Zinok

Zinok

Zinok je základný minerál, ktorý je prirodzene prítomný v niektorých potravinách, pridáva sa do potravín a je k dispozícii ako doplnok výživy. Zinok sa nachádza aj v mnohých pastilkách na nachladnutie a v niektorých voľne predajných liekoch predávaných ako lieky proti prechladnutiu.

Zinok sa podieľa na mnohých aspektoch bunkového metabolizmu. Zinok je potrebný pre funkciu viac ako 300 enzýmov a 1 000 transkripčných faktorov a je uložený a prenesený do metalotioneínov. Je to druhý najpočetnejší stopový kov u ľudí po železe a je to jediný kov, ktorý sa vyskytuje vo všetkých triedach enzýmov.

V proteínoch sú ióny zinku často koordinované s aminokyselinovými postrannými reťazcami kyseliny asparágovej, kyseliny glutámovej, cysteínu a histidínu. Teoretický a výpočtový popis tejto väzby na zinok v proteínoch (rovnako ako v prípade iných prechodných kovov) je ťažký.

Zhruba 2–4 ​​gramy zinku sa distribuujú do ľudského tela. Najviac zinku je v mozgu, svaloch, kostiach, obličkách a pečeni, s najvyššou koncentráciou v prostate a častiach oka. Sperma je obzvlášť bohatá na zinok, kľúčový faktor vo funkcii prostaty a množení reprodukčných orgánov.

Homeostáza zinku v tele je riadená hlavne črevom. Tu boli ZIP4 a najmä TRPM7 spojené s intestinálnou absorpciou zinku nevyhnutnou pre postnatálne prežitie.

U ľudí sú biologické úlohy zinku všadeprítomné. Interaguje s "širokou škálou organických ligandov" a má úlohu v metabolizme RNA a DNA, signálnej transdukcii a génovej expresii. Reguluje tiež apoptózu. Preskúmanie z roku 2015 naznačilo, že asi 10% ľudských proteínov (~ 3000) sa viaže na zinok, okrem ďalších stoviek na transport a transport zinku; podobná štúdia in silico na rastline Arabidopsis thaliana našla 2367 proteínov súvisiacich so zinkom.

V mozgu sa zinok ukladá v špecifických synaptických vezikulách glutamátergickými neurónmi a môže modulovať neuronálnu excitabilitu. Hrá kľúčovú úlohu v synaptickej plasticite, a tak aj pri učení. Homeostáza zinku tiež hrá rozhodujúcu úlohu vo funkčnej regulácii centrálneho nervového systému. Predpokladá sa, že dysregulácia homeostázy zinku v centrálnom nervovom systéme, ktorá vedie k nadmerným koncentráciám synaptického zinku, indukuje neurotoxicitu prostredníctvom mitochondriálneho oxidačného stresu (napr. narušením určitých enzýmov zapojených do reťazca transportu elektrónov, vrátane komplexu I, komplexu III a α-ketoglutarátu), dehydrogenáza, dysregulácia homeostázy vápnika, glutamátergická neuronálna excitotoxicita a interferencia s intraneuronálnou signálnou transdukciou. L- a D-histidín uľahčujú absorpciu zinku mozgom. SLC30A3 je primárny transportér zinku zapojený do homeostázy cerebrálneho zinku.

Odporúčaná denná dávka zinku

Vek Muž Žena Tehotenstvo Dojčenie
0–6 mesiacov* 2 mg 2 mg
7–12 mesiacov 3 mg 3 mg
1–3 roky 3 mg 3 mg
4-8 rokov 5 mg 5 mg
9-13 rokov 8 mg 8 mg
14-18 rokov 11 mg 9 mg
19-a viac rokov 11 mg 8 mg 11 mg 12 mg

Zdroje zinku

Potraviny ako zdroj zinku

Zinok obsahuje široká škála potravín. Ustrice obsahujú viac zinku na jednu porciu ako akékoľvek iné jedlo, červené mäso a hydina tvoria väčšinu zinku v americkej strave.

Fytáty - ktoré sú obsiahnuté v celozrnnom chlebe, obilninách, strukovinách a iných potravinách - viažu zinok a bránia jeho absorpcii. Biologická dostupnosť zinku v zrnách a rastlinných potravinách je teda nižšia ako v živočíšnych potravinách, aj keď veľa zŕn a rastlín je dobrým zdrojom zinku.

