Дефицит цинка - Zinc deficiency

Дефицит цинка
Zn-TableImage.svg
Цинк
Специальность Эндокринология Отредактируйте это в Викиданных
Причины диета с высоким содержанием фитатов из цельного зерна

Дефицит цинка определяется либо как недостаток цинка для удовлетворения потребностей организма, либо как уровень цинка в сыворотке ниже нормального диапазона. Однако, поскольку снижение концентрации в сыворотке можно обнаружить только после длительного или тяжелого истощения, цинк в сыворотке не является надежным биомаркером цинкового статуса. Общие симптомы включают учащение диареи. Дефицит цинка влияет на кожу и желудочно-кишечный тракт; мозг и центральная нервная система, иммунная, скелетная и репродуктивная системы.

Дефицит цинка у людей вызван сниженным потреблением с пищей, неадекватным усвоением, повышенной потерей или более активным использованием системы организма. Самая частая причина - снижение потребления пищи. В США рекомендуемая диета (RDA) составляет 8 мг / день для женщин и 11 мг / день для мужчин.

Самая высокая концентрация диетического цинка содержится в устрицах , мясе , бобах и орехах . Повышение количества цинка в почве и, следовательно, в сельскохозяйственных культурах и животных является эффективной профилактической мерой. Дефицит цинка может затронуть до 2 миллиардов человек во всем мире.

Признаки и симптомы

Кожа, ногти и волосы

Дефицит цинка может проявляться акне , экземой , ксерозом (сухая, шелушащаяся кожа), себорейным дерматитом или алопецией (тонкие и редкие волосы). Это также может ухудшить или, возможно, предотвратить заживление ран.

Рот

Дефицит цинка может проявляться неспецифическим изъязвлением ротовой полости , стоматитом или белым налетом на языке. В редких случаях может вызвать угловой хейлит (язвочки в уголках рта).

Зрение, запах и вкус

Сильный дефицит цинка может нарушить обоняние и вкус . Куриная слепота может быть признаком серьезного дефицита цинка, хотя большинство сообщений о куриной слепоте и аномальной адаптации к темноте у людей с дефицитом цинка имели место в сочетании с другими недостатками питательных веществ (например, витамина А ).

Иммунная система

Нарушение иммунной функции у людей с дефицитом цинка может привести к развитию респираторных, желудочно-кишечных или других инфекций, например пневмонии. На уровни воспалительных цитокинов (например, IL-1β , IL-2 , IL-6 и TNF-α ) в плазме крови влияет дефицит цинка, и добавление цинка вызывает дозозависимый ответ уровня этих цитокинов. Во время воспаления повышается потребность клеток в цинке, а нарушение гомеостаза цинка из-за дефицита цинка связано с хроническим воспалением.

Понос

Дефицит цинка способствует увеличению частоты и тяжести диареи.

Аппетит

Дефицит цинка может привести к потере аппетита. Бакан пропагандирует использование цинка для лечения анорексии с 1979 года. По крайней мере, 15 клинических испытаний показали, что цинк улучшает набор веса при анорексии. Исследование 1994 года показало, что цинк удваивает скорость увеличения массы тела при лечении нервной анорексии. Дефицит других питательных веществ, таких как тирозин, триптофан и тиамин, может способствовать этому явлению «недоедания, вызванного недоеданием».

Когнитивная функция и гедонистический тон

Когнитивные функции, такие как обучение и гедонический тонус , нарушаются из-за дефицита цинка. Умеренный и более тяжелый дефицит цинка связан с поведенческими аномалиями, такими как раздражительность, летаргия и депрессия (например, с ангедонией ). При таких обстоятельствах прием цинка приводит к быстрому и значительному улучшению гедонистического тона (т. Е. Общего уровня счастья или удовольствия). Сообщается, что добавка цинка улучшает симптомы СДВГ и депрессии.

Психологические расстройства

Считается, что низкий уровень цинка в плазме связан со многими психологическими расстройствами. Шизофрения связана со снижением уровня цинка в мозге. Данные свидетельствуют о том, что дефицит цинка может играть роль в депрессии. Добавки цинка могут быть эффективным средством лечения большой депрессии.

