Zinek

 

Abstrakt

Zinek je po železe druhý nejdůležitější stopový prvek, kov, nutný pro růst a reprodukci. Je kofaktorem mnoha metaloenzymů (např. karboanhydráza, ALP, GMD, RNA a DNA polymeráza, thymidinkináza, karboxypeptidáza, alkoholdehydrogenáza), je součástí insulinu, hormonů hypofýzy, účastní se proteosyntézy. Na nedostatek reagují enzymy poklesem aktivity, to se projevuje špatným hojením ran, šeroslepostí, defekty v imunitě, snížením ostrosti chuti, nechutenstvím, zpomalením růstu, poruchami gastrointestinálního a nervového systému. Vstřebává se v duodenu regulovaným procesem. Celulosa a škrob resorpci znesnadňují, kompetuje Cu, Fe, Cd, stimuluje strava bohatá na bílkoviny. Acrodermatis enteropathica je geneticky podmíněná porucha resorpce Zn. Získaná deficience nastává při malnutrici a neadekvátní parenterální výživě. Akutní otrava způsobuje průjem, zvracení, nevolnost, svalové bolesti, horečku.

 

Chemické vlastnosti

 

Název:

Latinsky:

Anglicky:

Značka:

Protonové číslo:

Atomová hmotnost:

Skupina:

Perioda:

Skupenství:

Oxidační číslo:

zinek

Zincum

Zinc

Zn

30

65,39

II.B

4

pevné

II

 

V biologických systémech se vyskytuje ve dvojmocné formě. Zinek vytváří komplexy s koordinačním číslem 4, snadno vytváří komplexy s aminokyselinami, peptidy, proteiny a nukleotidy.

 

Funkce

Zinek je nejhojnější intracelulární stopový prvek, má řadu katalytických, strukturálních a regulačních funkcí. Zinek je komponentem biomembrán, je nezbytný pro stabilizaci RNA, DNA a ribozomů (viz též Zinkové prsty), je přítomný v řadě transkripčních faktorů, stabilizuje některé komplexy hormonů s jejich receptory. V biologických systémech bylo nalezeno více než 200 Zn-enzymů ze všech 6 tříd. Jsou to např. karboanhydráza, ALP, GMD, RNA a DNA polymerázy, thymidinkináza, karboxypeptidáza, alkoholdehydrogenáza a superoxiddismutáza.

 

Ovlivňuje syntézu RBP (retinol bindiong protein), uplatňuje se při tvorbě inzulinu a prodlužuje jeho hypoglykemický účinek. Má antioxidační účinky (stabilizuje buněčné membrány a snižuje tak riziko lipoperoxidace), dále je součástí enzymu superoxiddismutázy, která se podílí na zajištění antioxidační ochrany organismu (ochranné mechanismy). Důležité jsou i účinky detoxikační, snižuje toxický účinek olova a kadmia. Zn je významný pro vývoj a správnou gonadální funkci u mužů, ovlivňuje spermatogenezi a produkci testosteronu.

 

Zinek je potřebný pro syntézu nukleových kyselin, jeho deficit postihuje enzymy zapojené v jejich metabolismu a ovlivňuje tak rychlost buněčného dělení, růstu, regenerace, hojení ran apod. Dále je Zn důležitý pro udržení integrity a bariérové funkce kůže. Má komplexní účast v imunitním systému a při jeho deficitu je postižena především buněčná část imunity (pokles počtu a diferenciace T-lymfocytů, chemotaxe leukocytů a odpověď T-buněk na běžné antigeny). Bez Zn se stává neaktivní hormon thymu thymulin.

 

Metabolismus

Zinek je resorbován v tenkém střevě, především v jejunu, pouze malé množství je resorbováno v žaludku a v tlustém střevě. V průběhu trávení uvolněný Zn může tvořit koordinační komplexy s různými exogenními i endogenními ligandy, jako jsou aminokyseliny, fosfáty a další organické kyseliny. Histidin, methionin a cystein jsou nejčastějšími aminokyselinovými ligandy Zn. Zn-histidin a Zn-methionin jsou resorbovány lépe než ZnSO4. Resorpci Zn snižují oxaláty, tanin, nadbytek Cu, Fe a Cd. Z diety bohaté na bílkoviny se dobře vstřebává, naopak přítomnost sacharidů resorpci snižuje. Vstřebává se 58 – 77 % podané dávky, při depleci Zn je vstřebávání zvýšeno. Zinek je resorbován v tenkém střevě prostou difuzí a dále cestou specifických ligandů, jako je histidin, cystin a prostaglandiny, které umožňují vstup Zn do buněk střevní sliznice. Po vstupu do buňky střevní sliznice je Zn vázán na metalothionenin, který zajišťuje homeostázu transportu Zn přes střevní sliznici do krevního oběhu. Vysoký obsah Zn stimuluje syntézu metallothioneinu. Větší část Zn zůstává vázána na metalothionein a je vylučována po odloupnutí slizničních buněk do střevního lumen. Celkový obsah Zn v těle je regulován jednak úrovní intestinální resorpce a dále exkrecí endogenního Zn.