Vybrané potravinové zdroje zinku

Potravina mg/100 g %ODD*
Ustrice 87 1088
Ražné klíčky 21 263
Tekvicové semienka 10 125
Pšeničné klíčky 10 125
Sezamové semienka 9 113
Hovädzie plece 9 113
Jahňacia pečeň 8 100
Krab 7,6 95
Makové semienka 7 88
Bravčová pečeň 7 88
Jahňacie plece 7 88
Jednozrnná pšenica 6 75
Dvojzrnná pšenica 4 50

ODD je prepočítaná na 100 g u žien od 19 rokov.

Doplnky výživy

Doplnky obsahujú niekoľko foriem zinku, vrátane glukonátu zinočnatého, síranu zinočnatého a octanu zinočnatého. Percento elementárneho zinku sa líši podľa formy. Napríklad približne 23% síranu zinočnatého pozostáva z elementárneho zinku; teda 220 mg síranu zinočnatého obsahuje 50 mg elementárneho zinku. Obsah elementárneho zinku sa zobrazuje na paneli na nádobe s doplnkami. Výskum nestanovil, či existujú rozdiely medzi formami zinku v absorpcii, biologickej dostupnosti alebo znášanlivosti.

Okrem štandardných tabliet a kapsúl sú niektoré pastilky obsahujúce zinok označené ako doplnky výživy.

Zinok a zdravá strava

V pokynoch federálnej vlády k stravovaniu z rokov 2015 - 2020 sa uvádza, že „výživové potreby by sa mali uspokojovať predovšetkým z potravín. … Potraviny bohaté na živiny obsahujú základné vitamíny a minerály a tiež vlákninu a ďalšie prirodzene sa vyskytujúce látky, ktoré môžu mať pozitívne účinky na zdravie. V niektorých prípadoch môžu byť obohatené potraviny a doplnky výživy užitočné pri poskytovaní jednej alebo viacerých živín, ktoré sa inak môžu konzumovať v menšom ako odporúčanom množstve.“

Pokyny pre stravovanie popisujú zdravé stravovacie návyky ako také, ktoré:

  • Zahŕňa rôzne druhy zeleniny, ovocia, celozrnných výrobkov, odtučnené alebo nízkotučné mlieko a mliečne výrobky a oleje.
  • Semienka a klíčky sú zdrojom zinku. Mnoho raňajkových cereálií určených na priamu konzumáciu je obohatených o zinok.
  • Zahŕňa rôzne bielkovinové jedlá vrátane morských plodov, chudého mäsa a hydiny, vajec, strukovín (fazuľa a hrášok), orechov, semien a sójových výrobkov.
  • Ustrice, červené mäso a hydina sú vynikajúcim zdrojom zinku.
  • Obmedzuje obsah nasýtených a trans-tukov, pridaných cukrov a sodíka.

Nedostatok zinku

Pre nedostatok zinku je charakteristická spomalenie rastu, strata chuti do jedla a porucha imunitnej funkcie. V závažnejších prípadoch spôsobuje nedostatok zinku vypadávanie vlasov, hnačky, oneskorené pohlavné dozrievanie, impotenciu, hypogonadizmus u mužov a lézie očí a kože. Môže tiež dôjsť k chudnutiu, oneskorenému hojeniu rán, poruchám chuti a duševnej letargii. Mnohé z týchto príznakov sú nešpecifické a často súvisia s inými zdravotnými stavmi; preto je potrebné lekárske vyšetrenie, aby sa zistilo, či je prítomný nedostatok zinku.

Výživový stav zinku je ťažké adekvátne zmerať pomocou laboratórnych testov z dôvodu jeho distribúcie v tele ako zložky rôznych proteínov a nukleových kyselín. Hladiny zinku v plazme alebo v sére sú najbežnejšie používanými ukazovateľmi na hodnotenie nedostatku zinku, ale tieto hladiny nemusia nevyhnutne odrážať stav bunkového zinku v dôsledku prísnych mechanizmov homeostatickej kontroly. Klinické účinky nedostatku zinku sa môžu vyskytnúť pri absencii abnormálnych laboratórnych indexov. Lekári pri určovaní potreby suplementácie zinku berú do úvahy rizikové faktory (napríklad nedostatočný kalorický príjem, alkoholizmus a zažívacie choroby) a príznaky nedostatku zinku (napríklad zhoršený rast u dojčiat a detí).

