Дефицит на цинк, важна физиологична роля в регулирането на имунитета

Цинкът участва в много биохимични процеси, с важни физиологични роли, като например регулиране на функционирането на имунната система или процеса на растеж. Недостигът възниква в резултат на диети с ниско съдържание на минерали или парентерално хранене, като симптомите не са специфични при леки/умерени случаи, включително повишена податливост към инфекция, нарушен растеж и намалена способност за зарастване на рани.

Цинк, основен микроелемент

Цинкът е основен микроелемент, тъй като е второто най-разпространено желязо в човешкото тяло (около 2-4 грама при възрастни) и най-разпространеният вътреклетъчен йон [1,2,3]. Той се намира във всички тъкани и органи, в големи количества в костите, мускулите, панкреаса и простатата [1].

Въпреки че е незаменим за тялото, няма начин да се съхранява този микроелемент [3], като плазмата съдържа най-голямо количество [2]. На кръвно ниво цинкът циркулира, свързан с албумин и α-2-макроглобулин, като нормалната концентрация се поддържа поради приема и преразпределението, има циркадна вариация, с максимум около 10 часа сутринта [1,2].

Цинкът има много физиологични последици, като има каталитична, структурна и регулаторна роля [1]. Той влиза в структурата на над 300 металоензими, с големи последици за въглехидратния, липидния и протеиновия метаболизъм [1]; влиза в структурата на много протеини, клетъчни мембрани и субклетъчни органи [4]; освен това многобройни транскрипционни фактори съдържат цинк, влияещ върху регулирането на генната експресия [2,5]. Предвид множеството зависими от цинк клетъчни процеси, той е необходим за правилното функциониране на анаболните процеси, развитието на тъканите и хомеостазата [1].

Хранителният прием е тясно свързан с процесите на растеж чрез действието на IGF-1 - инсулинов растежен фактор 1, който стимулира пролиферацията на тъканите [6]. Нормалното серумно ниво на този пептид показва адекватен хранителен статус, необходим за развитието на организма. Серумното ниво на IGF-1 е тясно свързано с това на цинка [1]. Нещо повече, запазването на неговите тъканни нива е свързано със серумния спад на IGF-1 [1].

Абсорбция, екскреция и хомеостаза на цинк в организма

Цинкът се абсорбира в дванадесетопръстника и проксималната йеюнум, преминавайки в ентероцити, използвайки специфични транспортери [2,7], като абсорбцията се увеличава в присъствието на лимонена киселина и намалява от желязо, фитати или диетични фибри [1]. Неговата бионаличност е повишена при балансирани диети, но ниска при строго вегетариански [1]. Вегетарианците трябва да допълнят диетата си с цинк или добавки, за да избегнат появата на дефицит [1].

След абсорбцията той достига до черния дроб през порталната вена или се поема от ентерицитен металотионин и се екскретира в червата [1]. Цинкът също може да се елиминира в жлъчката, достигайки отново чревното ниво, с образуването на ентерохепатална верига [1]. Храносмилателно се губят приблизително 2-4 mg дневно [1]. Цинковата хомеостаза в организма се отнася до поддържане на постоянно вътреклетъчно ниво и серумно ниво между 11 и 25 µM [8]. Това включва поддържане на баланс между чревната абсорбция и екскреция, отделянето на урина и усвояването на тъканите/клетките [1].

В условията на намаляване на хранителния прием, храносмилателната екскреция намалява значително, а ефективността на усвояване се увеличава с до 100% [9]. В същото време той стимулира вътреклетъчното поемане и инхибира отделянето на урина [1]. Повишеният хранителен прием причинява повишаване на хелацията от металотионеин в ентероцитите, последвано от храносмилателна елиминация [1].

Хранителни изисквания към цинка

Поради голямата междуиндивидуална вариабилност е трудно да се установи оптималният дневен прием за цинк [1]. Във Великобритания се препоръчва прием от 7-9,5 mg/ден, докато в САЩ стойностите са 8-11 mg/ден [1]. Ежедневната нужда може да варира в зависимост от специални физиологични или патологични състояния. По този начин децата, юношите, възрастните хора или бременните жени се нуждаят от повишен прием [1].

Недостиг на цинк

Цинк-зависимите процеси се нарушават, когато настъпи намаляване на серумната концентрация поради липсата на резерви [1]. Когато приемът намалее, хомеостатичните механизми действат, за да поддържат серумната концентрация в нормални граници, но продължаването на дефицитния прием води до намаляването му, придружено от появата на клинични признаци на дефицит [1].

В допълнение към недохранването, основните причини за недостиг на цинк са представени в маса 1, те попадат в три основни категории: неадекватен прием, лоша абсорбция или повишено елиминиране, към които се добавя повишената нужда при определени физиологични или патологични състояния [1,2].

Най-голямо разпространение на недостиг на цинк се открива при бременни или кърмещи жени поради повишената нужда, особено в развиващите се страни [1,2]. При възрастните хора дефицитът най-често се основава на лошо усвояване [1].

Таблица 1. Възможни причини за недостиг на цинк [1]

Недостатъчен прием

Намалено усвояване

Ø Неадекватна добавка в случай на повишена нужда

Повишено елиминиране

Ø Възпалително заболяване на червата

Ø Изгаряния, травма, сепсис

Ø Медикаментозно лечение (тиазиди, пенициламин, валпроат, инхибитори на ангиотензин конвертиращия ензим, блокери на ангиотензиновите рецептори, цисплатин)

Недостигът на цинк засяга всички процеси, в които участват зависимите от цинк протеини [1]. Тежестта на последиците зависи от продължителността и тежестта на дефицита [1]. Симптомите варират от леки до тежки, обхващащи широк диапазон [2,10-13]:

влошаване на вкуса и обонянието;
диария;
кожни раздразнения, забавено зарастване на рани, язви;
алопеция;
намалено зрение в здрач (намалено чернодробно освобождаване на ретинол);
намалена антиоксидантна защита с увреждане на клетъчните мембрани и генетичния материал;
намаляващ растеж и развитие;
повишена податливост или рецидив на инфекции;
нарушена плодовитост.

Субклиничният недостиг на цинк е относително често срещан в европейското население [5], нарушаването на тъканните процеси, включващи този микроелемент, е описано при много заболявания с висока заболеваемост и смъртност, като диабет, невродегенеративни заболявания или новообразувания [3].

Освен това недостигът на цинк също е свързан с прогресирането на инфекциозни заболявания (малария, СПИН, туберкулоза) [3]. Въпреки че рядко води до клинични признаци, той засяга клетъчния и хуморалния имунитет, увеличавайки податливостта към инфекции и засягайки целостта на епидермиса [2,3,14]. Той може също да повлияе на невропсихологичните показатели [15] при деца и когнитивните функции при възрастните хора [16].

Диагностика на недостиг на цинк

За оценка на недостига на цинк няма „златен стандарт“, който да отразява състоянието на цинка в организма [1], и може да се оцени серумното или пикочното ниво на този микроелемент [1]. Дозировката на цинк в кръвта изглежда най-полезният маркер за оценка на недостига на цинк [17]. Това обаче не е много чувствителен маркер, тъй като поради адаптивни механизми неговата серумна концентрация се поддържа в нормални граници в случай на лек или умерен дефицит [1]. Освен това, намаляването му може да има други причини като хипоалбуминемия или хемодилуция, срещани по време на бременност [18].

Дозировката на цинк в урината има ниска полезност, тъй като тя може да бъде повлияна от катаболизма и от начина на вземане на пробата [1]. Нормалните нива са между 0,3 и 0,6 mg/24 часа, като намалението показва дефицит, ограничаващ екскрецията, докато увеличението предполага загуба на урина [1,8].

Предвид тясната връзка между цинка и IGF-1, той е предложен като маркер за оценка на общите нива на цинк в организма [1]. Съобщава се, че корелира ниските нива на IGF-1 с дефицит на цинк [19] и ги увеличава след добавяне [20]. Оценката на серумните нива на мед и съотношението Cu-Zn също са предложени като възможни диагностични маркери, тъй като дефицитът на цинк води до увеличаване на абсорбцията на мед [12].

заключения

Цинкът е незаменим микроелемент за функционирането на всяка клетка в човешкото тяло. Недостигът на цинк засяга процесите на растеж и развитие, но особено правилното функциониране на имунната система. Най-добрият начин за предотвратяване на дефицита е адекватното хранене, заедно с добавки, когато се подозира недостатъчен прием, така че лекият или умерен дефицит е трудно да се открие.