Vad vet vi och var i kroppen finns den?

Vad vet vi om svavel och vilka är dess egenskaper?

Svavel är ett viktigt oorganiskt grundämne. Det är vanligt förekommande i vår miljö, i atmosfären, vattnet och marken. Det är också en viktig beståndsdel i biologiska system - växter, djur och människor.

Det är känt under den kemiska symbolen S, som härrör från det latinska namnet svavel.

Svavel är ett grundämne i grupp 16 i det periodiska systemet över kemiska grundämnen och återfinns i period 3.

Namnet kommer från de grekiska orden chalkos (malm) och gennaó (att forma).

Deras namn indikerar därför att de är malmbildande och huvudsakligen förekommer i form av malmer.

Elementärt svavel är ett sprött kristallint fast ämne vid rumstemperatur. Det är blekgult till färgen, luktfritt och smaklöst.

Det är ett icke-metalliskt grundämne som inte kan leda elektrisk ström och som är olösligt i vatten men lösligt i organiska lösningsmedel.

Det är mycket reaktivt och förenar sig med många grundämnen. Det brinner med en karakteristisk blå låga och bildar svaveldioxid, som redan har en irriterande och kvävande lukt.

Svavel kan bilda många polyatomära molekyler i fast form, vätska och gas, dvs. det har många former.

En sammanfattning i tabellform av grundläggande kemisk och fysikalisk information om svavel

Det är det tionde vanligaste grundämnet i universum.

Det förekommer i mindre utsträckning i sin naturliga elementära form. Det är mycket vanligare i föreningar där det främst förekommer som sulfider (S2-) eller sulfater (SO42-).

Det ingår i underjordiska avlagringar - som sulfidmalm (ren form), som olika mineraler, som en del av varma källor och gejsrar, och i fossila bränslen (olja, naturgas, kol).

Det finns också mycket ofta i vulkaniska områden i sin elementära form.

De mest kända sulfidmineralen är pyrit (FeS2), cinnober (HgS), galena (PbS), falerit (ZnS) eller antimonit (Sb2S3). De mest kända sulfatmineralen är gips (CaSO4), celestin (SrSO4) eller barit (BaSO4).

Svavel har varit känt sedan förhistorisk tid eftersom det finns i ren form. Förhistoriska människor använde svavel som pigment i grottmålningar, och det användes i ceremonier i egyptiska religioner. Det nämns också i Bibeln - i samband med helvetets eldar som svavel gav bränsle åt.

Den praktiska användningen av svavel började i Egypten, där det användes för att bleka bomull, eller i Kina, där det ingick i sprängämnen.

Svavel upptäcktes som grundämne 1777 av den franske kemisten Antoine Lavoisier, och det var först 1809 som det bevisades att det var ett kemiskt grundämne.

Idag används svavel huvudsakligen (upp till 85 % av den totala mängden) för att framställa svavelsyra, som sedan används vid tillverkning av t.ex. gödselmedel, pigment, sprängämnen, petroleumprodukter, batterier och ackumulatorer.

Svavel används också vid tillverkning av papper, färgämnen, tändstickor, insekts- och mögeldödare, som blekmedel, konserveringsmedel, antioxidant eller som beståndsdel i läkemedel (t.ex. antibiotika, anestesimedel, smärtstillande medel, antiemetika, emetika eller för behandling av hjärtsjukdomar).

Vilken roll spelar svavel i kroppen?

Svavel finns nästan alltid i människokroppen som en del av mer komplexa molekyler. Det förekommer inte i fri form.

Dessa molekyler, där svavel är en oersättlig del, spelar en viktig roll i många fysiologiska processer. De är nödvändiga för kroppens hälsa och för att den ska fungera korrekt.

Det mesta svavlet finns i komplexa organiska föreningar som aminosyror, proteiner, enzymer eller vitaminer. Svavel förekommer i många olika konfigurationer i dessa föreningar.

De vanligaste aminosyrorna som innehåller svavel i sin struktur är metionin, cystein, homocystein och taurin. Andra inkluderar cystin, cystation eller cysteinsyra.