Nadbytok zinku

Toxicita zinku sa môže vyskytnúť v akútnej aj chronickej forme. Medzi akútne nepriaznivé účinky vysokého príjmu zinku patrí nevoľnosť, zvracanie, strata chuti do jedla, brušné kŕče, hnačky a bolesti hlavy. Jedna prípadová správa uvádzala ťažkú ​​nevoľnosť a zvracanie do 30 minút po požití 4 g glukonátu zinočnatého (570 mg elementárneho zinku). Príjem 150 - 450 mg zinku denne bol spájaný s takými chronickými účinkami, ako je nízky stav medi, zmenená funkcia železa, znížená imunitná funkcia a znížená hladina lipoproteínov s vysokou hustotou. Zistilo sa, že zníženie enzýmu obsahujúceho meď, markera stavu medi, bolo zaznamenané dokonca pri mierne vysokom príjme zinku, približne 60 mg / deň, až po dobu 10 týždňov. Dávky zinku použité v štúdii AREDS (80 mg zinku denne vo forme oxidu zinočnatého priemerne po dobu 6,3 roka) boli spojené s významným nárastom počtu hospitalizácií z genitourinárnych dôvodov, čo zvyšuje možnosť, že chronicky vysoký príjem zinku nepriaznivo ovplyvňuje niektoré aspekty fyziológie moču.

Zinok a jeho vplyv na zdravie

Imunitná funkcia

Závažný nedostatok zinku utlmuje imunitné funkcie a dokonca mierny až stredný stupeň nedostatku zinku môže narušiť funkcie makrofágov a neutrofilov, aktivitu prirodzených zabíjačských buniek a aktivitu komplementu. Telo potrebuje na vývoj a aktiváciu T-lymfocytov zinok. Jedinci s nízkou hladinou zinku preukázali zníženú odpoveď proliferácie lymfocytov na mitogény a ďalšie nepriaznivé zmeny imunity, ktoré je možné korigovať suplementáciou zinku. Tieto zmeny imunitnej funkcie môžu vysvetľovať, prečo je nízky stav zinku spájaný so zvýšenou náchylnosťou na zápal pľúc a iné infekcie u detí v rozvojových krajinách a u starších ľudí.

Hojenie rán

Zinok pomáha udržiavať celistvosť kože a slizníc. Pacienti s chronickými vredmi na nohách majú abnormálny metabolizmus zinku a nízku hladinu zinku v sére a klinickí lekári často liečia vredy na koži doplnkami zinku. Autori systematického prehľadu dospeli k záveru, že síran zinočnatý môže byť účinný pri liečbe vredov na nohách u niektorých pacientov, ktorí majú nízku hladinu zinku v sére. Výskum však nepreukázal, že všeobecné použitie síranu zinočnatého u pacientov s chronickými vredmi na nohách alebo s arteriálnymi alebo venóznymi vredmi je účinné.

Hnačka

Akútna hnačka je spojená s vysokou mierou úmrtnosti detí v rozvojových krajinách. Nedostatok zinku spôsobuje zmeny v imunitnej reakcii, ktoré pravdepodobne prispievajú k zvýšenej náchylnosti na infekcie, napríklad na tie, ktoré spôsobujú hnačky, najmä u detí.

Štúdie ukazujú, že chudobné a podvyživené deti v Indii, Afrike, Južnej Amerike a juhovýchodnej Ázii po užití doplnkov zinku prežívajú kratšie cykly infekčných hnačiek. Deti v týchto štúdiách dostávali 4–40 mg zinku denne vo forme octanu zinočnatého, glukonátu zinočnatého alebo síranu zinočnatého.

Okrem toho výsledky združenej analýzy randomizovaných kontrolovaných štúdií doplňovania zinku v rozvojových krajinách naznačujú, že zinok pomáha znižovať trvanie a závažnosť hnačiek u detí s nedostatkom zinku alebo inak podvyživených. Podobné objavy boli zaznamenané v metaanalýze publikovanej v roku 2008 a v prehľade doplnku zinku z roku 2007 na prevenciu a liečbu hnačiek. Účinky suplementácie zinku na hnačky u detí s primeraným stavom zinku, ako je väčšina detí v Spojených štátoch, nie sú jasné.