Рост

Дефицит цинка у детей может вызвать задержку роста и, как утверждается, является причиной задержки роста у одной трети населения мира.

Во время беременности

Дефицит цинка во время беременности может негативно повлиять как на мать, так и на плод. Исследования на животных показывают, что дефицит цинка у матери может нарушить последовательность и эффективность процесса родов. У животных с дефицитом цинка зарегистрировано увеличение частоты тяжелых и продолжительных родов, кровотечений, дистоции матки и отслойки плаценты . Эти эффекты могут быть опосредованы неправильным функционированием эстрогена через рецептор эстрогена, который содержит белок цинкового пальца. Обзор исходов беременности у женщин с энтеропатическим акродерматитом показал, что из каждых семи беременностей был один аборт и два нарушения функции, что позволяет предположить, что человеческий плод также подвержен тератогенным эффектам тяжелого дефицита цинка. Однако обзор испытаний добавок цинка во время беременности не сообщил о значительном влиянии добавок цинка на выживаемость новорожденных.

Дефицит цинка может мешать многим метаболическим процессам, когда он возникает в младенчестве и детстве, во время быстрого роста и развития, когда потребности в питании высоки. Низкий материнский цинковый статус был связан с меньшим вниманием в неонатальном периоде и ухудшением двигательной функции. В некоторых исследованиях добавление было связано с моторным развитием у младенцев с очень низкой массой тела при рождении и более энергичной и функциональной активностью у младенцев и детей ясельного возраста.

Производство тестостерона

Цинк необходим для выработки тестостерона. Таким образом, дефицит цинка может привести к снижению циркулирующего тестостерона, что может привести к сексуальной незрелости (Ананда Парсад и др.), Гипогонадизму и задержке полового созревания .

Причины

Диетический дефицит

Дефицит цинка может быть вызван диетой с высоким содержанием фитатов из цельного зерна, продуктами, выращенными в почве с дефицитом цинка, или обработанными продуктами, содержащими мало цинка или не содержащие цинка. По консервативным оценкам, 25% населения мира подвержены риску дефицита цинка.

В США рекомендуемая диета (RDA) составляет 8 мг / день для женщин и 11 мг / день для мужчин. Рекомендуемая суточная суточная норма при беременности составляет 11 мг / день. Рекомендуемая суточная норма в период лактации составляет 12 мг / сут. Для младенцев до 12 месяцев RDA составляет 3 мг / день. Для детей в возрасте от 1 до 13 лет RDA увеличивается с 3 до 8 мг / день. В следующей таблице перечислены большинство продуктов со значительным содержанием цинка, перечисленные в порядке их количества на порцию, без обогащения. Обратите внимание, что все 10 лучших записей - это мясо, бобы или орехи.

Еда мг в одной порции Процент от рекомендуемой суточной дозы 11 мг
Устрицы, приготовленные, панированные и жареные, 85 г (около 5 устриц среднего размера) 74,0 673%
Жаркое из говяжьего чака, тушеное, 85 г (3 унции) 7.0 64%
Краб, король Аляски, приготовленный, 3 унции (85 г) 6.5 59%
Котлета из говядины, жареная, 85 г (3 унции) 5,3 48%
Кешью, обжаренные в сухом виде, 3 унции (85 г) 4.8 44%
Омар, приготовленный, 85 г (3 унции) 3,4 31%
Свиная отбивная, корейка, приготовленная, 85 г (3 унции) 2,9 26%
Запеченная фасоль, консервированная, без добавок или вегетарианская, ½ стакана 2,9 26%
Миндаль, жареный в сухом виде, 85 г (3 унции) 2,7 25%
Курица, темное мясо, приготовленное, 85 г (3 унции) 2,4 22%
Йогурт, фрукты, с низким содержанием жира, 230 г (8 унций) 1,7 15%
Измельченная пшеница, не обогащенная, 1 стакан 1.5 14%
Нут вареный, ½ стакана 1.3 12%
Сыр, швейцарский, 1 унция (28 г) 1.2 11%
Овсяные хлопья быстрого приготовления, без добавок, приготовленные на воде, 1 пакет 1.1 10%
Молоко, нежирное или обезжиренное, 1 стакан 1.0 9%
Фасоль, приготовленная, ½ стакана 0,9 8%
Куриная грудка, жареная, без кожицы, ½ грудки 0,9 8%
Сыр, чеддер или моцарелла, 1 унция (28 г) 0,9 8%
Горох зеленый, замороженный, вареный, ½ стакана 0,5 5%
Камбала или камбала, приготовленная, 3 унции (85 г) 0,3 3%

