1 ZINEKZINEK MUDr. Michaela Králíková Biochemický ústav LF MU E-mail: mkralik@med.muni.cz 2 qqq 3 ZINEKZINEK ((ZincumZincum)) ZnZn • Z = 30 • Ar = 65,39 • sk. II. B • [Ar]3d104s2 • ox. č. II • namodralý stříbřitě bílý kov • objev 1746 A. S. Marggraf, již ve starověku se rudy Zn používaly při výrobě mosazí 4 ZnZn++++ •• 2. nejhojnější2. nejhojnější mikroelementmikroelement •• v organismuv organismu 1,51,5--2 g,2 g, převážně vpřevážně v prostatě, svalech,prostatě, svalech, ledvinách a kostechledvinách a kostech •• referenční hodnotyreferenční hodnoty ZnZn/S =/S = 700700 –– 17001700 µµµµµµµµg/lg/l 1010 –– 2525 µµµµµµµµmolmol/l/l •• stav v ČRstav v ČR 834 – 900 µg/l •• cirkadiánnícirkadiánní rytmusrytmus s maximy v 9 a 18 hod., po jídle pokless maximy v 9 a 18 hod., po jídle pokles •• možnost ovlivnění RAF, léky (možnost ovlivnění RAF, léky (chelatujícímichelatujícími), těhotenstvím), těhotenstvím •• inverzní závislostinverzní závislost ZnZn / CRP,/ CRP, přímá závislostpřímá závislost ZnZn / albumin/ albumin stanovujeme společněstanovujeme společně •• typickýtypický intracelulární prvekintracelulární prvek -- při katabolismu se z buněkpři katabolismu se z buněk vyplavuje a vzestup /S je úměrný stupni katabolismuvyplavuje a vzestup /S je úměrný stupni katabolismu 5 MetabolismusMetabolismus •• AbsorpceAbsorpce •• Transport a distribuce v organismuTransport a distribuce v organismu •• ExkreceExkrece 6 Digesce a absorpceDigesce a absorpce •• 5858--77%77% ZnZn přijatého potravoupřijatého potravou • Duodenum a jejunumjejunum, méně žaludek a tlusté střevo • při digesci uvolnění Zn2+ → tvorba komplexů s AK (His, Met, Cys), fosfáty, sulfáty aj. kyselinami → absorpce (org. lépe než anorg.) • kompetice s Cu, Cd, Fe •• ↓↓ oxaloxaláát,t, fytátfytát,, tanintanin, vláknina,, vláknina, CuCu, Cd,, Cd, FeFe •• ↑↑ proteinyproteiny •• při dodávání nadbytkupři dodávání nadbytku ZnZn zpočátku absorpce roste, pakzpočátku absorpce roste, pak klesá, za 4 dny rovnováha (podílí se na ní i zvýšenáklesá, za 4 dny rovnováha (podílí se na ní i zvýšená sekrece střevní sliznicí), při deficitusekrece střevní sliznicí), při deficitu ZnZn absorpce většíabsorpce větší 7 ZnZn vv enterocytechenterocytech •• vazba navazba na metalothioneinmetalothionein – zajišťuje homeostázu transportu do cirkulace: • ↑ Zn stimuluje syntézu metalothioneinu (vazba na inhibitor metal-regulatory transcription faktoru → aktivace MTF → ↑ transkripce genu pro metalothionein) Zn- metalo- thionein deskvamace Zn AK, prot. 8 Transport a distribuce v organismuTransport a distribuce v organismu •• v krviv krvi vazba na albuminalbumin (65%), αααααααα--22-- makroglobulinmakroglobulin (32%), volný His avolný His a CysCys == biolbiol. dostupný. dostupný poolpool ZnZn •• 7575--88% v88% v eryery (karbonátdehydratáza, SOD, chyby v analýze hemolyzovaných vzorků!) •• transport dotransport do jaterjater,, odkud dále uvolňovánodkud dále uvolňován • v játrech není skladovánnení skladován při omezenípři omezení přívodu rychle deficitpřívodu rychle deficit • vychytáván tkáněmi,tkáněmi, kde ICIC vazba na metalothioneinmetalothionein 9 ExkreceExkrece •• převážněpřevážně stolicístolicí (cca 10 mg/d)(cca 10 mg/d) –– ZnZn neabsorbovanýneabsorbovaný a vyloučený do střevaa vyloučený do střeva pankreatickou šťávou apankreatickou šťávou a žlučí,žlučí, deskvamacedeskvamace epiteluepitelu •• močímočí -- 22 -- 10% celkového množství (0,310% celkového množství (0,3--0,60,6 mg/d)mg/d) •• ztráty močí rostou při stresu, po úrazech a operacích,ztráty močí rostou při stresu, po úrazech a operacích, po podávání masivních dávek (100 mg/d) ZnSOpo podávání masivních dávek (100 mg/d) ZnSO44;; uu novorozenců vysoká exkrecenovorozenců vysoká