Дефицит цинка (Zn)

03 Августа в 0:56 8472 0


Функции и механизмы действия

Биологическая роль цинка (12 группа) была установлена приблизительно в конце XIX века, хотя цинковой мазью для ухода за волосами пользовались уже 5 тысяч лет назад. Frausto da Silva и R. Williams (2001) показали, что Zn является «основным неорганическим гормоном». Он необходим для нормального функционирования практически всех клеток и тканей нашего организма, входит в состав почти 300 металлоферментов, участвующих во всех видах обмена веществ — белковом, жировом, углеводном, нуклеиновых кислот. Цинкзависимы такие жизненно важные гормоны, как инсулин, кортикотропин, соматотропин, гонадотропины. Он необходим для образования эритроцитов и других форменных элементов крови.

Zn входит в активный центр ключевых ферментов обмена веществ: карбоангидразы (превращения СО2), щелочной фосфатазы (образование костной ткани), ДНК- и РНК-полимераз, контролирующих процессы передачи наследственной информации и биосинтез белков, играет важную роль в функционировании Т-клеточного звена иммунитета. Zn координирует δ-аминолевулинат-синтазу (ALA-синтаза) — ключевой фермент биосинтеза гема, основного компонента гемоглобина, цитохромов дыхательных цепей митохондрий, цитохрома Р450, каталазы, миелопероксидазы. Zn, как и Си, входит в состав важного антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы, индуцирует биосинтез защитных белков клетки — металлотионеинов, то есть является антиоксидантом репаративного действия. Zn входит в состав алкогольдегидрогеназы — фермента, участвующего в нормальном расщеплении и выведении продуктов метаболизма этилового спирта.

Цинксодержащие ферменты усиливают действие других антиоксидантов, регулируют адаптацию организма к недостатку кислорода в среде, увеличивают емкость и транспортные способности гемоглобина по отношению к кислороду. Zn влияет на биосинтез коллагеновых волокон, поддержание целостности эпителиальных покровов, стабилизацию клеточных мембран; участвует в защите от действия свободных радикалов. Считается, что он уменьшает неспецифическую проницаемость мембран и препятствует фиброзированию соединительной ткани. Zn необходим для процессов роста и деления клеток, развития костной ткани и ее кальцификации, обеспечения репродуктивной функции и иммунных реакций, линейного роста тела, функционирования ЦНС: развития когнитивной сферы, формирования поведенческих реакций, процессов запоминания.

У мужчин Zn участвует в синтезе тестостерона и в функционировании половых желез. Ингибируя 5-α-редуктазу, цинксодержащие препараты растительного и синтетического происхождения регулируют уровень метаболита тестостерона — дигидротестостерона, избыток которого вызывает гиперплазию простаты. Цинк необходим и для половой системы женского организма, так как, входя в структуру рецепторов эстрогенов, регулирует все эстрогензависимые процессы.

Установлена роль Zn в энергетическом обеспечении клеток и в обеспечении устойчивости к стрессу. Он способствует синтезу родопсина и всасыванию витамина A. Zn необходим для функционирования тимуса и обеспечения нормального состояния иммунной системы. Вместе с витаминами Р и А он входит в состав ретинолпереносящего белка. Стимулируя синтез антител, цинк оказывает противовирусное действие и препятствует возникновению иммунодефицитов. Zn оказывает рано- и язвозаживляющее действие, участвует в процессах восприятия вкуса и запаха. Одним из наиболее ценных лечебных свойств считается способность уравновешивать концентрацию глюкозы в крови.

Такое перечисление положительных свойств металла может создать впечатление, что Zn полезен во всех случаях и видах. К сожалению, это далеко не так. Бесконтрольный прием препаратов Zn может ухудшать здоровье пациентов, вызывая полимикроэлементоз с поражением отдельных органов и организма в целом, в зависимости от исходной патологии и состояния иммунной системы пациента.

Zn поступает в организм через желудочно-кишечный тракт с пищей, на 40-65% всасывается в двенадцатиперстной кишке, на 15-21% — в тощей и подвздошной кишках. На уровне желудка и толстой кишки усваивается лишь 1-2% цинка. 90% Zn выводится с калом, 2-10% — с мочой. В организме здорового человека содержание Zn достигает 0,003% (1,4-2,3 г). Его основная часть (98%) находится в мышцах, печени, костной ткани, простате, глазных яблоках. Содержание Zn в ткани глаз человека, особенно в сетчатке, достигает 21 мг. В сыворотке содержится не более 2% металла.

