Chrom – właściwości, źródła, skutki niedoboru

Chrom jako pierwiastek

Chrom jest pierwiastkiem bardzo często występującym w otaczającym nas świecie. Został odkryty przez L. N. Vauquelina już w 1798 roku, a swoją nazwę zawdzięcza licznym kolorom, które przyjmuje w zależności od stopnia utlenienia. W języku greckim słowo „chroma” oznacza właśnie barwę [5].

Chrom – cechy fizyczne i chemiczne

W układzie okresowym pierwiastków chrom znajduje się pod symbolem Cr, w grupie VI A. Jego liczba i masa atomowa wynosi odpowiednio 24 i niecałe 52. Pierwiastek ten znajduje się powszechnie w skorupie ziemskiej, mimo że ilość chromu budująca powłokę planety nie wynosi nawet 1%. W życiu codziennym znalazł zastosowanie jako dodatek do stali lub do stali nierdzewnej – zwiększa jej wytrzymałość i twardość. Używa się go również do chromowania powierzchni. W postaci stałej chrom to nic innego, jak srebrzystobiały, twardy metal, który z łatwością przewodzi zarówno ciepło, jak i prąd. Charakteryzuje się również wysoką temperaturą topnienia [5].

Stopnie utlenienia, w których występuje chrom

Chrom występuje w związkach chemicznych aż w sześciu stopniach utlenienia. Najniższe z nich wykazują charakter zasadowy, ale już w stopniu VI pierwiastek wykazuje właściwości mocno kwasowe. Jeżeli chodzi o związki chromu w I stopniu utlenienia najłatwiej spotykane są one w roztworach, ale nie są one trwałe.

Z kolei pierwiastek na II stopniu tworzy już silniejsze wiązania, wykazuje właściwości mocno redukcyjne, łatwo też wchodzi w reakcje z tlenem. W roztworach wodnych przyjmuje piękny, niebieski kolor. Jeżeli woda, w której się znajduje, ma wysoką temperaturę lub jest w niej obecny również inny metal, chrom z łatwością ją rozkłada i doprowadza do wydzielenia się wodoru.

Natomiast jony pierwiastka na III stopniu utlenienia oprócz tworzenia licznych związków pełnią w organizmie ludzkim przede wszystkim rolę biopierwiastka. Wyższe stopnie, w których występuje ten metal – V i VI – są mocno nietrwałe i łatwo przechodzą w chrom III lub VI stopnia utlenienia. Chrom w najwyższym stopniu ma właściwości silnie utleniające, co sprawia, że dla ludzi jest toksyczny [5].

Zapotrzebowanie na chrom

Dzienna ilość chromu niezbędna do prawidłowego funkcjonowania człowieka waha się w granicach od 13–56 µg. Zapotrzebowanie na ten składnik wzrasta szczególnie u kobiet w trakcie ciąży i karmienia piersią, a także u każdego z nas na skutek urazu, przewlekłego stresu lub jeśli często intensywnie trenujemy. Prawidłowa wartość tego składnika we krwi u osób dorosłych powinna zawierać się w przedziale od 20–30 µg, z kolei jego dzienne wydalanie wynosi 10 µg.

Chrom ten jest rozmieszczony w różnych tkankach ludzkiego ciała. Jego największą ilość odnotowuje się w skórze, włosach i zębach i jest to około 0,2–2 µg/g suchej masy tych tkanek. Z kolei w tkankach miękkich jego zawartość wynosi od 0,02–1 µg/g suchej masy. Wraz z wiekiem następuje spadek ilości chromu w organizmie, jest on szczególnie widoczny w wątrobie i układzie krwionośnym. Uważa się, że zmniejszenie ilości pierwiastka w narządach związanych z krążeniem występuje na skutek wzrostu cholesterolu we krwi u osób w wieku starszym i podeszłym Jeśli chodzi o płuca, jest to jedyny organ, w którym ilość opisywanego składnika wzrasta wraz z naszym wiekiem [5].

Źródła pokarmowe, czyli gdzie znajdziemy chrom

Najlepszymi i najbogatszymi źródłami chromu są przede wszystkim: naturalne, niesłodzone kakao (zawiera aż około 173 µg w 100 g produktu), wędzony łosoś (10 µg w 100 g), szpinak (9,3 µg w 100 g), czekolada zarówno gorzka, jak i mleczna (obie około 6 µg w 100g), żytni chleb razowy, wędzona szynka, schab, wieprzowina (wszystkie po około 5,3 µg w 100 g) oraz biały ryż (około 4,2 µg w 100 g). Z kolei produkty takie jak: świeży łosoś, kasza gryczana, pomidor, orzech włoski, brokuł, jabłko, jajka, pełnotłusty ser typu ementaler lub brie, pomarańcza, banan, półtłuste mleko oraz jogurt nie posiadają nawet 2 µg chromu w 100 g produktu [7].