Den största andelen svavel av den totala mängden svavel i kroppen finns i proteiner, vars byggstenar är svavelhaltiga aminosyror.

Av vitaminerna är de viktigaste tiamin (vitamin B1) och biotin (vitamin B7). Svavel finns också i andra organiska föreningar som liponsyra, koenzym A, glutation, kondroitinsulfat, heparin, östrogener eller fibrinogen.

De grundläggande biologiska funktionerna hos svavel, antingen i sin egen form eller som en del av mer komplexa molekyler, inkluderar:

• Det är en byggsten för aminosyror, vitaminer och andra viktiga organiska föreningar.
• Det är involverat i proteinernas struktur och funktion (via aminosyror som är de grundläggande byggstenarna i proteiner).
• Det påverkar enzymfunktionen och metaboliska processer.
• Främjar styrka och motståndskraft hos hår, naglar, hud och brosk.
• Har antioxidativa effekter.
• Har antimikrobiella och svampdödande effekter.
• Har en gynnsam effekt på hjärnans och nervsystemets utveckling och funktion.
• Det har en effekt på hormonfunktionen.
• Vid utvärtes bruk saktar det ner bildandet och förökningen av hudceller (denna effekt används vid behandling av olika hudsjukdomar).

De viktigaste svavelkällorna för kroppen

Den viktigaste svavelkällan för människan är maten. Via maten tas svavel upp i form av mer komplexa föreningar (främst aminosyror och vitaminer) eller i enklare former - som sulfiter eller sulfater.

Många svavelföreningar är giftiga för människor (t.ex. svavelväte), inte bara vid oralt intag utan även vid inandning.

Det finns därför bara ett begränsat antal svavelföreningar som är säkra och nödvändiga för människokroppen.

Den största delen av svavlet i kosten kommer från två aminosyror - metionin och cystein. Dessa aminosyror finns i proteiner av både vegetabiliskt och animaliskt ursprung.

Metionin är en essentiell aminosyra som kroppen inte kan tillverka på egen hand. Därför är vi beroende av att få i oss den via kosten.

När det gäller cystein är situationen något annorlunda. Det är inte en essentiell aminosyra, eftersom cystein bildas i kroppen i samband med metabolismen av metionin.

Det fysiologiska behovet av cystein tillgodoses inte bara genom intag av cystein via kosten utan också genom ökat intag av metionin, som därefter metaboliseras till cystein.

Människans dagliga behov av svavel tillgodoses om cirka 13 mg/kg av dessa aminosyror intas via kosten.

Ur näringssynpunkt kan även metionin ensamt förse kroppen med allt svavel den behöver.

Svavel kommer också in i kroppen via oorganiska föreningar som finns i kosten - dvs. sulfater eller sulfiter. Dessa är dock endast en försumbar svavelkälla för kroppen.

Deras absorption i mag-tarmkanalen är låg och därför ingår de sällan i det nödvändiga dagliga intaget av svavel.

Svavelrika livsmedel av animaliskt ursprung är animaliska proteiner, ägg, mejeriprodukter, kött, fisk och skaldjur.

Av vegetabiliska livsmedel är grönsaker (lök, vitlök, purjolök, gräslök, kål, grönkål, blomkål, broccoli, vattenkrasse, senap, pepparrot, rädisor), frukt (hallon), nötter och vetegroddar de viktigaste.

Svavel finns också i mineralvatten eller i små mängder i kranvatten.

Svavel kan ha en karakteristisk lukt i vissa proteinhaltiga livsmedel som liknar ruttna ägg.

Det finns inga fastställda rekommendationer för svavel och dess optimala dagliga intag. Intag av tillräckliga mängder svavelhaltiga aminosyror säkerställer tillräckliga och nödvändiga mängder svavel för att kroppen ska fungera korrekt.

Inom livsmedelsindustrin kan vi också se en avsiktlig tillsats av svavel till livsmedel under bearbetningen.

Detta sker genom tillsats av sulfiter, som fungerar som konserveringsmedel, antioxidanter eller blekmedel i livsmedel.

Vanligtvis tillsätts sulfiter i livsmedel som t.ex:

• Frukt och grönsaker i rå, bearbetad, fryst, torkad eller konserverad form, i juice, sylt, marmelad eller bredbara pålägg
• Konfektyr, sirap och sötningsmedel
• Spannmål och spannmålsprodukter, nötter
• Köttprodukter
• Fisk och skaldjur
• Örter och kryddor
• Öl, vin, alkohol och smaksatta drycker

Förteckning i tabellform över tillåtna livsmedelstillsatser

Sulfiter ingår också i många läkemedel eller kosttillskott.

Svavel - från intag till utsöndring

Absorption

Som redan nämnts kommer nästan allt svavel in i kroppen via två aminosyror - metionin eller cystein.

När det gäller metionin är tunntarmen den primära absorptionsplatsen. Här absorberas metionin av specifika transportörer.

Metionin är en av de aminosyror som har den högsta absorptionshastigheten i matsmältningskanalen.

Andelen metionin som absorberas är relativt hög, men cirka 20-30 % av mängden metaboliseras direkt under absorptionen och bildar sulfater.

Cystein absorberas i tunntarmens miljö och även via specifika energiberoende transportörer.

Absorptionen av oorganiska svavelföreningar i mag-tarmkanalen, dvs. sulfater eller sulfiter som tas upp i kosten eller bildas genom aminosyrametabolism, är låg.

De flesta sulfater upp till 1 gram absorberas i tunn- och tjocktarmen. Absorptionen sker via natriumsulfattransportören.

Fördelning

Sulfater ligger på fjärde plats på listan över de vanligaste anjonerna i humant blod.

Deras koncentration i urinen är cirka 300 µmol/l. Kostintag av sulfater eller svavelhaltiga aminosyror ökar deras nivåer, ibland med en faktor på två.

Den vanliga koncentrationen av sulfiter i blodet är 5 µmol/l, men den kan ligga inom referensintervallet 0-10 µmol/l.

I standardblodprover bestäms inte halten av svavel eller dess föreningar.

Svavel transporteras från blodet tillbaka till kroppens vävnader och celler via flera olika typer av bärare.

Sulfater eller aminosyror som innehåller svavel kan också passera genom moderkakan i båda riktningarna. Denna förmåga att passera i båda riktningarna är nödvändig både för att upprätthålla en tillräcklig svaveltillförsel till fostret och för att förhindra skadliga överskott.

Svavel passerar också genom blod-hjärnbarriären i form av cystin, som därefter bryts ned till sulfat i hjärnans miljö.

Metabolism och lagring av svavel

Eftersom svavel vanligtvis intas via kosten i form av mer komplexa molekyler, metaboliseras eller bryts det ned till enklare molekyler i kroppen.

I allmänhet metaboliseras svavel genom att oxidera svavel i form av sulfider S2- (i denna form finns det i mer komplexa organiska föreningar) till sulfiter SO32- och vidare till sulfater SO42-.

Sulfaterna kan lagras i vävnader som är bundna till askorbat, vilket bildar svavelförråd. Dessa svavelförråd är dock mycket små. Därefter frigörs svavlet från sin bindning till askorbat av enzymer i enlighet med organismens behov.

Metabolismen av metionin sker genom en rad processer som styrs av enzymer. Slutresultatet av metabolismen är bildandet av sulfat.

Förutom sulfat bildas emellertid homocystein, cystation, cystin, taurin och även cystein under dess metabolism. Dessa är produkterna av metioninmetabolism.

Cystein är inte en essentiell aminosyra. Därför är källan till cystein inte bara maten i sig, utan kan också bildas i kroppen på grund av metionin.

Cystein- och metioninmolekylerna i sig lagras inte i kroppen. Deras öde är att de oxideras till oorganiska sulfater eller binds till glutation (en tripeptid bestående av tre aminosyror som har starka antioxidativa egenskaper).

Utsöndring

Svavel och dess föreningar utsöndras huvudsakligen från kroppen via urinen.