Проявления дефицита

Впервые цинкдефицитные состояния в 1963 г. описал A.S. Prasad после экспедиции в горы Ирана — как синдром карликовости, гипогонадизма, нарушения нормального оволосения, атрофии яичек и предстательной железы, а также тяжелой железодефицитной анемии.

Дефицит Zn диагностируют, если его содержание в крови оказывается менее 0,085 ppm (13 мкмоль/л). В клинической практике Zn определяют в биологических жидкостях — плазме и сыворотке крови, слюне, моче, дуоденальном содержимом. В норме его концентрация в плазме составляет 9-24 мкмоль/л, причем не зависит от возраста. Основные и наиболее достоверные показатели дефицита цинка — снижение концентрации металлотионеинов и повышение уровня Zn в плазме (сыворотке) на фоне приема цинксодержащих добавок.

Дефицит Zn сказывается на половой функции, а также на функции многих других органов и систем. Нередко он протекает сходно с синдромом преждевременного старения. Часто при этом нарушаются клеточный иммунитет и заживление ран, иногда развивается энцефалопатия. Недостаточность Zn у беременных женщин может вызвать у плода анэнцефалию. С Zn в организме тесно взаимосвязан другой важный микроэлемент — Se. Он также регулирует половую функцию. Обычно при недостаточном синтезе половых гормонов в организме развивается дефицит и Zn, и Se.

Иногда потребность в Zn возрастает, что может проявляться «приобретенным» дефицитом цинка. Дефицит может быть обусловлен не только недостаточным поступлением металла в организм с пищей, но и избытком в пище волокон и фитатов, ухудшающих его всасывание в кишечнике. Они содержатся, например, в хлебе, приготовленном из муки цельносмолотого зерна. Высокое содержание Са в пище также может вызвать синдром дефицита Zn.

Всасывание цинка может снижаться при некоторых паразитарных инвазиях кишечника. Дефицит Zn развивается при хронических заболеваниях ЖКТ, циррозе и других заболеваниях печени, диффузных болезнях соединительной ткани, болезнях крови, псориазе, новообразованиях, некоторых других патологических процессах. Содержание Zn снижается на фоне приема противозачаточных средств и кортикостероидов. Дефицит Zn может появляться у строгих вегетарианцев, так как они длительно не употребляют продуктов, содержащих достаточное количество элемента. Его уровень значительно снижен в организме курильщиков и алкоголиков. Кроме того, в некоторых регионах (например, Ближнего Востока) в связи с небольшим содержанием цинка в почве его концентрация в пищевых продуктах низкая.

Дефицит цинка играет важную роль в развитии ряда заболеваний: эпилепсии, шизофрении и других психических расстройств, диабета, аденомы простаты, остеопороза, катаракты, болезней сердца, нервной системы, иммунной системы, кожи. При его дефиците нарушается пищеварение, на коже образуются язвы, развиваются пищевые аллергии; накапливаются токсичные металлы, плохо заживляются раны, могут наблюдаться хроническая усталость, потеря аппетита, нарушения слуха, расстройства питания, проявления дисбаланса сахара в крови. Zn необходим для улучшении зрения и поддержания иммунитета, способствует образованию лимфоцитов, особенно у пожилых людей. Считают, что прием Zn блокирует развитие начальных стадий вирусных инфекций (Salgueiro et al., 1999).

Суточная потребность и способы коррекции дефицита

Суточная потребность в цинке составляет 12-20 мг, у беременных — до 30 мг, младенцев — 3,5 мг, подростков — 15 мг. Взрослому человеку, начиная с 35 лет, для профилактики заболеваний рекомендуется дополнительно принимать цинкосодержащие препараты, желательно вместе с витаминами А и С. Восполнить недостаток цинка можно, увеличив потребление фруктов (абрикосов, бананов, винограда, яблок, вишни, земляники, крыжовника, рябины, черники, шиповника), тыквы, гороха, пивных дрожжей, моркови, какао, щавеля, ржаного хлеба. В молоке Zn мало.