Svetová zdravotnícka organizácia a UNICEF teraz odporúčajú krátkodobú suplementáciu zinkom (20 mg zinku denne alebo 10 mg pre kojencov do 6 mesiacov počas 10–14 dní) na liečbu akútnych detských hnačiek.

Nachladnutie

Vedci predpokladali, že zinok by mohol znížiť závažnosť a trvanie príznakov nachladnutia priamou inhibíciou väzby a replikácie rinovírusu v nosovej sliznici a potlačením zápalu. Aj keď štúdie skúmajúce vplyv liečby zinkom na príznaky nachladnutia priniesli do istej miery protichodné výsledky, zinok sa za určitých okolností javí ako prospešný. Ďalej je popísaných niekoľko štúdií, v ktorých sa zinok podáva ako pastilka alebo sirup obsahujúci zinok, ktorý dočasne „lipne“ v ústach a hrdle. To umožňuje zinku nadviazať kontakt s rinovírusom v týchto oblastiach.

V randomizovanej, dvojito zaslepenej, placebom kontrolovanej klinickej štúdii užívalo 50 osôb (do 24 hodín od vzniku bežného nachladnutia) pastilku s obsahom octanu zinočnatého (13,3 mg zinku) alebo placebo každé 2–3 hodiny bdelosti. V porovnaní s placebom zinkové pastilky významne skrátili trvanie príznakov nachladnutia (kašeľ, výtok z nosa a bolesti svalov).

V ďalšom klinickom skúšaní, do ktorého bolo zapojených 273 účastníkov s experimentálne vyvolaným nachladnutím, pastilky na báze glukonátu zinku (poskytujúce 13,3 mg zinku) významne skrátili trvanie ochorenia v porovnaní s placebom, ale nemali žiadny vplyv na závažnosť symptómov. Avšak ošetrenie pastilkami na báze octanu zinočnatého (poskytujúce 5 alebo 11,5 mg zinku) nemalo žiadny vplyv na trvanie prechladnutia ani na závažnosť ochorenia. Ani pastilky zinku, glukonátu ani octanu zinočnatého neovplyvnili trvanie alebo závažnosť príznakov nachladnutia u 281 osôb s prirodzenými (experimentálne nevyvolávanými) prechladnutiami v inej štúdii.

U 77 účastníkov s prirodzenými prechladnutiami sa zistilo, že kombinácia nosového spreja s obsahom glukonátu zinočnatého a pastiliek zinku a orotátu (37 mg zinku každé 2–3 hodiny bdelosti) nemá žiadny vplyv na počet asymptomatických pacientov po 7 dňoch liečby.

V septembri 2007 Caruso a kolegovia publikovali štruktúrovaný prehľad účinkov zinkových pastiliek, nosových sprejov a nosných gélov na bežné prechladnutie. Zo 14 randomizovaných, placebom kontrolovaných štúdií bolo zahrnutých 7 (5 s použitím zinkových pastiliek, 2 s použitím nosového gélu), ktoré preukázali priaznivý účinok liečby zinkom a 7 (5 s použitím pastiliek so zinkom, 1 s použitím nosového spreja a 1 s použitím pastilky a nosový sprej) nevykazovali žiadny účinok.

V nedávnej dobe Cochraneova správa dospela k záveru, že „zinok (pastilky alebo sirup) je prospešný pri znižovaní trvania a závažnosti bežného nachladnutia u zdravých ľudí, ak sa užíva do 24 hodín od objavenia sa príznakov“. Autor ďalšej kontroly dokončenej v roku 2004 tiež dospel k záveru, že zinok môže znížiť trvanie a závažnosť príznakov nachladnutia. Pred stanovením všeobecného odporúčania pre zinok pri liečbe bežného nachladnutia je však potrebný ďalší výskum, ktorý by určil optimálne dávkovanie, zloženie zinku a dĺžku liečby.

Ako už bolo uvedené, bezpečnosť intranazálneho zinku bola spochybnená z dôvodu mnohých správ o anosmii (strate čuchu), v niektorých prípadoch dlhotrvajúcej alebo trvalej, pri používaní nosových gélov alebo sprejov obsahujúcich zinok.

