Komu najlepiej dać cynk?

Na pierwszy rzut oka cynk (Zn, łac. zincum) nie wyróżnia się z tłumu pierwiastków chemicznych żadną szczególną cechą. Nie posiada wartości jubilerskiej jak złoto i srebro. Najczęściej występujące jego izotopy nie są promieniotwórcze, jak chociażby taki uran czy pluton. Nawet nazwę ma nieciekawą w porównaniu do iterbów, seaborgów, einsteinów czy innych koperników (tak, tak, to wszystko są nazwy pierwiastków). Ba, bywa nawet mylony z cyną.

Cechuje go jednak nadspodziewanie duże znaczenie biologiczne. Stanowi mikroelement niezbędny dla wszystkich organizmów żywych oraz przynajmniej niektórych wirusów. Ponadto posiada właściwości antybakteryjne. Zaskoczeni? A to dopiero początek cynkowych niespodzianek.

przyroda i Gorzów - wakacje 2009 009.JPG
Tak, kotku. Cynk jest niezbędny dla wszystkich organizmów, także dla ciebie. Fot. A. Radlicka

Uczeń Ludwika Pasteura, Jules Raulin, w XIX zaobserwował, że w warunkach niedoboru cynku komórki grzyba o wdzięcznej nazwie Aspergillus niger nie ulegają podziałowi. Tak rozpoczęły się badania nad rolą tego metalu w fizjologii. W latach 30. XX wieku potwierdzono wpływ cynku na prawidłowy przebieg rozwoju i wzrostu ssaków. Dziś wiadomo, że jest on komponentem ponad 300 enzymów!

Pierwiastek ten pobieramy z jedzenia poprzez absorpcję w dwunastnicy i jelicie cienkim. Usuwamy go z naszego ciała wraz z moczem, kałem, przez skórę przy poceniu się i złuszczaniu naskórka. Do różnych komórek w organizmie dociera dzięki naszemu wewnętrznemu systemowi zaopatrzeniowemu, czyli krwiobiegowi. Podczas transportu we krwi związany jest z białkami – albuminą, α2- makroglobuliną i transferryną. Stężenie Zn w osoczu wynosi zwykle ok. 100 µg/100ml, jednak zależy od wieku, płci, ciąży i pory dnia – jest wyższe u dorosłych mężczyzn i rano, natomiast ulega obniżeniu u kobiet w ciąży.

Przeważająco większa pula cynku mieści się wewnątrz komórek. Utrzymanie  właściwego rozmieszczenia cynku w ustroju zachodzi przy udziale trzech grup białek. Białka ZIP transportują Zn dokomórkowo z substancji zewnątrzkomórkowej oraz z pęcherzyków wewnątrzkomórkowych, zwiększając jego stężenie w cytoplazmie. Białka ZnT działają w przeciwny sposób do rodziny ZIP: zmniejszają cytoplazmatyczną pulę cynku, transportując go poza komórkę i do pęcherzyków wewnątrz niej. Metalotioneiny  chronią komórki przed nadmiernym stresem oksydacyjnym (zmiatacze wolnych rodników) oraz zbyt wysokim stężeniem metali ciężkich, pełniąc rolę detoksykacyjną. Wiążą one atomy: cynku, kadmu, miedzi i rtęci. Metalotioneiny także stanowią jego magazyn, skąd cynk może być uwalniany i służyć do wiązania z innymi białkami.

Ludzki organizm zawiera zaledwie albo aż 1,5-4 g tego pierwiastka, z czego większość zawiera się w mięśniach szkieletowych i w kościach. Dzienne zapotrzebowanie na cynk zależy od wielu czynników, w tym od wieku. Dorośli ludzie – powinniście dostarczać swojemu ciałku ok. 10-15 mg cynku dziennie. Jest to bardzo istotne, ponieważ skutki nieprzestrzegania tego zalecenia są okropne! No bo wyobraźcie sobie: łysienie, anemię, biegunki, upośledzenie smaku, węchu, apetytu. Do tego negatywny wpływ na układ odpornościowy, czyli nasze osobiste wojsko. U dzieci i maluszków rozwijających się w brzuchach mam  niedobory cynku mogą doprowadzić do zaburzeń rozwoju i wzrostu. Stosowanie cynku sprawdza się dobrze przy leczeniu różnych chorób, w tym zespołu Wilson, przewlekłego zapalenia wątrobu typu C i… przeziębienia.

