Биологическая роль цинка

Цинк занимает второе место после железа среди микроэлементов по своей массовой доле в организме человека. В среднем в теле взрослого человека содержится около 2-3 г цинка, как правило, в связанном с белками состоянии.

Сбалансированный рацион питания обычно обеспечивает достаточное поступление цинка в организм. Рекомендуемая суточная норма потребления данного микроэлемента для взрослого человека составляет в среднем 12 мг. Наиболее богаты цинком: мясо, рыба, устрицы, субпродукты, яйца, бобовые, тыквенные семечки, пшеничные отруби. У людей на специальном питании, особенно вегетарианцев, возможно недостаточное поступление цинка с пищей. Решением в данном случае могут стать цинк-содержащие препараты.

ЦИНК УЧАСТВУЕТ ВО МНОГИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

Роль цинка в механизмах иммунного ответа

Цинк играет важную роль в реакциях врожденного и приобретенного иммунитета, оказывая влияние на производство антител и лейкоцитов. Дефицит цинка увеличивает концентрацию провоспалительных цитокинов (IL-1, IL-6 и TNF-α) и снижает выработку антител. Прием цинка способствует увеличению количества Т-клеток и NK-клеток, экспрессии IL-2 и способности полиморфно-ядерных клеток бороться с инфекцией.

Противовирусное действие цинка

Показано, что высокие внутриклеточные концентрации цинка ингибируют активность вирусной РНК-полимеразы и мешают репликации вирусов, оказывая положительные терапевтические эффекты против вирусных инфекций, в том числе коронавируса. Согласно результатам исследований, сравнивающих прием цинка и плацебо, высокие дозы цинка сокращали продолжительность, но не уменьшали тяжесть симптомов простуды.

Противовоспалительные свойства цинка

Противовоспалительное действие цинка обусловлено двумя механизмами: уменьшением экспрессии TLR-2 рецепторов, угнетение экспрессии молекул межклеточной адгезии и ФНО-α, а также ингибированием индуцибельной NO-синтазы (iNOS) — фермента, ответственного за продукцию кератиноцитами оксида азота (NO).

Исследования показали, что при акне повышается активность iNOS, в свою очередь стимулирую выработку больших количеств NO. Последний, в свою очередь, взаимодействует с супероксид-анионом (O2-), что приводит к образованию пероксинитрита (ONOO- ) — цитотоксического агента, вызывающего повреждение тканей и воспаление.

Антиоксидантные свойства цинка

Содержание цинка в значительной степени определяет интенсивность повреждения клеточных мембран в результате процессов свободнорадикального перекисного окисления липидов, поскольку цинк стимулирует активность ферментов антиоксидантной защиты.

Цинк и аутоиммунные заболевания

В норме цинк способен ингибировать лимфоциты Th17, обладающие сильными воспалительными свойствами. При дефиците данного микроэлемента лимфоциты Th17 могут провоцировать развитие аутоиммунных заболеваний. Хронический дефицит цинка усугубляет воспаление, переводя его в хроническое состояние.

Согласно результатам исследований, при патологиях, характеризующихся хроническим воспалением (ревматоидный артрит, рассеянный склероз, диабет 1 типа) наблюдается низкое содержание цинка в крови, что может указывать на связь между уровнями цинка в сыворотке и плазме крови и аутоиммунными заболеваниями.

Цинк и микробиота

Цинк является важным микроэлементом для бактерий кишечной микрофлоры. Примерно 20% цинка, поступающего с пищей, используется кишечными бактериями.

Относительно недавно стала очевидна важная роль микробиома для здорового функционирования мозга благодаря существованию так называемой оси «мозг-кишечник». Результаты экспериментальных исследований Sauer et al. (2019) показали, что дефицит цинка способствует аномальной передаче сигналов между кишечником и мозгом, изменяя физиологию кишечника, состав микробиоты и вызывая увеличение маркеров воспаления.

Согласно исследованию Reed et al. (2015), у животных с дефицитом цинка наблюдается значительно более высокая численность бактерий Enterococcus, Enterobacteriaceae и Ruminococcaceae. Zackular и Skaar (2018) показали, что избыток цинка в рационе сопровождается значительным уменьшением видового разнообразия кишечных бактерий.

Цитопротекторное действие цинка на слизистую ЖКТ

Цинк является сопутствующим фактором процессов восстановления и регенерации, стабилизируя проницаемость клеточных мембран, повреждённых продуктами перекисного окисления липидов, что в свою очередь препятствует высвобождению ферментов, контролирующих распад повреждённых тканей.

Цинк подавляет развитие апоптоза (программируемой клеточной гибели) в эпителиальных, лимфоидных и железистых тканях и стимулирует синтез ДНК. Цинк входит в состав генетического аппарата клетки, являясь составной частью более 100 нуклеопротеидов и, таким образом, оказывая прямое влияние на рост и деление клеток.

Наглядность цитопротекторных свойств цинка была продемонстрирована в экспериментах с индукцией язвенных поражений желудка нестероидными противовоспалительными препаратами у животных и человека.

Цинк и генетический аппарат клетки

Цинк играет важную роль в регуляции экспрессии генов. В геноме человека более 3% генов кодируют связанные с цинком белки.

Цинк играет существенную роль в транскрипции генов, так как от него зависит функционирование одной из важнейших групп ДНК-связывающих белков, известных как «цинковые пальцы».

Наконец, цинк действует как кофактор («молекула-помощник») для многих белков, участвующих в создании эпигенома. Дефицит цинка во время беременности связан с заболеваниями плода, в том числе из-за неправильного развития иммунной системы.

Литература:

Bauer S.R., Kapoor A., Rath M., Thomas S.A. What is the role of supplementation with ascorbic acid, zinc, vitamin D, or N-acetylcysteine for prevention or treatment of COVID-19? Cleveland Clinic Journal of Medicine. 2020, DOI: 10.3949/ccjm.87a.ccc046

Reed S, Neuman H, Moscovich S, Glahn RP, Koren O, Tako E. Chronic Zinc Deficiency Alters Chick Gut Microbiota Composition and Function. Nutrients. 2015;7(12):9768-84. DOI: 10.3390/nu7125497.

Shakoor H., Feehan J, Al Dhaheri A.S., Ali H.I., Platat C., Ismail L.Ch., Apostolopoulos V., Stojanovska L. Immune-boosting role of vitamins D, C, E, zinc, selenium and omega-3 fatty acids: Could they help against COVID-19? Maturitas. 2021; 143: 1–9. DOI: 10.1016/j.maturitas.2020.08.003

Sanna A, Firinu D, Zavattari P, Valera P. Zinc Status and Autoimmunity: A Systematic Review and Meta-Analysis. Nutrients. 2018 Jan 11;10(1):68. DOI: 10.3390/nu10010068.

Sauer AK, Grabrucker AM. Zinc Deficiency During Pregnancy Leads to Altered Microbiome and Elevated Inflammatory Markers in Mice. Front Neurosci. 2019;13:1295. DOI: 10.3389/fnins.2019.01295.

Zackular JP, Skaar EP. The role of zinc and nutritional immunity in Clostridium difficile infection. Gut Microbes. 2018;9(5):469-476. DOI: 10.1080/19490976.2018.1448354.

Хлебникова А.Н., Петрунин Д.Д. ЦИНК, ЕГО БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ И ПРИМЕНЕНИЕ В ДЕРМАТОЛОГИИ // Вестник дерматологии и венерологии. 2013. № 6. С. 100-116.

Хохлова Е.А., Тарасова Л.В., Степашина Т.Е. УЧАСТИЕ СЕЛЕНА И ЦИНКА В ПАТОГЕНЕЗЕ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА (АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ) // Вестник Чувашского университета. 2011. № 3. С. 487-493.