Фазлутдинов К.К.

01.12.2022 (обновленно 01.12.2022)

499 просмотров

Физиологическое влияние цинка (Zn) на организм человека, польза и вред

Общие сведения

Химический элемент Zn расположен в 4 периоде, побочной подгруппе II группы периодической таблицы хим. элементов Д.И.Менделеева. Является четвертым по распространенности в природе химическим элементом.

В соединениях может иметь степень окисления +2, что объясняется строением внешнего электронного слоя 3s²3p⁶3d¹⁰4s². В реакциях проявляет свойства восстановителя. В природе чаще встречается в виде минералов: 

1. сфалерит (цинковая обманка) ZnS;
2. цинкит ZnO;
3. смитсонит ZnCO₃;
4. гемиморфит Zn₄Si₂O₇(OH)₂ × H₂O и других.

Простое вещество цинк — хрупкий голубовато-белый активный металл. В чистом виде не встречается. На воздухе “тускнеет”, покрываясь оксидной пленкой.

Цинк в организме человека

Цинк важный для организма микроэлемент, уступающий по содержанию только железу. 

По данным Роспотребнадзора суточная норма потребления цинка составляет 10-20 мг (зависит от веса, возраста, пола, состояния организма). От общего содержания цинка в пище организм усваивает 20-40%. Всасыванию способствуют белки пищи. Для лучшего усвоения организмом необходимы витамины A и B₆. Цинк относительно равномерно распределяется в организме, но его концентрация особенно велика (в 30 раз выше) в гипофизе, поджелудочной железе, предстательной железе и сперме. Схема цинка в организме человека представлена на рисунке ниже:

В клетке цинк находится в основном в цитозоле, ядре и органеллах.

Значительные отклонения от суточной нормы приводят к:

• дефициту цинка, если организм получает менее 1 мг/сут;
• проявлению токсичности цинка, если организм получает более 25 мг/сут.

Для людей, находящихся на вегетарианской диете, суточное потреблений допустимо увеличивать на 50%, так как животный цинк усваивается лучше, чем растительный. Всасывание растительного цинка снижает фитиновая кислота, которую можно удалить замачиванием в кислой среде, ферментацией или проращиванием

Цинк входит в состав почти 200 ферментов, гормонов, биологических мембран и рецепторов. Он выполняет в организме много самых разных функций на всех уровнях организации живого тела:

1. Организменный уровень

• участвует в формировании полноценной и адекватной иммунной реакции организма; 
• поддерживает оптимальный качественный и количественный состав кишечной микробиоты;
• способствует детоксикации организма (удаление углекислого газа, снижение токсичности тяжелых металлов на 30%); 
• участвует в метаболизме витамина А; 
• усиливает биосинтез витаминов C и B;
• участвует в переработке организмом алкоголя, недостаток цинка приводит к предрасположенности к алкоголизму.

2. Органный уровень

• играет первостепенную роль в процессе регенерации кожи, роста волос и ногтей;
• необходим для нормального развития и функционирования мозга; 
• поддерживает репродуктивную функцию; 
• участвует в работе вкусовых и обонятельных рецепторов; 
• участвует в секреции поджелудочной, вилочковой и сальных желез.

3. Тканевой уровень

• регулирует процессы роста; 
• участвует в формировании костей.

4. Клеточный уровень

• предотвращает окислительное повреждение клеток; 
• обладает антиоксидантными свойствами; 
• участвует в процессах клеточного деления, дифференцировки клеток; 
• участвует в формировании клеточного иммунитета.

5. Молекулярный уровень

• участвует в биосинтезе нуклеиновых кислот, белков, жиров и углеводов; 
• способствует заживлению ран.

Метаболизм цинка начинается в верхних отделах кишечника. Ионы Zn²⁺ при участии транспортного белка, входящего в состав поджелудочного сока всасываются в кровь. В плазме крови цинк образует два вида комплексов:

• макроглобулин прочно удерживает 30-40% цинка;
• альбумин, образуя подвижный комплекс, разносит большую часть цинка по всему организму.