sójka9.JPG
Cynk jest bardzo ważny dla prawidłowego rozwoju zarodkowego ludzi, innych ssaków, a także ptaków i ryb. Tymczasem na zdjęciu młoda sójka . Fot. A. Radlicka

Cynk spełnia w organizmie trzy główne role: strukturalną, katalityczną i regulatorową. Szacuje się, że ok. 10% ludzkiego genomu koduje proteiny wiążące Zn! Atomy cynku mogą trzymać w ryzach elementy składowe białek, dbając o ich strukturalną stabilność. W licznych przypadkach jony Zn2+ służą jako niezbędny kofaktor („współczynnik”) dla wypełniania przez te cząsteczki roli katalitycznej. Z drugiej strony,  jony te również mogą działać jako inhibitor, hamując aktywność enzymu.

Udział cynku w rozmaitych procesach fizjologicznych właściwie daje się zaobserwować w całym naszym ciele. Drodzy Panowie, w szczególności bierze on udział w procesach spermatogenezy, czyli powstawania plemników, wpływa na płodność, funkcje prostaty, wydzielanie testosteronu, rozwój gonad. Wpływa również na działanie hormonu wzrostu. Jony Zn2+ są znaczące dla czynności wydzielniczych trzustki, wspomagają funkcjonowanie tarczycy. Kluczowe funkcje Zn spełnia w układzie immunologicznym. Uczestniczy w hemostazie, umożliwiając agregację płytek krwi, co tamuje krwawienie naszych ran. Wykazuje działanie kardioprotekcyjne, wspomaga zmysł wzroku. Jako kofaktor enzymu anhydrazy węglanowej wpływa na utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej organizmu poprzez działanie w kanalikach nerkowych i płucach. Chroni komórki przed skutkami stresu oksydacyjnego. Uczestniczy w różnych szlakach komórkowych, np. jako wtórny przekaźnik. Cynk odgrywa istotną rolę w procesach podziału komórek. Może indukować czynniki sprzyjające śmierci komórki, jak i odraczające ją. Bierze udział w produkcji prostaglandyn, mineralizacji kości, wpływa na formowanie się kolagenu, na wzrost i utrzymanie tkanki łącznej i na starzenie się organizmu. I jakby tego było mało, wpływa on także na pracę układu nerwowego!

Cynk reguluje pobudliwość neuronów, oddziałując z rozmaitymi receptorami neurotransmiterów, zarówno hamujących, jak i pobudzających. Odgrywa prawdopodobnie rolę w rozwoju mózgowia, procesach plastyczności neuronalnej, pamięci, funkcjonowaniu zmysłów. Badania wskazują na związek cynku z wieloma chorobami układu nerwowego – chorobami Alzheimera, Parkinsona, epilepsją i… depresją. Suplementacja cynkiem wspomaga poprawę stanu u pacjentów z depresją, także lekooporną.

Takiemu metalowi nie dorówna żaden Iron Maiden czy inny Rammstein.

Anna Radlicka

Źródła:

Adamo AM, Oteiza PI. Zinc deficiency and neurodevelopment: the case of neurons.Biofactors. 2010; 36(2): 117-24.

Bitanihirwe BK, Cunningham MG. Zinc: the brain’s dark horse. Synapse. 2009; 63(11): 1029-49.

Chasapis CT, Loutsidou AC, Spiliopoulou CA, Stefanidou ME. Zinc and human health: an update. Arch Toxicol. 2012; 86(4): 521-34

Cousins RJ, Liuzzi JP, Lichten LA. Mammalian zinc transport, trafficking, and signals. J Biol Chem. 2006; 281(34):24085-9.

