Resorption
Die Resorption erfolgt durch aktiven – carriervermittelten – und passiven Transport hauptsächlich im oberen Teil des Dünndarms [12]. Die Absorptionsrate wird zum einen vom Versorgungsstatus des Körpers beeinflusst [10, 13]. Ein erhöhter Zinkbedarf führt zu einer verstärkten Absorption aus der Nahrung. Bei einer guten Versorgungssituation des Körpers mit Zink ist die Resorptionsrate aus der Nahrung hingegen niedrig [10, 13]. Zum anderen spielen bei der Resorption von Zink verschiedene Nahrungsbestandteile eine wesentliche Rolle. Gefördert wird die Resorption durch niedermolekulare Komplexbildner wie Aminosäuren, Citrat [4, 13], Cystein und Histidin [11]. Zudem ist das Spurenelement aus tierischen Lebensmitteln besser verfügbar als aus pflanzlichen [4, 10].
Folgende Nahrungsbestandteile hemmen in höheren Dosen die Zinkresorption
- Calcium [2, 3, 11, 13]
- Kupfer [2, 3, 11, 13]
- Eisen [2, 3, 11, 13]
- Phosphat [2, 3, 11, 13]
- Cadmium [2, 3, 11, 13]
- Schwermetalle [2, 3, 11, 13]
- Weizenkleie [6]
- Ballaststoffe, Glucosinolate und Phytate aus Getreide und Gemüse [2, 3, 11, 13].
Ausscheidung
Die Zinkausscheidung erfolgt vorwiegend über Galle und Pankreas (Bauchspeicheldrüse) in den Darm, nur ein geringer Teil wird über die Niere ausgeschieden (<10 %). Weitere Verluste treten über Haut, Schweiß, Sperma, Haare und Menstruationszyklus auf [5, 7, 11].
Zinkabhängige Enzymfunktionen
Zink gehört aufgrund seiner ubiquitären Beteiligung an den vielfältigsten biologischen Reaktionen zu den wichtigsten Spurenelementen. Der essentielle Vitalstoff ist Bestandteil oder Kofaktor von mehr als 200 bisher bekannten Enzymen und Proteinen [11, 12].
Zink ist für die Konfiguration nichtenzymatischer Proteine relevant [11, 12] und erfüllt strukturelle, regulatorische und katalytische Aufgaben bei einer Vielzahl von Metalloenzymen wie
- DNA- und RNA-Polymerasen [9, 11]
- Carboanhydrasen – schnelle Freisetzung und Abatmung des Kohlendioxids, ein Mangel an Carboanhydrase aufgrund eines Zinkdefizits fördert eine saure Stoffwechsellage [9, 13]
- Dehydrogenasen [9, 11]
- Oxidoreduktasen [11]
- Transferasen [11]
- Hydrolasen [11]
- Isomerasen [11]
- Ligasen [11]
- Alkalische Phosphatasen [9, 11]
- Phospholipasen [9, 11]
Weitere wichtige Enzymfunktionen
- Schutz gegen Freie Radikale – durch Superoxid-Dismutase und Zink-Thionein [14]
- Körperabwehr – bei zellulärer und humoraler Immunität [14]
- Nukleinsäurematabolismus – stabilisiert die Strukturen von RNA, DNA und Ribosomen, schützt sie von Oxidation und fördert Differenzierung und Genexpression [1, 11, 13, 14]
- Zellproliferation bei Verletzungen sowie Entwicklungs-, Wachstums- und Regenerationsprozesse – beim Thymidineinbau in Zellkulturen, bei der Entwicklung von Feten, bei der Leberregeneration, bei der Wundheilung und Verbrennungen werden hohe Zinkmengen benötigt [1, 10, 12, 13, 14]
- Blutbildung [14]
- Aufrechterhaltung von Membran- und Proteinstrukturen [11, 14]
- Steuerung der Proteinsynthese über zinkabhängige Transkriptionsfaktoren – Zink ist insbesondere für den Stoffwechsel der Aminosäure Cystein essentiell, das sich in Haut und Haar befindet [2, 10, 14]
- Fettsäure- und Prostaglandin-Stoffwechsel [14]
- Neurotransmitter-Stoffwechsel im Gehirn [14]
- Sinnesfunktionen – sehen, hören, riechen und schmecken [14]
- Aufbau und Degradation des Bindegewebes [2]
- Stoffwechsel von Geschlechtshormonen – Keimdrüsen und Fortpflanzung [14]
- Verminderung der Darmaufnahme toxischer Schwermetalle, wie Blei, Cadmium und Quecksilber [14]
Zink ist beim Auf- und Abbau verschiedener Neurotransmitter, vor allem von Glutamat und von der Gamma-Aminobuttersäure (GABA) beteiligt. Außerdem moduliert das Spurenelement Aminosäurerezeptoren, insbesondere NMDA-Rezeptoren (Glutamatrezeptoren), wodurch eine von Glutamat verursachte erhöhte Erregbarkeit herabgesetzt wird. Diese Funktion spielt beispielsweise bei Epilepsie und Fieberkrämpfen eine wesentliche Rolle [14].Des Weiteren beeinflusst Zink die Aktivität der Glutamat-Decarboxylase, welche für die Synthese von Gamma-Aminobuttersäure von Bedeutung ist. GABA stellt den wichtigsten hemmenden Neurotransmitter dar. Bei Zinkmangel wird die Bildung von GABA eingeschränkt, was schließlich zu einer erhöhten Erregbarkeit der Nervenzellen führt [14].
