Cynk – rola w organizmie – obszerny artykuł

Cynk jest niezbędnym pierwiastkiem śladowym o krytycznym znaczeniu dla organizmu. Na poziomie komórkowym funkcję cynku można podzielić na trzy główne kategorie: katalityczną, strukturalną i regulacyjną.

  • Zidentyfikowano ponad 50 enzymów katalitycznych zależnych od cynku, cynk może pełnić bezpośrednią funkcję katalityczną lub stabilizującą strukturę enzymów katalitycznych.
  • Cynk odgrywa istotną rolę strukturalną poprzez m.in. „palce cynkowe”, które stabilizują strukturę receptorów jądrowych, na które działają sterydy, hormony tarczycy, witaminy D i A.
  • Cynk pełni funkcję regulacyjną poprzez aktywność transkrypcyjną, reguluje ekspresję genów, ale również może pełnić tę funkcję bezpośrednio zmieniając aktywność enzymów sygnalizacji komórkowej jak również ma wpływ na uwalnianie hormonów i przenoszenie impulsów nerwowych.
  • Ma również istotny wpływ na układ odpornościowy – niedobór cynku powoduje szybki i wyraźny zanik grasicy, limfopenię oraz zmniejszoną pierwotną i wtórną odpowiedź przeciwciał. Jeśli jest przyjmowany regularnie, może zmniejszyć ryzyko rozwoju przeziębienia, a pastylki cynkowe mogą zmniejszyć objawy URTI.

Częstość występowania niedoboru cynku na świecie szacuje się na ponad 20%, czyli może dotyczyć ponad dwóch miliardów ludzi, a jak podają badania, problem ten dotyczy głównie krajów rozwijających się.

Całkowita zawartość cynku w organizmie dorosłego człowieka szacuje się na około 2,6 g, z czego ok. 98% znajduje się wewnątrz komórek (głównie w mięśniach i kościach, skórze, wątrobie). Minimalne dzienne zapotrzebowanie na cynk, w zależności od grupy populacyjnej wynosi 5 mg, a zalecane 15–20 mg (RWS – referencyjna wartość spożycia).

Funkcje cynku w organizmie

Cynk odgrywa ważną rolę we wzroście i rozwoju funkcji odpornościowych, w utrzymaniu integralności błon komórkowych, neurotransmisji, w przemianach metabolicznych, mineralizacji kości, widzeniu, wydzielaniu insuliny przez trzustkę, stężeniu witaminy A i cholesterolu, płodności i transporcie jonów w jelitach. Szacuje się, że blisko 2800 białek człowieka ma funkcjonalne miejsce wiązania dla cynku i to również pokazuje jak duże znaczenie ma dla organizmu.

Niedobór cynku w diecie wiąże się z: ograniczeniem rozwoju fizycznego u dzieci, wystąpieniem niedokrwistości, zwiększoną podatnością na infekcje, zmianami zapalnymi skóry, zmniejszeniem stężenia czynników wzrostowych (IGF-1), obniżeniem poziomu testosteronu, łysieniem oraz złą tolerancją glukozy. Odnotowano również, że niedobór cynku ma korelacje z depresją, schizofrenią, stwardnieniem rozsianym oraz odgrywa rolę w patogenezie cukrzycy (tworzenie kryształków insuliny w komórkach wysp beta trzustki). Liczne badania wykazały stosowanie cynku w celu poprawy ciśnienia krwi, poziomu glukozy i cholesterolu LDL w surowicy.

Interakcje cynku z innymi składnikami diety

Cynk wchłania się w jelicie cienkim na poziomie 16-50%, wiele zależy od wysycenia organizmu cynkiem, przy znacznych niedoborach wchłanianie może sięgać 92%. Białka zwierzęce i cytrynian ułatwiają wchłanianie cynku, natomiast żelazo, miedź, wapń, błonnik, fosforany, kadm, cyna i fityniany je utrudniają.

Witamina A i kwas foliowy mogą zwiększyć zapotrzebowanie na cynk. Największym problemem dla absorpcji cynku są duże ilości fitynianów znajdujących się w produktach zbożowych, roślinach strączkowych i orzechach (sezam), które mogą znacznie obniżyć dostępność cynku, ponieważ hamują wchłanianie cynku w jelitach.  

