Spoorelementen:
Niet te weinig maar ook niet te veel
Dr Guillaume Counotte, toxicoloog
27 maart 2019
Spoorelementen zijn niet:
• Mineralen die je in kleine hoeveelheden (spoortjes) nodig hebt.
• Niet te weinig maar zeker ook niet teveel.
• Spoorelementen worden altijd ingebouwd in eiwitten.
• Losse spoorelementen zijn schadelijk voor het lichaam.
Spoorelementen zijn wel:
• Wat maakt elementen ‘spoorelementen’?
• Waar komen ze vandaan?
• Wat doen ze in het lichaam
• Hoe weet ik of ik genoeg voer?
• …
Spoorelementen:
Waar hebben we het dan over?
Klik hier voor kopregel Optimaal ipv maximaal
gehalte
0 2 4 6 8 10
Biologisch effect
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15
macro-elementen spoor-elementen zware metalen
Levenscyclus van spoorelement
• Meeste spoorelementen zijn schadelijk voor organismen!
• Daarom worden spoorelementen gebonden aan eiwitten voor transport naar de lever.
• In de lever vindt opslag plaats totdat spoorelementen worden ingebouwd in functionele eiwitten (enzymen).
• Uitzondering is jodium: dat wordt via de schildklier omgezet in actief hormoon.
Spoorelementen zitten niet in de lucht (?)
• Dus moeten we spoorelementen via het water of voedsel binnenkrijgen.
• Via water krijgen we maar heel weinig binnen.
• Nou ja: lood, koper, zink…
• Maar meeste via voedsel.
• Geldt voor mens en dier.
• Dus BODEM – PLANT – DIER (mens)
Bodem – plant – dier (mens)
• Planten nemen spoorelementen op uit de bodem.
• Bodem (grond) bevat niet altijd even veel spoorelementen.
• Geochemische atlas van Nederland: waar zit arseen t/m zink?
Bodem – plant – dier
• Veel koper in veenweide-gebied, maar ook veel molybdeen:
daardoor koper niet beschikbaar voor dieren.
Bodem – plant – dier
• Planten nemen spoorelementen op uit de bodem.
• Sommige planten doen dat beter dan andere planten.
• Dat is ook afhankelijk van zuurgraad van de bodem.
Kruidenrijk grasland met cichorei, duizendblad en pastinaak
Gras witte klaver rode klaver luzerne
gras klaver cichorei
Seleen in plant (µg/kg)
0 50 100 150 200 250
zand klei
Bodem – plant – dier
Seleen veel hoger op klei, vooral diepere wortels
gras klaver cichorei
Kobalt in plant (µg/kg)
0 20 40 60 80 100 120
zand klei
Bodem – plant – dier
Kobalt hoger op zand
gras klaver cichorei
Koper in plant (mg/kg)
0 5 10 15 20 25
zand klei
Bodem – plant – dier
Koper beetje gelijk.
gras klaver cichorei
Zink in plant (mg/kg)
0 50 100 150 200 250
zand klei
Bodem – plant – dier
Zink veel hoger op zand, vooral diepere wortels
Klik hier voor kopregel Hoeveel zit er in gewas?
• Afhankelijk van grondsoort:
– Veen / zand: minder spoorelementen dan in klei;
– Langs kust: meer jodium(?)
• Afhankelijk van bewerking grond: – Bemesting (selenium-bemesting);
– Zuurgraad (opname per element varieert).
• Afhankelijk van soort plant:
– Vlinderbloemigen: meer molybdeen (stoort koper);
– Afhankelijk van plant: meer of minder seleen.
Klik hier voor kopregel Planten
• Hoge seleenwaarden in bepaalde planten mogelijk:
• smalle weegbree en brandnetel
Bodem – plant – dier
• Gehalten in plasma (koper, zink, jodium, seleen) deels afhankelijk van grondsoort in Nederland.
• Beperking: geen gegevens van dier bekend (leeftijd, melkproductie/droogstand).
• Drie klassen:
– te laag – goed – te hoog
• Ieder hokje gemiddelde van > 5 bedrijven
Klik hier voor kopregel Spoorelementen in water
• Water: van nature bevat het ijzer en mangaan.
• Door zeer zacht water (agressief water) komt koper vrij.
• Koper in water zeer goed beschikbaar, dus chronische kopervergiftiging (rund, paard).
• Zink in oppervlakte water.
Klik hier voor kopregel Wat is normaal in water?
Element (µg/L) GD-goed GD-afwijkend leidingwater WHO
As 10 25 10 10
Cd 5 10 5 5
Cr 50 250 50 NB
Cu 50 100 2000
na 16 uur stilstand
1300
Ni 20 100 20 Zo laag
mogelijk
Pb 10 25 10 15
Zn 100 500 3000
na 16 uur stilstand
5000
Klik hier voor kopregel Intermezzo
• Een norovirusuitbraak door een kopervergiftiging
• Ontkalking van koffiezet-apparaat met azijnzuur in bus: 87 mg/L Cu in
koffiewater.
