Silicon in medicine and therapy

• Autorzy: Pasternak K. , Boguszewska-Czubara .

Warianty tytułu

PL

Krzem w medycynie i lecznictwie

• Języki publikacji: EU

Abstrakty

EN

Trace elements are a very important factor affecting functions of living organisms. Silicon, the third most abundant trace element in the human body, is present in all healthy tissues of people. It is especially strongly associated with connective tissues, as it has been found to participate in bone development, collagen formation and mineralization of bone matrix. Silicon has also been suggested to be involved in mammalian hormonal control and to protect people from heart diseases. An average dietary intake of silicon is about 20-30 mg/person/day, with higher intakes for men than women. Silicic acid or orthosilicic acid are the bioavailable forms of silicon, found mainly in food rich in fibre and whole grains, in vegetables, fruit and in drinking water. Various alcoholic beverages such as beer or wine also contain considerable amounts of silicon. Silicon provided with food is digested in the gastrointestinal tract to silicic acid, which is then absorbed. With blood, it is distributed into various tissues and organs, where it can exerts its action. The highest amounts of silicon are accumulated in the kidneys, liver, bone, skin, spleen, lungs, while free orthosilicic acid, not bounded to proteins, occurs in blood. The amount of silicon in tissues decreases with age. Depleted levels of silicon have also been observed in some pathological states e.g. atherosclerosis. The aim of the paper has been to present the role of dietary silicon in living organisms. Silicon is necessary for the growth and bone calcification and as a biological crosslinking agent of connective-tissue-based membrane structures. This element is considered to have beneficial effects on several human disorders, including osteoporosis, ageing of skin, hair and nails or atherosclerosis. It has also been suggested that silicon and silicic acid may decrease the bioavailability of aluminium by blocking the uptake of the latter by the gastrointestinal tract and impeding its reabsorption in the kidneys, thus protecting an organism against the toxic (especially neurotoxic) action of aluminium. Anticancer, antiatherosclerotic and antidiabetic effects of silicon have also been suggested.

PL

Pierwiastki śladowe są bardzo ważnym czynnikiem warunkującym prawidłowe funkcjonowanie organizmów żywych. Krzem, trzeci pierwiastek śladowy pod względem rozpowszechnienia w organizmie człowieka, jest obecny we wszystkich zdrowych tkankach. Szczególną rolę odgrywa krzem w tworzeniu i funkcjonowaniu tkanki łącznej, ponieważ bierze on udział w rozwoju kości, tworzeniu kolagenu i mineralizacji macierzy kostnej. Krzem uczestniczy również w kontroli hormonalnej u ssaków oraz w ochronie przed chorobami serca u ludzi. Dzienna dawka krzemu dla dorosłego człowieka powinna wynosić 20-30 mg, przy czym zapotrzebowanie na krzem jest większe u mężczyzn niż u kobiet. Przyswajalną formą krzemu jest kwas krzemowy lub kwas ortokrzemowy, którego źródłem w diecie są zboża, warzywa, owoce oraz woda pitna. Krzemiany z pożywienia są w przewodzie pokarmowym hydrolizowane do łatwo przyswajalnego kwasu ortokrzemowego, który wraz z krwią jest rozprowadzany do wszystkich tkanek i organów. Najbogatsze w krzem są nerki, wątroba, kości, skóra, śledziona oraz płuca, a we krwi krzem występuje w postaci wolnego kwasu ortokrzemowego, niezwiązanego z białkami. Wszystkie tkanki zawierają dużo krzemu, gdy są całkowicie zdrowe, natomiast jego poziom zmniejsza się w nich wraz z wiekiem człowieka i tkanki ulegają wówczas stopniowej degeneracji. Zaniżony poziom krzemu obserwuje się również w pewnych stanach chorobowych, na przykład w miażdżycy. Celem pracy była prezentacja zależności między krzemem przyswajanym z pożywienia a wpływem, jaki wywiera on na organizmy żywe. Krzem jest niezbędny w procesie wzrostu oraz wapnienia i mineralizacji kości, jest również czynnikiem sieciującym struktury tkanki łącznej. Pierwiastek ten wywiera korzystny wpływ w pewnych schorzeniach, takich jak osteoporoza, starzenie się skóry, włosów i paznokci, miażdżyca. Krzem ma unikatowe właściwości wiązania metali ciężkich w nierozpuszczalne kompleksy, ograniczając ich szkodliwe działanie. Dodatkowo, kwas krzemowy hamuje wchłanianie glinu i jest antidotum na jego toksyczne działanie. Sugeruje się również jego działanie przeciwcukrzycowe, przeciwmiażdżycowe oraz przeciwnowotworowe.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2011
• Tom: 16
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.489-497,ref.