Przyjmowanie dużych ilości cynku (>50 mg/dzień) przez kilka tygodni może zaburzać homeostazę miedzi i jej biodostępność. Wysokie spożycie cynku indukuje syntezę jelitową białka wiążącego miedź zwanego metalothioniną, która wychwytuje miedź w komórkach jelitowych. Normalne spożycie cynku nie ma wpływu na wchłanianie miedzi, a wysokie spożycie miedzi nie wpływa na wchłanianie cynku.

Cynk konkuruje o szlaki absorpcyjne z żelazem. Suplementacja żelazem może zmniejszyć wchłanianie cynku. Ta interakcja jest ważna w czasie ciąży i laktacji, kiedy zapotrzebowanie na żelazo i cynk są zdecydowanie większe niż w innych grupach populacyjnych.

Wysoki poziom wapnia w diecie upośledza wchłanianie cynku. Wapń w połączeniu z fitynianami może mieć negatywny wpływ na wchłanianie cynku.

Niektóre badania wykazały, że niskie spożycie cynku miało wpływ na zmniejszenie wchłaniania kwasu foliowego. Sugeruje się również, że suplementacja kwasem foliowym (syntetyczną formą) może zakłócać wykorzystanie cynku u osób z niskim jego poziomem.

Cynk jest składnikiem białka wiążącego retinol, białka niezbędnego do transportu witaminy A we krwi, a jednocześnie jest potrzebny dla enzymu przekształcającego retinol w retinal, który jest niezbędny do syntezy rodopsyny. Rodopsyna to białka w oku, które pochłania światło i bierze udział w adaptacji oka do ciemności. Niedobór cynku wiąże się ze zmniejszonym uwalnianiem witaminy A z wątroby, co może przyczynić się do objawów nocnej ślepoty, które są widoczne przy niedoborze cynku.

Osoby zagrożone niedoborem cynku:

  • Dzieci i młodzież
  • Kobiety w ciąży i karmiące piersią
  • Pacjenci otrzymujący całkowite żywienie pozajelitowe
  • Osoby niedożywione (anoreksją nervosa)
  • Osoby z ciężką biegunką
  • Osoby z zespołem złego wchłaniania, w tym celiakii i zespół krótkiego jelita
  • Osoby z chorobami jelit
  • Chorzy na alkoholizm
  • Osoby z przewlekłą chorobą nerek
  • Osoby z niedokrwistość sierpowatokrwinkową
  • Osoby starsze (65 lat i starsze)
  • Wegetarianie: zapotrzebowanie na cynk może być nawet o 50% większe ze względu na wysoki poziom fitynianów, które zmniejszają wchłanianie cynku

Objawy niedoboru cynku:

  • Ograniczony wzrost
  • Utrata włosów
  • Wysypki skórne, owrzodzenia niewiadomego pochodzenia
  • Obniżenie odporności, częste infekcje
  • Brak apetytu
  • Problemy z widzeniem w ciemności
  • Białe plamki na płytce paznokcia

Metody oceny cynku w organizmie

Obecnie nie ma wrażliwego i specyficznego biomarkera do wykrywania niedoboru cynku u ludzi. Niskie stężenie cynku w osoczu lub surowicy są zazwyczaj stosowane jako wskaźniki stanu cynku w populacjach i w badaniach interwencyjnych, ale mają szereg ograniczeń, w tym brak wrażliwości na wykrycie znacznego niedoboru cynku, zmiany cyrkulacji dobowej i zakłócanie przez stan zapalny czy stres. Dla przykładu stężenie cynku we krwi obniża się w sytuacji stanu zapalnego, dlatego też jeśli już jest badany poziom we krwi, powinno oceniać się zarówno poziom albumin jak i CRP (białko ostrej fazy). Ocena cynku na podstawie badania włosów okazuje się niewystarczająco swoista, żeby ją uznać za dobrą metodę.

Ze względu na zwiększone zapotrzebowanie w okresie wzrostu oraz dużego obciążenia fizycznego i psychicznego można rozważyć okresową suplementację cynkiem, która jest na ogół bezpieczna. Wysokie dawki przyjmowane przez długi czas mogą prowadzić do niekorzystnych zmian aktywności układu odpornościowego, ale również mogą prowadzić do zachwiania gospodarki żelaza i miedzi.

Suplementacja

Suplementacja cynkiem jest bezpieczna, jeśli jest stosowana:

  • w rozsądnych dawkach
  • doraźnie
  • okresowo

Warto natomiast zwrócić uwagę na jakość suplementów, gdyż wiele z nich w swoim składzie zawiera dwutlenek tytanu (E 171), który nie jest najlepszym dodatkiem do produktów spożywczych ze względu na swoje niekorzystne działanie na jelita.

