Cynk w organizmie

Cynk odgrywa kluczową funkcję w funkcjonowaniu układu odpornościowego i jest niezbędny dla prawidłowego rozwoju i czynności komórek pośredniczących w odpowiedzi odpornościowej, takich jak neutrofile czy komórki NK (ang. Natural Killer – naturalni zabójcy). Cynk działa także jako antyoksydant. Wpływa na aktywność wielu enzymów (np. fosfatazy alkalicznej i kilku enzymów syntezy kwasów nukleinowych), stabilizuje struktury DNA, RNA i rybosomów [Shankar, Prasad, 1998].

Zawartość cynku w trzustce ma szczególne znaczenie, ponieważ mikroelement ten odgrywa ważną rolę w produkcji insuliny, hormonu regulującego poziom cukru we krwi. Dodatek cynku do insuliny powoduje, że poziom cukru we krwi występował będzie w niskich ilościach przez dłuższy okres czasu [Hassan, 2004].

Wiele związków pochodzących z diety odgrywa ważną rolę w prewencji nowotworów. Cynk i jego właściwości chemoprewencyjne zostały potwierdzone w wielu badaniach. Fakt, że pierwiastek ten jest kluczowym składnikiem lub kofaktorem ponad 300 enzymów, może mieć szczególne znaczenie w obronie organizmu przed inicjacją i progresją nowotworu [Dhawan, Chadha, 2010]. Wykazano, że cynk odgrywa prewencyjną rolę w niektórych typach nowotworów, takich jak: rak okrężnicy, prostaty, a także w miażdżycy naczyń krwionośnych [Prasad, 2008], ponieważ przewlekły stan zapalny bierze udział w rozwoju tego rodzaj schorzeń. Badania kliniczne potwierdziły, że grupa pacjentów przyjmująca preparaty zawierające cynk, cechowała się krótszym okresem trwającego przeziębienia i występującego kaszlu [Jomovaa, Valko, 2011].

Jedna z głównych ról cynku związana jest z funkcją antyoksydacyjną i uczestniczeniu tego pierwiastka w antyoksydacyjnej obronie organizmu. Mechanizm reakcji nie jest do końca wyjaśniony, wiadomo natomiast, że cynk wywiera to działanie w sposób pośredni, poprzez stabilizowanie struktury błony komórkowej, co przyczynia się do budowy dysmutazy ponadtlenkowej i utrzymywaniu tkankowego stężenia metalotioneiny [Salgueiro et al., 2000;

46

Tapiero, Tew, 2003;]. Niedobór cynku wywołuje uszkodzenia oksydacyjne, które przypominają efekty wywołane przez działanie wolnych rodników [Salguieiro et al., 2000].

2.3.3.3. Diagnostyka zaburzeń

Cynk należy do niezbędnych i wszechobecnych pierwiastków występujących w ludzkim organizmie. Nie jest on toksyczny, ale niektóre związki cynku są żrące, a niektóre wykazują toksyczność ogólnoustrojową.

Całkowity niedobór cynku jest dosyć rzadko spotykany u ludzi, natomiast łagodny do umiarkowanego występuje stosunkowo często, zarówno w mniej, jak i w bardziej rozwiniętych krajach [Kazi et al., 2010].

Niedobór cynku występuje w organizmie, kiedy jego wchłanianie jest niewystarczające, nastąpiły zwiększone straty cynku bądź też istnieje większe zapotrzebowanie na ten pierwiastek. Może prowadzić to do wielu zaburzeń, takich jak opóźnienie wzrostu, biegunka, spadek obrony immunologicznej, zakłócenia funkcji mózgowych, nieprawidłowe gojenie się ran czy zmiany skórne i oczne [Scherz, Kirchhoff, 2006]. Niedobór cynku pojawia się także jako drugorzędna zmiana występująca w chorobach, w których wchłanianie tego pierwiastka jest utrudnione i/lub utrata przez jelita jest zwiększona, np. celiakia, mukowiscydoza, choroby zapalne jelit (choroba Leśniewskiego – Crohna) oraz niedokrwistości hemolityczne (np. anemia sierpowata). Przewlekłe, zwiększone straty cynku z moczem mogą pojawić się w niektórych chorobach nerek, przy marskości wątroby, stresie, alkoholizmie, czy przewlekłych stanach zapalnych, które powodują wzrost poziomu interleukiny-1 [Maret, Sandstead, 2006].

U dzieci i młodzieży, opóźniony rozwój może być widoczny na długo przed rozpoznaniem innych symptomów związanych z niedoborem cynku. Prawdopodobnie jednym z pierwszych objawów, świadczących o nieodpowiednim poziomie cynku w organizmie, jest osłabienie odporności komórkowej [Maret, Sandstead, 2006]. Zapalenie skóry pojawia się natomiast jako najpóźniejszy objaw, kiedy stopień zaawansowania symptomów związanych z niedoborem cynku ulega zwiększeniu [Maret, Sandstead, 2006].

Innymi objawami są długotrwały proces gojenia ran, zwiększone wypadanie włosów czy łysienie. Zauważalne są także objawy ze strony układu nerwowego, jego niedobór może być również związany z patogenezą anoreksji [Salguieiro et al., 2000; Maret, Sandstead, 2006]. Badania dotyczące suplementacji cynkiem wykazały, że objawy anoreksji ustąpiły po uzupełnieniu tego pierwiastka – pacjenci przestali tracić na wadze, a u niektórych zauważono nawet jej przyrost. W przypadku wielu kobiet zauważono powrót miesiączkowania po terapii cynkiem [Safai-Kuttl, 1990; Salguieiro et al., 2000].

Początkowe objawy związane z niedoborem cynku są mało specyficzne, dopiero gdy zawartość tego pierwiastka utrzymuje się przez dłuższy okres czasu na niskim poziomie, można zauważyć inne symptomy, takie jak opóźnienie dojrzewania płciowego, hypogonadyzm, niemożność zajścia w ciążę czy zaburzenia czynności mózgu [Maret, Sandstead, 2006].

Cynk, jak powszechnie wiadomo, indukuje produkcję metalotioneiny, która zawiera duże ilości cysteiny, co sprawia, że jest ona bardzo dobrym zmiataczem wolnych rodników hydroksylowych [Kazi et al., 2010]. Cynk odgrywa wiele ról jako przeciwutleniacz, powinien

47

zatem pełnić istotną, chemoprewencyjną funkcję w badaniach klinicznych u ludzi [Kazi et al., 2010].

Rogers i wsp. przeprowadzili badanie dotyczące wpływu diety, będącej czynnikiem ryzyka w nowotworach krtani, przełyku i jamy ustnej. Zauważyli, że najsilniejszym związkiem, jaki zaobserwowano w tym badaniu, był widoczny efekt ochronny dotyczący spożycia produktów zawierających cynk [Rogers et al., 1993]. Ryzyko powstawania zarówno nowotworów krtani, jak i przełyku, uległo zmniejszeniu wraz ze spożyciem tego pierwiastka [Rogers et al., 1993].

Wolne rodniki i peroksydacja lipidów wpływają na proces kancerogenezy. Pierwsze powodują uszkodzenie komórek i mutacje DNA, które mogą prowadzić do nowotworzenia. Cynk chroni przed procesem peroksydacji i powstawaniem wolnych rodników i wchodzi w skład enzymu - dysmutazy ponadtlenkowej, która eliminuje nadtlenki [Rogers et al., 1993].

Nadmierne spożycie cynku może prowadzić do działań niepożądanych: biegunek, wymiotów, skurczy brzucha i bólów głowy. Toksyczność cynku odzwierciedla się również w przewlekłych działaniach niepożądanych, takich jak upośledzenie funkcji odpowiedzi immunologicznej, obniżenie poziomu miedzi, zmiany funkcji żelaza i metabolizmu cholesterolu [DRI Dietary Reference Intakes for Vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium, and Zinc, 2001].

Przypadek 17-latka, który przyjmował dziennie 300 mg cynku z powodu trądziku i u którego rozwinęła się anemia, leukopenia i neutropenia pokazuje, że chroniczne narażenie może powodować szkody w organizmie. Początkowy poziom cynku, jaki otrzymano po upływie około miesiąca po odstawieniu cynku wynosił 195 mcg/dL (normalny poziom to 50 - 95 mcg/dL). Ponieważ objawy nie były poważne, w tym przypadku uniknięto leczenia. Po 6 miesiącach powtórzono pomiar stężenia cynku w organizmie – wartości nadal były podwyższone – 111 mcg/dL, ale niedokrwistość i neutropenia ustąpiły [Salzman et al., 2002].

2.3.4. Miedź

2.3.4.1. Ogólna charakterystyka

Miedź należy do pierwiastków niezbędnych. Jest trzecim, po cynku i żelazie, najbardziej powszechnym pierwiastkiem śladowym występującym w organizmie człowieka, który jest ważnym katalizatorem dla syntezy hemu i wchłaniania żelaza [Barceloux, 1999]. Należy do grupy 11 układu okresowego. Jest pierwiastkiem miękkim, ciągliwym, o barwie różowej, srebrno – białej i złoto – żółtej. Jego masa atomowa wynosi 63,546, temperatura topnienia 1357 [K] [Bielański, 2012].

Znajduje się na 26 miejscu wśród najliczniejszych pierwiastków w skorupie ziemskiej (0,006%). Miedź znaleźć można w różnych rudach, zaliczają się do nich m.in. chalkozyn, kowelin, chalkopiryt, azuryt, kupryt i malachit [Bielański, 2012].

Pierwiastek ten otrzymuje się głównie z rud siarczkowych zawierających chalkopiryt, piryt, siarczki niklu, cynku, ołowiu oraz chalkozyn. Oprócz procesów pirometalurgicznych (ogniowe) do otrzymywania miedzi stosuje się także procesy hydrometalurgiczne (mokre) [Bielański, 2012].

48

Miedź jest metalem szlachetnym, tak jak srebro i złoto [Barceloux, 1999]. Czysta miedź elektrolityczna znajduje zastosowanie do wyrobu przewodów elektrycznych i kabli, natomiast z mniej czystego metalu uzyskuje się kotły, aparaty destylacyjne i części aparatur fabrycznych. Stopy miedzi z innymi metalami odgrywają bardzo duże znaczenie, szczególnie stop z cyną, cynkiem (mosiądze) oraz brąz, z którego odlewa się pomniki i dzwony [Bielański, 2012].

W organizmach żywych miedź występuje na +II (forma utleniona) i +I (forma zredukowana) stopniu utlenienia [Tapiero et al., 2003].

W pożywieniu największe ilości miedzi znajdują się w skorupiakach, szczególnie ostrygach, w narządach wewnętrznych – wątrobie, mózgu, nerkach, oraz w orzechach, śliwkach, nasionach i rodzynkach [DRI Dietary Reference Intakes for Vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium, and Zinc, 2001; Tapiero et al., 2003].

Normy zalecanego dziennego spożycia miedzi wynoszą od 200 µg/d u dzieci do 1. roku życia, 440 µg/d dla dzieci do 8. roku życia, 700 – 900 µg/d u starszych dzieci i osób dorosłych. Zwiększone zapotrzebowanie na ten pierwiastek występuje u kobiet w ciąży i karmiących piersią (1,000 do 1,300 µg/d) [DRI Dietary Reference Intakes for Vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium, and Zinc, 2001].