Cosa sappiamo e dove si trova nel corpo?

Cosa sappiamo dello zolfo e quali sono le sue proprietà?

Lo zolfo è un importante elemento inorganico che si trova comunemente nel nostro ambiente, sia nell'atmosfera che nell'acqua o nel suolo, ed è anche un importante componente dei sistemi biologici - piante, animali ed esseri umani.

È conosciuto con il simbolo chimico S, che deriva dal nome latino di zolfo.

Lo zolfo è un elemento del gruppo 16 della tavola periodica degli elementi chimici e si trova nel periodo 3. Il suo nome deriva dalle parole greche "gesso" (china) e "gesso" (gesso).

Il nome deriva dalle parole greche chalkos (minerale) e gennaó (formare).

Il nome indica quindi che si tratta di elementi che formano minerali e che si presentano principalmente sotto forma di minerali.

Lo zolfo elementare è un solido cristallino fragile a temperatura ambiente, di colore giallo pallido, inodore e insapore.

È un elemento non metallico, non è in grado di condurre una corrente elettrica, è insolubile in acqua, ma si scioglie nei solventi organici.

È piuttosto reattivo e si combina con molti elementi; brucia con una caratteristica fiamma blu per formare anidride solforosa, che ha già un odore irritante e soffocante.

Lo zolfo è in grado di formare molte molecole poliatomiche in forma solida, liquida e gassosa, cioè ha molte forme.

Una tabella riassuntiva delle informazioni chimiche e fisiche di base sullo zolfo

È il decimo elemento più abbondante dell'universo.

È presente in misura minore nella sua forma elementare naturale, mentre è molto più comune nei composti in cui si presenta principalmente come solfuri (S2-) o solfati (SO42-).

È un componente dei depositi sotterranei - come minerale solforato (forma pura), come vari minerali, come parte di sorgenti calde e geyser e nei combustibili fossili (petrolio, gas naturale, carbone).

Si trova anche molto spesso nelle aree vulcaniche nella sua forma elementare.

I minerali solfuri più noti sono la pirite (FeS2), la cinnabarite (HgS), la galena (PbS), la sfalerite (ZnS) o l'antimonite (Sb2S3). I minerali solfati più noti sono il gesso (CaSO4), la celestina (SrSO4) o la barite (BaSO4).

Lo zolfo è noto fin dalla preistoria per la sua esistenza in forma pura: le popolazioni preistoriche lo usavano come pigmento per le pitture rupestri, nelle religioni egizie veniva utilizzato nelle cerimonie e viene citato anche nella Bibbia, in relazione alle fiamme dell'inferno che lo zolfo alimentava.

L'uso pratico dello zolfo iniziò in Egitto, dove veniva utilizzato per sbiancare il cotone, o in Cina, dove faceva parte degli esplosivi.

Lo zolfo fu scoperto come elemento nel 1777 dal chimico francese Antoine Lavoisier e solo nel 1809 fu dimostrato che si trattava di un elemento chimico.

Oggi lo zolfo viene utilizzato principalmente (fino all'85% della quantità totale) per produrre acido solforico, che viene poi impiegato, ad esempio, nella produzione di fertilizzanti, pigmenti, esplosivi, prodotti petroliferi, batterie e accumulatori.

Lo zolfo viene utilizzato anche nella produzione di carta, coloranti, fiammiferi, insetticidi e antimuffa, come agente sbiancante, conservante, antiossidante o come componente di farmaci (ad esempio antibiotici, anestetici, antidolorifici, antiemetici, emetici o per il trattamento di malattie cardiache).

Qual è il ruolo dello zolfo nell'organismo?

Lo zolfo è quasi sempre presente nel corpo umano come parte di molecole più complesse e non si trova in forma libera.

Queste molecole, di cui lo zolfo è parte insostituibile, svolgono un ruolo importante in molti processi fisiologici e sono essenziali per la salute e il corretto funzionamento dell'organismo.

La maggior parte dello zolfo si trova in composti organici complessi come gli aminoacidi, le proteine, gli enzimi o le vitamine. In questi composti lo zolfo si presenta in molte configurazioni.

Gli aminoacidi più comuni che contengono zolfo nella loro struttura sono la metionina, la cisteina, l'omocisteina e la taurina; altri includono la cistina, il cistatione o l'acido cisteico.

La percentuale più elevata di zolfo rispetto alla quantità totale di zolfo presente nell'organismo si trova nelle proteine, i cui mattoni sono costituiti da aminoacidi contenenti zolfo.

Tra le vitamine, le più importanti sono la tiamina (vitamina B1) e la biotina (vitamina B7). Lo zolfo si trova anche in altri composti organici come l'acido lipoico, il coenzima A, il glutatione, il condroitin solfato, l'eparina, gli estrogeni o il fibrinogeno.

Le funzioni biologiche di base dello zolfo, sia in forma propria che come parte di molecole più complesse, comprendono:

• È un elemento costitutivo di aminoacidi, vitamine e altri importanti composti organici.
• È coinvolto nella struttura e nella funzione delle proteine (tramite gli aminoacidi, che sono i mattoni di base delle proteine).
• Influenza la funzione degli enzimi e i processi metabolici.
• Promuove la forza e la resistenza di capelli, unghie, pelle e cartilagine.
• Ha effetti antiossidanti.
• Ha effetti antimicrobici e antimicotici.
• Ha un effetto benefico sullo sviluppo e sulla funzione del cervello e dei nervi.
• Ha un effetto sulla funzione ormonale.
• Se usato esternamente, rallenta la formazione e la moltiplicazione delle cellule della pelle (questo effetto è utilizzato nel trattamento di varie malattie della pelle).

Le fonti più importanti di zolfo per l'organismo

La fonte più importante di zolfo per l'uomo è l'alimentazione: attraverso gli alimenti, lo zolfo viene assunto sotto forma di composti più complessi (soprattutto aminoacidi e vitamine) o in forme più semplici, come solfiti o solfati.

Molti composti dello zolfo sono tossici per l'uomo (ad esempio l'idrogeno solforato), non solo se assunti per via orale ma anche se inalati.

Esiste quindi solo un numero limitato di composti dello zolfo sicuri e necessari per l'organismo umano.

La maggior parte dello zolfo alimentare proviene da due aminoacidi, la metionina e la cisteina, presenti nelle proteine di origine vegetale e animale.

La metionina è un aminoacido essenziale che l'organismo non è in grado di produrre da solo, pertanto dipende dal suo apporto con la dieta.

Nel caso della cisteina, la situazione è un po' diversa: non si tratta di un aminoacido essenziale, perché la cisteina si forma nell'organismo nel processo di metabolismo della metionina.

Il fabbisogno fisiologico di cisteina è soddisfatto non solo dall'assunzione di cisteina con la dieta, ma anche da un maggiore apporto di metionina, che viene successivamente metabolizzata in cisteina.

Il fabbisogno giornaliero di zolfo nell'uomo è adeguatamente soddisfatto se si consumano circa 13 mg/kg di questi aminoacidi nella dieta.

Dal punto di vista nutrizionale, anche la metionina da sola può fornire all'organismo tutto lo zolfo di cui ha bisogno.

Lo zolfo entra nell'organismo anche attraverso i suoi composti inorganici presenti nella dieta, ovvero i solfati o solfiti, che tuttavia rappresentano solo una fonte trascurabile di zolfo per l'organismo.

Il loro assorbimento nel tratto gastrointestinale è basso e quindi raramente vengono inclusi nell'apporto giornaliero di zolfo richiesto.

Gli alimenti di origine animale ricchi di zolfo sono le proteine animali, le uova, i latticini, la carne, il pesce e i frutti di mare.

Tra gli alimenti vegetali, i più importanti sono le verdure (cipolle, aglio, porri, erba cipollina, cavoli, cavolfiori, broccoli, crescione, senape, rafano, ravanelli), la frutta (lamponi), le noci e il germe di grano.

Lo zolfo si trova anche nelle acque minerali o in piccole quantità nell'acqua del rubinetto.

In alcuni alimenti proteici lo zolfo può avere un odore caratteristico che ricorda quello delle uova marce.

Non esistono raccomandazioni definite per lo zolfo e il suo apporto giornaliero ottimale, ma l'assunzione di quantità sufficienti di aminoacidi contenenti zolfo assicura le quantità di zolfo sufficienti e necessarie per il corretto funzionamento dell'organismo.

Nell'industria alimentare si assiste anche all'aggiunta deliberata di zolfo agli alimenti durante la lavorazione.

Si tratta dell'aggiunta di solfiti, che agiscono come conservanti, antiossidanti o agenti sbiancanti negli alimenti.

Di solito, i solfiti vengono aggiunti ad alimenti quali:

• frutta e verdura cruda, lavorata, congelata, essiccata o in scatola, in succhi, marmellate, confetture o creme spalmabili
• prodotti dolciari, sciroppi e dolcificanti
• Cereali e prodotti a base di cereali, frutta a guscio
• Prodotti a base di carne
• Pesce e frutti di mare
• Erbe e spezie
• Birra, vino, alcol e bevande aromatizzate

Elenco tabellare degli additivi alimentari consentiti

I solfiti sono presenti anche in molti farmaci o integratori alimentari.

Zolfo: dall'assunzione all'escrezione

Assorbimento

Come già detto, quasi tutto lo zolfo entra nell'organismo attraverso due aminoacidi: la metionina e la cisteina.

Nel caso della metionina, il sito principale di assorbimento è l'intestino tenue, dove la metionina viene assorbita da specifici trasportatori.

La metionina è uno degli aminoacidi con il più alto tasso di assorbimento nel tratto digestivo.

La percentuale di metionina assorbita è relativamente alta, ma circa il 20-30 % della quantità viene metabolizzata direttamente durante l'assorbimento per formare solfati.

La cisteina viene assorbita nell'ambiente dell'intestino tenue e anche attraverso specifici trasportatori dipendenti dall'energia.

L'assorbimento dei composti inorganici dello zolfo nel tratto gastrointestinale, cioè i solfati o i solfiti assunti con la dieta o formati dal metabolismo degli aminoacidi, è basso.

La maggior parte dei solfati fino a 1 grammo viene assorbita nell'intestino tenue e crasso. L'assorbimento avviene attraverso il trasportatore sodio-solfato.

Distribuzione

I solfati sono al quarto posto nell'elenco degli anioni più abbondanti nel sangue umano.

La loro concentrazione nelle urine è di circa 300 µmol/l. L'assunzione di solfati o di aminoacidi contenenti zolfo con la dieta ne aumenta i livelli, a volte di due volte.

La concentrazione abituale di solfiti nel sangue è di 5 µmol/l, ma può rientrare nell'intervallo di riferimento 0-10 µmol/l.

Nelle analisi del sangue standard, il livello di zolfo o dei suoi composti non viene determinato.

Lo zolfo viene trasportato dal sangue ai tessuti e alle cellule dell'organismo attraverso diversi tipi di vettori.

I solfati o gli aminoacidi contenenti zolfo sono anche in grado di attraversare la placenta in entrambe le direzioni: questa capacità di passaggio è essenziale sia per mantenere un adeguato apporto di zolfo al feto sia per evitare eccessi dannosi.

Lo zolfo passa anche attraverso la barriera emato-encefalica sotto forma di cistina, che viene successivamente degradata a solfato nell'ambiente cerebrale.

Metabolismo e stoccaggio dello zolfo

Poiché lo zolfo viene solitamente ingerito con la dieta sotto forma di molecole più complesse, nell'organismo viene metabolizzato o scomposto in molecole più semplici.

In generale, lo zolfo viene metabolizzato ossidando lo zolfo sotto forma di solfuri S2- (in questa forma è presente in composti organici più complessi) a solfiti SO32- e successivamente a solfati SO42-.

I solfati possono essere immagazzinati nei tessuti legati all'ascorbato, formando così delle riserve di zolfo, che però sono molto ridotte. Successivamente, lo zolfo viene liberato dal suo legame con l'ascorbato dagli enzimi in base alle esigenze dell'organismo.

Il metabolismo della metionina avviene attraverso una serie di processi controllati dagli enzimi, il cui risultato finale è la formazione di solfato.

Tuttavia, oltre al solfato, durante il suo metabolismo si formano omocisteina, cistatione, cistina, taurina e anche cisteina, prodotti del metabolismo della metionina.

La cisteina non è un aminoacido essenziale, pertanto la fonte della cisteina non è solo l'alimento stesso, ma può anche formarsi nell'organismo grazie alla metionina.

Le molecole di cisteina e metionina non vengono immagazzinate nell'organismo e il loro destino è quello di essere ossidate a solfati inorganici o legate al glutatione (un tripeptide composto da tre aminoacidi con forti proprietà antiossidanti).

Escrezione

Lo zolfo e i suoi composti vengono escreti dall'organismo principalmente con l'urina.

Ogni giorno gli esseri umani espellono un totale di circa 1,3 g di zolfo nelle urine. Se l'apporto di zolfo con la dieta è maggiore, la percentuale di zolfo espulso aumenta.

Lo zolfo viene escreto nelle urine sotto forma di esteri organici (circa il 15%), mentre la restante perdita di volume avviene sotto forma di solfati.

Il tasso di escrezione dello zolfo da parte dei polmoni è influenzato anche dal livello di vitamina D nell'organismo.

Le altre vie di escrezione dello zolfo, ad esempio le feci, sono trascurabili (< 0,5 mmol/giorno).

Quali sono le conseguenze di una deviazione dai livelli fisiologici di zolfo?

Come per altri minerali o oligoelementi, è importante mantenere lo zolfo a livelli benefici e sicuri per l'organismo.

Le conseguenze patologiche di una carenza di zolfo nel solo corpo umano non sono state definite e sono quindi sconosciute.

Alcune fonti hanno riferito di disturbi cerebrali e danni al tessuto connettivo in pazienti con un difetto di specifici portatori di zolfo.

Livelli eccessivamente elevati di zolfo nell'organismo possono causare la perdita di minerali dalle ossa e quindi aumentare il rischio di osteoporosi.

L'esposizione a dosi elevate di zolfo può scatenare attacchi d'asma e reazioni allergiche cutanee come l'orticaria.

Lo zolfo ha anche molti composti tossici per l'uomo, come il biossido di zolfo.

L'esposizione dell'organismo a questi composti, ad esempio sotto forma di inquinamento atmosferico, provoca infiammazione delle vie respiratorie superiori, restringimento delle vie aeree e malattie polmonari.

La principale e più importante fonte di zolfo è l'assunzione con la dieta sotto forma di aminoacidi contenenti zolfo, metionina e cisteina.

Pertanto, i sintomi della loro carenza o eccesso possono essere in parte attribuiti allo zolfo.

La causa principale della carenza di metionina e cisteina nell'organismo è un apporto proteico dietetico significativamente basso. A meno che non vi sia un problema associato all'assorbimento o al metabolismo di questi due aminoacidi, la carenza può essere affrontata aumentandone l'assunzione.

Tuttavia, sono noti anche difetti congeniti nell'assorbimento o nel metabolismo di questi aminoacidi, per cui i loro livelli eccessivi o insufficienti nell'organismo non dipendono direttamente dall'assunzione con la dieta.

I difetti congeniti di assorbimento comprendono, ad esempio, vari malassorbimenti.

I disturbi metabolici comprendono disturbi della funzione di vari enzimi coinvolti nel metabolismo della metionina e della cisteina, con conseguente accumulo o assenza dei loro metaboliti nell'organismo.

In generale, questi disturbi si manifestano principalmente con:

• alterazione della funzione mentale
• ritardo nello sviluppo dell'individuo
• disturbi convulsivi
• disturbi del movimento
• disturbi del sangue, come carenze di globuli rossi e piastrine
• accumulo eccessivo di alcuni metaboliti nelle urine
• formazione di calcoli renali e urinari

Un importante disturbo legato all'alterato metabolismo degli aminoacidi contenenti zolfo è la cosiddetta omocistinuria.

Si verifica in seguito a un'insufficiente funzione dell'enzima cistationina sintasi, che facilita la conversione dell'omocisteina in zolfo.

L'omocisteina si accumula quindi nel sangue in grandi quantità e causa problemi di salute, oltre a essere escreta in grandi quantità nelle urine.

Poiché l'omocisteina è un precursore per la formazione della cisteina, la sua produzione è ridotta in questa malattia.

L'omocistinuria provoca danni agli occhi (miopia, annebbiamento e spostamento del cristallino), alle ossa (osteoporosi, scoliosi, fratture) o al sistema nervoso (ritardo nello sviluppo, disabilità intellettiva, disturbi psicologici).

L'omocisteina è anche un importante fattore di rischio per le malattie cardiovascolari, in particolare trombosi venosa profonda, embolia polmonare o ictus.

Alcuni studi hanno anche collegato la metionina allo sviluppo di alcuni tipi di cancro, perché la crescita di alcune cellule tumorali mostra una dipendenza da questo aminoacido.