 10,3mg cho trẻ 7-9 tuổi là 3,3 - 11,3mg, cho trẻ nam 10-18 tuổi là 5,7 - 19,2mg và cho trẻ nữ 10-18 tuổi là 4,6 - 15,5mg tuỳ theo mức hấp thu tốt (giá trị sinh học kẽm tốt = 50%), mức hấp thu vừa (giá trị sinh học kẽm trung bình = 30%) và mức hấp thu kẽm kém (giá trị sinh học kẽm thấp = 15%). Theo đánh giá của tổ chức tư vấn quốc tế về kẽm, kẽm trong khẩu phần của người Việt Nam có tỷ số phytate/kẽm = 21,6, thuộc loại hấp thu trung bình. Năm 2004, Tổ chức y tế thế giới đã khuyến cáo bổ sung kẽm là bắt buộc trong phòng và điều trị tiêu chảy trẻ em. Sử dụng kẽm (10- 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà 20mg/ngày) trong vòng 14 ngày cho toàn bộ trẻ em dưới 5 tuổi bị tiêu chảy, (10mg/ngày cho trẻ dưới 6 tháng tuổi, 20mg/ngày cho trẻ từ 6 tháng đến 5 tuổi).
Tuy nhiên, chưa có khuyến cáo bắt buộc với các loại bệnh nhiễm trùng khác. Bệnh lao ở trẻ em là một vấn đề sức khỏe chủ yếu cần quan tâm ở Việt Nam [16]. Ước tính 75% số bệnh nhân lao xảy ra ở trên 22 quốc gia [23]. Việt Nam cũng nằm trong số đó với 5,3% trường hợp bệnh nhân lao là ở trẻ dưới 15 tuổi [13,17].
Biểu hiện bệnh lao có liên quan tới suy giảm nồng độ kẽm huyết thanh ở cả người lớn và trẻ em [6,31], đồng thời nồng độ này cũng tăng lên ở những trường hợp điều trị có hiệu quả [26]. Kẽm cần thiết về nhiều mặt trong chức năng miễn dịch [21] và người ta đã thấy kẽm làm tăng quá trình sản xuất cytokine trong đại thực bào phế nang ở những bệnh nhân bị lao phổi. Hơn thế nữa, trẻ sau điều trị lao hấp thu kẽm từ khẩu phần ăn tốt hơn so với trẻ khỏe thuộc nhóm biến chứng, điều này gợi ra là nhu cầu kẽm của trẻ bị bệnh lao lớn hơn có thể do nhu cầu kẽm cao hơn của chính hệ miễn dịch. Vì thế bổ sung kẽm có thể cải thiện hiệu quả điều trị lao.
Mặc dù liều bổ sung đồng thời kẽm và vitamin A đã làm rút ngắn thời gian diệt khuẩn trong đờm dãi và cải thiện vùng tổn thương thấy trên chụp X quang ở điều trị bệnh nhân lao người lớn [22,11], nhưng chưa thấy có nghiên cứu nào về khả năng kẽm làm tăng hiệu quả điều trị lao ở trẻ em trên thế giới [14]. Để bổ sung kẽm vào cơ thể, có thể sử dụng viên kẽm dạng uống dưới dạng thực phẩm chức năng, như viên kẽm gluconat 30 mg, 50 mg hoặc kẽm sunfat. Tuy kẽm rất cần thiết cho cơ thể, nhưng nếu cơ thể thừa kẽm sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe, tổn thương tế bào gan, thiếu máu, giảm miễn dịch (người ta không dùng kẽm khi bị nhiễm trùng). Do vậy cần nghiên cứu cụ thể hiệu quả hấp thu và chuyển hóa kẽm trong cơ thể.
Huyết tương hoặc huyết thanh kẽm thường được sử dụng để đánh giá thiếu hụt kẽm trong cơ thể. Hàm lượng kẽm trong huyết tương giảm sau khi ăn, có liên quan giới tính và độ tuổi. Hàm lượng thấp nhất của kẽm trong huyết tương khoảng 700 mg/L [36]. Sau khi dùng kẽm qua đường uống, kẽm xuất hiện trong máu sau 15 phút và nồng độ đạt tối đa sau 2 - 4 giờ.
Kẽm bài tiết chủ yếu qua phân (10mg/ngày) và nước tiểu (0,5mg/ngày), qua mồ hôi (1 /1ml) và qua tóc, móng. Các nghiên cứu về hàm lượng các dạng đồng vị kẽm trong động thực vật còn rất ít, thường mới chỉ tập trung vào mẫu chuẩn [7,12] công bố 66Zn dao động 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học Nguyễn Mạnh Hà trong khoảng 0 - 0,4% trong não chuột và [24]. cho biết 66Zn chiếm 0,8% trong mô tế bào. Các nghiên cứu về đồng vị kẽm trong cơ thể người mới có thông tin 66 Zn chiếm 0,07 - 0,46% trong máu [36].
Trong các đối tượng sinh học, bình thường tỷ lệ các đồng vị bền cũng gần giống với trong tự nhiên.