Twórcy

autor

Pasternak K.

• Chair and Department of Medical Chemistry, Medical University of Lublin, Chodzki 4a, 20-093 Lublin, Poland

autor

Boguszewska-Czubara .

Bibliografia

• Barel A., Calomme M., Timchenko A., De Paepe K., Demeester N., Rogiers V., Clarys P., Vanden Berghe D. 2005. Effect of oral intake of choline-stabilized orthosilicic acid on skin, nails and hair in women with photodamaged skin. Arch. Dermatol. Res., 297(4): 147-153.
• Bellia J.P., Birchall J.D., Roberts N.B. 1996. The role of silicic acid in the renal excretion of aluminium. Ann. Clin. Lab. Sci., 26(3): 227-233.
• Birchall J.D., Bellia J.P., Roberts N.B. 1996. On the mechanisms underlying the essentiality of silicon — interactions with aluminium and copper. Coord. Chem. Rev., 149: 231-240.
• Bissé E., Epting T., Beil A., Lindinger G., Lang H., Wieland H. 2005. Reference values for serum silicon in adults. Anal. Biochem., 337(1): 130-135.
• Boguszewska A., Pasternak K., Sztanke M. 2003. Stężenie krzemu w osoczu krwi pacjentów ze świeżym zawałem mięśnia sercowego i stabilną chorobą niedokrwienną serca [Silicon concentrations in blood serum of patients soon after cardiac infarct and stable ischaemic heart disease]. J. Elementol., 8: 4-10. (in Polish)
• Calomme M.R., Vanden Berghe D.A. 1997. Supplementation of calves with stabilized orthosilicic acid. Effect on the Si, Ca, Mg, and P concentrations in serum and the collagen concentration in skin and cartilage. Biol. Trace Elem. Res., 56(2): 153-165.
• Carlisle E.M. 1980. Biochemical and morphological changes associated with long bone abnormalities in silicon deficiency. J. Nutr., 110(5): 1046-1056.
• D’Haese P.C., Shaheen F.A., Huraib S.O., Djukanovic L., Polenakovic M.H., Spasovski G., Shikole A., Schurgers M.L., Daneels R.F., Lamberts L.V, et al. 1995. Increased silicon levels in dialysis patients due to high silicon content in the drinking water, inadequate water treatment procedures, and concentrate contamination: a multicentre study. Nephrol. Dial. Transplant., 10(10): 1838-1844.
• Domingo J.L. 2006. Aluminium and other metals in Alzheimer’s disease: a review of potential therapy with chelating agents. J. Alzheimers. Dis., 10(2-3): 331-341.
• González-Muńoz M.J., Peńa A., Meseguer I. 2008. Role of beer as a possible protective factor in preventing Alzheimer’s disease. Food Chem. Toxicol., 46(1): 49-56.
• Janczarski M., Janczarski D. 1991. The role of orthosilicic acid in metabolism of living organisms. Medycyna 2000, 9/10: 2-6. (in Polish)
• Jugdaohsingh R. 2007. Silicon and bone health. J. Nutr. Health Aging, 11(2): 99-110.
• Jugdaohsingh R., Anderson S.H., Tucker K.L., Elliott H., Kiel D.P., Thompson R.P., Powell J.J. 2002. Dietary silicon intake and absorption. Am. J. Clin. Nutr., 75(5): 887-893.
• Jugdaohsingh R., Tucker K.L., Qiao N., Cupples L.A., Kiel D.P., Powell J.J. 2004. Dietary silicon intake is positively associated with bone mineral density in men and premenopausal women of the Framingham Offspring cohort. J. Bone Miner. Res., 19(2): 297-307.
• Kim M.H., Bae Y.J., Choi M.K., Chung Y.S. 2009. Silicon supplementation improves the bone mineral density of calcium-deficient ovariectomized rats by reducing bone resorption. Biol. Trace Elem. Res., 128(3): 239-247.