Bioprzyswajalność chromu

Bioprzyswajalność to zdolność substancji chemicznej do określonych działań w organizmie człowieka, zarówno tych pozytywnych, jak i negatywnych. Dany związek lub pierwiastek może zostać przyswojony na skutek przeniknięcia przez skórę i błony komórkowe lub w wyniku wchłonięcia go przez układ oddechowy lub pokarmowy. Bioprzyswajalność konkretnego składnika zależy od związku chemicznego, w jakim się znajduje, stopnia jego utlenienia, rozpuszczalności w płynach ustrojowych i możliwości tworzenia kompleksów organicznych [5]. W przypadku chromu występuje on w dwóch najbardziej popularnych formach utlenienia, czyli III i VI. Obydwa te związki ze względu na to, że ten na niższym stopniu utlenienia posiada zdolność tworzenia kompleksów organicznych, a z kolei drugi charakteryzuje się dobrą rozpuszczalnością i reaktywnością, są w stanie wnikać do organizmu człowieka i wpływać w określony sposób na funkcjonowaniu jego ciała. Chrom będący na III stopniu utlenienia ze względu na swoją słabą rozpuszczalność uważany jest za mniej biodostępny niż ten na wyższym stopniu. Niestety jony tego pierwiastka, które mają lepszą bioprzyswajalność w organizmie człowieka, skutkują działaniami toksycznymi, głównie prowadzą do mutacji genów lub rozwoju nowotworów konkretnych narządów [5].

Działanie chromu na organizm człowieka

Chrom na III i na VI stopniu utlenienia jest dostarczany do organizmu człowieka zarówno w formie pokarmu, jak i wraz z wodą oraz powietrzem atmosferycznym [5]. Jony na niższym stopniu utlenienia są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania każdego z nas. Bez nich nie dojdzie do właściwego przebiegu metabolizmu węglowodanów, lipidów i cholesterolu [5].

Na przestrzeni lat prowadzono liczne badania udowadniające pozytywny wpływ chromu zarówno w przypadku prewencji, jak i w leczeniu cukrzycy, szczególnie typu drugiego. Podczas doświadczeń wykonywanych z użyciem szczurów udokumentowano, że suplementacja ich diety opisywanym pierwiastkiem skutkowała spadkiem stężenia insuliny we krwi zdrowych gryzoni, przy jednoczesnej poprawie insulinowrażliwości ich tkanek i zmniejszeniu ilości hemoglobiny glikowanej (czyli HbA1c). W przypadku zwierząt ze zdiagnozowanymi chorobami powodującymi zaburzenia przede wszystkim w metabolizmie węglowodanów, takimi jak cukrzyca, zespół metaboliczny czy insulinooporność, podawanie chromu prowadziło do spadku ilości cukru w ich krwi. Dodatkowo liczne obserwacje prowadzone głównie na szczurach pozwoliły stwierdzić, że suplementacja diety gryzoni jonami pierwiastka na III stopniu utlenienia skutkuje też u nich zmniejszeniem stężenia cholesterolu całkowitego aż o 33%, jego tzw. złej frakcji LDL o 40% i ogólnym spadkiem poziomu triglicerydów w ich organizmie.

W przypadku większości badań zwierzętom podawano związek propionianu chromu, który jest praktycznie najaktywniejszą biologicznie formą tego składnika. Jeśli chodzi o ilość dobrej frakcji cholesterolu, czyli HDL, szczególnie u szczurów z cukrzycą, otyłością lub insulinoopornością przy podawaniu wymienionego powyżej kompleksu doszło do jej spadku. Inaczej było, kiedy do ich posiłków dodawano pikolinian lub nikotynian chromu. Nie odkryto, co doprowadziło do tak zróżnicowanych wyników. Co ciekawe, w przypadku nikotynianu chromu, który charakteryzuje się słabszą bioimpedancją niż inne związki z jonami pierwiastka na tym samym stopniu utlenienia, doszło do poprawy wszystkich mierzonych parametrów, czyli zarówno do zmniejszenia poziomu hemoglobiny glikowanej, cholesterolu i triglicerydów przy jednoczesny wzroście frakcji HDL [4].