Efekty niepożądane podczas suplementacji w dużych dawkach mogą powodować biegunkę, skurcze brzucha i wymioty w przeciągu 3 do 10 godzin od spożycia, objawy przechodzą zwykle w krótkim czasie. Przy długoterminowym przyjmowaniu wysokich dawek, cynk może powodować zaburzenia takie jak niedokrwistość, niedobór żelaza lub niedobór miedzi.

Zastosowanie suplementacji cynkiem:

  • w dawkach od 50 do 180 mg/dzień wydaje się skutecznie skracać czas trwania objawów przeziębienia,
  • ma wpływ na zmniejszenie objawów depresji,
  • poprawia stan skóry, może zmniejszać trądzik,
  • może stanowić profilaktykę oraz działanie uzupełniające w leczeniu pacjentów COVID-19 poprzez zmniejszenie stanu zapalnego, zapobieganie urazom płuc wywołanym respiratorem,
  • moduluje odporność przeciwwirusową, antybakteryjną i przeciwgrzybiczną,
  • wykazano, że może zwiększyć poziom testosteronu i czynników wzrostowych – jednak jest to efekt obserwowany nie zawsze i jedynie wśród osób, które mają deficyt tego minerału,
  • może leczyć ostrą i przewlekłą biegunkę poprzez hamowanie trzech z czterech głównych szlaków wewnątrzkomórkowych odpowiedzialnych za wydzielanie jonów jelitowych,
  • wspomaga naprawę ran, działając jako kofaktor w kilku czynnikach transkrypcyjnych i układach enzymatycznych (tj. metaloproteinazach macierzy zależnych od cynku), które zwiększają oczyszczanie i migrację keratynocytów,
  • chroni przed reaktywnymi formami tlenu i toksynami bakteryjnymi poprzez działanie przeciwutleniające metalotionein bogatych w cysteinę

Rozpoczęcie suplementacji cynkiem w przeciągu 24 godzin od wystąpienia objawów przeziębienia może zmniejszyć objawy i sprawić, że będą mniej dotkliwe

Cynk dla sportowca

Pomimo popularności suplementacji cynkiem istnieje niewiele dowodów jakościowych na to, że cynk może poprawić wyniki sportowe. Jednak pierwiastek ten jest integralnym związkiem w strukturze ponad 70 enzymów zaangażowanych w metabolizm węglowodanów (glikoliza i glukoneogeneza), lipidów, białek i DNA. Ponadto cynk wykazuje działanie przeciwutleniające i może pomóc w zapobieganiu procesom utleniania poprzez antagonistyczną rolę wobec aktywnych metali biorących udział w reakcjach utleniania-redukcji, takich jak żelazo i miedź. Dlatego minerał ten jest bardzo istotny dla zachowania optymalnego zdrowia poprzez chociażby prawidłową aktywność cytozolowego SOD-u, który chroni komórki przed stresem oksydacyjnym, warunkuje aktywność czynników transkrypcyjnych oraz proces tworzenia i mineralizacji tkanek jak również może brać udział w procesie adaptacji treningowej.

Istnieją również badania, w których cynk wykazuje zmniejszenie produkcji mleczanu i wyższymi wartościami glukozy we krwi podczas wysiłku, ponieważ dehydrogenaza mleczanowa jest enzymem zawierającym cynk. Możliwe, że osoby z deficytem cynku w organizmie, którzy przyjmą porcję cynku przed wysiłkiem, odczują pozytywny efekt suplementacji, zwłaszcza jeśli jest to wysiłek o wysokiej intensywności.

Piśmiennictwo

  1. Melanie J Tuerk, Nasim Fazel. Zinc deficiency. Curr Opin Gastroenterol. 2009 Mar;25(2):136-43.
  2. Maria Maares, Hajo Haase. A Guide to Human Zinc Absorption: General Overview and Recent Advances of In Vitro Intestinal Models. Nutrients. 2020 Mar; 12(3): 762.
  3. Skalny A V i wsp. Zinc and respiratory tract infections: Perspectives for COVID‑19 (Review). Int J Mol Med. 2020 Jul;46(1):17-26.
  4. Rabinovich D, Smadi Y. Zinc. [Updated 2021 May 10]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2021 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK547698/

O autorze:

Wojtek Zep