Результаты последних исследований показывают, что повышение концентрации углекислого газа в атмосфере усугубит проблемы дефицита цинка у населения, которое потребляет зерновые и бобовые в качестве основных продуктов питания . Мета-анализ данных из 143 исследований , сравнивающих содержание питательных веществ трав и бобовых культур , выращенных в температуре окружающей среды и повышенных СО 2 окружающей среды установлено , что пищевые части пшеницы, риса, гороха и соевых бобов , выращенных в повышенной концентрации СО 2 содержала меньше цинк и железо. Ожидается, что в конце 21 века глобальная концентрация CO 2 в атмосфере достигнет 550 ppm. При таком уровне CO 2 содержание цинка в этих культурах было на 3,3–9,3% ниже, чем в культурах, выращиваемых в нынешней атмосфере. Модель воздействия этих низких количеств цинка на питание населения 151 страны предсказывает, что еще 175 миллионов человек могут столкнуться с дефицитом цинка в пище в результате увеличения выбросов CO 2 в атмосфере .

Неадекватное всасывание

Энтеропатический акродерматит - это наследственная недостаточность белка-носителя цинка ZIP4, приводящая к неадекватной абсорбции цинка. Он проявляется задержкой роста, тяжелой диареей, выпадением волос, кожной сыпью (чаще всего вокруг гениталий и рта), а также оппортунистическим кандидозом и бактериальными инфекциями.

С дефицитом цинка связаны многочисленные заболевания тонкой кишки, которые вызывают разрушение или нарушение функции энтероцитов слизистой оболочки кишечника и генерализованную мальабсорбцию.

Повышенная потеря

Физические упражнения, высокое потребление алкоголя и диарея увеличивают потерю цинка из организма. Изменения всасываемости и проницаемости кишечного тракта, частично вызванные вирусными, протозойными или бактериальными патогенами, также могут способствовать потере цинка с фекалиями.

Хроническое заболевание

Механизм дефицита цинка при некоторых заболеваниях до конца не изучен; он может быть многофакторным.

Болезнь Вильсона , серповидноклеточная анемия, хроническое заболевание почек, хроническое заболевание печени - все это связано с дефицитом цинка. Это также может произойти после бариатрической хирургии , воздействия ртути и тартразина.

Хотя маргинальный дефицит цинка часто встречается при депрессии, низкий уровень цинка может быть причиной или следствием психических расстройств и их симптомов.

Механизм

Поскольку биосистемы не могут хранить цинк, необходимо его регулярное потребление. Чрезмерно низкое потребление цинка может привести к его дефициту, что может негативно повлиять на здоровье человека. Механизмы клинических проявлений дефицита цинка лучше всего понять, если признать, что цинк функционирует в организме в трех областях: каталитической, структурной и регулирующей. Цинк (Zn) встречается только в его окислительном состоянии +2, где он обычно координируется с тетраэдрической геометрией. Это важно для поддержания основных клеточных функций, таких как репликация ДНК , транскрипция РНК , деление и активация клеток. Однако слишком много или слишком мало цинка может нарушить эти функции.

Цинк является важным компонентом каталитического центра сотен видов различных металлоферментов у каждого человека. По своей структурной роли цинк координируется с определенными белковыми доменами, облегчая сворачивание белка и создавая такие структуры, как «цинковые пальцы». В своей регулирующей роли цинк участвует в регуляции нуклеопротеидов и активности различных воспалительных клеток. Например, цинк регулирует экспрессию металлотионеина, который выполняет множество функций, таких как внутриклеточная компартментализация цинка и антиоксидантная функция. Таким образом, дефицит цинка приводит к нарушению сотен метаболических путей, вызывая многочисленные клинические проявления, включая нарушение роста и развития, а также нарушение репродуктивной и иммунной функции.

