Exotermní rozklad dichromanu amonného nádherně imituje kuželovitý vzhled sopky, její erupci a sopečný popel pouze stékající láva chybí. Kredit: Rando Tuvikene wikimedia.org CC BY-SA 4.0

Chrom tvoří celou řadu sloučenin v bohatém rozmezí oxidačních stavů od -II až po +VI. V elementární podobě nás těší leskem, který dodává pokoveným předmětům nebo propůjčuje vytoužené vlastnosti legované oceli. Pomocí feromagnetického oxidu, v němž chrom nabývá oxidačního stavu +IV uchováváme záznam na magnetických páscích. Sloučeniny dvojmocného chromu vykazují redukční účinek a samovolně na vzduchu přecházejí na nejstabilnější trojmocnou (+III) formu chromu, které smaragd vděčí za zelené zbarvení. Chrom v nejvyšším a zároveň druhém nejstabilnějším oxidačním stavu +VI rád v reakcích vystupuje jako oxidant. Obsahuje ho například zábavná chemikálie dvojchroman amonný, jež je jedinou ingrediencí atraktivního chemického pokusu s názvem sopka. Mohli byste ho znát ze školních let, tedy pokud váš učitel chemie nebyl suchar.

Z hlediska vztahu k živým tvorům stojí za pozornost chrom v oxidačním stavu +III a +VI. Zatímco chrom trojmocný se považuje za biogenní prvek nezbytný pro savce ve velmi nízkých koncentracích, jeho šestimocná verze představuje pro jakýkoli druh života zhoubu. Jenže toto černobílé dělení nemusí platit. Otázky s nejistou odpovědí vyvolává význam trojmocného chromu a i jeho bezpečnost.

Je trojmocný chrom biogenní prvek?

Návrh zařadit chrom mezi esenciální prvky padl před více než padesáti lety a již nejméně třicet let je tento fakt široce akceptován. Dle pozorování jeho role u savců spočívá v zajištění správné funkce inzulínu. Spektakulárně biologickou nepostradatelnost ukázalo ovlivnění metabolismu sacharidů u pacientů na úplné mimostřevní výživě. U všech se vyvinuly opravdu těžké symptomy cukrovky nereagující na podávaný inzulín. Vnímavost organizmu na inzulín obnovilo a zdravotní stav normalizovalo až doplnění výživy o chrom. Pozice chromu coby důležitá součást stravy na základě zmíněného pozorování se zdála neotřesitelná.
Přesto se chrom standardu ostatních esenciálních prvků značně vymyká. Je totiž jediným mikroprvkem, u kterého se v posledních letech začala biologická nepostradatelnost zpochybňovat. Může za to nekonzistentnost studií prováděných na zvířatech. Ty novější na rozdíl od starších jsou prováděny pečlivěji. Do návrhu se promítlo poučení z metodologických nedostatků a chyb. Například ta z roku 2014 používá krmivo s vůbec z nejnižším obsahem chromů a přesto mezi pokusnými skupinami hlodavců nezaznamenala žádný rozdíl ve zdraví, homeostáze glukózy, tělesné hmotnosti nebo složení tuků v séru.

Říkali jste si někdy, proč galvanicky pozinkované předměty měly nádech do žluta, když zinek je stříbrolesklý kov? Ve skutečnosti takovéto antikorozní povrchy kromě zinku obsahovaly šestimocný chrom (chroman) v nerozpustné podobě. Naštěstí se od této úpravy upouští a dokonce v některých oblastech je zakázána. Náhradní postupy bez šestimocného chromu mohou rovněž poskytovat duhově žlutý vzhled, proto rozpoznání pohledem zda výrobek škodlivou látku obsahuje, již není zcela spolehlivé. Kredit: Yuyao Kangrui CC BD-NY 2.0

Pochybnostem nahrává fakt, že nevíme přesně, jakým způsobem je biologická odpověď zprostředkována. Neznáme žádný enzym či protein, jenž by bez chromu nemohl vykonávat svou funkci. Přitom u jiných mikroprvků kobaltu, selenu, mědi a zinku nám vyjmenovat zapojené organické složky problém nečiní. I když věda zvládla získat o životě na molekulární úrovní obrovské kvantum poznatků, tak v její sítí políčené na chrom uvízl pouze chudý úlovek. Byl jim nedostatečně charakterizovaný chrom vázající protein chromodulín, což by měl být protein pro transport chromu a vlastní aktivní princip hypoglykemického účinku. Ale nové poznatky spíše naznačují, že chromodulín byl možná artefaktem izolace a není skutečný.