Varje dag utsöndrar människan totalt ca 1,3 g svavel i urinen. Om intaget av svavel via kosten är högre, ökar andelen svavel som utsöndras.

Svavel utsöndras i urinen i form av organiska estrar (ca 15 %). Den återstående volymförlusten sker i form av sulfater.

Hur snabbt svavel utsöndras via lungorna påverkas också av nivån av D-vitamin i kroppen.

Andra utsöndringsvägar för svavel, t.ex. avföring, är försumbara (< 0,5 mmol/dag).

Vad är konsekvensen av avvikelser från fysiologiska svavelnivåer?

Precis som med andra mineraler eller spårämnen är det viktigt att bibehålla svavel på nivåer som är fördelaktiga och säkra för kroppen.

De patologiska konsekvenserna av en brist på svavel i människokroppen har inte definierats och är därför okända.

Vissa källor har rapporterat att hjärnsjukdomar och bindvävsskador har uppstått hos patienter med en defekt i specifika svavelbärare.

Alltför höga svavelnivåer i kroppen kan orsaka förlust av mineraler från skelettet och därmed öka risken för benskörhet.

Exponering för höga doser av svavel kan utlösa astmaattacker och allergiska hudreaktioner som nässelutslag.

Svavel har också många föreningar som är giftiga för människor. Ett exempel är svaveldioxid.

Om kroppen exponeras för dessa föreningar, t.ex. i form av luftföroreningar, orsakar det inflammation i de övre luftvägarna, förträngning av luftvägarna och lungsjukdomar.

Den viktigaste och största källan till svavel är intag via kosten i form av de svavelhaltiga aminosyrorna metionin och cystein.

Därför kan symtomen på brist eller överskott av dessa delvis tillskrivas svavel.

Den främsta orsaken till metionin- och cysteinbrist i kroppen är ett betydligt lägre proteinintag via kosten. Om det inte finns ett associerat problem med absorptionen eller metabolismen av dessa två aminosyror kan bristen åtgärdas genom att öka intaget av dem.

Medfödda defekter i absorptionen eller metabolismen av dessa aminosyror är emellertid också kända. Således är deras överdrivna eller otillräckliga nivåer i kroppen inte direkt beroende av kostintag.

Medfödda defekter i absorptionen omfattar t.ex. olika malabsorptionstillstånd.

Metaboliska störningar inkluderar störningar i funktionen hos olika enzymer som är involverade i metabolismen av metionin och cystein. Detta leder i slutändan till ackumulering eller frånvaro av deras metaboliter i kroppen.

I allmänhet manifesteras dessa störningar främst genom:

• nedsatt mental funktion
• Försenad utveckling hos individen.
• Krampanfall.
• Rörelsestörningar.
• blodsjukdomar såsom brist på röda blodkroppar och blodplättar
• överdriven ansamling av vissa metaboliter i urinen
• bildning av njur- och urinstenar

En viktig sjukdom som är relaterad till försämrad metabolism av svavelhaltiga aminosyror är en sjukdom som kallas homocystinuri.

Den uppstår till följd av bristande funktion hos enzymet cystathioninsyntas, som underlättar omvandlingen av homocystein till svavel.

Homocystein ansamlas därför i stora mängder i blodet och orsakar hälsoproblem. Det utsöndras också i stora mängder i urinen.

Eftersom homocystein är en prekursor för bildandet av cystein, minskar dess produktion vid denna sjukdom.

Homocystinuri orsakar ögonskador (närsynthet, grumling och förskjutning av linsen), benskador (osteoporos, skolios, frakturer) eller störningar i nervsystemet (försenad utveckling, intellektuell funktionsnedsättning, psykologiska störningar).

Homocystein är också en viktig bidragande orsak till hjärt-kärlsjukdomar, särskilt djup ventrombos, lungemboli eller stroke.

Vissa studier har också kopplat metionin till utvecklingen av vissa cancerformer. Detta beror på att tillväxten av vissa cancerceller visar ett beroende av denna aminosyra.