Wszystko co musisz wiedzieć o cynku! O tym, jak cynk wpływa na rozwój hipokampa i inteligencję

single-image

Nie od dziś wiadomo, że cynk należy do grupy biopierwiastków, bez których życie nie byłoby możliwe. Choć płeć piękna kojarzy go wyłącznie ze lśniącymi, gęstymi włosami i mocnymi paznokciami, cynk jest przede wszystkim materiałem budulcowym enzymów, umożliwiających odtworzenie wadliwych bądź zużytych struktur komórkowych, naprawienie uszkodzonego odcinka DNA lub RNA oraz umożliwia syntezę elementów morfotycznych krwi. To bardzo wiele. Niska zawartość cynku w organizmie predysponuje do zaburzeń ważnych reakcji fizjologicznych, co pociąga za sobą skutki, w postaci rozwoju chorób, głównie neurologicznych, psychicznych.

Zapotrzebowanie na cynk

Cynk nagromadzony w ludzkim ciele ma różne pochodzenie. Znaczna część jest przyjmowana wraz z pokarmem, zarówno roślinnym, jak i zwierzęcym, natomiast niewielkie ilości cynku są przez nas wdychane lub wchłaniane przez skórę. Organizm dorosłej osoby jest w stanie zmagazynować ok. 2-2,5 mg, z czego ponad połowa wędruje do mięśni, ok 30% wysyłane jest do kości, natomiast ok. 20% podlega dystrybucji do pozostałych tkanek. Zapotrzebowanie organizmu na cynk uzależnione jest od wieku i od płci. Według wytycznych Instytutu Żywności i Żywienia niemowlęta powinny przyjmować ok 5 mg, dzieci do lat 9 – 10 mg, dziewczynki i kobiety 10-13 mg, kobiety karmiące piersią – 16-21 mg, a mężczyźni i chłopcy 14 – 16 mg dziennie.

Absorpcja cynku zachodzi w jelicie cienkim oraz w niewielkim stopniu w jelicie grubym i żołądku. Wchłanianie uzależnione jest od predyspozycji indywidulanych takich jak flora bakteryjna, zawartość enzymów trawiennych, jakość kosmków jelitowych, ewentualnych pasożytów bytujących w jelitach oraz od stosowanej diety, stresu i aktywności fizycznej. Dobrze wiedzieć, że przyswajanie cynku może być ograniczane przez:

  • błonnik, zawarty w produktach ziarnistych, z uwagi na właściwości sorpcyjne czy pestycydy,
  • żywność przetworzoną,
  • nadmiar cukru,
  • wysokie spożycie wapnia i magnezu, a szczególnie wtedy, gdy jednocześnie przyjmuje się nisko białkowe produkty,
  • kwas foliowy – może nieznacznie ograniczać przyswajanie cynku, o czym powinny wiedzieć, szczególnie kobiety ciężarne.

Skutki niedoboru cynku

Niedobory cynku zazwyczaj mają swą przyczynę w upośledzonym wchłanianiu jelitowym, co bardzo często ma miejsce w przypadku występowania alergii pokarmowych, celiakii, zakażeniach układu pokarmowego wywołanych bakteriami (Eschericha coli), w przewlekłych biegunkach, zaburzeniach odżywiania (anoreksja). Porównując cynk do innych pierwiastków występujących śladowo w organizmie człowieka, można uznać, że ten jest stosunkowo bezpieczny w suplementacji. Przypadki zatrucia cynkiem w efekcie spożycia nadmiernej ilości, są pojedyncze.

Niedobór cynku natomiast, w czasie rozwoju prenatalnego i okresie niemowlęcym powoduje opóźnienie rozwoju somatycznego, niskowzrosłość, niedorozwój gonad, rozwój chorób z autoagresji (np. stwardnienie rozsiane), dermatoz i ciężkich schorzeń neuropsychologicznych. Suplementując cynk, należy uważać by nie przesadzić z ilością, ponieważ nadmiar cynku może zaburzać wchłanianie miedzi i żelaza, co pociąga za sobą wiele konsekwencji zdrowotnych.

Cynk a tkanka nerwowa

Ciekawostką jest, że organem najbogatszym w cynk jest mózg. Natura nie bez powodu wyposażyła go w tak obfite złoża tego pierwiastka. Dlaczego?