 

Resorbovaný Zn je transportován v krvi vázaný na nosné proteiny, kterými jsou albumin (66 %) a alfa-2-makroglobulin (32 %) a dále vázaný na volné aminokyseliny histidin a cystin. Zinek vázaný na transportní plazmatické proteiny představuje nejdůležitější volnou a snadno dostupnou zásobu Zn v organismu. Zinek je transportován do jater a odtud je dále uvolňován (biologický poločas Zn v játrech je 12,5 dne) do cirkulace. Vychytávání Zn centrálním nervovým systémem a kostmi je relativně pomalé, rychlejší obrat vykazují erytrocyty a svaly, nejrychlejší pankreas, játra, ledviny a slezina. Neexistuje specifické místo, které by sloužilo jako zásobní. V krvi je 80 % Zn obsaženo v erytrocytární karboanhydráze a Cu/Zn  superoxiddismutáze.

 

Hlavní cestou exkrece zinku je gastrointestinální trakt, kde hlavním zdrojem jsou pankreatické šťávy, dále žluč, gastroduodenální sekrety a transepiteliální přestup Zn z buněk mukózy. Velká část Zn je znovu resorbována ze střeva, čímž je udržována dostatečná hladina Zn v těle při různém příjmu. Menší část Zn (2 – 10 %) je exkretováno močí. Dále se Zn ztrácí z těla ve vlasech, potu a v odloupaných kožních epiteliích. V laktaci je Zn vylučován rovněž mlékem.

 

Genetická porucha metabolismu zinku:

Acrodermatitis enterohepatica – je autosomálně recesivní onemocnění postihující obě pohlaví. Základním defektem je narušení resorpce a transportu Zn. Charakteristické jsou hyperpigmentované kožní léze na akrálních částech  loktů a kolen, často rovněž postihují tváře, hýždě a další povrchy. Dále jsou zjišťovány časté sekundární infekce, narušení funkce střeva, retardace růstu, psychické poruchy a poruchy chování.  Koncentrace Zn v krevním séru je <6 μmol/l.

 

Distribuce v organismu, obsah ve tkáních

Zinek se v lidském organismu vyskytuje jako dvojmocný kation v množství 23 – 30 mmol (1,5 – 2 g). Ve stáří zinkémie klesá. Ve tkáních je Zn skladován ve formě Zn-thioneinu.

 

Orientační koncentrace Zn ve tkáních a orgánech (hodnoty na kg čerstvé tkáně) (Geigy Scientific Tables 1981)

 

 

 

mg/kg

Svalovina

Dospělí

54

Srdce

Dospělí

33

Játra

Dospělí

60

Ledviny

Dospělí

55

Slezina

Dospělí

21

Plíce

Dospělí

15

Pankreas

Dospělí

29

Mozek

Dospělí

14

Vlasy

Děti (0-15 let)

90,5

(10,5-450)

 

Dospělí (nad 16 let)

109

(20,1-313)

 

 

Deficit

Projevy mírného deficitu zinku nejsou klinicky výrazné. Především u dětí bývá zjišťována retardace růstu, u dospělých potom narušení imunitních funkcí, oligospermie, komplikace gravidity (hypertenze v graviditě, předčasný porod, prodloužený porod).

Závažnější deficit zinku se projevuje následujícími klinickými příznaky: poruchy růstu u dětí a dospívajících, poruchy metabolismu kostí, opožděné dospívání, poruchy vývoje pohlavních orgánů, u mužů snížení počtu a pohyblivosti spermií, u žen ovariální dysfunkce (poruchy menstruace, hormonální disbalance). Typické jsou poruchy kůže a kožních adnex (acroorificiální léze, glossitis), alopecie, dystrofie nehtů, zpomaluje se hojení ran, popálenin, vředů. Dále dochází k narušení imunity, mohou se objevit psychomotorické a psychosomatické poruchy (ataxie, poruchy řeči, deprese, emoční nestabilita). Narušeno je i smyslové vnímání, objevuje se šeroslepost, fotofobie, snížení ostrosti chuti a anorexie.  Při deficitu Zn bývá zjišťována rovněž vyšší incidence nádorových a alergických onemocnění.