Pra1 (pH-регулируемый антиген 1) представляет собой белок Candida albicans, который поглощает цинк хозяина.

Диагностика

Диагноз обычно ставится на основании клинического подозрения и низкого уровня цинка в крови. Любой уровень ниже 70 мкг / дл (нормальный 70-120 мкг / дл) считается дефицитом цинка. Дефицит цинка также может быть связан с низким содержанием щелочной фосфатазы, поскольку она действует как кофактор этого фермента.

Существует нехватка адекватных биомаркеров цинка , а наиболее широко используемый индикатор, цинк в плазме, имеет низкую чувствительность и специфичность .

Классификация

Дефицит цинка можно классифицировать как острый, так как он может возникать при длительном несоответствующем полном парентеральном питании без цинка ; или хронический, что может возникать при диетическом дефиците или недостаточном всасывании.

Профилактика

Таблетки глюконата цинка

Можно использовать пять интервенционных стратегий:

  • Добавление цинка в почву, называемое агрономической биофортификацией, увеличивает урожайность и обеспечивает большее количество цинка с пищей.
  • Добавление цинка в пищу называется обогащением пищи . Китайская Республика, Индия, Мексика и около 20 других стран, в основном на восточном побережье Африки к югу от Сахары, обогащают пшеничную муку и / или кукурузную муку цинком.
  • Добавление в рацион продуктов, богатых цинком. Продукты с самой высокой концентрацией цинка - это белки, особенно мясо животных, самое высокое из которых - устрицы. На унцию говядины, свинины и баранины содержится больше цинка, чем в рыбе. В темном мясе курицы больше цинка, чем в светлом. Другими хорошими источниками цинка являются орехи, цельнозерновые, бобовые и дрожжи. Хотя цельные зерна и крупы содержат много цинка, они также содержат хелатирующие фитаты, которые связывают цинк и снижают его биодоступность.
  • Пероральное восполнение через таблетки (например, глюконат цинка) или жидкость (например, ацетат цинка). Было показано, что пероральный прием цинка у здоровых младенцев старше шести месяцев сокращает продолжительность любых последующих эпизодов диареи примерно на 11 часов.
  • Восполнение приема внутрь с помощью поливитаминных / минеральных добавок, содержащих глюконат, сульфат или ацетат цинка. Неясно, лучше ли одна форма другой.

Эпидемиология

От дефицита цинка страдают около 2,2 миллиарда человек во всем мире. Серьезный дефицит цинка встречается редко и в основном наблюдается у людей с энтеропатическим акродерматитом, серьезным дефектом всасывания цинка из-за врожденного дефицита белка-носителя цинка ZIP4 в энтероцитах . Легкий дефицит цинка из-за пониженного потребления пищи является обычным явлением. По консервативным оценкам, 25% населения мира подвержены риску дефицита цинка. Считается, что дефицит цинка является основной причиной детской смертности.

Обеспечение человека микроэлементами, включая цинк, является одним из четырех решений основных глобальных проблем, определенных в Копенгагенском консенсусе международной группы экономистов.

История

Важные исторические события, связанные с дефицитом цинка, начались в 1869 году, когда было впервые обнаружено, что цинк необходим для роста организма Aspergillus niger . В 1929 году Лутц измерил цинк во многих тканях человека с помощью метода дитизона и оценил общее содержание цинка в организме человека весом 70 кг в 2,2 грамма. В 1933 году было обнаружено, что цинк необходим для роста крыс. В 1939 году у пациентов с авитаминоза-бери-бери в Китае было отмечено снижение уровня цинка в коже и ногтях. В 1940 году при серии вскрытий было обнаружено, что цинк присутствует во всех исследованных тканях. В 1942 году исследование показало, что большая часть цинка выводится с фекалиями. В 1950 году был впервые определен нормальный уровень цинка в сыворотке, который составил 17,3–22,1 микромоль / л. В 1956 году у пациентов с циррозом был обнаружен низкий уровень цинка в сыворотке крови. В 1963 году было установлено, что цинк необходим для роста человека, описаны три фермента, для которых цинк является кофактором, и опубликован отчет о 21-летнем иранском мужчине с задержкой роста, инфантильными гениталиями и анемией. добавка цинка. В 1972 году было зарегистрировано пятнадцать иранских отказников призывников в армию с симптомами дефицита цинка: все ответили на цинк. В 1973 г. был описан первый случай энтеропатического акродерматита, вызванного тяжелой недостаточностью цинка. В 1974 году Национальная академия наук объявила цинк незаменимым элементом для человека и установила рекомендуемую суточную норму. В 1978 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов потребовало, чтобы цинк содержался во всех жидкостях для парентерального питания. В 1990-х годах все большее внимание уделялось роли дефицита цинка в детской заболеваемости и смертности в развивающихся странах. В 2002 году белок-переносчик цинка ZIP4 был впервые идентифицирован как механизм абсорбции цинка в кишечнике через базолатеральную мембрану энтероцита. К 2014 году было идентифицировано более 300 цинксодержащих ферментов, а также более 1000 цинксодержащих факторов транскрипции.