Hormonelle Funktionen
Zink ist ein unerlässlicher Vitalstoff für die Synthese, Speicherung und Sekretion von Insulin in den Beta-Zellen des endokrinen Pankreas und für dessen Wirkung an der Zelle erforderlich [10, 11, 15]. Ein guter Versorgungsstatus des Körpers mit Zink ist auch für die Funktion von Proteohormonen (Hormone mit Eiweißcharakter) wie Glukagon, Gonadotropin, Wachstumshormon und Sexualhormone von wesentlicher Bedeutung [11]. Zudem ist das Spurenelement am Stoffwechsel von Schilddrüsenhormonen, Wachstumshormonen und Prostaglandinen beteiligt. Zink ist weiterhin für die Bildung von Testosteron essentiell, wodurch es die Entwicklung und Reifung männlicher Geschlechtsorgane sowie die Spermatogenese beeinflusst [15]. Ebenso spielt Zink für die Fruchtbarkeit der Frau eine wichtige Rolle [14]. Hierbei bildet Zink unter anderem mit für die Frau bedeutsamen hypophysären Gonadotropinen, luteinisierenden Hormonen (LH) und Steroidhormonen (SH) dissoziierbare Zink-Protein-Hormonkomplexe. Dadurch wird die Aktivität dieser Hormone stimuliert [14].
Antioxidative Funktionen
Zink besitzt akute und chronische antioxidative Eigenschaften, die auf der anhaltenden Induktion von antioxidativen Stoffen beruhen. Dazu zählt die Induktion und Aufrechterhaltung zellulärer Konzentrationen des Hydroxylradikalfängers Metallothionein sowie des reduzierten Glutathions. Auf diese Weise werden die Zellen vor radikalischen Angriffen geschützt und deren Membranen stabilisiert [1, 13]. Da Zink ein Antagonist von Eisen und Kupfer ist, reduziert es deren Reaktivität im Prozess der Radikalenbildung [1, 13]. Des Weiteren hemmt Zink die Resorption von Blei und Kadmium und schützt so vor Intoxikationen mit diesen Schadstoffen aus der Umwelt [1].Schließlich sind bei Zinkmangel unter anderem die Erythrozyten (roten Blutkörperchen) vor radikalischen Angriffen ungenügend geschützt [1]. Ebenso werden infolge eines Zinkdefizites vermehrt Lipidperoxidationen beobachtet [1]. Durch eine Substitution mit Zink können solche Veränderungen weitgehend normalisiert werden [1].Darüber hinaus ist Zink für andere zellmembranassoziierte Funktionen (Zellkommunikation) und Strukturen (Cytoskelett) überaus wichtig [1]. Das Cytoskelett ist ein Gerüst aus elastischen Strukturen – Mikrotubuli und Mikrofilamente –, das der Zelle nach außen Halt verleiht und als Unterlage für Transport- und Stoffwechselprozesse dient.
Immunmodulierende EffekteT-Helfer-, T-Killer- und Natural-Killerzellen sind für eine optimale Funktion des Immunsystems unentbehrlich. Eine normale Aktivität dieser T-Zellen setzt eine ausreichende Zinkversorgung voraus [1, 13]. Ebenso beeinflusst der Zinkstatus im Körper die Ausbildung etlicher Lymphokine, die auf Wachstum, Differenzierung und Aktivität der Zellen des Immunsystems wirken [1, 13]. Die Immunabwehr stärkende Makrophagen entfalten ihre volle Wirkung nur bei ausreichender Zinkzufuhr. Sie sind in der Lage, fremde Keime und Stoffe aus dem Körper zu entfernen und Antikörper zu produzieren (Monozyten-Makrophagen-System) [1, 2].Experimentelle Befunde haben gezeigt, dass Zinksalze die Replikation von Rhinoviren hemmen und Zellbestandteile vor Schädigungen durch bakterielle Toxine schützen [8].Eine Mangelversorgung an Zink führt bei Tieren zu einer Thymusatrophie, wodurch die Reifung bestimmter weißer Blutkörperchen, der T-Lymphozyten, zu spezialisierten Zellen des Immunsystems verhindert wird [1]. Schließlich nimmt die Anzahl der T-Lymphozyten ab [1, 13]. Zudem ist die Produktion von Thymushormonen, welche für die Differenzierung und Entwicklung von T-Lymphozyten bedeutsam sind, reduziert [1].Für die Abnahme der T-Zellen ist auch durch Zinkmangel verursachter Stress und eine dadurch ausgelöste Zunahme adrenaler Steroide mitverantwortlich [1].
Funktionen im Vitamin A- Stoffwechsel
Zink ist für den Sehvorgang ein essentieller Vitalstoff. Als Bestandteil der Alkoholdehydrogenase ist Zink an der Umwandlung von Retinol in Retinal beteiligt. Hinzu kommt, dass das Spurenelement zur Synthese des retinolbindenden Proteins (RBP) benötigt wird, das Vitamin A beziehungsweise Retinol aus der Leber in andere Organe beziehungsweise Gewebe, insbesondere in die Netzhaut transportiert [1, 11, 13, 14].
Funktionen für Haut und Hautanhangsgebilde
Hautveränderungen im Zinkmangel haben bestätigt, dass Zink für die normale Funktion von Haut und ihre Anhangsorgane wie Haare und Nägel unerlässlich ist. Insbesondere ist das Spurenelement für die Umwandlungsprozesse der Haut vom Stratum germinativum (innerste Schicht) zum Stratum corneum (äußere Schicht, eigentliche Hautoberfläche) von erheblicher Bedeutung [1, 13]. Zink beeinflusst zudem die Dehydrierung von Linol- zu Linolensäure. Diese essentiellen Fettsäuren sind für eine geregelte Verhornung der Haut verantwortlich [1].Darüber hinaus ist Zink für den Cystinstoffwechsel der Haarwurzel relevant und damit maßgeblich an der Strukturfestigkeit von Haaren sowie Nägeln beteiligt [11, 13].
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