exkrece ZnZn a současně nízkáa současně nízká koncentrace v sérukoncentrace v séru •• mateřské mlékomateřské mléko aa profuzníprofuzní pocenípocení,, normální ztrátynormální ztráty potem 2potem 2 -- 3 mg/d3 mg/d 10 ZnZn v organismuv organismu • obsah regulován mírou absorpce a exkrece •• kofaktorkofaktor enzymů:enzymů: alkoholdehydrogenázaalkoholdehydrogenáza, LD, GMD, SOD,, LD, GMD, SOD, AST, DNAAST, DNA-- a RNAa RNA--polymerázypolymerázy, ALP,, ALP, ACE,ACE, kolagenázakolagenáza,, karboxypeptidázykarboxypeptidázy,, aldolázyaldolázy,, karbonátdehydratázakarbonátdehydratáza (první(první popsanýpopsaný ZnZn enzym, 1936),enzym, 1936), AMS, MS, BHMT,AMS, MS, BHMT, thymidinkinázathymidinkináza,, levulinátdehydratázalevulinátdehydratáza,, neutrálníneutrální proteázyproteázy,, fosfodiesterázafosfodiesteráza, ....., ..... •• více než 200více než 200 11 •• AlkoholdehydrogenázaAlkoholdehydrogenáza (játra, žaludek): R-OH + NADNAD++ →→ R=O + NADH + HR=O + NADH + H++ •• LDLD (játra, ledviny, svaly): laktát + NAD+ ↔ pyruvát + NADH + H++ •• ASTAST (j(jáátra,tra, eryery,, ledviny, svaly, mozek): AspAsp + 2+ 2--OGOG ↔ OA + Glu •• ALPALP ((ubikvitubikvitéérnrněě):): defosforylacedefosforylace •• GMDGMD (ubikvitubikvitéérnrněě):): GluGlu + NAD(P)+ NAD(P)+ + H2O ↔ 22--OG + NAD(P)H +OG + NAD(P)H + H++ + NH+ NH44 ++ •• KarbonátdehydratázaKarbonátdehydratáza (ubikvitérně): • CO2 + H2O ↔ HCO33 -- ++ H++ 12 SODSOD 2 O2 O22 ··-- + 2 H+ 2 H++ →→→→→→→→ OO22 + H+ H22OO22 •• SOD 1:SOD 1: cytoplazma, 2cytoplazma, 2 podjednotkypodjednotky, v každé, v každé 11 CuCu a 1a 1 ZnZn •• EECC--SOD:SOD: 44 podjednotkypodjednotky •• ZnZn22++ -- fcefce stabilizační, přímo se katalýzystabilizační, přímo se katalýzy neúčastníneúčastní •• CuCu2+2+ -- katalýzakatalýza dismutacedismutace OO 22 ··-- 13 ZnZn –– pozitivní ovlivnění metabolismupozitivní ovlivnění metabolismu HcyHcy •• kofaktorkofaktor methioninsyntázymethioninsyntázy MS:MS: HcyHcy →→ MetMet •• kofaktorkofaktor BHMT:BHMT: betainbetain ++ HcyHcy → N, N→ N, N--dimethylglycindimethylglycin + Met+ Met •• kofaktorkofaktor γγγγγγγγ--glutamylhydrolázyglutamylhydrolázy:: štěpeníštěpení polyglutamátpolyglutamát →→ monoglutamátmonoglutamát, který se, který se vstřebávávstřebává folát, B12 14 VýznamVýznam • stabilizuje strukturu proteinů, RNA, DNA, ribosomů a komplexů hormon-receptor • stabilizuje buněčné membrány • potřebný pro syntézu NA, ovlivňuje dělení bb., růst, regeneraci • udržuje integritu a bariérovou fci kůže • podporuje hojení ran 15 VýznamVýznam • podporuje absorpci glukózy, ovlivňuje syntézu inzulinu, prodlužuje jeho účinek, usnadňuje vazbu inzulinových receptorů na hepatocyty • potřebný pro buněčnou proliferaci, tvorbu vaziva a spermií, produkci testosteronu • nezbytný pro imunitu, hl. buněčnou • ↑ rezistenci k infekcím, zvláště herpetickým 16 VýznamVýznam • ovlivňuje syntézu RBP (retinol binding prot.) • antioxidační působení (SOD), ↓ lipoperoxidace, stabilizace membrán • detoxikační fce, ↓ tox. účinku Pb a Cd • zlepšuje vytrvalost a svalovou sílu (LD?) • usnadňuje adhezi a agregaci trombocytů • nutný pro fci thymu (hormon thymulin) 17 Příjem potravouPříjem potravou •• Hlavní zdroje v potravěHlavní zdroje v potravě •• mořské rybymořské ryby •• červené druhy masa, vnitřnostičervené druhy masa, vnitřnosti • ovesné vločky • celozrnné pečivo • luštěniny • ořechy •• DDDDDD:: 1212 ♂ -- 1515 ♀ mg/d,mg/d, těhotné a kojící 15-22 mg/d }biologicky nedostupný 18 DeficitDeficit •• vrozenývrozený •• získanýzískaný •• 400400 -- 700700 µµµµµµµµg/lg/l slabýslabý •• << 400400 µµµµµµµµg/l silnýg/l silný 19 DeficitDeficit •• vrozenývrozený • získaný 20 AcrodermatitisAcrodermatitis enteropathicaenteropathica DanboltDanbolt--ClossůvClossův