Vekom podmienená makulárna degenerácia

Vedci tvrdia, že zinok aj antioxidanty spomaľujú progresiu vekom podmienenej makulárnej degenerácie (PMD) a straty zraku, a to pravdepodobne prevenciou bunkového poškodenia sietnice. V populačnej kohortnej štúdii v Holandsku bol vysoký príjem zinku, ako aj beta karoténu, vitamínu C a vitamínu E v strave, spojený so zníženým rizikom PMD u starších osôb. Autori systematického prehľadu a metaanalýzy publikovanej v roku 2007 však dospeli k záveru, že zinok nie je účinný pri primárnej prevencii včasnej PMD, hoci zinok môže znižovať riziko progresie do pokročilej PMD.

Štúdia AREDS (Age-Related Eye Disease Study), veľká, randomizovaná, placebom kontrolovaná klinická štúdia (n = 3 597), hodnotila účinok vysokých dávok vybraných antioxidantov (500 mg vitamínu C, 400 IU vitamínu E a 15 mg betakaroténu) so zinkom alebo bez neho (80 mg vo forme oxidu zinočnatého) na vývoj pokročilej PMD u starších jedincov s rôznym stupňom PMD. Účastníci tiež dostávali 2 mg medi, aby zabránili nedostatku medi spojenému s vysokým príjmom zinku. Po priemernom období sledovania 6,3 roka doplnenie antioxidantmi plus zinok (ale nie samotné antioxidanty) významne znížilo riziko vzniku pokročilej PMD a znížilo stratu zrakovej ostrosti. Samotná suplementácia zinkom významne znížila riziko vzniku pokročilej PMD u jedincov s vyšším rizikom, ale nie u celej študovanej populácie. Samotná suplementácia zinku významne neovplyvnila stratu zrakovej ostrosti.

Následná štúdia AREDS2 potvrdila hodnotu tohto doplnku pri znižovaní progresie PMD počas mediánu doby sledovania 5 rokov. AREDS2 zistil, že formulácia poskytujúca 25 mg zinku (asi tretinové množstvo v pôvodnej formulácii) poskytovala rovnaký ochranný účinok proti vývoju pokročilej AMD. Pretože však AREDS2 mal menej účastníkov ako pôvodná štúdia AREDS a menej ako polovica užívala vzorec s nižším obsahom zinku, vedci považujú toto zistenie za predbežné. Odporúčajú používať formuláciu AREDS poskytujúcu 80 mg zinku.

Dve ďalšie malé klinické štúdie hodnotili účinky suplementácie 200 mg síranu zinočnatého (poskytujúceho 45 mg zinku) počas 2 rokov u osôb s drúzou alebo makulárnou degeneráciou. Suplementácia zinku významne znižovala stratu zrakovej ostrosti v jednej zo štúdií, v druhej však nemala žiadny účinok.

Cochraneova recenzia dospela k záveru, že dôkazy podporujúce použitie antioxidačných vitamínov a zinku pre PMD pochádzajú predovšetkým zo štúdie AREDS. Jednotlivci, ktorí majú alebo vyvíjajú PMD, by sa mali porozprávať so svojím poskytovateľom zdravotnej starostlivosti o užívaní doplnku s obsahom zinku.

Interakcie so železom a meďou

Anémia z nedostatku železa je vážnym celosvetovým problémom verejného zdravia. Programom opevnenia železom sa pripisovalo zlepšenie stavu železa miliónov žien, kojencov a detí. Obohatenie potravín železom nemá významný vplyv na absorpciu zinku. Veľké množstvo doplnkového železa (viac ako 25 mg) však môže znížiť absorpciu zinku. Užívanie doplnkov železa medzi jedlami pomáha znižovať jeho účinok na absorpciu zinku.

Vysoký príjem zinku môže inhibovať absorpciu medi, niekedy spôsobiť jej nedostatok a pridruženú anémiu. Z tohto dôvodu formulácie doplnkov výživy, ktoré obsahujú vysoké hladiny zinku, ako sú tie, ktoré sa používajú v štúdii AREDS, niekedy obsahujú meď.

História zinku

Prvé štúdie a pomenovanie

Zinok bol v lekárskom lexikóne, ktorý sa pripisuje hinduistickému kráľovi Madanapalovi (z dynastie Taka a bol napísaný okolo roku 1374), zreteľne rozpoznaný ako kov pod označením Yasada alebo Jasada. Tavenie a extrakcia nečistého zinku redukciou kalamínu vlnou a inými organickými látkami sa v Indii uskutočnila v 13. storočí. Číňania sa techniku ​​dozvedeli až v 17. storočí.

Rôzne alchymistické symboly pre prvok zinok

Alchymisti spálili kov zinku na vzduchu a výsledný oxid zinočnatý zhromaždili do kondenzátora. Niektorí alchymisti nazývali tento oxid zinočnatý lana philosophica, latinsky „vlna mudrcov“, pretože sa zhromažďoval vo vlnitých chumáčoch, zatiaľ čo iní si mysleli, že vyzerá ako biely sneh, a nazvali ho novým albumom.

Názov kovu pravdepodobne prvýkrát dokumentoval Paracelsus, nemecký alchymista pôvodom zo Švajčiarska, ktorý tento kov vo svojej knihe Liber Mineralium II označil ako „zinok“ alebo „zinken“. Toto slovo je pravdepodobne odvodené z nemeckého zinku a malo údajne znamenať „zubovité, špicaté alebo zubaté“ (kovové zinkové kryštály majú ihlovitý vzhľad). Zink môže tiež znamenať „cínový“ z dôvodu jeho vzťahu k nemeckému zinu, čo znamená cín. Ďalšou možnosťou je, že toto slovo je odvodené z perzského slova سنگ seng, čo znamená kameň. Tento kov sa tiež volal indický cín, tutanego, kalamín a spinter.

Nemecký metalurg Andreas Libavius ​​dostal množstvo toho, čo nazval „calay“ Malabaru, z nákladnej lode zajatej Portugalcami v roku 1596. Libavius ​​opísal vlastnosti vzorky, ktorou mohol byť zinok. Zinok sa do Európy pravidelne dovážal z Orientu v 17. a na začiatku 18. storočia, ale niekedy bol veľmi drahý.

Neskoršia práca

Brat Williama Championa, John, si v roku 1758 patentoval proces kalcinácie sulfidu zinočnatého na oxid použiteľný v procese retorty. Predtým sa na výrobu zinku mohol používať iba kalamín. V roku 1798 Johann Christian Ruberg zdokonalil proces tavenia vybudovaním prvej horizontálnej taviarne. Jean-Jacques Daniel Dony postavil v Belgicku iný druh horizontálnej huty na zinok, ktorá spracovala ešte viac zinku. Taliansky lekár Luigi Galvani objavil v roku 1780, že spojenie miechy čerstvo vypreparovanej žaby so železnou koľajnicou pripevnenou mosadzným háčikom spôsobilo, že žabie stehno šklbalo. Nesprávne si myslel, že objavil schopnosť nervov a svalov vytvárať elektrinu, a tento jav nazval „živočíšna elektrina“. Galvanický článok a proces galvanizácie boli pomenované pre Luigiho Galvaniho a jeho objavy vydláždili cestu pre elektrické batérie, galvanizáciu a katódovú ochranu.

Galvaniho priateľ Alessandro Volta pokračoval vo výskume tohto efektu a v roku 1800 vynašiel hromadu voltaic. Voltovu hromadu tvoril stoh zjednodušených galvanických článkov, z ktorých každý bol jednou doskou z medi a jednou zo zinku spojenými elektrolytom. Pri ukladaní týchto jednotiek do série mala hromada Voltaic (alebo „batéria“) ako celok vyššie napätie, ktoré sa dalo ľahšie použiť ako jednotlivé články. Elektrická energia sa vyrába, pretože voltový potenciál medzi dvoma kovovými doskami spôsobuje, že elektróny prúdia zo zinku do medi a korodujú zinok.

Nemagnetický charakter zinku a jeho nedostatok farby v roztoku oddialili zistenie jeho významu pre biochémiu a výživu. To sa zmenilo v roku 1940, keď sa preukázalo, že karboanhydráza, enzým, ktorý čistí oxid uhličitý z krvi, má na svojom aktívnom mieste zinok. Tráviaci enzým karboxypeptidáza sa stal druhým známym enzýmom obsahujúcim zinok v roku 1955.