Дефіцит цинку, важлива фізіологічна роль у регуляції імунітету

Цинк бере участь у багатьох біохімічних процесах, виконуючи важливі фізіологічні ролі, такі як регулювання функціонування імунної системи або процес росту. Дефіцит виникає внаслідок дієти з низьким вмістом мінеральних речовин або парентерального харчування, а симптоми неспецифічні у легких та середніх випадках, включаючи підвищену сприйнятливість до інфекцій, порушення росту та зниження здатності загоювати рани.

Цинк, важливий мікроелемент

Цинк є важливим мікроелементом, будучи другим за кількістю заліза в організмі людини (близько 2-4 грамів у дорослих), і найпоширенішим внутрішньоклітинним іоном [1,2,3]. Він міститься у всіх тканинах та органах, у великій кількості в кістках, м’язах, підшлунковій залозі та передміхуровій залозі [1].

Хоча він є необхідним для організму, не існує способу зберігати цей мікроелемент [3], при цьому плазма містить найбільшу кількість [2]. На рівні крові цинк циркулює, зв’язаний з альбуміном та α-2-макроглобуліном, нормальна концентрація підтримується завдяки надходженню та перерозподілу, маючи циркадні зміни, максимум близько 10 години ранку [1,2].

Цинк має багато фізіологічних наслідків, маючи каталітичну, структурну та регулюючу роль [1]. Він входить до структури понад 300 металоферментів, що суттєво впливає на вуглеводний, ліпідний та білковий обмін [1]; входить у структуру багатьох білків, клітинних мембран та субклітинних органів [4]; крім того, численні фактори транскрипції містять цинк, що впливає на регуляцію експресії генів [2,5]. Враховуючи безліч цинкозалежних клітинних процесів, це необхідно для нормального функціонування анаболічних процесів, розвитку тканин та гомеостазу [1].

Харчовий прийом тісно пов’язаний із процесами росту завдяки дії IGF-1 - фактора росту інсуліну 1, який стимулює проліферацію тканин [6]. Нормальний рівень цього пептиду в сироватці крові свідчить про адекватний харчовий статус, необхідний для розвитку організму. Рівень IGF-1 у сироватці крові тісно пов’язаний із рівнем цинку [1]. Більше того, збереження рівня його тканин корелює зі зниженням рівня IGF-1 у сироватці крові [1].

Всмоктування, виведення та гомеостаз цинку в організмі

Цинк всмоктується в дванадцятипалій кишці та проксимальній частині товстої кишки, переходячи в ентероцити за допомогою специфічних транспортерів [2,7], при цьому абсорбція збільшується у присутності лимонної кислоти та зменшується залізом, фітатами або харчовими волокнами [1]. Його біодоступність збільшується при збалансованому харчуванні, але низька при строго вегетаріанських [1]. Вегетаріанцям потрібно доповнювати свій раціон цинком або добавками, щоб уникнути виникнення дефіциту [1].

Після всмоктування він досягає печінки через ворітну вену або поглинається металотіоїном на рівні ентероцитів і виводиться з кишечником [1]. Цинк також може виводитись із жовчю, знову досягаючи рівня кишечника, утворюючи ентерогепатичний контур [1]. Травно щодня втрачається приблизно 2-4 мг [1]. Гомеостаз цинку в організмі стосується підтримання постійного внутрішньоклітинного рівня та рівня сироватки від 11 до 25 мкМ [8]. Це передбачає підтримку балансу між кишковим всмоктуванням та виведенням, виведенням сечі та поглинанням тканин/клітин [1].

В умовах зменшення споживання дієти, травна екскреція помітно зменшується, а ефективність всмоктування зростає до 100% [9]. Водночас він стимулює внутрішньоклітинне поглинання та пригнічує виведення сечі [1]. Збільшення споживання їжі спричинює збільшення хелату металотіоїну в ентероцитах з подальшим виведенням з травлення [1].

Харчові потреби в цинку

Через велику мінливі індивідуальні мінливості встановити оптимальне добове споживання цинку було важко [1]. У Великобританії рекомендується споживання 7-9,5 мг/добу, тоді як у США - 8-11 мг/добу [1]. Добова потреба може змінюватися залежно від особливих фізіологічних або патологічних станів. Таким чином, діти, підлітки, люди похилого віку або вагітні жінки потребують підвищеного споживання [1].

