Какво представлява цинкът?

Цинкът e жизнено-необходим микроелемент, който присъства в над 300 ензима и множество транскрипционни фактори (Hogstrand et al., 2008). Като сигнализираща молекула и участник в биологичните процеси на металоензимите, цинкът е главен регулатор на генната експресия и биологичната хомеостаза по силата на своите действия върху ДНК, РНК и протеин синтезата по време на клетъчно делене (MacDonald, 2000).

Цинкът е основен минерал за предотвратяване на образуването на свободни радикали, които представляват нестабилни атоми, можещи да увреждат клетките. Свободните радикали са свързани още с прогресиране на хронични и дегенеративни заболявания (Stefanidou et al, 2005; Pham-Huy et al., 2008). Затова, цинк се използва за лечение на няколко заболявания, главно поради потенциалната му способност да отслабва натрупването на свободни радикали, явление, което обикновено се описва като оксидативен стрес (Powell, 2000).

Къде в човешкото тяло можем да открием цинк?

След желязото, цинкът е вторият най-разпространен основен минерал в човешкото тяло, като средностатистическият мъж с тегло 70 кг съхранява 2-3 г цинк (McCall et al., 2000). Тези запаси се съдържат в множество отделения на тялото, включително важни органи.

(Santos et al., 2020)

Въпреки това, независимо от разпределението в тялото, цинкът проявява важни физиологични действия дори в органи и тъкани, където запасите са ниски. Например, по-голямата част от цинковите депа се намират в скелетните мускули (King et al., 2000), но добавката на цинк не се счита от първостепенна важност за поддържане на мускулно-скелетната функция.

От друга страна, цинкът в семенната течност при мъжете допринася минимално за общите запаси от цинк в тялото; за всеки милилитър човешка семенна плазма, средната концентрация на цинк варира от само 0.08 – 0.27 мг. Въпреки това, тези относително малки количества са есенциални за функцията на сперматозоидите (Dissanayake et al., 2010). Всъщност приема на цинк се счита за полезен за подобряване на параметрите на спермата и за поддържане на нормално физиологично състояние на концентрацията на тестостерона (Santos and Teixeira, 2019).

В кои органи цинкът проявява антиоксидантно и противовъзпалително действие?

(Santos et al., 2020)

Графиката показва противовъзпалителните и антиоксидантните роли на цинка в няколко органи. Като цяло клетъчния цинк е важен за намаляване на активирането на реактивни кислородни видове (ROS) (Bao et al., 2010). Експресията и производството на провъзпалителни цитокини и ензими, които участват във възпалителния процес, също се намаляват (Bao et al., 2010).

Тези реакции са важни за правилната функция на черния дроб, сърцето, тестисите и мозъка. Хепатоцит, кардиомиоцит, ендотелни клетки, сперматозоиди и невроните са клетки, чрез които има допълнителни последващи физиопатологични процеси (Bao et al., 2010; GowerWinter and Levenson, 2012; Jing et al., 2016)

Защо ролята на цинка е важна?

Доказано е, че цинкът играе важна роля в регулирането на имунната система (Barnett et al., 2010). Последните мета-аналитични данни показват силна връзка между намалени нива на цинк и автоимунни заболявания (Sanna et al., 2018). Независимо от това, стареенето е свързано с нарушена регулация на имунната система (Ventura et al., 2017). Ниско ниво на цинк често се съобщава при възрастни хора, което може да попречи на резистентността към патогени (Gammoh and Rink, 2017). Недостатъчни запаси от цинк следователно може да бъде рисков фактор за пневмония и смъртност сред възрастни хора (Barnett et al., 2010).

Цинкът може да допринесе за защитата на гостоприемника чрез поддържане на структурата и функцията на мембранната бариера. Това е много важно на места като белите дробове и червата, които са постоянно изложени на безброй патогени и вредни агенти. Дефицитът на цинк може да допринесе за инфекциозните заболявания и смъртността при недохранени деца. В случай на диария, която е водещата причина за смърт в световен мащаб сред деца под пет години, е доказано, че добавките с цинк намаляват силата и продължителността на симптомите (Lazzerini and Wanzira, 2016).

Цинкът може да повлияе на производството и сигнализирането на множество възпалителни цитокини в различни типове клетки. Плазмената концентрация на цинк бързо намалява по време на сблъсък със стрес, инфекция и травма. Следователно, цинкът се транспортира в клетъчни отделения, където се използва за синтез на протеини, неутрализиране на свободните радикали и за предотвратяване на микробна инвазия. Това преразпределение на цинк по време на възпалителни процеси бива управлявано от цитокини. Цитокините се произвеждат от различни видове клетки, предимно от Т-лимфоцити и макрофаги. Влиянието на цинка върху тези клетки може да обясни наблюдавания ефект на цинка върху производството на цитокини (Prasad, 2007). Проучвания показват как пациентите с остри заболявания имат хипоцинцемия (недостатъчно количество цинк в организма), заедно с повишено производство на цитокини (Besecker et al., 2011).

Цинкът също е неразделна част от епидермалната и дермалната тъкан, където действа като стабилизатор на клетъчните мембрани и като основен фактор в множество транскрипционни фактори и ензими. Това включва цинк-зависимите матрични металопротеинази, които подобряват отстраняването на некротични остатъци и девитализирани тъкани от раните и миграцията на кератиноцитите по време на възстановяване на раната. Освен това, цинкът придава резистентност към епителна апоптоза чрез цитопротекция срещу реактивни кислородни видове и бактериални токсини, чрез антиоксидантна активност на богатите на цистеин металотионеини (Lansdown et al., 2007). Следователно, дефицитът на цинк може да доведе до забавено зарастване на рани, особено при възрастни хора с нарушен хранителен статус (Gosain and DiPietro, 2004).

Kакво трябва да знаем за суплементацията с цинк?

Суплементацията с цинк има благоприятен ефект върху гликемичния контрол при диабетици и при хора с висок риск от развитие на диабет. Може да се използва като допълнителна терапия за предотвратяване или котролиране на диабет. Важно е да се отбележи, че са необходими още проучвания, които да помогнат да се определи идеалната доза, продължителност и формулировка на интервенцията с цинк, специфична за здравословното състояние на всеки отделен пациент (Want et al., 2019).

Въпреки че цинкът е признат като определящ фактор за правилното функциониране на имунната система, повишената чувствителност към инфекции и други имунни заболявания, те могат да бъдат следствие от една или повече липси на хранителни вещества. Същите фактори, водещи до дефицит на един микроелемент, често причиняват дефицит на други микроелементи. Освен това, добавянето на един микроелемент във високи дози може да влоши състоянието на други микроелементи, което може да се види в случай на суплементация на желязо, нарушаваща усвояването на цинк. Освен това излишната добавка на цинк или мед влияе върху строго контролираното съотношение на тези два метала. Важно е да се знае, че добавянето на високи дози цинк за продължителни периоди води до дефицит на мед (Plum et al., 2010).

Поддържането на хомеостазата на микроелементите и витамините е от основно значение за силна имунна система и цялостното здраве на тялото. Въпреки това, взаимодействието между микроелементите трябва да бъде проучено допълнително, за да се разработят интервенции за добавки, насочени към множество дефицити.

Цинкът е многофункционален елемент, който е жизненоважен за растежа и функционирането на всички клетки. Имунната система е пряко засегната от модификацията на цинковата хомеостаза. Постигането на оптимална имунна реакция към различни злокачествени стумулации и избягването на увреждане на тъканите и органите е деликатен баланс, който разчита, наред с други фактори, на регулирането на цинка както в самите клетки, така и в извънклетъчните отделения (Gammoh and Rink, 2017).

Ще е изключително полезно да се постигне стандарт, чрез който добавките с цинк могат да се прилагат при различни условия, но създаването на такъв стандарт може да бъде предизвикателство поради много противоречиви открития за различни типове клетки, експериментални модели и концентрации на цинк. Както и поради липсата на добър биомаркер за статуса на цинка в тялото. Независимо от това, преодоляването на дефицита на цинк и свързаните с него неблагоприятни прояви може да се постигне чрез подходяща диета и хранителни добавки. Не забравяйте да се консултирате с квалифициран нутриционист, диетолог или лекар преди да започнете употреба.

Автор: Костадин Цветков

Проучвания

Bao, B., Prasad, A., Beck, F., Fitzgerald, J., Snell, D., Bao, G., Singh, T., Cardozo, L., 2010. Zinc decreases C-reactive protein, lipid peroxidation, and inflammatory cytokines in elderly subjects: a potential implication of zinc as an atheroprotective agent. The American Journal of Clinical Nutrition, 91(6), pp.1634-1641.

Barnett, J., Hamer, D., Meydani, S., 2010. Low zinc status: a new risk factor for pneumonia in the elderly?. Nutrition Reviews, 68(1), pp.30-37.

Besecker, B., Exline, M., Hollyfield, J., Phillips, G., DiSilvestro, R., Wewers, M., Knoell, D., 2011. A comparison of zinc metabolism, inflammation, and disease severity in critically ill infected and noninfected adults early after intensive care unit admission. The American Journal of Clinical Nutrition, 93(6), pp.1356-1364.

Dissanayake, D., Wijesinghe, P., Ratnasooriya, W., Wimalasena, S., 2010. Relationship between seminal plasma zinc and semen quality in a subfertile population. Journal of Human Reproductive Sciences, 3(3), p.124.

Gammoh, N. and Rink, L., 2017. Zinc in Infection and Inflammation. Nutrients, 9(6), p.624.

Gosain, A. and DiPietro, L., 2004. Aging and Wound Healing. World Journal of Surgery, 28(3), pp.321-326.

Gower-Winter, S. and Levenson, C., 2012. Zinc in the central nervous system: From molecules to behavior. BioFactors, 38(3), pp.186-193.

Hogstrand, C., Zheng, D., Feeney, G., Cunningham, P., Kille, P., 2008. Zinc-controlled gene expression by metal-regulatory transcription factor 1 (MTF1) in a model vertebrate, the zebrafish. Biochemical Society Transactions, 36(6), pp.1252-1257.

Jing, L., Li, L., Zhao, J., Zhao, J., Sun, Z., Peng, S., 2016. Zinc-induced metallothionein overexpression prevents doxorubicin toxicity in cardiomyocytes by regulating the peroxiredoxins. Xenobiotica, 46(8), pp.715-725.

King, J., Shames, D., Woodhouse, L., 2000. Zinc Homeostasis in Humans. The Journal of Nutrition, 130(5), pp.1360S-1366S.

Lansdown, A., Mirastschijski, U., Stubbs, N., Scanlon, E., Ågren, M., 2007. Zinc in wound healing: Theoretical, experimental, and clinical aspects. Wound Repair and Regeneration, 15(1), pp.2-16.

Lazzerini, M. and Wanzira, H., 2016. Oral zinc for treating diarrhoea in children. Cochrane Database of Systematic Reviews,.

MacDonald, R., 2000. The Role of Zinc in Growth and Cell Proliferation. The Journal of Nutrition, 130(5), pp.1500S-1508S.

McCall, K., Huang, C., Fierke, C., 2000. Function and Mechanism of Zinc Metalloenzymes. The Journal of Nutrition, 130(5), pp.1437S-1446S.

Pham-Huy, L. A., He, H., Pham-Huy, C., 2008. Free radicals, antioxidants in disease and health. International journal of biomedical science : IJBS, 4(2), 89–96.

Plum, L., Rink, L., Haase, H., 2010. The Essential Toxin: Impact of Zinc on Human Health. International Journal of Environmental Research and Public Health, 7(4), pp.1342-1365.

Powell, S., 2000. The Antioxidant Properties of Zinc. The Journal of Nutrition, 130(5), pp.1447S-1454S.

Prasad, A., 2007. Zinc: Mechanisms of Host Defense. The Journal of Nutrition, 137(5), pp.1345-1349.

Sanna, A., Firinu, D., Zavattari, P., Valera, P., 2018. Zinc Status and Autoimmunity: A Systematic Review and Meta-Analysis. Nutrients, 10(1), p.68.

Santos, H. and Teixeira, F., 2019. Use of medicinal doses of zinc as a safe and efficient coadjutant in the treatment of male hypogonadism. The Aging Male, 23(5), pp.669-678.

Santos, H., Teixeira, F., Schoenfeld, B., 2020. Dietary vs. pharmacological doses of zinc: A clinical review. Clinical Nutrition, 39(5), pp.1345-1353.

Stefanidou, M., Maravelias, C., Dona, A., Spiliopoulou, C., 2005. Zinc: a multipurpose trace element. Archives of Toxicology, 80(1), pp.1-9.

Ventura, M., Casciaro, M., Gangemi, S., Buquicchio, R., 2017. Immunosenescence in aging: between immune cells depletion and cytokines up-regulation. Clinical and Molecular Allergy, 15(1).

Wang, X., Wu, W., Zheng, W., Fang, X., Chen, L., Rink, L., Min, J., Wang, F., 2019. Zinc supplementation improves glycemic control for diabetes prevention and management: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. The American Journal of Clinical Nutrition, 110(1), pp.76-90.