Минеральные элементы. Часть 10. Микроэлементы — цинк Zn


Цинк — это умеренно распространенный в природе металл. По количеству, он занимает второе место, после железа, но в отличие от от него, имеет одну окислительно-восстановительную форму. Вместе с их размером и зарядными характеристиками, это приводит к его разнообразному использованию белками организма. Число цинк-содержащих белков неизвестно, но растет, и они включают множество ферментов и еще больше в ядерных белках, регулирующих экспрессию генов. Существуют белки, ответственные за гомеостаз цинка. Участки связывания и функционирования внутри некоторых из этих протеинов хорошо изучены, а некоторые менее понятны. Спектр физиологических функций цинка в организме широк и может наблюдаться во всех тканях организма. Так, цинк необходим для синтеза ДНК и метаболизма макроэлементов, а также для развития и нормального функционирования большинства систем организма.

Цинк является кофактором большой группы ферментов, участвующих в белковом и других видах обмена, поэтому он необходим для нормального протекания многих биохимических процессов. Этот элемент требуется для синтеза белка, в том числе коллагена и формирования костей. Цинк принимает в процессах деления и дифференцировки клеток, формировании Т-клеточного иммунитета, функционировании десятков ферментов, инсулина поджелудочной железы, антиоксидантного фермента супероксида дисмутазы, полового гормона дигидрокортикостерона. Цинк играет важнейшую роль в процессах регенерации кожи, роста волос и ногтей, секреции сальных желез. Цинк способствует всасыванию витамина Е и поддержанию нормальной концентрации этого витамина в крови. Немаловажную роль он играет в переработке организмом алкоголя, поэтому недостаток цинка может повышать предрасположенность к алкоголизму (особенно у детей и подростков). Цинк входит в состав инсулина, ряда ферментов, участвует в кроветворении.

Цинк необходим для поддержания кожи в нормальном состоянии, роста волос и ногтей, а также при заживлении ран, поскольку он играет важную роль в синтезе белков. Цинк укрепляет иммунную систему организма и обладает детоксицирующим действием — способствует удалению из организма двуокиси углерода.

Цинк в продуктах

Цинк в комплексах с белками организма и поэтому обнаруживается в белках продуктов. Таким образом, пища богатая белками, является хорошим источником цинка. Однако, среди продуктов также имеется широкая вариабельность, так, белок яиц почти не содержит цинка, а в устрицах — 750 мг/кг. Физиологическая роль столь высокой концентрации устриц не известна, хотя высокая концентрация цинка в клетках, как полагают, служит для фагоцитарной защитной функции. Так же, как биодоступность цинка, также может различаться. Так, зерновые и бобовые могут достаточно хорошим источником цинка, но из-за наличия фитата, его биодоступность снижается. 

Для лучшего усвоения цинка организмом необходимы витамины А и В6. Усвоению цинка препятсвуют медь, марганец, железо и кальций (в больших дозах). Кадмий способен вытеснять цинк из организма.

Метаболизм цинка

Размер и характеристики заряда позволяют переносчикам переносить их через биологические мембраны. Два семейства транспортеров было описано и охарактеризовано. ZIP —  семья (ZRT — цинк-регулирующий транспортер) и IRT — семья (железо-регулирующий транспортер)  — переносят цинк в цитоплазму клеток, так же как из клетки и внутриклеточных структур. Вторая группа транспортеров, CDF-семья (катион-диффундирующий фактор) — отвечает выход цинка из цитоплазмы. Последнее семейство включает ZnT-1,  который локализован в мембране, и работает как белок-переносчик цинка из цитоплазмы, и Zn-2, транспортирующий цинк в везикулы с цинком при состояниях, сопровождающихся высоким содержанием цинка. Вместе, ZIP и CDF белки выполняют гомеостатический контроль распределения цинка в организме.

Абсорбция цинка

Около 20-40% употребленного цинка абсорбируется, в зависимости от биодоступности конкретного пищевого источника. Цинк абсорбируется, как в растворимых, так и в не растворимых процессах, с наибольшей скоростью в тощей кишке. Абсорбция увеличивается при дефицитном состоянии и снижается когда имеется в достатке. Цинковый статус отражается концентрацией в кишечнике цинк-связывающего белка — металлопротеина (МТ). МТ может захватывать белок внутри эпителиальных клеток, вызывая его потери с калом при слущивании клеток. Большое количество цинка секретируется из поджелудочной железы и кишечника. Мальабсорбционный синдром может приводит к нарушения реабсорбции этой эндогенной секреции и приводит к быстрой потери организмом цинка.

Транспорт и распространение

Плазматический пул цинка относительно мал, и отражает только 0,1% от общего количества цинка в организме. Он циркулирует связанный с альбумином и альфа-2-макроглобулином, и около 3% в комплексе с аминокислотами. Почти пятикратное количество цинка обнаружено в эритроцитах, и достигает 75% от всего содержания. Однако, около 85% эритроцитарного цинка находится в комплексе карбоновой ангидразы, и таким образом с трудом подвергается обмену. Распределение цинка в тканях относительно однородно — 0,5 мкмоль/г и составляет около 2 г. Более половины обнаружено в мышечной ткани и около 30% — в костях. Костный, как полагают, более лабильный, чем мышечный. Печень — представляет другой лабильный пуль цинка, она получает цинк из портальной циркуляции и содержит около 5% цинка организма.

Экскреция

Цинк выводится из организма главным образом через кал. Кал содержит неусвоенный пищевой цинк, и цинк, содержащийся в эпителиальных клетках, которые были отслущены, а также эндогенный цинк продуктов секреции кишечника, поджелудочной железы и желчного пузыря. Потери цинка с мочой минимальны. Кожа эпителия, пот, волосы, менструальная кровь и семенная жидкость — дополнительные пути потери цинка.

Ферменты цинка

Более 200 цинк-содержащих ферментов было описано у человека, и еще более было определено. Ферменты могут быть разделены на три группы, согласно, роли, которую выполняет цинк внутри белка. Каталитическая группа (например, карбоновая ангидраза), цинк — прямой участник каталитической функции фермента. В ферментах, в которых цинк выполняет структурную функцию (например, протеинкиназа С), металл связывает четыре аминокислоты и поддерживает нужную форму, для выполнения своей функции белком. Ферменты, в которых цинк служит ко-катализатором (например, супероксиддисмутаза) имеется два атома цинка, которые координируются двумя аминокислотными остатками. В таких ферментах цинк выполняет структурную и каталитическую функции.

Физиология цинка

Широкое распространение цинка в организме предполагает, что функция большинства систем зависит от цинка.

Симптомы дефицита цинка — прекращение роста, гипогонадизм и задержка полового созревания; изменения и старение кожи.

Эритематозная, везикулобуллезная и пустулезная сыпь имеет характерное распределение: прежде всего она появляется на конечностях и коже в области естественных отверстий. Высыпания могут стать распространенными. Изменения волос обычно следуют после возникновения дерматита. Волосы могут стать гипопигментированными, приобрести красноватый оттенок. Характерная особенность — очаговая потеря волос.

Дефицит цинка оказывает влияние на роговицу — ткань с самым высоким его содержанием. Возникает отек роговицы, который может приводить к ее помутнению. Может развиться умеренный сухой конъюнктивит и прогрессировать до двустороннего ксероза и кератомаляции. При дефиците цинка могут наблюдаться изменения поведения: раздражительность, сонливость и депрессия; анорексия, измененное восприятие запахов и вкусовых ощущений. У некоторых лиц развивается выраженный тремор, атаксическая походка и появляется нечленораздельная речь.

Иммунная система особенно чувствительна к дефициту цинка. Лимфопения и тимическая атрофия, а также клеточный и гуморальный иммунитет страдают, при дефиците цинке. Дефицит цинка индуцирует апоптоз, что в свою очередь приводит к потере В- и Т-клеточных предшественников в костном мозге. Тимулин, цинк-зависимый фермент, который стимулирует развитие Т-клеток в тимусе. Продукция цитокинов мононуклеарными клетами также снижается при дефиците цинка. Эти эффекты могут оказывать значительные клинические эффекты. Инфекционные осложнения наблюдаются чаще у лиц с энтеропатическими акродераматитами. Сниженная иммунная функция, сопровождает дефицит цинка и при других состояниях: серповидно-клеточная анемия, различные желудочно-кишечные заболевания. В США популярно лечение пастилками цинка простую простуду, из результатов исследований, результаты были различны, но период заболевания сокращали.

Репродуктивная функция зависит от цинка, половое созревание задерживается при дефиците последнего. Сперматогенез — цинк-зависимый процесс. Семенная жидкость богата цинка, и сперма накапливает цинк перед эякуляцией. Цинк также критичен для нормального развита плода, его дефицит ведет к аномалиями у людей и человека.

Дефицит цинка во время беременности приводит к аномалиями развития нервной системы. Цинк обнаруживается во всем мозге, но особенно его повышенная концентрация определяется в гиппокампе. Здесь мозговой специфический транспортер ZnT-3, собирает цинк в везикулы в глутаматэргических нейронах. Он секретируется вместе с нейромедиаторами и служит модулятором нервной передачи. Очень высокая концентрация цинка (> 100 мкМоль) обнаруживается в синаптической щели. И, наконец, повреждение мозга в результате ишемии или травмы, вызывает высвобождение большого количества цинка, который, как полагают, приводит к гибели клеток.

Цинк, не является сам по себе антиоксидантом, но служит участником антиоксидантного защитного процесса, который важен, в предотвращении смерти. Он может связывать тиоловые группы в протеинах, делая их менее подверженными оксидации.

Из-за высокого потребления фитата вегетарианство является фактором риска для развития дефицита цинка, особенно у лиц, потребляющих рационы, состоящие из хлебных злаков.  Потребность в цинке увеличивается в течение беременности. Она невелика: приблизительно 100 мг или дополнительное потребление 0,6 мг/сут цинка на протяжении беременности. Брожение теста уменьшает содержание фитиновой кислоты и значительно улучшает всасывание цинка. Молярное соотношение цинк/фитат используется в оценке биодоступности цинка в продуктах.

Орехи и бобы — относительно хороший растительный источник этого элемента. Концентрация цинка в растении увеличивается, если оно вырастает на богатой цинком или обработанной удобрениями почве.
Большое количество потребляемого цинка может нарушать биодоступность меди. Фолиевая кислота может вредить всасыванию цинка, когда потребление цинка с пищей недостаточное. Это имеет значение при беременности, когда женщинам часто назначают дополнительно фолиевую кислоту.
Заболевания, связанные с дефицитом цинка
— заболевания желудочноокишечного тракта (болезнь Крона, спру, синдром
короткой кишки, обходной еюноилеальный анастомоз;
— у пациентов с алкогольным циррозом печени часто возникает гиперцинкурия, гипоцинкемия и низкая концентрация цинка в печени;
— сахарный диабет может сопровождаться гиперцинкурией, которая увеличивается с тяжестью диабета и приводит к дефициту цинка у некоторых больных.
Доза более 200 мг/сут — рвотное средство.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *