Cynk – pierwiastek zdrowia
Cynk jest jednym z głównych pierwiastków śladowych organizmu, spełniającym rolę katalityczną, strukturalną i regulacyjną. Jest niezbędny do podziałów komórkowych i różnicowania powstających komórek, uczestniczy w homeostazie, reakcjach odpornościowych, w apoptozie i starzeniu się organizmu. Cynk jest również składnikiem wielu enzymów i białek oraz odgrywa ważną rolę w spermatogenezie i syntezie hormonów steroidowych. Niedostateczna podaż cynku dotyczy ok. 30% ludności świata. Oprócz niedostatecznej podaży z pokarmem, przyczyną niedoboru cynku
mogą być niektóre schorzenia oraz nieprawidłowe wchłanianie tego pierwiastka. Schorzenia, wynikające z niedoboru tego pierwiastka, mogą występować zarówno u dzieci, jak i dorosłych.
Cynk jest również zaangażowany w ogólnoustrojową homeostazę, odpowiedź immunologiczną, apoptozę i starzenie organizmu. Stanowi strukturalny składnik wielu enzymów i białek, do których zaliczyć można enzymy metaboliczne, czynniki transkrypcyjne i białka sygnalizacji komórkowej. Badania bioinformatyczne genomu ludzkiego wykazały, że cynk jest związany z aktywnością ok. 10% wszystkich białek w organizmie człowieka. Dowiodły również, że odgrywa kluczową rolę w spermatogenezie i syntezie hormonów steroidowych, przez co utrzymuje czynność męskich gruczołów płciowych. Istotny wydaje się również udział cynku w minimalizowaniu efektów toksycznych, związanych z narażeniem organizmu na metale ciężkie, np. kadm i ołów. Ze wszystkich metali śladowych, niezbędnych dla człowieka, tylko żelazo odgrywa ważniejszą rolę od cynku.
Istotność cynku dla genomu potwierdza fakt, że jest on zaangażowany w wiele procesów związanych z ekspresją i stabilizacją genów, a także odgrywa kluczową rolę w kwestii wzrostu komórek, ich podziałów i zaprogramowanej śmierci. Udowodniono, że istotne dla procesów replikacji enzymy – polimeraza DNA i RNA – należą do metaloenzymów cynkowych.
Cynk może wywierać bezpośrednie i pośrednie działanie antyoksydacyjne na drodze różnych mechanizmów. Jednym z nich jest wchodzenie w miejsca wiązania żelaza lub miedzi w lipidach, białkach i DNA. Wolne rodniki to molekuły zawierające co najmniej jeden niesparowany elektron, degradujące DNA i błony komórkowe, będące przyczyną starzenia się organizmu.
Cynk stanowi ważny składnik systemu antyoksydacyjnego organizmu, chroniącego przed działaniem wolnych rodników. Rola cynku sprowadza się również do jego udziału w procesach naprawy DNA, które w komórkach eukariotycznych mogą przebiegać dwojako. Pierwsza możliwość to naprawa przez wycięcie bazy (base excision repair – BER), zachodząca przy udziale glikozylazy DNA, która rozpoznaje i wiąże zniszczony fragment DNA. Enzym ten wykazuje aktywność katalityczną
i posiada zdolność do rozszczepiania wiązania glikozydowego między uszkodzonym nukleotydem, a szkieletem deoksyrybozy. W wyniku działania glikozylazy powstają apurynowe/apirymidynowe miejsca pozbawione zasad (AP site), które następnie są poddawane działaniu endonukleazy AP niszczącej wiązanie fosfodiestrowe pomiędzy resztami deoksyrybozy i fosforanów. Drugim sposobem naprawy DNA jest naprawa przez wycięcie nukleotydów (nucleotide excision repair – NER), w przypadku której białko rozpoznające i wiążące uszkodzony fragment DNA nie jest aktywne katalitycznie, ale posiada zdolność do rekrutacji innych białek odpowiedzialnych za naprawę uszkodzenia. Oba te mechanizmy angażują jony cynku w postaci białek zawierających palce cynkowe lub protein związanych z cynkiem.
Badania wykazały, że strukturą bogatą w cynk jest siatkówka oka ludzkiego. Jest on w niej równomiernie rozmieszczony, począwszy od nabłonka barwnikowego, aż do warstwy komórek zwojowych, jednak w zależności od warstwy siatkówki spełnia odmienne role.
Cynk jest pierwiastkiem niezbędnym do utrzymania zdrowej skóry. Uczestniczy w wytwarzaniu prostaglandyn, które wpływają na funkcje wydzielnicze skóry. Jego niedobór osłabia czynność
układu immunologicznego skóry, co prowadzi do alergii i wystąpienia dermatoz.
Cynk wchłania się głównie drogą pokarmową, szczególnie w dwunastnicy (60%) i jelicie krętym (30%), ale także w jelicie czczym (8%), kątnicy i okrężnicy (3%). Jednak aby jego absorpcja mogła nastąpić, musi zostać uwolniony ze spożytego pokarmu, co odbywa się dzięki procesom trawiennym. Organizm przyswaja ok. 26 – 33% cynku przyjętego z produktami spożywczymi; wartość ta wzrasta na czczo. Transport jonów cynku ze światła jelita do wnętrza komórek błony śluzowej odbywa się dwojako – z udziałem mechanizmu dyfuzji biernej, ale przy niższych stężeniach cynku główną rolę odgrywa transport ułatwiony z udziałem przenośników białkowych. Najważniejszym z nich jest jelitowe białko bogate w cysteinę (Cysteine Rich Intestinal Protein – CRIP). Zdolności transportowe tego białka są ograniczone, a przy większych stężeniach cynku rolę transportera przejmują metalotioneiny, które odgrywają także kluczową rolę w dystrybucji tego pierwiastka w całym organizmie. Cynk może się wchłaniać również drogą oddechową, co obserwuje się u pracowników przemysłu hutniczego, narażonych na opary tlenku i chlorku cynku. Główną drogą usuwania tego pierwiastka z organizmu jest wydalanie z kałem (70 – 80% przyjętej dawki), część cynku ulega wydaleniu z moczem (14 – 25%), a niewielkie ilości również z potem i śliną, a także wraz ze złuszczającym się naskórkiem.
Jednym z organów, w którym obecność jonów cynku odgrywa olbrzymią rolę jest trzustka. Obecność cynku stwierdzono we wszystkich tkankach i płynach ustrojowych, przy czym 85% rezerwuaru tego pierwiastka znajduje się w mięśniach i kościach, 11% w skórze i wątrobie, a pozostała ilość w innych częściach ciała. Średnia zawartość cynku w organizmie dorosłego człowieka wynosi 2 – 3 g. Biorąc pod uwagę stężenia wewnątrzkomórkowe, 40% ilości tego pierwiastka zawarte jest w jądrze komórkowym, 50% w cytoplazmie, organellach i wyspecjalizowanych pęcherzykach, a reszta w błonie komórkowej. Największą zawartością cynku charakteryzuje się mózg. Przyswajaniu cynku sprzyja witamina A . Jest także większe z produktów zwierzęcych niż roślinnych, które zawierają fityniany.
Konieczność suplementacji cynkiem wynika z jego niedostatecznej podaży w produktach spożywczych. Najwięcej tego biopierwiastka występuje w produktach mięsnych i drobiowych (jagnięcina, wołowina, królik, kurczak), a także owocach morza (ostrygi i homary). Bogate w cynk są także produkty pełnoziarniste (sezam, ryż, chleb i makaron) oraz seler, rośliny strączkowe takie jak groch, fasola i soczewica, grzyby, orzechy i nasiona słonecznika. Znaczne ilości tego pierwiastka zawierają także migdały.
Cynk bierze udział w procesach immunologicznych. Pierwiastek ten odgrywa szczególną rolę u osób starszych i dzieci – bardziej narażonych na infekcje i zakażenia. Cynk poprawia odpowiedź przeciwwirusową organizmu, hamuje replikacje wirusów oraz redukuje objawy związane z infekcją. Zasadnym jest włączanie do menu produktów będących dobrym źródłem cynku w czasie chorób infekcyjnych (np. grypy).
Wiele badań epidemiologicznych wykazało związek między zawartością cynku w diecie, a ryzykiem zachorowania na raka. Działanie przeciwnowotworowe Zn najczęściej wiąże się z jego właściwościami antyoksydacyjnymi. Dodatkowo podkreśla się: udział cynku w tworzeniu czynników transkrypcyjnych, różnicowaniu i proliferacji komórek, syntezie i naprawie DNA i RNA, aktywacji lub hamowaniu enzymów, regulacji sygnalizacji komórkowej oraz stabilizacji struktury komórkowej i błon komórkowych. Zaburzenia tych procesów wiążą się ze zwiększeniem ryzyka nowotworu.
U pacjentów z chorobą Alzheimera stwierdza się niższy poziom cynku we krwi w porównaniu z grupą kontrolną w tym samym wieku. Udowodniono również, że płytki amyloidowe (których powstawanie odpowiada za rozwój choroby) są silnie wzbogacone w cynk. Możliwe, że płytki amyloidowe blokują pulę tego pierwiastka w mózgu, a tym samym zmniejszają biodostępność dla neuronów. Opisuje się również znaczenie cynku w procesach zapamiętywania.
Źródło:
Znaczenie cynku dla organizmu ludzkiego w aspekcie suplementacji tego pierwiastka
Antyoksydacyjne właściwości cynku przy narażeniu środowiskowym na kadm