Frederickson CJ, Koh JY, Bush AI. The neurobiology of zinc in health and disease. Nat Rev Neurosci. 2005; 6(6): 449-62.

Gapys B., Raszeja-Specht A., Bielarczyk H, Rola cynku w procesach fizjologicznychi patologicznych organizmu, Diagn Lab 2014; 50(1): 45-52.

Grabrucker AM, Knight MJ, Proepper C, et al. Concerted action of zinc and ProSAP/Shank in synaptogenesis and synapse maturation. EMBO J. 2011; 30(3): 569-581.

Kabata-Pendias A., Pendias H., Biogeochemia pierwiastków śladowych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999.

Kambe T, Tsuji T, Hashimoto A, Itsumura N. The Physiological, Biochemical, and Molecular Roles of Zinc Transporters in Zinc Homeostasis and Metabolism. Physiol Rev. 2015; 95(3):749-84.

Kimura T, Kambe T. The Functions of Metallothionein and ZIP and ZnT Transporters: An Overview and Perspective. Int J Mol Sci. 2016; 17(3): 336.

Lakdawala N, Grant-Kels JM, Acrodermatitis enteropathica and other nutritional diseases of the folds (intertriginous areas). Clin Dermatol 2015; 33(4).

Lautenschläger K.-H., Schröter W., Wanninger A., Nowoczesne kompendium chemii, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.

Lee HH, Prasad AS, Brewer GJ, Owyang C. Zinc absorption in human small intestine. Am J Physiol. 1989; 256(1 Pt 1): G87-91.

Levenson CW, Morris D. Zinc and neurogenesis: making new neurons from development to adulthood. Adv Nutr. 2011; 2(2): 96-100.

Marger L, Schubert CR, Bertrand D. Zinc: an underappreciated modulatory factor of brain function. Biochem Pharmacol. 2014; 91(4): 426-35.

Minatohara K, Akiyoshi M, Okuno H. Role of Immediate-Early Genes in Synaptic Plasticity and Neuronal Ensembles Underlying the Memory Trace. Front Mol Neurosci. 2016; 8: 78.

Nakashima AS, Dyck RH. Zinc and cortical plasticity. Brain Res Rev. 2009; 59(2):347-73.

Nowak G. Zinc, future mono/adjunctive therapy for depression: Mechanisms of antidepressant action. Pharmacol Rep. 2015; 67(3): 659-62.

Nowak G, Szewczyk B. Mechanisms contributing to antidepressant zinc actions.Pol J Pharmacol. 2002; 54(6): 587-92.

Shay N.F., Mangian H.F., Neurobiology of Zinc-Influenced Eating Behaviour. J Nutr. 2000; 130 (5S Suppl):1493S-9S.

Sowa-Kućma M, Legutko B, Szewczyk B, Novak K, Znojek P, Poleszak E, Papp M, Pilc A, Nowak G. Antidepressant-like activity of zinc: further behavioral and molecular evidence. J Neural Transm (Vienna). 2008; 115(12): 1621-8.

Swardfager W, Herrmann N, Mazereeuw G, Goldberger K, Harimoto T, Lanctôt KL. Zinc in depression: a meta-analysis. Biol Psychiatry. 2013; 74(12): 872-8.

Szotowa W., Wachnik Z., Weker H., Żywienie dzieci zdrowych,  Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1992.

Takeda A. Movement of zinc and its functional significance in the brain. Brain Res Rev 2000; 34: 137-148.

Takeda A. Significance of Zn(2+) signaling in cognition: insight from synaptic Zn(2+) dyshomeostasis. J Trace Elem Med Biol. 2014; 28(4): 393-6.

Vallee B. L., Falchuk K. H., The Biochemical Basis of Zinc Physiology.  Phys. Rev. 1993; 73(1)).

Vashum KP, McEvoy M, Milton AH, McElduff P, Hure A, Byles J, Attia J. Dietary zinc is associated with a lower incidence of depression: findings from two Australian cohorts. J Affect Disord. 2014 Sep;166:249-57. 

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s