Chrom jako doplněk stravy

Ať už chrom náleží k cenným složkám stravy, nebo ne, jedno je jisté. Podporuje účinek inzulínu. Ke stejné biologické odpovědi stačí vyprodukovat méně inzulínu, pokud organizmus není odstřižen od přívodu chromu. Protože za příčinou metabolických poruch vedoucí k obezitě a zhoršení profilu sérových lipidů vězí právě ztráta citlivosti buněk k inzulín, začala se objevovat myšlenka, že by extra dávky chromu mohly pomoct lidem, kteří trpí diabetem druhého typu, chtějí zhubnout, nebo se snaží o nárůst svalové hmoty. Na podporu této ideje vědci zkoušeli získat klinické důkazy. Nejčerstvější shrnutí výsledků studií na lidech s diabetem druhého stupně vyšla v minulém roce. Bohužel přehled nepřinesl jednoznačné závěry. Zkrátka důkazy příznivého ovlivnění glykémie a hladiny tuků nejsou natolik přesvědčivé, aby při současném stavu poznání kdokoli komukoli s čistým svědomím mohl užívání doplňku stravy s chromem doporučit. A přesto spoustu lidí tyto doplňky užívá a věří, že mají o jejich přínosu relevantní informace.

Deficit chromu u lidí

Je nepravděpodobný. V průměru přijímáme ve stravě 25 až 50 mikrogramů chromu denně. Z toho se absorbuje v trávicím traktu jen 1-2 % z pozřené dávky. V moderní době pochází velká část chromu v jídle ze zpracování potravy, protože suroviny přichází během procesu do kontaktu s kovovými materiály obsahující chrom. Obvykle kontaminace znamená škodlivý jev. Nikoli v tomto případě. Spíše by vědomost o ní mohla zastavit všechny, kteří si myslí, že potřebují tento vzácný minerál uměle doplnit. Stejný efekt jako polknutí pilulky bude mít pořízení nerezového hrnce či pánvičky, výměna stříbrných příborů za klasické nebo příprava smoothie nápoje v mixéru s blyštícími se noži. Některé nástroje z nerezu vydrží celý život. Krabička tabletované chromité soli vystačí podle velikosti balení.

Jak moc je Cr(VI) nebezpečný?

Šestimocný chrom je dokonalým příkladem v průmyslu přítomné a po toxikologické stránce obávané látky. Za projevy jedovatosti do značné míry odpovídá schopnost oxidačně nespecificky poškozovat biosložky. Kdyby to bylo všechno, co dokáže, tolik by nás neděsil. Nicméně se mu určitým mechanizmem daří útočit na genetický materiál přičemž zapříčiňuje mutagenezi a kancerogenezi. U profesně exponovaných osob vzrůstá zejména riziko nádorového onemocněním vycházejícího z plicní tkáně. Pro správné dokreslení hrůzostrašnosti šestimocného chromu je potřebné zmínit další obtíže vystavených pracovníků. Zaznamenány byly hlavně kožní reakce alergická dermatitida, záněty, vředy a takzvané chromové díry, což jsou vředy (díry) prostupující měkkými tkáněmi klidně až na kost. Pobyt v prostředí obsahující toxický prach nebo aerosol spolehlivě proděraví chrupavčité části nosní přepážky. Oči a dýchací cesty pak reagují vznikem zánětu spojivek, bronchitidou a symptomy astmatu.

Šestimocný chrom nalezl uplatnění v mnoha průmyslových odvětvích a několik dalších doprovází jako nezvaný host. Ohrožuje proto zdraví překvapivě velké skupiny lidí. V zájmu životního prostředí a člověka tam kde to šlo, se přešlo na alternativy. Značně k tomu dopomohla směrnice Evropské unie zakazující jeho užití v určitých oborech nebo výrobcích. Ekologický posun nastal třeba u antikorozních úprav povrchů a pigmentů do barev. Obejít jeho potřebu umíme i při chromování. Na druhou stranu zbavit se ho nelze při práci s taveninami obsahující chrom. Vzniká tam oxidací vzdušným kyslíkem při vysoké teplotě stejně tak jako při svařování. Uchráněno před ním není ani stavebnictví. Podmínky panující v cementářské peci převedou příměs chromu ve výchozích surovinách do vyššího oxidačního stavu. Přítomné množství nechtěného vedlejšího produktu stačí na to, aby kůži vnímavé osoby po kontaktu s cementem pokryl alergický ekzém.

Z trojmocného chromu se stává šestimocný

Podmínky vedoucí k biotransformaci trojmocného chromu.

Z biotransformace trojmocného na vyšší oxidační stupně byl chrom podezříván již nějakou dobu. Od experimentu provedeném vědci z univerzity v Sydney to už víme jistě. Vzali adipocyty buňky tukové tkáně a vystavili je chromitému komplexu a vzorky pak zkoumali dvěma metodami mikrorentgenové fluorescenční mikroskopie a mikrorentgenové absorpční spektrometrie hran. Vyžadovalo to zapojit vůbec ten nejdražší instrument analytické chemie synchrotron. Stěžejní měření proběhlo v laboratoři pokročilých fotonových zdrojů v americkém státě Illinois za přispění tamějších odborníků.

Kombinace zmíněných mikrorentgenových metod dovoluje v mikromeřítku nejenom zjistit 2D distribuci prvků, ale rovněž umožňuje rozlišit oxidační stav, v němž se prvek vyskytuje. Přesně to se na exponovaných adipocytech podařilo. Z pořízených dat vědci zjistili, že se chrom soustřeďuje do ohraničených bodů uvnitř buněk. V nich byl přítomen v oxidačním stavu +III ovšem část také v mocenství +V a +VI. Přičemž pětimocný chrom se považuje za podobně kancerogenní jako ten šestimocný.

Oxidace na šestimocný chrom při výrobě v chemickém průmyslu vyžaduje drsné podmínky, které zdánlivě nemohou v buňkách panovat. Nicméně během metabolismu vzniká celá řada agresivních meziproduktů oxidaci umožňujících. Zejména peroxid vodíku, chlornan a superoxidový radikál. Ke zdárné oxidaci je nezbytné, aby probíhala v zásaditém prostředí. Vypadá to, že pH vnitřního prostředí 7,4 k tomu dostačuje.

V souvislosti s biopřeměnou je zajímavé zmínit předpoklad, který vyslovili stejní autoři. Domnívají se, že efekt lepší utilizace glukózy způsobuje transformovaný pěti a šesti mocný chrom cestou inhibice některých proteinů. Stejný mechanizmus se uplatňuje u insulin napodobujícího účinku sloučenin pětimocného vanadu, o nichž bylo uvažováno jako o možných ústních antidiabeticích. Vysvětlovalo by to situaci, kdy badatelé mají problém jednoznačně identifikovat biologický cíl, s nímž trojmocný chrom interaguje.

Závěr

Škodlivost užití potravních doplňků s trojmocným chromem zatím neprokázal na lidech žádný na tuto problematiku orientovaný výzkum, proto se obecně považují za bezpečné. To však vzhledem chronické povaze předpokládané karcinogeneze nestačí, aby byly označeny za zaručeně bezpečné. Právě naopak potvrzení tvorby šesti a pětimocné formy chromu v živých buňkách přinesené australskými vědci vyvolává oprávněnou obavu z dlouhodobého podávání chromitých sloučenin. K nalezení konečné odpovědi bude potřeba provést další studie.

Literatura
DOI: 10.1002/anie.201509065

Nutrition 1995 Jan-Feb;11(1 Suppl):83-6

DOI: 10.1093/nutrit/nuw011

DOI : 10,1007 / s00775-010-0734-y