sysy •• AR dědičnáAR dědičná •• porucha resorpce a transportuporucha resorpce a transportu ZnZn nebonebo chybění enzymu,chybění enzymu, ktkt. rozkládá komplex kravské. rozkládá komplex kravské mlékomléko--ZnZn •• projevy brzy po přechodu na kravsképrojevy brzy po přechodu na kravské mlékomléko •• ZnZn /S/S ~~ 66 µµµµµµµµmolmol/l/l 21 AcrodermatitisAcrodermatitis enteropathicaenteropathica •• Klinické projevy:Klinické projevy: •• šupinatýšupinatý erytémerytém na končetinách a v anogenitální oblasti s puchýři, pustulami as puchýři, pustulami a krustamikrustami •• lézeléze kolemkolem tělních otvorůtělních otvorů (cheilitida, stomatitida, glositida) •• alopeciealopecie •• chronické průjmychronické průjmy •• následné neprospívání (až ke kachexii)následné neprospívání (až ke kachexii) •• postižení očí, nehtůpostižení očí, nehtů •• poruchaporucha imunityimunity 22 DeficitDeficit • vrozený •• získanýzískaný 23 Získaný deficitZískaný deficit -- příčinypříčiny •• malnutricemalnutrice ((veganévegané)) •• malabsorpcemalabsorpce •• nedostatečnánedostatečná suplementacesuplementace (dlouhodobá(dlouhodobá parenterální výživa)parenterální výživa) •• zvýšené ztráty při katabolismu, popálenináchzvýšené ztráty při katabolismu, popáleninách •• deficit při terapiideficit při terapii penicilaminempenicilaminem,, deferoxaminemdeferoxaminem,, kortikosteroidy,kortikosteroidy, antikonvulzivyantikonvulzivy •• větší potřeba v graviditě, během kojení a růstuvětší potřeba v graviditě, během kojení a růstu 24 Získaný deficitZískaný deficit –– klinický obrazklinický obraz •• porucha růstu a sexuálního vývojeporucha růstu a sexuálního vývoje •• zhoršené hojení ran, kožní afekce, vypadávánízhoršené hojení ran, kožní afekce, vypadávání vlasů, červené zabarvení kůževlasů, červené zabarvení kůže •• poruchy imunity (zvl. Tporuchy imunity (zvl. T--bbbb.) se zvýšenou.) se zvýšenou náchylností knáchylností k infekcíminfekcím •• oligospermieoligospermie, komplikace těhotenství,, komplikace těhotenství, ovariálníovariální dysfcedysfce 25 Získaný deficitZískaný deficit –– klinický obrazklinický obraz •• sníženásnížená glcglc tolerancetolerance •• průjem, nechutenstvíprůjem, nechutenství •• ztráta nebo porucha chuti a čichuztráta nebo porucha chuti a čichu •• zvětšení sleziny a jater (bolesti břicha)zvětšení sleziny a jater (bolesti břicha) •• poruchy řeči, ataxie, depreseporuchy řeči, ataxie, deprese •• šeroslepostšeroslepost •• ↑↑ výskyt malignit a alergivýskyt malignit a alergiíí 26 ToxicitaToxicita •• akutní intoxikace:akutní intoxikace: •• bolest vbolest v epigastriuepigastriu,, nauzeanauzea, zvracení, průjem, zvracení, průjem •• expozice parámexpozice parám ZnZn solí:solí: • za 4-8 hod. kovová chuť v ústech, kašel, bolesti hlavy a svalů, zvracení, třesavka • za 10-12 hod horečka 39-40°C, pocení, spánek; proteinurie, glykosurie, leukocytóza •• inhalace ZnClinhalace ZnCl22:: podráždění dých. cest, BPN, edém plic, fibróza •• expozice ZnClexpozice ZnCl22:: podráždění kůže, eroze až vředy; podráždění GIT (zvracení, průjem, křeče v epigastriu, krvácení z erozí, ↑ ALT, AST, lipáza) 27 ToxicitaToxicita •• chronická intoxikace:chronická intoxikace: •• snížení absorpce a následnýsnížení absorpce a následný deficitdeficit CuCu (kompetice o střevní absorpci a transportní proteiny, podávání nadbytku Zn se proto užívá při léčbě Wilsonovy choroby) •• ↓↓ HDLHDL •• ananéémiemie •• por.por. fcefce GITGIT 28 PoužitíPoužití • hojení popálenin a kožních defektů, zvláště dekubitů a bércových vředů • terapie Wilsonovy choroby spolu s D- penicilaminem • akné a herpetiformní dermatitida • otrava těžkými kovy (↑ syntézy metalothioneinu, který ionty kovů naváže) •• glukonátglukonát ZnZn2+2+, ZnSO, ZnSO44