Фитат был признан удаляющим цинк из питательных веществ, даваемых курице и свиньям в 1960 году. Однако то, что он может вызывать дефицит цинка у человека, не было признано до работы Райнхольда в Иране в 1970-х годах. Это явление является центральным фактором высокого риска дефицита цинка во всем мире.

Почвы и посевы

Почвенный цинк является важным микроэлементом для сельскохозяйственных культур. Почти половина зерновых культур в мире испытывает дефицит цинка , что приводит к низкой урожайности. Многие сельскохозяйственные страны по всему миру страдают от дефицита цинка . В Китае дефицит цинка наблюдается примерно на половине сельскохозяйственных почв, в основном от риса и кукурузы. Районы с дефицитом цинка в почвах часто являются регионами с широко распространенным дефицитом цинка у людей. Базовые знания о динамике цинка в почвах, понимание поглощения и переноса цинка в сельскохозяйственных культурах и характеристика реакции сельскохозяйственных культур на дефицит цинка являются важными шагами в достижении устойчивых решений проблемы дефицита цинка в сельскохозяйственных культурах и людях.

Биофортификация

Внесение цинковых удобрений в почву и листья может эффективно увеличить содержание цинка в зерне и снизить соотношение фитат: цинк в зерне. Люди, которые едят хлеб, приготовленный из обогащенной цинком пшеницы, имеют значительное повышение содержания цинка в сыворотке.

Внесение цинковых удобрений не только увеличивает содержание цинка в культурах с дефицитом цинка, но и повышает урожайность. Сбалансированное питание сельскохозяйственных культур, обеспечивающее все основные питательные вещества, включая цинк, является экономически эффективной стратегией управления. Даже при использовании сортов с повышенным содержанием цинка цинковые удобрения необходимы, когда доступный цинк в верхнем слое почвы истощается.

Селекция растений может улучшить способность растений усваивать цинк в почвенных условиях с низкой химической доступностью цинка. Селекция также может улучшить транслокацию цинка, что увеличивает содержание цинка в съедобных частях сельскохозяйственных культур по сравнению с остальной частью растения.

Центральная Анатолия в Турции была регионом с дефицитом цинка в почвах и широко распространенным дефицитом цинка у людей. В 1993 году в рамках исследовательского проекта было обнаружено, что урожайность может быть увеличена в 6-8 раз, а питание детей значительно улучшено за счет цинковых удобрений. Цинк был добавлен в удобрения. Хотя продукт изначально был доступен по той же цене, результаты были настолько убедительными, что турецкие фермеры значительно увеличили использование обогащенных цинком удобрений (1 процент цинка) в течение нескольких лет, несмотря на изменение цен на продукты, чтобы отразить рост цен. добавленная стоимость контента. Спустя почти десять лет после выявления проблемы дефицита цинка общее количество цинксодержащих сложных удобрений, произведенных и внесенных в Турции, достигло рекордного уровня в 300 000 тонн в год. По оценкам, экономические выгоды, связанные с применением цинковых удобрений на почвах с дефицитом цинка в Турции, составляют около 100 миллионов долларов США в год. Дефицит цинка у детей резко сократился.

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки

Классификация