Przy prowadzonych doświadczeniach na zwierzętach zauważono również inne pozytywne działania chromu na III stopniu utlenienia. Okazało się, że charakteryzuje się on także protekcyjnym działaniem na naczynia krwionośne i tkanki, dzięki czemu ogranicza między innymi ryzyko powikłań cukrzycowych, takich jak chociażby mikroangiopatia, której skutkiem jest przede wszystkim gorsza praca serca. Dodatkowo w przypadku suplementacji związkami z opisywanym składnikiem u szczurów z wysokim poziomem insuliny doszło do spadku stężenia cytokin prozapalnych i białka ostrej fazy, które świadczą o toczącym się w organizmie groźnym dla zdrowia stanem zapalnym. Co istotne, u gryzoni zaobserwowano również zmniejszenie się tętniczego ciśnienia skurczowego krwi [4]. Uzyskanie zadowalających wyników w przypadku doświadczeń prowadzonych na zwierzętach skłoniło naukowców do przeprowadzenia badań klinicznych także u ludzi. W licznych eksperymentach wzięły udział zarówno osoby zdrowe, jak i te z nietolerancją glukozy, cukrzycą ciężarnych, typu II oraz posterydową. Głównie w przypadku ludzi chorych zaobserwowano pozytywne zmiany w metabolizmie węglowodanów i lipidów. Jeśli chodzi o zdrowe jednostki to tylko w kilku badaniach udokumentowano spadek stężenia we krwi glukozy, insuliny, triglicerydów, a także cholesterolu całkowitego i jego frakcji LDL.

Z kolei wyniki licznych badań wskazują, że suplementacja chromem ma dobre działanie na osoby z nieodpowiednią tolerancją glukozy, cukrzycą ciężarnych i cukrzycą typu II. Zanotowano u nich zmniejszenie się poziomu hemoglobiny glikowanej, cukru i insuliny. Co ciekawe, w przypadku dużych dawek pierwiastka, czyli podania nawet 600 µg chromu na III poziomie utlenienia w ciągu dnia, u pacjentów z cukrzycą posterydową doszło do obniżenia dawki leków nawet o połowę, a ostatecznie do cofnięcia się choroby. Jedna z obserwacji dotyczyła też osoby z ostrą opornością insulinową, która pojawiła się na skutek przeprowadzonej operacji tętniaka aorty. Lekarze zdecydowali się podać choremu dożylnie 3 µg jonu pierwiastka na godzinę, co spowodowało unormowanie się poziomu cukru we krwi, dzięki czemu można było odstawić insulinę. W paru eksperymentach zauważono również zmniejszenie się stężenia cholesterolu całkowitego i wolnych kwasów tłuszczowych we krwi pacjentów z cukrzycą. Niestety badania przeprowadzone przez Kleefstra [4] i Althuisa [6] nie potwierdziły zadowalających wyników dotyczących poziomu cukru u diabetyków uzyskanych w doświadczeniach innych naukowców [4].

Ostatecznie nie zdecydowano się na powszechną rekomendację stosowania suplementów zawierających chrom na III poziomie utlenienia jako środka prewencyjnego albo leczniczego dla chorych z cukrzycą lub nieprawidłową tolerancją glukozy [6]. Stwierdzono, że wyniki badań są niejednoznaczne i nie są w stanie w pełni udowodnić dobroczynnego działania jonów pierwiastka, ponieważ w doświadczeniach stosowano różne kompleksy chemiczne opisywanego składnika, różne ich dawki i zalecano inne okresy ich stosowania. Dodatkowo w eksperymentach nie brano pod uwagę zaawansowania choroby, diety prowadzonej przez pacjentów, stosowanych leków i wielu innych czynników mogących mieć istotny wpływ na przebieg prowadzonych obserwacji [4]. Mimo to do dziś w Portugalii i Iraku osobom z zaburzoną glikemią zaleca się jedzenie produktów z wysoką zawartością chromu.