Для выполнения каждой функции цинк включается в сложный специфический каскад биохимических реакций. При этом он может входить в состав промежуточного или конечного продукта, выполнять роль катализатора или ингибитора. 

Депо цинка в организме – печень, но ее запасы не велики. Если количество циркулирующего цинка недостаточно, то цинк используется в первую очередь на жизненно необходимые процессы (например, дефицит цинка отразится на состоянии волос, а не на функционировании репродуктивных органов). 

Избыток цинка регулируется гомеостатическим механизмом и выводится из организма.

Пути выведения цинка из организма:

• через желудочно-кишечный тракт ⎼ основной путь ⎼ 10 мг/сут;
• с мочой 0,3-0,6 мг/сут;
• через кожу, рост волос, с потом ⎼ до 1 мг/сут (в жару может увеличится до 2-3 мг/сут);
• со спермой и менструальным секретом.

Дефицит цинка в организме 

По данным Всемирной организации здравоохранения в мире от дефицита цинка страдают  более 2 миллиардов человек. 

Причины дефицита цинка:

• недостаток микроэлемента в пище;
• повышенная физиологическая потребность (младенческий и подростковый возраст, беременность и лактация);
• нарушение процессов усвоения цинка;
• поражения различных тканей, органов и систем органов (из-за многообразия функций цинка вариативность поражений очень широкая);
• злоупотребление алкоголем и кофеином; 
• чрезмерные потери цинка организмом.

Последствия дефицита цинка:

• нарушение процессов формирования костей( утолщение и укорочение трубчатых костей, уменьшение количества остеобластов)
• повышенная утомляемость, раздражительность, депрессия, гиперактивность, нарушение памяти и сна;
• потеря обоняния и вкусовых ощущений, снижение остроты зрения;
• поражения кожи (дерматиты, высыпания);
• замедление роста волос, перхоть;
• появление белых пятен на ногтях, расслаивание ногтей;
• задержка роста;
• снижение иммунитета;
• медленное заживление ран;
• нарушение аппетита;
• снижение массы тела;
• аллергические реакции;
• раннее старение;
• анемия;
• диарея;
• нарушение обмена углеводов;
• риск развития сахарного диабета;
• импотенция, задержка полового созревания;
• стерильность (у женщин), преждевременные роды;
• нарушение репродуктивной функции;
• аденома простаты;
• риск развития онкологических заболеваний;
• накопление железа, меди, кадмия, свинца.

Избыток цинка в организме, вред

Лишний цинк быстро выводится из организма, но в редких случаях возможен токсический эффект. 

Причины передозировки цинка:

• применение цинксодержащих лекарственных препаратов и пищевых добавок, мазей (самая частая причина);
• вредные условия труда (связанные с цинком) и проживание в экологически неблагополучном районе;
• с пищей и водой (самая маловероятная причина);
• нарушение обменных процессов, связанных с цинком.

Аккумуляция токсичного количества цинка (например, в мозге) может происходить при патологиях, например травмы ЦНС, деменция, ишемия, что приводит к гибели нейронов.

Признаки передозировки цинка:

• боли в животе;
• тошнота, рвота;
• диарея;
• аллергические реакции;
• изменение артериального давления.

Несмотря на то, что цинк является жизненно необходимым элементом, многие его соединения, особенно хорошо растворимые соли токсичны. При попадании на кожу они вызывают раздражение, а при поступлении внутрь организма вызывают отравление. Из опытов на крысах установлены следующие значения летальных доз при попадании в пищеварительную систему:

ZnCl₂ ЛД₅₀ = 2,57 ммоль*кг^-1 (0,167г Zn²⁺*кг^-1)

ZnSO₄*7H₂O ЛД₅₀ = 7,64 ммоль*кг^-1 (~0,5г Zn²⁺*кг^-1)