Neurony (komórki nerwowe) do prawidłowego działania potrzebują modulatora, który będzie regulował ich działanie i umożliwiał przekazywanie bodźców dalej, wzdłuż sieci neuronowej. Komórki nerwowe cechują się bardzo specyficzną budową. Każda z nich posiada perikarion (ciało komórki), uważane za jej część właściwą oraz odchodzące od ciała wypustki – podłużne, liniowate aksony i protoplmatyczne, drzewkowate, rozgałęzione dendryty. Elementami odbierającymi bodźce, są dendryty lub nieco rzadziej, sam perikarion. Osiowy akson może stanowić jedynie drogę dla impulsu i przekazywać go do aparatu wykonawczego (mięsień, gruczoł). Neurony kontaktują się ze sobą za pomocą synaps, tworząc neuronowe sieci. “Synapsami” nazywa się miejsce połączenia błony kończącej akson (błona postsynaptyczna) z błoną kolejnego aksonu (błona presynapstyczna) lub błoną komórki organu wykonawczego, pomiędzy którymi, znajduje się przestrzeń synaptyczna. Przekaźnictwo nerwowe odbywa się przy udziale impulsu, który w rzeczywistości jest zmianą potencjału błonowego, jaki na zasadzie “fali” przekazywany jest dalej.

Co ważne, impuls nie posiada umiejętności samodzielnego przechodzenia z synapsy do synapsy, tym bardziej, że na drodze spotykał by mnóstwo różnorakich przeszkód. Zostaje zatem, przeniesiony przez neuroprzekaźnik z jednego neuronu do drugiego, i tak dalej, aż dotrze do właściwego narządu wykonawczego. Obecne w siatkówce oka i mózgu neurony, posiadają wyjątkowe właściwości… potrafią przekazywać sobie impuls bez udziału neuroprzekaźników! Tego typu synapsa nazywana jest “elektryczną”. Przekazywana tutaj informacja ma charakter jonów (kationy chloru, wapnia wodoru). Inną ich cechą szczególną jest możliwość działania dwukierunkowego. Synapsa elektryczna, z uwagi na specyficzną budowę jest kilkakrotnie szybsza, niż zwykła synapsa chemiczna. Podstawą działania synapsy chemicznej jest natomiast, neuromediator, którym może być noradrenalina, serotonina, dopamina, acetylocholina, kwas gamma-amylomasłowy i wiele, wiele innych.

Mimo, iż mózg jest organem szczególnie wyposażonym z oczywistych względów, w wysoko jakościowe synapsy elektryczne, nie stroni też od powszechnych połączeń neuronalnych. Część postsynaptyczna neuronu zawiera molekularny receptor, który wiążąc do siebie neuromediacyjny związek, wyzwala chemiczną kaskadę reakcji łańcuchowych, zachodzących na obszarze błony komórkowej, który w tenże sposób, zmienia przepuszczalność tej błony dla niektórych jonów i substancji drobnocząsteczkowych. A jaka jest tu rola cynku? Ogromna!

Występowanie cynku w mózgu

Endogenny cynk jest bardzo istotnym elementem Ośrodkowego Układu Nerwowego (OUN), a jego nieprawidłowy metabolizm może stanowić potencjalnie toksyczny czynnik i przyczynić się do neurologicznych deficytów. Przemiana cynku do metabolitów trwa średnio od 7 do 42 dni. Badania kliniczne wykazują, że najwięcej cynkowych złóż obecnych jest w płacie limbicznym, a konkretnie, w wewnętrznej części hipokampa – struktury, w której zlokalizowany jest ośrodek “nagrody i kary”. Cynk występuje w mózgu w kilku frakcjach.

Znaczne ilości cynku występują w pęcherzykach synaptycznych, będących własnością kolbkowatych zakończeń neuronowych. Zadaniem tych “kuleczek” jest wyłapywanie i transport neuroprzekaźników do kolejnego neuronu lub aparatu wykonawczego. Zauważono także, że jony cynkowe uwalniane są z pęcherzyków, w trakcie pobudzenia. Przypisuje im się zatem udział w przekazywaniu informacji.

Kolejny pokład cynku mózgowego obecny jest w grupie prostetycznej (niebiałkowy składnik) metaloprotein oraz związków kompleksowych typu metal-białko, które pełnią ogromną rolę w reakcjach metabolicznych komórki oraz w lizie starych, niepotrzebnych bądź uszkodzonych organelli komórkowych. A wszystko za sprawą apoptozy – programowanej śmierci komórki, która czeka każdą niepotrzebną, starą czy uszkodzoną jednostkę naszego ciała. Na tym zadaniu skupia się blisko 90% cynku obecnego w mózgu. Pozostała część lokuje się w cytoplazmie, gdzie spokojnie czeka, aż gospodarz – mózg, wyda mu stosowne polecenie do działania i wyśle go do właściwego obszaru.