Zostało już podkreślone w artykule, że najlepiej przyswajalnym przez ludzki organizm jonem opisywanego pierwiastka jest chrom na VI stopniu utlenienia. Wykazuje on jednak wysoce niekorzystne działanie, a jego kancerogenność, czyli możliwość wywoływania chorób nowotworowych, została udowodniona i udokumentowana. Co istotne, jego formy, które są dostarczane poprzez układ pokarmowy, wykazują mniejszą toksyczność niż te, które pobieramy razem z powietrzem atmosferycznym. Zatrucie jonami chromu na VI stopniu utlenienia może objawiać się zarówno chorobami układu pokarmowego, alergią i zmianami skórnymi, jak i zaburzeniami w pracy układu krążenia. W przypadku pracy w obecności szkodliwej formy pierwiastka, dochodzi do tzw. zatrucia przewlekłego organizmu, co w konsekwencji jest przyczyną rozwoju nowotworów górnych dróg oddechowych. Jeśli chodzi o chrom przyswajany przez człowieka poprzez dostarczenie go do układu trawiennego, na skutek działania kwaśnego soku żołądkowego redukuje się on do III stopnia utlenienia, a kolejno trafia do wątroby, gdzie jest gromadzony. Następnie przenika przez błony komórkowe do tkanek, gdzie kolejno jest redukowany na skutek działania zarówno kwasu askorbinowego, czyli witaminy C, jak i niektórych aminokwasów, takich jak glutation i cysteina. Tak powstałe pośrednie formy opisywanego pierwiastka trafiają do DNA, powodując jego całkowite zniszczenie [5].

Skutki niedoboru i nadmiaru chromu w organizmie

Do prawidłowego funkcjonowania człowiek potrzebuje wszystkich witamin i minerałów zarówno w odpowiednich formach i strukturach chemicznych, jak i we właściwej ilości. Stany niedoborów tak samo jak nadmiarów pierwiastków lub witamin niekorzystnie wpływają na funkcjonowanie, kondycję oraz zdrowie organizmu żywego. W przypadku racjonalnego odżywiania, jeśli nie występują problemy z wchłanianiem substancji do organizmu np. w jelitach, niedobór chromu występuje niezwykle rzadko. Objawy tej przypadłości są bardzo niespecyficzne. Zalicza się do nich między innymi bóle głowy, zmęczenie, wypadanie włosów, łamanie paznokci czy drażliwość. Jony opisywanego pierwiastka na III stopniu utlenienia uznawane są za aktywny składnik tzw. czynnika tolerancji glukozy, który prowadzi do zmniejszenia działania insuliny [5]. W związku z powyższym skutkiem za małej podaży tej substancji mogą być poważne zaburzenia w gospodarce węglowodanowej organizmu, w skrajnych przypadkach kończące się nawet cukrzycą. Uznawane jest również, że niedobór chromu może prowadzić do problemów z metabolizowaniem białek i tłuszczów, co wiąże się z wystąpieniem zbyt wysokiego poziomu cholesterolu we krwi i rozwojem miażdżycy. Do nie do końca udokumentowanych skutków zbyt niskiej podaży pierwiastka należy nawet bezpłodność [8].

Nadmiar chromu może być spowodowany przyjmowaniem zbyt dużej ilości suplementów, np. odchudzających, które często zawierają kompleksy chemiczne z tym składnikiem. Uważa się, że może to również skutkować problemami z metabolizowaniem cukrów w organizmie człowieka. W przypadku zbyt dużej ilości pierwiastka dochodzi również do rozwoju alergii skórnych z wysypkami i wywołującymi ból otarciami [8]. Naukowcy twierdzą, że nadmiar chromu kumuluje się w ciele w postaci kompleksów chemicznych z kwasami nukleinowymi, głównie DNA, co może prowadzić do powstania mutacji w wielu genach [5].

Czy chrom ma wpływ na szybsze schudnięcie

Od paru lat suplementy z chromem są polecane osobom, które chcą szybko i „bezboleśnie” zgubić nadmiar tkanki tłuszczowej lub zwiększyć ilość beztłuszczowej masy ciała. W Stanach Zjednoczonych wciąż plasują się one na drugim miejscu wśród najczęściej kupowanych środków odchudzających [1]. Przekonanie, że związki chemiczne, które zawierają ten składnik, będą wpływać korzystnie na odchudzanie wynika z faktu, że chrom wykazuje zdolność do zwiększenia aktywności insuliny zarówno na poziomie komórkowym, jak i ogólnoustrojowym [2]. Z kolei pobudzenie pracy tego hormonu powinno prowadzić do szybszego przekazania glukozy i aminokwasów do mięśni. Analogicznie powinno to spowodować uaktywnienie hormonu wzrostu przy jednoczesnym zatrzymaniu procesów katabolicznych, które prowadzą do zniszczenia białek mięśniowych. Niestety przeprowadzone w tym kierunku badania nie potwierdzają, aby chrom rzeczywiście prowadził do opisywanych zdarzeń [4].