• Diarree en braken.
• Daarna norovirus-verspreiding.
• Sommige mensen tweemaal ziek in korte tijd (6 dagen).
• Hoefnagel J, van de Weerdt DH, Schaefer O, Koene R. A norovirus outbreak triggered by copper intoxication on a coach trip from the Netherlands to Germany, April 2010. Euro Surveill. 2012;17(9)
Klik hier voor kopregel Intermezzo
Klik hier voor kopregel Spoorelementen in lucht
• Lucht: vooral cadmium, lood en arseen zeer goed opneembaar via longen.
• Probleem lijkt nu minder groot.
• Lood uit benzine.
Bodem – plant – dier
• Interacties tussen spoorelementen bij opname
• Interacties tussen spoorelementen in de koe
Bodem – plant – dier
Klik hier voor kopregel Wat doen spoorelementen in het lichaam?
• Mangaan
• IJzer
• Kobalt
• Koper
• Zink
• Seleen
• Jodium
Klik hier voor kopregel Mangaan
• Zorgt voor goede botten (bewapening in beton) en klauwen.
• Van belang voor vruchtbaarheid.
• Zorgt voor goede weerstand.
Klik hier voor kopregel Mangaan
• Tekort
– Skeletvorming gaat niet goed
– Verminderde vruchtbaarheid (stieren)
• Overmaat
– Verdringing van andere metalen
Klik hier voor kopregel IJzer
• Nodig voor zuurstof-transport in het lichaam
Klik hier voor kopregel IJzer
• Tekort
– Bloedarmoede (laag hemoglobine);
– Snel vermoeid;
• Overmaat
– Verdringing van andere metalen;
– Ophoping in de lever, daardoor leverbeschadiging;
– Vrij ijzer geeft zuurstof-radicalen waardoor weefsel (vetten) worden aangetast.
• Leven op aarde begon zonder zuurstof.
• Eerste levensvormen waren (voor zover bekend) methaan- producerende bacteriën.
• Eerst grote milieuramp gebeurde toen zuurstof-producerende organismen ontstonden (chlorofyl-bevattende organismen, planten).
• Zuurstof is heel reactief molecuul.
• Toxicologisch gezien zou zuurstof nooit toegelaten mogen worden.
Uitstapje naar zuurstof
• Concentratie waarbij leven mogelijk is: 19 – 21% O2
• Zeer nauwe band: teveel (> 22%) is direct schadelijk, te weinig (< 15%) is ook direct schadelijk.
• In lichaam:
Zuurstof als schadelijke stof
Maar het gaat ook mis
• Suiker wordt met O2 omgezet in energie (H2O en CO2).
• Ongeveer 0,5% van de zuurstof ‘ontspoort’ en wordt zuurstofradicaal.
• Dit wordt oxidatieve stress genoemd.
• Oxidatieve stress kan ook worden aangewend om bacteriën te doden (gebeurt door oa. Witte bloedcellen).
• Omgaan met zuurstof in het lichaam kan alleen met spoorelementen.
Klik hier voor kopregel Kobalt
• Nodig om in de pens vitamine B12 te maken.
• Vitamine B12 is nodig voor omzetting van vetten naar energie.
Klik hier voor kopregel Kobalt
• Tekort
– Verminderde groei
– Verminderde weerstand – Leververvetting
– Bloedarmoede
• Overmaat
– Vermindere groei – Bloedarmoede
Klik hier voor kopregel Koper
• Zit in enzym dat
• nodig is voor opname van ijzer uit de darm.
• zorgt voor afdoden van bacteriën.
• zorgt voor collageen-vorming.
• nodig is voor pigment-vorming van haren.
Klik hier voor kopregel Koper
• Tekort
– Bloedarmoede
– Verminderde weerstand – Verkleurd haarkleed – Minder sterke botten
• Overmaat
– Leverschade
– Ernstige bloedschade door sterke overmaat
Klik hier voor kopregel Zink
• Zit in enzym dat nodig is voor celgroei.
• Zit in enzym dat zorgt voor afdoden van bacteriën (samen met koper).
• Zit in hormoon dat zorgt voor goede schildklier-werking.