 

Hodnocení stavu zásobení

K určení stavu zásobení organismu Zn je možno využít stanovení koncentrace zinku v krevním séru nebo plazmě. Je nutno si však uvědomit, že tento způsob neodhalí mírný deficit, protože Zn v krvi je v rámci homeostatických mechanismů udržován dlouhou dobu ve fyziologickém rozmezí. Navíc je koncentrace Zn v krvi ovlivňována dalšími faktory jako je stres, infekce, příjem potravy a hormonální stav. Během období zátěže, traumatu nebo zánětlivé reakce klesají plazmatické hladiny zinku na méně než 50 % a neodrážejí skutečné zásoby Zn. Řada prací prokazuje hypozinkémii při progredujícím generalizovaném nádorovém bujení.

 

Potřeba

Doporučené dávky Zn v dietě

Věk

Dávka

0 - 4 měsíců

5 mg/den

4 - 12 měsíců

5 mg/den

1 - 4 roky

7 mg/den

4 - 7 let

10 mg/den

7 - 10 let

11 mg/den

10 - 13 let

12 mg/den

13 - 15 let

12♂ - 15♀ mg/den

> 16 let

12♂ - 15♀ mg/den

Těhotné, kojící ženy

15 - 22 mg/den

 

 

Zdroje

Biologicky dostupný Zn poskytuje hlavně maso (nejvíce zvěřina), adsorpci kromě masa podporují především mořské ryby, játra, nebo vejce, adsorpci zinku inhibují vlákniny, zelenina, celozrnná strava (přestože obsahují Zn, je tento biologicky nedostupný).

 

Toxicita

Toxicita Zn je nízká a k předávkování dochází pouze výjimečně. Typickými příznaky akutní otravy Zn jsou bolest v epigastriu, průjem, nevolnost, zvracení. Při dlouhodobě zvýšeném příjmu Zn dochází k indukci sekundární karence mědi a snížení koncentrace HDL. Dlouhodobý nadměrný přívod Zn snižuje vstřebávání fosfátů, způsobuje anémii a poruchy funkce trávicího traktu.

 

Akutní a chronické otravy Zn jsou popsány jako choroby z povolání při vdechování par nebo prachu kovového Zn:

a)       Horečka ze zinkových par u slévačů kovů; do 4-8 hod po expozici se objevuje kovová chuť v ústech, dráždivý kašel, bolesti svalů a hlavy, zvracení, třesavka; za 10-12 hod je horečka 39-40 oC, pocení, spánek, laboratorně proteinurie, glykosurie, leukocytóza. Podobný obraz mohou vyvolat kadmium, magnezium a méně často aluminium, železo, mangan, nikl, antimon. Předpokládá se tvorba komplexu Zn s bílkovinami v alveolech nebo plazmě.

b)       Podráždění dýchacích cest, bronchopneumonie až edém plic s přechodem do fibrózy při inhalaci chloridu zinečnatého.

c)       Kožní ulcerace při místním působení chloridu zinečnatého.

d)       Podráždění sliznice zažívacího traktu se zvracením, průjmy, křečemi v nadbřišku, krvácením ze žaludečních erozí, vyššími transaminázami a lipázami po požití soli Zn.

e)       Letargie a nejistá chůze po požití kovového Zn.

f)         Alergická kožní dermatitida po aplikaci Zn-2-pyridin- thiol-1-oxidu.

 

Literatura

·       World Health Organization 1996: Trace elements in human nutrition and health., 343 s.

·       Lentner, C. 1981: Geigy Scientific Tables, Volume 1. CIBA-GEIGY Limited, Basle, 295 s.

·       Zadák, Z.: Výživa v intenzivní péči. Grada Publishing a.s., 2002, 488 s.

·       Shils M. E., Olson, J. A., Shike, M., Ross, A. C. 1999: Modern Nutrition in Health and Disease: King, C. J., Keen, C. L.:Zinc. 9th edition, Williams & Wilkins, s.223-239

·       Biesalski, H. K. , Grimm, P. 1999: Taschenatlas der Ernahrung. Georg Thieme Verlag Stuttgart, 314 s.

·       Uderwood, E. J., Suttle, N. F. 1999: The mineral nutrition of livestock. 3rd edition, CABI Publishing, 642 s.

 

Další informace

·        Stopové prvky

·        Stopové prvky - biochemické funkce

·        Stopové prvky - efekt neadekvátního příjmu

·        Stopové prvky - přepočty

·        Stopové prvky a VR

·        Analýzy stopových prvků

·        Zinkové prsty

·        Zn v plazmě

·        Antidota specifická - přehled

 

Alena Pechová, Jaroslava Vávrová

.