Дефіцит цинку

Цинк-залежні процеси порушуються, коли через відсутність резервів відбувається зниження концентрації в сироватці крові [1]. Коли прийом зменшується, гомеостатичні механізми підтримують концентрацію сироватки в межах норми, але продовження дефіцитного споживання призводить до її зменшення, що супроводжується появою клінічних ознак дефіциту [1].

Окрім недоїдання, основні причини дефіциту цинку представлені в Таблиця 1, вони поділяються на три основні категорії: неадекватне споживання, погане всмоктування або підвищена елімінація, до яких додається підвищена потреба в певних фізіологічних або патологічних станах [1,2].

Найбільша поширеність дефіциту цинку виявляється у вагітних або жінок, що годують груддю, через підвищену потребу, особливо в країнах, що розвиваються [1,2]. У випадку літніх людей дефіцит найчастіше базується на поганому засвоєнні [1].

Таблиця 1. Можливі причини дефіциту цинку [1]

Недостатнє споживання

Знижене всмоктування

Ø Неадекватні добавки у разі підвищеної потреби

Підвищена елімінація

Ø Запальна хвороба кишечника

Ø Опіки, травми, сепсис

Ø Медикаментозне лікування (тіазиди, пеніциламін, вальпроат, інгібітори ангіотензинперетворюючого ферменту, блокатори рецепторів ангіотензину, цисплатин)

Дефіцит цинку впливає на всі процеси, в яких беруть участь цинкозалежні білки [1]. Тяжкість наслідків залежить від тривалості та тяжкості дефіциту [1]. Симптоми варіюються від легких до важких, охоплюючи широкий діапазон [2,10-13]:

погіршення смаку і запаху;
діарея;
подразнення шкіри, затримка загоєння ран, виразки;
облисіння;
зниження сутінкового зору (зменшення печінкового вивільнення ретинолу);
зниження антиоксидантного захисту із пошкодженням клітинних мембран та генетичного матеріалу;
зменшення зростання та розвитку;
підвищена сприйнятливість або рецидив інфекцій;
порушення родючості.

Субклінічний дефіцит цинку є відносно розповсюдженим серед європейського населення [5], порушення тканинних процесів із залученням цього мікроелемента було описано при багатьох захворюваннях із високою захворюваністю та смертністю, таких як діабет, нейродегенеративні захворювання або новоутворення [3].

Більше того, дефіцит цинку також пов'язаний з прогресуванням інфекційних захворювань (малярія, СНІД, туберкульоз) [3]. Хоча це рідко призводить до клінічних ознак, воно впливає на клітинний та гуморальний імунітет, збільшуючи сприйнятливість до інфекцій та впливаючи на цілісність епідермісу [2,3,14]. Це також може впливати на нейропсихологічні показники [15] у дітей та когнітивні функції у людей похилого віку [16].

Діагностика дефіциту цинку

Для оцінки дефіциту цинку не існує "золотого стандарту", який відображає стан цинку в організмі [1], і рівень сироватки або сечі в цьому мікроелементі може бути оцінений [1]. Дозування цинку в крові, здається, є найбільш корисним маркером для оцінки дефіциту цинку [17]. Однак це не дуже чутливий маркер, оскільки завдяки адаптаційним механізмам його концентрація в сироватці крові підтримується в межах норми у випадку незначного або помірного дефіциту [1]. Більше того, його зменшення може мати інші причини, такі як гіпоальбумінемія або гемодилюція, що спостерігаються під час вагітності [18].

Дозування цинку в сечі має низьку корисність, оскільки на це може впливати катаболізм та спосіб взяття проби [1]. Нормальні рівні становлять від 0,3 до 0,6 мг/24 години, зниження вказує на дефіцит, що обмежує виведення, тоді як збільшення свідчить про втрату сечі [1,8].

Враховуючи тісний зв’язок між цинком та IGF-1, він був запропонований як маркер для оцінки загального рівня цинку в організмі [1]. Як повідомляється, низький рівень IGF-1 корелюється з дефіцитом цинку [19] та збільшується після прийому добавок [20]. Оцінка рівня міді в сироватці крові та співвідношення Cu-Zn також пропонується як можливі діагностичні маркери, оскільки дефіцит цинку призводить до збільшення поглинання міді [12].

висновки

Цинк є необхідним мікроелементом для функціонування кожної клітини людського організму. Дефіцит цинку впливає на процеси росту і розвитку, але особливо на правильну роботу імунної системи. Найкращий спосіб запобігти дефіциту - це повноцінне харчування, а також прикорм при підозрі на недостатнє споживання, так що легкий або помірний дефіцит важко виявити.