Pobudzenie komórki drogą zależną od jonów wapnia, wiąże się z wydzieleniem z pęcherzyków postsynaptycznych do szczeliny synaptycznej jonów cynku. Przypuszcza się, że w komórkach nerwowych istnieje jakiś tajemniczy system wychwytu zwrotnego cynku (niedopuszczenie do ich utraty na skutek uwolnienia poza komórkę). Taki system umożliwia zaoszczędzenie znacznej ilości cennego biopierwiastka.

do czego służy cynk w organizmie człowieka - rola cynku w mózgu

 

Cynk pełni w komórkach nerwowych funkcję neuromodulatora. Reguluje wrażliwość receptorów komórkowych (zarówno pobudzających, jak i hamujących) na działanie właściwych im neurotransmiterów, np.: GABA (kwas gamma-amylomasłowy), AMP/A (receptor serotoninowy). Co to właściwie znaczy?

Wymienione neurotransmitery, aby mogły wywołać określoną reakcję chemiczną, muszą wpasować się w odpowiedni białkowy receptor, zamieszczony na powierzchni wybranych komórek. Neuroprzekaźniki, podobnie zresztą, jak każdy chemiczny związek w naszym organizmie, pasują wyłącznie do określonych receptorów. Każdy receptor inaczej jest zbudowany i może przyłączyć tylko komplementarny mu związek. Jakie zatem reguły musi spełniać takowy związek chemiczny, by mógł zostać przyłączony przez receptor?

Jego budowa chemiczna musi pasować, tak by żaden z elementów nie zahaczał o białkową komponentę receptora i tak, by każda część substancji, mogła swobodnie do niego wejść, a potem przedostać się do wnętrza komórki. Receptory mogą powodować efekt hamujący lub pobudzający. I tak np. receptor typu A dla neuroprzekaźnika GABA zbudowany jest z 5 podjednostek białkowych i kanału chlorkowego. Jego działanie uzależnione jest od neurotransmitera GABA. Wpasowanie kwasu gamma-amylomasłowego, a właściwie jego wiązania w wyznaczone miejsce receptora, powoduje otwarcie kanału chlorkowego, przez co jony chloru, jak szalone poczynają napływać do wnętrza komórki. Nadmiar anionów chloru wywoła zmianę potencjału po obu stronach błony, a ponieważ receptory te wbudowane są w błonę komórkową neuronów, impuls zostanie przekazany, a informacja pobiegnie dalej.

Z powyższych względów, nurotransmiter GABA nazywany jest aminokwasem hamującym, a pisany mu receptor, receptorem hamującym. Jaki wniosek z tego wynika? Cynk odpowiada za jakość działania receptorów dla neurotransmiterów! Kiedy go zabraknie bądź dostarczymy organizmowi niewystarczającą jego ilość, całkiem możliwe, że układ neurologiczny również, będzie działał słabiej niż dotychczas. Ucierpią nasze procesy myśleniowe, spadnie koncentracja i zdolności poznawcze. Powinny pamiętać o tym przede wszystkim osoby borykające się z chorobami neurologicznymi (padaczka, alzheimer, parkinsonizm) i psychicznymi (choroba afektywna dwubiegunowa, mania, schizofrenia, nerwica, depresja). Te schorzenia rozwijają się na skutek zaburzeń w stężeniu neuromediatorów.

Cynk jako czynnik aktywacyjny enzymów

Cynk jest jedynym spośród wszystkich metali i katalizatorem (przyspiesza reakcję chemiczną) i białkiem budulcowym. Ponieważ stanowi składową zależnych od cynku enzymów, takich jak polimeraza DNA, aktywnie uczestniczy w procesach replikacji DNA (powielanie materiału genetycznego), co ma miejsce np. podczas odtwarzania zużytych komórek / organelli komórkowych. W ten sam sposób, umożliwia specjalizację komórkową – przejście jednego typu komórek w drugi. Oczywiście, ten proces ma prawo zajść w sposób prawidłowy, wyłącznie na etapie rozwoju nowego życia i pod ścisłym nadzorem licznych enzymów naprawczych. Taka sytuacja ma miejsce podczas specjalizacji nieskomplikowanej zygoty w organizm wyposażony w system układów, tkanek, narządów.

Cynk jest też elementem stabilizującym helisę DNA – podwójną, spiralnie skręconą nić. Dzięki niemu, podwójna nić zachowuje lewoskrętną postać i nie plącze się. W tym przypadku pełni funkcję czegoś na kształt rusztowania, podtrzymującego DNA.