• O’Connor C.I., Nielsen B.D., Woodward A.D., Spooner H.S., Ventura B.A., Turner K.K. 2008. Mineral balance in horses fed two supplemental silicon sources. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr., 92(2): 173-181.
• Oschilewski M., Schwab E., Kiesel U., Opitz U., Stünkel K., Kolb-Bachofen V., Kolb H. 1986. Administration of silica or monoclonal antibody to Thy-1 prevents low-dose streptozotocin-induced diabetes in mice. Immunol. Lett., 12(5-6): 289-294.
• Ożarowski A. 1996. Common Horsetail as a medicinal herb. Wiad. Ziel., 6: 2-4. (in Polish)
• Peluso M.R., Schneeman B.O. 1994. A food-grade silicon dioxide is hypocholesterolemic in the diet of cholesterol-fed rats. J. Nutr., 124(6): 853-860.
• Perry C.C., Keeling-Tucker T. 1998. Aspects of the bioinorganic chemistry of silicon in conjunction with the biometals calcium, iron and aluminium. J. Inorg. Biochem, 69(3): 181-191.
• Popplewell J.F., King S.J., Day J.P., Ackrill P., Fifield L.K., Cresswell R.G., di Tada M.L., Liu K. 1998. Kinetics of uptake and elimination of silicic acid by a human subject: a novel application of 32Si and accelerator mass spectrometjy. J. Inorg. Biochem., 69(3): 177-180.
• Reffitt D.M., Jugdaohsingh R., Thompson R.P., Powell J.J. 1999. Silicic acid: its gastrointestinal uptake and urinary excretion in man and effects on aluminium excretion. J. Inorg. Biochem., 76(2): 141-147.
• Reffitt D.M., Ogston N., Jugdaohsingh R., Cheung H.F., Evans B.A., Thompson R.P., Powell J.J., Hampson G.N. 2003. Orthosilicic acid stimulates collagen type 1 synthesis and osteoblastic differentiation in human osteoblast-like cells in vitro. Bone, 32: 127-135.
• Rico H., Gallego-Lago J.L., Hernández E.R., Villa L.F., Sanchez-Atrio A., Seco C., Gérvas J.J. 2000. Effect of silicon supplement on osteopenia induced by ovariectomy in rats. Calcif. Tissue Int., 66(1): 53-55.
• Seaborn C.D., Briske-Anderson M., Nielsen F.H. 2002. An interaction between dietary silicon and arginine affects immune function indicated by con-A-induced DNA synthesis of rat splenic T-lymphocytes. Biol. Trace Elem. Res., 87(1-3): 133-142.
• Sripanyakorn S., Jugdaohsingh R., Thompson R.P.H., Powell J.J. 2005. Dietary silicon and bone health. Nutr. Bull., 30: 222-230.
• Thiel G., Geisler G., Blechschmidt I., Danzer K. 2004. Determination of trace elements in wines and classification according to their provenance. Anal. Bioanal. Chem., 378(6): 1630-1636.
• Turner K.K., Nielsen B.D., O’Connor-Robison C.I., Nielsen F.H., Orth M.W. 2008. Tissue response to a supplement high in aluminum and silicon. Biol. Trace Elem. Res., 121(2): 134-148.
• Wachter H., Lechleitner M., Artner-Dworzak E., Hausen A., Jarosch E., Widner B., Patsch J., Pfeiffer K., Fuchs D. 1998. Diatomaceous earth lowers blood cholesterol concentrations. Eur. J. Med. Res., 3(4): 211-215.
• Widner B., Mirlach A., Hausen A., Jenewein I., Jenewein D., Dierich M.P., Wachter H., Fuchs D. 1998. Determination of silicon in urine by inductive coupled plasma-optical emission spectroscopy. Clin. Chim. Acta., 277(1): 51-63.
• Zielecka M. 1996. Silicon — universal element. Part II. Wiad. Ziel., 9: 6-7. (in Polish)

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu