Hva vet vi, og hvor i kroppen finnes det?

Hva vet vi om svovel og hvilke egenskaper har det?

Svovel er et viktig uorganisk grunnstoff. Det er vanlig i miljøet vårt, enten det er i atmosfæren, vannet eller jordsmonnet. Det er også en viktig bestanddel i biologiske systemer - planter, dyr og mennesker.

Det er kjent under det kjemiske symbolet S, som er avledet av det latinske navnet svovel.

Svovel er et grunnstoff i gruppe 16 i det periodiske systemet for kjemiske grunnstoffer og finnes i periode 3.

Navnet kommer fra de greske ordene chalkos (malm) og gennaó (å danne).

Navnet indikerer derfor at de er malmdannende og hovedsakelig forekommer i form av malm.

Elementært svovel er et sprøtt, krystallinsk fast stoff ved romtemperatur. Det er blekgult, luktfritt og smakløst.

Det er et ikke-metallisk grunnstoff som ikke kan lede elektrisk strøm, er uløselig i vann, men oppløses i organiske løsemidler.

Det er ganske reaktivt og kan kombineres med mange grunnstoffer. Det brenner med en karakteristisk blå flamme og danner svoveldioksid, som allerede har en irriterende og kvelende lukt.

Svovel kan danne mange polyatomiske molekyler i fast form, væske og gass, dvs. det har mange former.

En tabellarisk oppsummering av grunnleggende kjemisk og fysisk informasjon om svovel

Det er det tiende vanligste grunnstoffet i universet.

Det forekommer i mindre grad i sin naturlige form, men er mye vanligere i forbindelser der det først og fremst opptrer som sulfider (S2-) eller sulfater (SO42-).

Det inngår i underjordiske forekomster - som sulfidmalm (i ren form), som ulike mineraler, som en del av varme kilder og geysirer, og i fossilt brensel (olje, naturgass, kull).

Sulfidmineralene finnes også ofte i vulkanske områder i elementær form.

De mest kjente sulfidmineralene er pyritt (FeS2), cinnabaritt (HgS), blyglans (PbS), faleritt (ZnS) og antimonitt (Sb2S3). De mest kjente sulfatmineralene er gips (CaSO4), celestin (SrSO4) og barytt (BaSO4).

Svovel har vært kjent siden forhistorisk tid på grunn av sin eksistens i ren form. Forhistoriske mennesker brukte svovel som pigment til hulemalerier, og det ble brukt i seremonier i egyptiske religioner. Det er også nevnt i Bibelen - i forbindelse med helvetesbålene som svovel ga næring til.

Den praktiske bruken av svovel begynte i Egypt, der det bleket bomull, og i Kina, der det inngikk i sprengstoff.

Svovel ble oppdaget som grunnstoff i 1777 av den franske kjemikeren Antoine Lavoisier, og først i 1809 ble det bevist at svovel er et grunnstoff.

I dag brukes svovel hovedsakelig (opptil 85 % av den totale mengden) til å produsere svovelsyre, som deretter brukes i produksjonen av for eksempel gjødsel, pigmenter, sprengstoff, petroleumsprodukter, batterier og akkumulatorer.

Svovel brukes også til fremstilling av papir, fargestoffer, fyrstikker, insekt- og muggdrepere, som blekemiddel, konserveringsmiddel, antioksidant eller som bestanddel i medisiner (f.eks. antibiotika, bedøvelsesmidler, smertestillende midler, antiemetika, emetika eller til behandling av hjertesykdommer).

Hvilken rolle spiller svovel i kroppen?

Svovel er nesten alltid til stede i kroppen som en del av mer komplekse molekyler. Det forekommer ikke i fri form.

Disse molekylene, som svovel er en uerstattelig del av, spiller en viktig rolle i mange fysiologiske prosesser. De er avgjørende for kroppens helse og funksjon.

Det meste av svovel finnes i komplekse organiske forbindelser som aminosyrer, proteiner, enzymer og vitaminer. Svovel forekommer i mange konfigurasjoner i disse forbindelsene.