Cynk jest również składnikiem budulcowym mikrotubul – cienkich rureczek, które są mikro-strukturami organizacyjnymi kariokinetycznego wrzeciona podziałowego. Wrzeciono podziałowe, w trakcie mitozy czy mejozy (podziały komórkowe) odpowiada za prawidłowy rozdział materiału genetycznego i kontroluje „wędrówkę” chromosomów do odpowiednich biegunów. Mikrotubule, dzięki obecności w nich cynku, pełnią rolę struktury, która precyzyjnie rozdzieli podwójną niż na dwie jednakowe części, rozchodzące się w przeciwne strony. Dzięki istnieniu wrzecina kariokinetycznego, powstają ostatecznie dwie identyczne komórki, z prawidłową ilością chromosomów, które mogą dawać początek kolejnym komórkom.

Cynk a białka strukturalne

Cynk występuje dość często w połączeniu z białkami. Na ogół tworzy silne kompleksy typu białko-metal. Czasami interakcja proteiny z cynkiem, powoduje zmianę jego konformacji. Przechodzenie jednej formy białka w inną, dość często okazuje się być niezbędne, by możliwe stało się wywołanie konkretnego efektu. W niektórych przypadkach bowiem, tylko wybrany izomer danego związku może wpasować się w pisany mu receptor. Właśnie dlatego, wybrane białka w błonach komórkowych są wyposażone w tzw. “palce cynkowe”, czyli w wiązania chemiczne pozostawione specjalnie po to, by cynk mógł się przyłączyć. Jednym z ważniejszych białek działających na tej zasadzie jest proteina S-100-beta, która kontroluje procesy tworzenia komórek glejowych (komórki tkanki nerwowej odżywiające i ochraniające neurony) oraz stoi na straży dojrzewania neuronów. Jeśli dzieje się coś niepokojącego, białko S-100-beta kieruje wadliwą komórkę na drogę na drogę apoptozy (programowanej śmierci), by ta została zastąpiona przez inną, prawidłową jednostkę.

rola cynku w organizmie - cynk a proces nauki

W jaki sposób cynk wpływa na procesy zapamiętywania / uczenia się?

Deficyt cynku nieuchronnie prowadzi do zaburzeń umiejętności uczenia się, skupiania uwagi czy zapamiętywania. Odgrywa olbrzymią rolę w procesach formowania hipokampa oraz w nieznacznym stopniu, na jego wielkość, co jest determinantą inteligencji. W odpowiednich fragmentach hipokampa udało się wykazać obecność pokładów cynku, tuż po narodzinach. Okazało się, że ilość cynkowych złóż niebagatelnie wzrosła w ciągu kilku najbliższych dni. Organizm wysyła stosowne związki, do miejsc, w których te są potrzebne. Oznacza, że cynk jest ważnym substratem w rozwoju płata limbicznego.

Jedną z najbardziej specyficznych dla procesu uczenia się i zapamiętywania cech, jest synapsogeneza (powstawanie nowych synaps) w mózgu. Zakończenia aksonów, które kumulują cynk w pęcherzykach synaps tworzone są już w okresie postnatalnym. Badania naukowe dowodzą, że im więcej podejmujemy prób nauki, tym więcej synaps powstaje, a my stajemy się coraz to lepsi. Ważne jednak, by łączyć naukę z prawidłową suplementacją i dobrą dietą. Dobrze wiedzieć, że hipokamp jest bardzo czułą strukturą na niedobory cynku. W skrajnych przypadkach deficytu obserwuje się otępienie, brak skupienia i zmęczenie. To zjawisko jest szczególnie zauważalne w przypadku demencji występujących u osób starszych.

Cynk a uroda

Chyba każda niewiasta doceni to, że cynk wpływa na jakość włosów, skóry i paznokci. A ponieważ, reguluje procesy proliferacyjne komórek, przyspiesza gojenie się ran. Cynk zapobiega również, powstawaniu nieestetycznych krost i wyprysków na twarzy.

Źródła cynku

Najlepszym źródłem cynku są produkty pochodzenia zwierzęcego. Ponieważ nie zawierają fitynianów ani szczawianów, ryzyko, że wchłanianie cynku będzie zaburzone, jest bliskie zeru. Produkty zawierające spore pokłady cynku to: owoce morza, ostrygi, małże, kraby, ryby. Warto sięgnąć także, po wątróbkę i czerwone mięso. Poza tym, na uwagę zasługują kurze jaja, kasza gryczana, żółte sery, pestki dyni. Wegetarianom i weganom zaleca się przyjmowanie pełnoziarnistych produktów zbożowych.

Mogą Ci się również spodobać