Początkowe doświadczenia w tym temacie opierały się na podawaniu szczurom suplementów z chlorkiem lub pikolinianem chromu. Niestety ich wyniki były bardzo niejednoznaczne. U niektórych gryzoni nie doszło ani do zmiany masy ciała, ani do różnicy w jego składzie; część ze zwierząt z kolei przytyła i tylko u nielicznych zauważono zmniejszenie wagi i procentowy ubytek tkanki tłuszczowej [4]. Wyniki badań przeprowadzonych z udziałem ludzi także nie były zadowalające. W przypadku kobiet otyłych lub z nadwagą podawanie pikolinianu lub nikotynianu chromu z dodatkowo włączoną aktywnością fizyczną przyniosło pożądane skutki. U pań z otyłością zanotowano zarówno duży spadek masy ciała, jak i lepszą tolerancje glukozy, z kolei u tych z nadwagą doszło do ubytku zarówno tkanki tłuszczowej, jak i masy mięśniowej. Niestety w przypadku samej suplementacji związkami chromu u kobiet zauważono wzrost wagi. Z kolei w innym doświadczeniu, gdzie udział brały osoby bez otyłości, przy samej suplementacji chromu zaobserwowano zarówno spadek ilości tkanki tłuszczowej, jak i ogólnej masy ciała, przy czym waga mięśni została bez zmian.

Niestety inne badania nie potwierdziły, aby podawanie związków chromu nawet w połączeniu z regularnymi ćwiczeniami powodowało ubytek masy ciała u otyłych kobiet lub u studentów. Z kolei inne doświadczenia udowodniły, że nawet w przypadku stosowania zbilansowanej diety, sama suplementacja jonami opisywanego pierwiastka nie ma znaczącego wpływu ani na wagę ciała, ani na jego skład [4]. W ostatnich latach przeprowadzono również doświadczenie, które miało na celu między innymi sprawdzenie, czy istnieją różnice w ilości chromu w organizmach dzieci z różnym stopniem nasilenia nadwagi. W badaniu uczestniczyło 25 młodych pacjentów w przedziale wiekowym od 10–16 lat. Żaden z nich wcześniej nie korzystał z możliwości odchudzania z pomocą dietetyka. W zależności od wagi ciała podzielono dzieci na 3 grupy. Nie stwierdzono jednak, by w zależności od stopnia nadwagi bądź otyłości występowały u nich istotne różnice w ilości badanego pierwiastka [1].

Czy suplementowanie chromem ma sens?

Jony chromu na III stopniu utlenienia są niezbędne do prawidłowej pracy organizmu, a ich niedobory praktycznie się nie zdarzają. Mimo że preparaty z pikolinianem tego pierwiastka są dostępne praktycznie wszędzie, od aptek zaczynając, a na klubach fitness kończąc, żadne badanie nie potwierdziło, by ich stosowanie prowadziło do spadku ilości cukru w organizmie bądź też ubytku masy ciała lub jakichkolwiek innych korzyści zdrowotnych [3]. Warto przy tym pamiętać, że namiar chromu może z kolei kończyć się tragicznie.

mgr Alicja Olszówka
Dietetyk kliniczny, edukator w cukrzycy

Bibliografia
1. Hozyasz K., Wojciechowski M., Bulska E., Stężenia chromu, wanadu, rubidu i boru w surowicy krwi u otyłych dzieci, „Medycyna Rodzinna” 2005, 1, 29–30.
2. Kudelska W., Wybrane substancje chemiczne stosowane w preparatach odchudzających, „Prace naukowe Akademii im. Jana Długosza w Częstochowie” 2009, 13, 9–15.
3. Kujawa A. et al., Szkodliwość leków i środków wspomagających odchudzanie- punkt widzenia toksykologa, „Przegląd Lekarski” 2012, 8, 548–551.
4. Krzysik M., Grajeta H., Rola chromu w etiopatogenezie wybranych chorób, „Bromatologia, Chemia, Toksykologia” 2010, 3, 428–435.
5. Puszkarewicz A., Oddziaływanie związków chromu na biotyczną część środowiska, „Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej” 2007, 246.
6. Ratajczak Agnieszka et al., Suplementy diety w leczeniu cukrzycy typu 2, „Farmacja Współczesna” 2015, 8, 36–43.
7. Przygoda B., Chrom, dieta.mp.pl/zasady/74864,chrom (28.09.2017).
8. Majewski A., Zdrowie w kolorze chromu. Badaj jego poziom!, lifelinediag.eu/zdrowie-w-kolorze-chromu-badaj-jego-poziom/ (28.09.2017).