De vanligste aminosyrene som inneholder svovel i sin struktur, er metionin, cystein, homocystein og taurin. Andre inkluderer cystin, cystation og cysteinsyre.

Den største andelen svovel av den totale mengden svovel i kroppen finnes i proteiner, hvis byggesteiner er svovelholdige aminosyrer.

Av vitaminene er tiamin (vitamin B1) og biotin (vitamin B7) de viktigste. Svovel finnes også i andre organiske forbindelser som liponsyre, koenzym A, glutation, kondroitinsulfat, heparin, østrogener og fibrinogen.

De grunnleggende biologiske funksjonene til svovel, enten det er i sin egen form eller som en del av mer komplekse molekyler, er blant annet:

• Det er en byggestein for aminosyrer, vitaminer og andre viktige organiske forbindelser.
• Det er involvert i strukturen og funksjonen til proteiner (via aminosyrer som er de grunnleggende byggesteinene i proteiner).
• Påvirker enzymers funksjon og metabolske prosesser.
• Fremmer styrke og motstandskraft i hår, negler, hud og brusk.
• Har antioksidanteffekter.
• Virker antimikrobielt og soppdrepende.
• Har en gunstig effekt på hjernens og nervenes utvikling og funksjon.
• Det har en effekt på hormonfunksjonen.
• Ved utvortes bruk bremser det dannelsen og formeringen av hudceller (denne effekten brukes i behandlingen av ulike hudsykdommer).

De viktigste kildene til svovel for kroppen

Den viktigste kilden til svovel for mennesker er maten. Gjennom maten tas svovel opp i form av mer komplekse forbindelser (hovedsakelig aminosyrer og vitaminer) eller i enklere former - som sulfitter eller sulfater.

Mange svovelforbindelser er giftige for mennesker (f.eks. hydrogensulfid), ikke bare ved oralt inntak, men også ved innånding.

Det er derfor bare et begrenset antall svovelforbindelser som er trygge og nødvendige for menneskekroppen.

Den største andelen svovel i kosten kommer fra to aminosyrer - metionin og cystein. Disse aminosyrene finnes i proteiner av både vegetabilsk og animalsk opprinnelse.

Metionin er en essensiell aminosyre som kroppen ikke kan lage selv, og vi er derfor avhengige av å få den i oss gjennom kosten.

Når det gjelder cystein, er situasjonen noe annerledes. Det er ikke en essensiell aminosyre, fordi cystein dannes i kroppen i forbindelse med metioninmetabolismen.

Det fysiologiske behovet for cystein dekkes ikke bare ved inntak av cystein gjennom kosten, men også ved økt inntak av metionin, som deretter omdannes til cystein.

Menneskets daglige behov for svovel dekkes ved et inntak av ca. 13 mg/kg av disse aminosyrene i kosten.

Fra et ernæringsmessig synspunkt kan metionin alene også forsyne kroppen med alt svovel den trenger.

Svovel kommer også inn i kroppen gjennom de uorganiske forbindelsene som finnes i kosten - dvs. sulfater eller sulfitter. Disse er imidlertid bare en ubetydelig svovelkilde for kroppen.

De absorberes i liten grad i mage-tarmkanalen og inngår derfor sjelden i det daglige inntaket av svovel.

Animalske matvarer som er rike på svovel, er animalske proteiner, egg, meieriprodukter, kjøtt, fisk og sjømat.

Av vegetabilske matvarer er grønnsaker (løk, hvitløk, purre, gressløk, kål, grønnkål, blomkål, brokkoli, brønnkarse, sennep, pepperrot, reddiker), frukt (bringebær), nøtter og hvetekim de viktigste.

Svovel finnes også i mineralvann og i små mengder i vann fra springen.

Svovel kan ha en karakteristisk lukt i enkelte proteinholdige matvarer som minner om råtne egg.

Det finnes ingen definerte anbefalinger for svovel og det optimale daglige inntaket av svovel. Inntak av tilstrekkelige mengder svovelholdige aminosyrer sikrer tilstrekkelige og nødvendige mengder svovel for at kroppen skal fungere som den skal.

I næringsmiddelindustrien kan vi også se at det bevisst tilsettes svovel til matvarer under bearbeidingen.

Dette er tilsetting av sulfitter, som fungerer som konserveringsmidler, antioksidanter eller blekemidler i maten.

Vanligvis tilsettes sulfitter i matvarer som f.eks:

• Frukt og grønnsaker i rå, bearbeidet, frossen, tørket eller hermetisert form, i saft, syltetøy, marmelade eller pålegg.
• Konditorvarer, sirup og søtningsmidler
• Korn og kornprodukter, nøtter
• Kjøttprodukter
• Fisk og sjømat
• Urter og krydder
• Øl, vin, alkohol og smaksatte drikker

Tabellarisk liste over tillatte tilsetningsstoffer

Sulfitter inngår også i mange legemidler og kosttilskudd.

Svovel - fra inntak til utskillelse

Absorpsjon

Som allerede nevnt kommer nesten alt svovel inn i kroppen via to aminosyrer - metionin eller cystein.

Når det gjelder metionin, er tynntarmen det primære opptaksstedet. Her absorberes metionin av spesifikke transportører.

Metionin er en av de aminosyrene som absorberes raskest i fordøyelseskanalen.

Andelen metionin som absorberes, er relativt høy, men ca. 20-30 % av mengden metaboliseres direkte under absorpsjonen til sulfater.

Cystein absorberes i miljøet i tynntarmen og også via spesifikke energiavhengige transportører.

Opptaket av uorganiske svovelforbindelser i mage-tarmkanalen, dvs. sulfater eller sulfitter som tas opp i kosten eller dannes ved aminosyremetabolisme, er lavt.

De fleste sulfater opp til 1 gram absorberes i tynntarm og tykktarm via natriumsulfattransportøren.

Fordeling

Sulfater ligger på fjerdeplass på listen over de vanligste anionene i humant blod.

Konsentrasjonen i urinen ligger på rundt 300 µmol/l. Inntak av sulfater eller svovelholdige aminosyrer i kosten kan øke nivåene med en faktor på to.

Den vanlige konsentrasjonen av sulfitter i blodet er 5 µmol/l, men den kan ligge i referanseområdet 0-10 µmol/l.

I standard blodprøver bestemmes ikke nivået av svovel eller svovelforbindelser.

Svovel transporteres fra blodet tilbake til kroppens vev og celler via flere typer bærere.

Sulfater eller aminosyrer som inneholder svovel, er også i stand til å passere morkaken i begge retninger. Denne evnen til å passere begge veier er viktig både for å opprettholde en tilstrekkelig tilførsel av svovel til fosteret og for å forhindre skadelige overskridelser.

Svovel passerer også gjennom blod-hjerne-barrieren i form av cystin, som deretter brytes ned til sulfat i hjernemiljøet.

Metabolisme og lagring av svovel

Siden svovel vanligvis inntas gjennom kosten i form av mer komplekse molekyler, metaboliseres eller brytes det ned til enklere molekyler i kroppen.

Generelt metaboliseres svovel ved å oksidere svovel i form av sulfider S2- (i denne formen finnes det i mer komplekse organiske forbindelser) til sulfitter SO32- og videre til sulfater SO42-.

Sulfatene kan lagres i vevet bundet til askorbat, og danner dermed svovellagre. Disse svovellagrene er imidlertid svært små. Deretter frigjøres svovelet fra bindingen til askorbat av enzymer i henhold til organismens behov.

Metabolismen av metionin skjer gjennom en rekke prosesser som styres av enzymer. Sluttresultatet av metabolismen er dannelsen av sulfat.

I tillegg til sulfat dannes det homocystein, cystation, cystin, taurin og cystein under metabolismen. Dette er produkter av metioninmetabolismen.

Cystein er ikke en essensiell aminosyre, og kilden til cystein er derfor ikke bare maten i seg selv, men kan også dannes i kroppen på grunn av metionin.

Selve cystein- og metioninmolekylene lagres ikke i kroppen, men oksideres til uorganiske sulfater eller bindes til glutation (et tripeptid bestående av tre aminosyrer med sterke antioksidantegenskaper).