Klik hier voor kopregel Zink
• Tekort
– Effect op haar/huid-groei – Verminderde weerstand
– Verminderde schildklier-functie – Verminderde vruchtbaarheid
• Overmaat
– Verdringing van andere elementen (vooral koper) – Jonge dieren gevoeliger
– Snelgroeiend weefsel gaat niet goed
Klik hier voor kopregel Seleen
• Zit in enzym dat zorgt voor afdoden van bacteriën
– GSH-Px
• Zit in enzym dat schildklier-hormoon maakt
Klik hier voor kopregel Zink
• Tekort
– Verminderde weerstand – Onvoldoende groei
• Overmaat
– Verminderde weerstand
– Snelgroeiend weefsel gaat niet goed (klauwen, haren)
Werking van seleen:
effect op weerstand
Zuurstof-radicalen GSH-Px
GSH-Px
Zuurstof-radicalen Werking van seleen:
effect op weerstand
Zuurstof-radicalen Teveel GSH-Px Werking van seleen:
effect op weerstand
Zuurstof-radicalen Te weinig
GSH-Px Werking van seleen:
effect op weerstand
Foto: J. Uiterwaal
Grote schildklier:
Waar denkt u aan?
Klik hier voor kopregel Effect op schildklier
Selenium-afhankelijk enzym
Klik hier voor kopregel Effect van selenium op schildklier
• Jodium wordt ingebouwd in T4:
– T4 wordt omgezet tot T3;
– T3 zorgt voor goed basaal-metabolisme.
• Normaal selenium: goede omzetting.
• Laag selenium: weinig T3 (lijkt op jodium-tekort):
– Vergrote schildklier bij kalveren.
• Veel selenium: te hoge T3 productie (hyper-actief).
Klik hier voor kopregel Jodium
• Vooral als schildklierhormoon bekend.
• T4 = meest bestudeerd, maar is niet het actieve hormoon.
• T3 = actieve hormoon.
• Dit hormoon kan alleen worden gemaakt als er voldoende seleen aanwezig is.
Klik hier voor kopregel Jodium
• Tekort
– Vergroting van de schildklier
– Verminderde functie van alle cellen
• Overmaat
– Te hoge werking van alle cellen.
• Werkt al een soort thermostaat
Jodium
Jodium
• Jodium essentieel, symptomen bij tekort of overmaat van moeder bij (pasgeboren) kalf.
• Symptomen:
– Zwakke pasgeboren kalveren – Sterfte bij pasgeboren kalveren – Uitpuilende ogen
Jodium
• Niet zo eenvoudig:
• Na opname -> transport naar lever.
• Duurt ongeveer 2 tot 4 maanden voordat werking van spoorelementen zichtbaar is.
• Zeer kleine hoeveelheid van spoorelementen circuleren ‘vrij’
rond in het lichaam.
• Klein beetje zit ook in melk.
Hoe weet ik of ik genoeg voer?
Het duurt lang voordat seleen is ingebouwd
GSH-Px in rode bloedcellen Seleen in (tank)melk
• Gemiddeld duurt het 135 dagen voordat maximum of
minimum van seleen in melk terug te zien is als maximum of minimum van GSH-Px in bloed.
• Halfwaardetijd van rode bloedcellen van koe is 160 dagen!
– Ter vergelijk: halfwaardetijd van rode bloedcellen bij mens is ongeveer 105 dagen.
• 135 dagen = 4,4 maanden!
Het duurt lang voordat seleen is
ingebouwd
• GMP-plus regelt toelating voeders in Nederland.
• Gebaseerd op Europese Normen.
• Niet altijd eenvoudig om die te vinden.
• EU-normen gelden voor totaal opname van sommige elementen.
• Van sommige elementen is norm niet goed bekend!!!
• Veevoederfabrikanten moeten rekening houden met veel factoren om te zorgen dat koeien goede hoeveelheid krijgen.
• Dat is een grote uitdaging!
Normen vastgesteld voor voer
Normen vastgesteld voor voer:
GMP-plus
Normen vastgesteld voor voer:
EU-regulering
Normen vastgesteld voor voer:
EU-regulering (detail koper)
Norm CVB
• Sulfaat wordt sulfide in pens;
• Sulfide + spoor-element -> onoplosbaar neerslag
• Dus sulfaat-zouten geven slechtere opname dan andere zouten;
• S + Molybdeen -> MoS4 thiomolybdaat;
• Cu + MoS4 -> CuMoS4;
• Goed afbreekbaar eiwit: (NH4)2MoS4 ontstaat;
• Dit kan Cu in lever verdringen.
• Mo zit in eiwit dat N2 bindt in bacteriën in plantenwortels;
Rol van zwavel en molybdeen
Waar komt dat molybdeen dan vandaan?
• Molybdeen is voor stikstof wat ijzer is voor
zuurstof.
• Bacteria rond wortels van planten (bijv.
klaver).
0 1 2 3 4 5 6 7
2 1 4 3
6 5 1,01,5
2,0 2,5
3,0 3,5 4,0
% biologi
sch besc
hikbaar
koper
Zwavel (g/kg ds) Molybdee
n (mg/kg ds)
Variatie in biologische beschikbaarheid
• CVB: 3,5%
• Variatie in NL:
• 1 – 6%
• 280 mg/kg Cu:
• 160 – 980 mg/kg
Categorie Norm (mg/dier/dag) Norm (mg/kg DS)
Jongvee 3 0,5
Lacterende koe 12 0,5
Koe droogstand 5,5 0,5
• Voor jodium zijn zowel de Nederlandse als de Duitse normen 0,5 mg/kg ds.
• De Amerikaanse normen en ook de EFSA noemen 0,50 als bovengrens.
• De NRC-normen zelf zijn iets lager: 0,30 tot maximaal 0,45.
• Het CVB hanteert de volgende normen voor de jodiumbehoefte van jongvee en melkvee:
Norm voor jodium
Klik hier voor kopregel Hoe kan ik meten of de dieren voldoende krijgen?
• Let op rantsoen
• Krachtvoer
• Extra mineralen
• Ruwvoer
• Herkomst
• Soort gewas
• Streek van Nederland
• Grondsoort
• Geochemische atlas van Nederland
Klik hier voor kopregel Optimaal ipv maximaal
• Lichaam regelt absorptie maar beperkt.
• Hogere opname: minder absorptie, meer uitscheiding via urine (maar ook via melk).
• Lagere opname: betere absorptie, minder uitscheiding via darmen en urine (en via melk).
lucht lucht
voer voer
water water
grond grond
melk
mest mest urine urine bloed bloed leverbiopt
leverbiopt
haren haren
Klik hier voor kopregel Opname versus status
• Opname
– Opname via bloed te meten.
– Melk redelijk in evenwicht met bloed.
• Status / voorraad
– Meeste spoorelementen worden in lever opgeslagen.
– Seleen wordt ingebouwd in rode en witte bloedcellen.
– Jodium alleen opslag in schildklier.
Opname en voorraad van spoorelementen
Koper Zink Seleen Mangaan
Jodium tankmelk tankmelk
Koper Zink Seleen Jodium bloed bloed
Opname en voorraad van spoorelementen
Koper Zink Mangaan
Kobalt lever lever
Seleen (GSH-Px) Kobalt (vit B12)
bloed bloed
Jodium schildklier schildklier
Tankmelk-mineralen:
seizoens-fluctuatie
Maand / jaar
2014-01 2014-03 2014-05 2014-07 2014-09 2014-11 2015-01 2015-03 2015-05 2015-07 2015-09 2015-11 2016-01 2016-03 2016-05 2016-07 2016-09 2016-11 2017-01 2017-03 2017-05 2017-07 2017-09 2017-11 2018-01 2018-03 2018-05 2018-07 2018-09 2018-11
Relatief gehalte tov gemiddelde
0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3
Jodium
Koper Seleen
Zink
Het nemen van leverbiopten
Klik hier voor kopregel Verschil tussen diersoorten Elementen in lever
min max min max min max min max
arseen 0,1 0,8 0 0,1 0,1 1,5
cadmium 0,1 0,4 0,09 0,14 0,1 0,4
cobalt 0,2 7 0,1 0,2
chroom 0,1 0,8 0,3 0,5 0,4 0,7
koper 100 600 15 150 13 19 10 30
ijzer 150 1500 800 1500 475 81
lood 0,1 0,8 0,07 0,33
molydbeen 1,6 4,5 2 3 1,9 2,5
nikkel 0,1 0,5 0,22 0,36 0,07 0,42
seleen 1 3
vanadium 0 0,1 0,12 0,25 0,1 0,3
zink 100 400 180 285 100 250
rund varken pluimvee paard
element
Koper in lever, afhankelijk van leeftijd
Koper in lever (mg/kg ds)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Leeftijd
0 - 7 1 - 4 1 - 6 6 - 12 12 - 24 2
dagen weken maanden maanden maanden jaar en ouder
Zink in lever, afhankelijk van leeftijd
Zink in lever (mg/kg ds)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Leeftijd
0 - 7 1 - 4 1 - 6 6 - 12 12 - 24 2
dagen weken maanden maanden maanden jaar en ouder
Cadmium in lever, afhankelijk van leeftijd
Cadmium in lever (mg/kg ds)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Leeftijd
0 - 7 1 - 4 1 - 6 6 - 12 12 - 24 2
dagen weken maanden maanden maanden jaar en ouder
Koper in lever: teveel bij oudere koeien
Koper in de lever (mg/kg ds)
> 600 > 800 > 1000
% van de dieren
0 5 10 15 20 25
2-3 jr 4 jr 5 jr 6-10 jr > 10 jr
Samenvatting
• Ken uw grond.
– Geen probleem
• Ken uw gewas.
– Geen probleem
• Ken de gehalten van spoorelementen in uw gewas.
– Ruwvoer-onderzoek
• Ken de behoefte van uw koeien (gewicht/leeftijd/melk).
– Samen met uw veevoer-voorlichter
• Controleer de status.
– Via melk of bloed