Самым богатым источником Zn являются устрицы (до 1000 мг/кг), а также креветки, сельдь, макрель, другие сорта рыбы, яйца, сухой порошок свиной крови. Богаты им также орехи (кунжут, грецкие, кедровые, фундук) и злаковые, семена тыквы, подсолнечника, грибы, зерновые. Количество Zn в пище существенно снижается при чрезмерной очистке и переработке продуктов. Так, в коричневом рисе его в 6 раз больше, чем в белом после шлифовки. Фитиновая кислота, содержащаяся в зерновых и сое, связывает Zn и другие металлы, переводя их в неусвояемые производные. Поэтому дефицит цинка возможен при питании преимущественно растительной пищей.

Показания для применения препаратов Zn

Многие заболевания (например, кожные, в том числе аллергические) сопровождаются дефицитом Zn, который для успеха лечения требуется скорректировать. Цинксодержащие препараты рекомендуют для лечения и профилактики женского и мужского бесплодия, олигоспермии и импотенции у мужчин, дисфункции яичников у женщин, для лечения предменструального синдрома. Поскольку с каждой порцией спермы из организма мужчины выводится значительное количество Zn, этот дефицит, особенно пожилым, советуют восполнять. То же считают полезным при лечении простатита и аденомы простаты, причем как при обострениях заболевания, так и с целью профилактики лицам старше 35 лет.

Препараты цинка применяют для поддержания высокого уровня иммунитета и для профилактики злокачественных опухолей, при комплексной терапии рака, СПИДа, особенно на начальных стадиях. Считается, что прием Zn в самом начале заболевания способствует быстрому прекращению ОРВИ и гриппа. Поскольку Zn участвует в синтезе инсулина, его применяют для профилактики, а в комплексе с другими средствами — и для лечения диабета с целью поддержания нормального уровня гликемии.

Препараты Zn рекомендуют принимать при беременности для предупреждения осложнений, в том числе ранних токсикозов, выкидышей, при задержке роста и развития плода; при нервно-психических расстройствах и неврологических заболеваниях, таких как эпилепсия, рассеянный склероз, острые психозы, шизофрения, депрессия.

Для ускорения заживления любых ран, в том числе послеоперационных, для лучшего течения послеоперационного периода рекомендуют перед операцией провести курс приема препаратов Zn. Цинк способствует заживлению ожогов и любых хронических язв, в том числе язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, заживлению трофических язв у диабетиков и при варикозной болезни.

Препараты Zn используют для сохранения и улучшения зрения, при заболеваниях сетчатки, особенно на фоне сахарного диабета, для профилактики и лечения катаракты. В сочетании с кальцием Zn применяют для профилактики близорукости. Диарея любого происхождения, в частности, при дизентерии, сопровождается потерей значительного количества Zn, и его препараты применяют симптоматически.

Поскольку препараты Zn регулируют многие ферментативные процессы, их включают в программы снижения веса, а также в комплекс терапии в период климакса, в комплекс лечебных мероприятий при алкоголизме, для профилактики и лечения атеросклероза и гиперхолестеринемии, поскольку прием мочегонных препаратов значительно усиливает его выведение с мочой. Zn применяют при заболеваниях почек, поскольку он способствует сохранению их функции; при воспалительных заболеваниях суставов — для сохранения эластичности и подвижности суставов в пожилом возрасте.

Как антиоксидант, цинк применяют при проживании в экологически неблагоприятной среде, работе на вредном производстве, попадании в стрессовые ситуации. Препараты Zn считают полезными для профилактики радиационного повреждения организма, поскольку они конкурентно вытесняют из лигандов радиоактивные элементы. Цинксодержащие препараты назначают детям для улучшения костеобразования, при гиперплазии слизистой оболочки рта; взрослым — для повышения иммунитета и торможения процессов старения. Учитывая риск развития у матери и ребенка при дефиците Zn (особенно в сочетании с дефицитом витамина А) тяжелых осложнений, беременным женщинам также рекомендуют принимать препараты цинка (Щеплягина с соавт., 2002).

Дефицит Zn связан с таким тяжелым заболеванием, как энтеропатический акродерматит. Атопический дерматит на фоне недостаточного содержания Zn в организме чаще протекает тяжело, сопровождается очагами гиперкератоза, повреждениями ногтей и волос, а также периоральным и периорбитальным дерматитом, анемией. Дефицит Zn играет роль в патогенезе хронических болезней верхнего отдела пищеварительного тракта (в первую очередь желудка и двенадцатиперстной кишки), сопровождает болезни печени, почек, муковисцидоз, синдром мальабсорбции.

Из вышеприведенного можно сделать вывод, что по широте действия этот элемент напоминает гормон. Он участвует в таких многообразных процессах, что практически всегда оказывает положительное воздействие на большинство патологических состояний организма. Однако его бесконтрольное длительное применение может оказаться неблагоприятным. Избыток элемента, в соответствие с законом замещения, может вызвать полимикроэлементоз, который очень трудно поддается излечению.

Лечение и профилактика

В мировой практике профилактику и коррекцию дефицита Zn осуществляют с помощью цинксодержащих препаратов. Это моно- и многокомпонентные минеральные или витаминно-минеральные комплексы, содержащие множество солей (сульфат, ацетат, глюконат, карбонат и ZnO), изученных в экспериментах. О биодоступности этих препаратов известно немного. Как в большинстве подобных случаев, элемент более доступен не в виде солей и окислов, а в виде биокомплексов с белками и углеводами.

В инструкциях к многочисленным представленным на рынке препаратам подробно описаны способы приема и дозировки. Например, при хроническом гастродуодените назначают «цинктерал» (сульфат Zn), нормализующий процессы перекисного окисления липидов, повышающий устойчивость клеточных мембран, нормализующий абсолютное и относительное число лимфоцитов и иммуноглобулинов в сыворотке и в дуоденальном содержимом, активирующий фагоцитоз. Клинический эффект выражается в более быстром купировании болевого и диспепсического синдромов. Улучшаются аппетит и психоэмоциональный тонус, достигается более стойкая ремиссия, стабилизируются биохимические показатели. Препарат эффективен при гнездной и злокачественной алопеции, пустулезном и гноеточивом угрях, генерализованной почесухе — то есть заболеваниях, требующих длительного лечения кортикостероидами, а также при целиакии, хронических энтеритах, циррозе печени, болезни Вильсона-Коновалова, вторичных иммунодефицитах, аллергических болезнях, в том числе при атопическом дерматите, при задержке роста и полового созревания, нейтропении, лейкемии, остеопорозе, муковисцидозе.

Среди препаратов Zn активно рекламируют пищевую добавку в капсулах «тянь-ши». В ней содержатся лактат Zn, глюкоза и порошок белка куриного яйца. Считается, что у пожилых пациентов при употреблении этой добавки повышается иммунитет, восстанавливается нормальный вес тела, уменьшаются и анорексия (патологическое отвращение к пище), и булимия (патологическое переедание).

Упомянем также препарат «спирулина-сочи-цинк», состоящий из синезеленой водоросли, выращенной на обогащенной среде. Этот препарат рекомендуют для лечения угрей, СПИДа, нервной анорексии, катаракты, экземы, герпеса, иммунодефицита, мужского бесплодия, язв и инфекций кишечника, дегенерации желтого пятна, псориаза, плохого заживления ран, ревматоидного артрита. Для улучшения всасывания элемента в препарат «спирулина- сочи-цинк-3» добавлен витамин В6.

Существует несколько препаратов, полученных из дрожжей («Биоцинк» центра биотической медицины Москва и «Адрузен цинко» итальянской фирмы SIFI). В последнем содержатся Zn и Se в легкоусваиваемой дрожжевой форме, а также Си, витамин Е и полиненасыщенные кислоты ряда омега-3. Поскольку Zn и Se антагонисты, их лучше принимать по очереди, через день.

Особые случаи применения препаратов Zn

Остеопороз (снижение массы и нарушение структуры костей)

Это весьма распространенное заболевание (в промышленно развитых странах выявлено у 75 млн. человек) преимущественно женщин среднего и пожилого возраста, проявляющееся выраженными болями в спине, переломами костей (особенно бедра и ребер) при минимальной травме, деформацией позвонков.

Кроме наследственных факторов, остеопороз могут вызывать регулярный прием стероидных препаратов (нередко назначаемых при ревматоидном артрите, красной волчанке, других воспалительных и аутоиммунных заболеваниях), гиперфункция щитовидной железы с избытком тироксина, чрезмерное потребление витамина D3.

Для лечения остеопороза рекомендуют принимать по 1,5 г Са ежедневно, чтобы восполнить (кажущийся!) дефицит этого макроэлемента. На самом деле содержание кальция в пище достаточное, но нарушается способность к его нормальному усвоению. В молодости репродуктивные гормоны, в частности, кальцитонин, стимулируют всасывание Са в тонком кишечнике и тем самым укрепляют кости. Пожилым людям, помимо препаратов Са, во многих случаях требуются также гормональные препараты. Поскольку для активации биохимических реакций при формировании новой костной ткани необходим Mg, на каждые 2 мг Са рекомендуют принимать примерно по 1 мг Mg. Для образования костной ткани нужен также Мп, поэтому рекомендуют одновременно принимать по 20-40 мг аспартата (или другого аминокислотного комплекса) Мп. Для правильного формирования волокнистого каркаса кости из коллагена необходимы также витамины: фолиевая кислота (5 мг) и витамины группы В (50 мг). Среди них должны присутствовать витамины В12 и В6, потому что недостаток В12 тормозит работу строящих кость остеобластов, не влияя на деятельность разрушающих кость остеокластов, a B6 необходим для синтеза коллагена. В организме должен содержаться также витамин D3, необходимый для всасывания кальция в кишечнике; причем из-за опасности получить обратный эффект нельзя допускать избытка этого витамина. Для лечения остеопороза необходим также витамин К, так как его дефицит способствует потере Са с мочой. Как и В12, витамин К в достаточном количестве синтезируется кишечной флорой. Поэтому достаточно позаботиться о восстановлении этой флоры с помощью приема ацидофилина и других молочнокислых продуктов, в которых, кстати, содержится много Са. При тяжелом остеопорозе рекомендуют принимать также препараты витамина В1 (3 мг), которые препятствуют потере Са и Mg с мочой.

Препараты Zn (20-50 мг) лучше всего принимать в виде комплексов с аспарагиновой или пиколиновой кислотами. В данном случае не рекомендуется принимать Zn2+, поскольку при этом возможно развитие дефицита других МЭ из-за подавления всасывания ионов других металлов в тонком кишечнике. Кроме того, при чрезмерном потреблении животного белка у пациентов может развиваться избыток фосфора, усиливающего выведение Са с мочой. Оптимальное соотношение потребления Са и Р — 1:1.

Помимо указанных рекомендаций, для эффективного лечения остеопороза следует пересмотреть диету — исключить или сократить потребление газированных и кофеинсодержащих напитков, алкоголя, сладких и жирных продуктов, поскольку они препятствуют нормальному всасыванию Са в кишечнике.

Несколько лет назад две фармацевтические фирмы (Roche и Glaxo) объявили о создании препарата для лечения остеопороза у женщин в постменопаузе. Действующим началом препарата служит Na соль ибандроновой кислоты, представляющая собой мощный комплексон в виде единственной молекулы азотсодержащего бисфосфоната Са и, по-видимому, еще нескольких металлов. Проведенные испытания показали, что при приеме всего 1 таблетки в месяц в течение года плотность костной ткани на уровне поясничного отдела позвоночника увеличивалась, то есть снижался риск переломов костей. Этот препарат рекомендован больным континентальных стран, но не Японии. При достаточном употреблении в пищу морепродуктов и водорослей остеопороз не развивается.

Лечение волос

Анализ седых и выпадающих волос показал, что они содержат значительно меньше Zn, чем нормально окрашенные. Поэтому в клинике дерматологии при университете Гамбурга была проведена пробная терапия поседения солями Zn. Кроме того, при добавлении к рациону лысеющих мужчин сульфата Zn по 10 мг 3 р/сут по крайней мере у трети пациентов выявлено снижение скорости выпадения волос. По неподтвержденным данным, у людей с высокой интеллектуальной активностью в волосах увеличено содержание МЭ, в частности, Zn и Си.

Дефицит Zn сопровождается появлением перхоти, кожного зуда, угревой сыпи. Для предотвращения этих явлений в современные шампуни добавляют пиритионат Zn, который не сушит кожу и обладает мощным антимикробным действием. Влияние цинксодержащих препаратов многофакторное. Как указано выше, цинк блокирует 5-α-редуктазу, дегидратирующую тестостерон, а следовательно, задерживает андрогенную алопецию. Помимо этого, Zn стимулирует рост и деление клеток, особенно в быстрорастущих тканях, в частности, в волосах и ногтях.

Как и в других подобных случаях, более эффективны органические биологически активные добавки с Zn, наружно применяемые препараты не могут преодолеть кожного барьера, и их эффективность ограничена местным действием. Детям при гнездном облысении назначают ZnO внутрь по 0,02-0,5 г 3 р/сут после еды курсами в комплексе с витаминотерапией. При нарушении всасывания в верхнем отделе тонкого кишечника в крови снижается уровень МЭ, а также белков и витаминов. Всасыванию Zn могут препятствовать карбонаты, с которыми металл образует малорастворимые соли. Если для решения проблемы увеличить дозы поливитаминов, то может развиться гипервитаминоз.

Улучшение зрения

Препараты Zn используются для улучшения зрения, в основном в сочетании с жирорастворимым витамином А (ретинолом). Этот витамин депонируется в печени, является антиоксидантом, хотя для реализации этого действия необходимо присутствие еще одного антиоксиданта, витамина Е (α-токоферола), предотвращающего окисление ретинола в кишечнике и в тканях (рис. 1). Витамином А или его предшественником β-каротином богаты печень, морковь, тыква, дыня, сырые абрикосы и молоко.

Ретинол и α-токоферол

Рис. 1. Ретинол и α-токоферол

Широко и давно известно свойство витамина А предотвращать развитие куриной слепоты. Он участвует в защите от свободных радикалов мембран эпителия слизистых оболочек кишечника, рта, дыхательных и половых путей, в образовании слизи в этих тканях, в выработке сперматозоидов и яйцеклеток; способствует росту костной ткани; сохраняет зрение. В группе риска (курильщики и работники асбестовой промышленности) прием ретинола снижал заболеваемость раком легких вдвое. Ежедневные дозы витамина А: для мужчин 1000 мкг, для женщин — 800 мкг, для детей и подростков — 375-700 мкг (Щеплягипа с соавт., 2002).

При дефиците Zn превращение витамина А в активную форму нарушается, поскольку белок, связывающий витамин А и переносящий его через стенку кишечника с. последующим высвобождением в крови, содержит Zn. При его недостатке проявляется дефицит витамина А в тканях, и наоборот, при дефиците витамина А нарушается всасывание Zn.

Использование препаратов Zn в дозах 100-200 мг/сут может замедлять разрушение сетчатки и вырождение желтого пятна — одну из основных причин слепоты. Кроме того, Zn эффективен для лечения и профилактики катаракты.

Взаимодействие с другими МЭ

Поскольку Zn является «главным неорганическим гормоном», он взаимодействует практически со всеми эссенциальными микроэлементами, снижая, по закону замещения, их активность в различных реакциях обмена. Поэтому длительно и бесконтрольно употреблять цинксодержащие препараты очень нежелательно.

Медицинская бионеорганика. Г.К. Барашков

Похожие статьи
  • 20.07.2012 74636 44
    Типы химических связей

    Каждый атом обладает некоторым числом электронов. Вступая в химические реакции, атомы отдают, приобретают, либо обобществляют электроны, достигая наиболее устойчивой электронной конфигурации. Наиболее устойчивой оказывается конфигурация с наиболее низкой энергией (как в атомах благородных газов&...

    Бионеорганика
  • 21.07.2012 19425 16
    Ионные насосы

    Ионными насосами называют молекулярные механизмы, локализованные в мембране и способные транспортировать вещества за счет энергии, высвобождаемой при расщеплении АТФ, или любого другого вида энергии.

    Бионеорганика
  • 19.06.2012 17287 20
    1 группа (1А подгруппа) — щелочные металлы (главная группа)

    В нее входят Li, Na, К, Rb, Cs, Fr (табл. 1 и 2). По многим химическим свойствам несколько отличается от других щелочных металлов Li+, имеющий диагональное сходство с Mg2+.

    Бионеорганика
показать еще
 
Биотехнологии и биоматериалы