Utskillelse

Svovel og svovelforbindelser skilles hovedsakelig ut fra kroppen med urinen.

Hver dag skiller mennesker ut totalt ca. 1,3 g svovel i urinen. Hvis inntaket av svovel gjennom kosten er høyere, øker andelen svovel som skilles ut.

Svovel skilles ut i urinen i form av organiske estere (ca. 15 %), mens det resterende volumtapet skjer i form av sulfater.

Svovelutskillelseshastigheten i lungene påvirkes også av vitamin D-nivået i kroppen.

Andre svovelutskillelsesveier, f.eks. avføring, er ubetydelige (< 0,5 mmol/dag).

Hva er konsekvensen av avvik fra fysiologiske svovelnivåer?

I likhet med andre mineraler og sporstoffer er det viktig å holde svovel på nivåer som er gunstige og trygge for kroppen.

De patologiske konsekvensene av en mangel på svovel i menneskekroppen alene er ikke definert og er derfor ukjente.

Noen kilder har rapportert at det har oppstått hjernesykdommer og bindevevsskader hos pasienter med en defekt i spesifikke svovelbærere.

For høye nivåer av svovel i kroppen kan føre til tap av mineraler fra skjelettet og dermed øke risikoen for benskjørhet.

Eksponering for høye doser svovel kan utløse astmaanfall og allergiske hudreaksjoner som elveblest.

Svovel inneholder også mange forbindelser som er giftige for mennesker, for eksempel svoveldioksid.

Eksponering av kroppen for disse forbindelsene, for eksempel i form av luftforurensning, fører til betennelse i de øvre luftveiene, innsnevring av luftveiene og lungesykdom.

Den viktigste og største kilden til svovel er inntak gjennom kosten i form av de svovelholdige aminosyrene metionin og cystein.

Symptomene på mangel eller overskudd av disse kan derfor delvis tilskrives svovel.

Den primære årsaken til metionin- og cysteinmangel i kroppen er et svært lavt inntak av protein i kosten. Med mindre det er et problem med absorpsjonen eller metabolismen av disse to aminosyrene, kan mangelen avhjelpes ved å øke inntaket.

Det finnes imidlertid også medfødte defekter i absorpsjonen eller metabolismen av disse aminosyrene, slik at et for høyt eller for lavt nivå av dem i kroppen ikke er direkte avhengig av kostinntaket.

Medfødte absorpsjonsdefekter omfatter for eksempel ulike malabsorpsjoner.

Metabolske forstyrrelser omfatter forstyrrelser i funksjonen til ulike enzymer som er involvert i metabolismen av metionin og cystein. Dette fører til akkumulering eller fravær av deres metabolitter i kroppen.

Generelt manifesterer disse forstyrrelsene seg først og fremst ved:

• nedsatt mental funksjon
• forsinket utvikling av individet
• anfallsforstyrrelser
• bevegelsesforstyrrelser
• blodforstyrrelser, for eksempel mangel på røde blodlegemer og blodplater
• overdreven opphopning av visse metabolitter i urinen
• dannelse av nyre- og urinstein

En viktig lidelse relatert til nedsatt metabolisme av svovelholdige aminosyrer er en lidelse som kalles homocystinuri.

Den oppstår som følge av mangelfull funksjon av enzymet cystathioninsyntase, som letter omdannelsen av homocystein til svovel.

Homocystein hoper seg dermed opp i store mengder i blodet og forårsaker helseproblemer. Det skilles også ut i store mengder i urinen.

Siden homocystein er en forløper for dannelsen av cystein, er produksjonen av cystein redusert ved denne sykdommen.

Homocystinuri fører til øyeskader (nærsynthet, uklarhet og forskyvning av linsen), beinskader (benskjørhet, skoliose, brudd) eller forstyrrelser i nervesystemet (forsinket utvikling, utviklingshemming, psykiske lidelser).

Homocystein er også en viktig bidragsyter til hjerte- og karsykdommer, spesielt dyp venetrombose, lungeemboli og hjerneslag.

Enkelte studier har også knyttet metionin til utviklingen av visse kreftformer, fordi veksten av enkelte kreftceller er avhengig av denne aminosyren.