Цинк та його біологічний вплив на організм
DOI:
https://doi.org/10.26641/1997-9665.2025.2.105-112Ключові слова:
цинк, діабет, анемія, ожиріння, жіноча та чоловіча статеві системи, імунна система, нервова система.Анотація
Актуальність. Цинк є важливим мікроелементом, який присутній у всіх тканинах та рідинах організму, переважно внутрішньоклітинно. Він відіграє важливу роль у підтримці гомеостазу. Входить до складу близько 3000 білків людини, в яких служить каталітичним, структурним або регуляторним іоном. Таким чином, він відіграє вирішальну роль у правильному функціонуванні клітин (включаючи їх диференціацію, зростання та поділ), ендокринної та імунної системи, транскрипції, синтезі білків, РНК та ДНК. Цинк також має вирішальне значення для підтримки окисно-відновного балансу. Мета даного огляду узагальнити дані про біологію цинку та його конкретні ефекти на здоров'я. З огляду на велику кількість досліджень з біології та патології цинку огляд присвячений деяким аспектам біології цинку. Методи. Було проведено широкий збір та аналіз літературних наукових даних щодо впливу цинку на живий організм у науково-метричних базах PubMed, Web of Science, Google Scholar. Результати. Згідно з літературними даними, дефіцит цинку призводить до уповільнення темпів зростання у дітей та до деяких аномалій мозку, які впливають на нейромоторні та когнітивні функції у дорослих. Він позитивно впливає на секрецію і чутливість гормону росту. Наявні дані також демонструють значне зниження рівня цинку в крові, сироватці та волоссі у людей із надмірною вагою/ожирінням. Також цинк відіграє важливу роль в обробці глюкози, включаючи участь у синтезі, зберіганні та секреції інсуліну, та стримуванні запальних цитокінів. У той же час зв’язок цинку з анемією можна розділити на три основні форми: дефіцит цинку, що сприяє анемії, надмірне споживання цинку, що призводить до анемії, і анемія, що веде до аномальних рівнів цинку в крові в організмі. Крім того, цинк відіграє важливу роль у репродуктивній системі обох статей, оскільки необхідний для розвитку сперматозоїдів, овуляції, запліднення, нормальної вагітності, розвитку плода та пологів та є важливим регулятор розвитку та функціонування імунної системи. Підсумок. Цинк є важливим мікроелементом для здоров'я людини. Правильне, але не надмірне споживання цинку може принести користь населенню.
Посилання
Prasad AS. Impact of the discovery of human zinc deficiency on health. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2014;28(4):357–363. doi.org/10.1016/j.jtemb.2014.09.002
Prasad AS. Zinc is an antioxidant and anti-inflammatory agent: Its role in human health. Frontiers in Nutrition. 2014;1:14. doi.org/10.3389/fnut.2014.00014
Haase H, Rink L. Multiple impacts of zinc on immune function. Metallomics. 2014;6:1175–80. doi: 10.1039/c3mt00353a
Takagishi T, Hara T, Fukada T. Recent advances in the role of SLC39A/ZIP zinc transporters in vivo . Int J Mol Sci. 2017;18(12):2708. doi: 10.3390/ijms18122708
Franco C, Canzoniero LMT. Zinc homeostasis and redox alterations in obesity. Front Endocrinol (Lausanne). 2024;14 doi: 10.3389/fendo.2023.1273177
Maret W. Zinc biochemistry: From a single zinc enzyme to a key element of life. Adv. Nutr. 2013;4:82–91. doi: 10.3945/an.112.003038.
Skalny AV, Aschner M, Tinkov AA. Zinc. Adv Food Nutr Res. 2021;96:251-310. doi: 10.1016/bs.afnr.2021.01.003.
Jarosz M, Olbert M, Wyszogrodzka G, Młyniec K, & Librowski T. Antioxidant and anti-inflammatory effects of zinc. Zinc-dependent NF-κB signaling. Inflammopharmacology, 2017;25(1), 11–24. DOI: 10.1007/s10787-017-0309-4
World Health Organisation: Quantifying selected major risks to health. In: The World Health Report Geneva; 2002
Ranasinghe P, Wathurapatha WS, Ishara MH, Jayawardana R, Galappatthy P, Katulanda P, Constantine GR. Effects of Zinc supplementation on serum lipids: a systematic review and meta-analysis. Nutr Metab (Lond). 2015;12:26. doi: 10.1186/s12986-015-0023-4
Prasad AS. Discovery of human zinc deficiency: Its impact on human health and disease. Adv. Nutr. 2013;4:176–190. doi: 10.3945/an.112.003210.
Babaali E, Rahmdel S, Berizi E, Akhlaghi M, Gotz F, Mazloomi SM. Dietary intakes of zinc, copper, magnesium, calcium, phosphorus, and sodium by the general adult population aged 20-50 years in Shiraz, Iran: A Total Diet Study Approach. Nutrients. 2020;12:3370. DOI: 10.3390/nu12113370
Kambe T, Tsuji T, Hashimoto A, Itsumura N. The Physiological, Biochemical, and Molecular Roles of Zinc Transporters in Zinc Homeostasis and Metabolism. Physiol. Rev. 2015;95:749–784. doi: 10.1152/physrev.00035.2014
Hennigar SR, Kelley AM, McClung JP. Metallothionein and zinc transporter expression in circulating human blood cells as biomarkers of zinc status: a systematic review. Adv. Nutr. 2016;7:735–746. doi: 10.3945/an.116.012518.
Alves CX, Vale SHL, Dantas MMG, Maia AA, Franca MC, Marchini JS, Leite LD, Brandao-Neto J. Positive effects of zinc supplementation on growth, GH, IGF1, and IGFBP3 in eutrophic children. J Pediatr Endocrinol Metab. 2012;25(9–10):881–7. doi: 10.1515/jpem-2012-0120.
Sun P, Wang S, Jiang Y, Tao Y, Tian Y, Zhu K, Wan H, Zhang L, Zhang L. Zip1, Zip2, and Zip8 mRNA expressions were associated with growth hormone level during the growth hormone provocation test in children with short stature. Biol Trace Elem Res. 2013;155(1):11–22. doi: 10.1007/s12011-013-9764-y.
Monfared V, Salehian A, Nikniaz Z, Ebrahimpour-Koujan S, Faghfoori Z. The effect of zinc supplementation on anthropometric measurements in healthy children over two years: a systematic review and meta-analysis. BMC Pediatr. 2023;23(1):414. doi: 10.1186/s12887-023-04249-x.
Hosseini B, Saedisomeolia A, Allman-Farinelli M. Association Between Antioxidant Intake/Status and Obesity: A Systematic Review of Observational Studies. Biol. Trace Elem. Res. 2017;175:287–297. doi: 10.1007/s12011-016-0785-1.
Khorshidi M, Zarezadeh M, Sadeghi A, Teymouri A, Emami M.R, Kord-Varkaneh H, Aryaeian N, Rahmani J, Mousavi SM. The Effect of Zinc Supplementation on Serum Leptin Levels: A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials. Horm. Metab. Res. 2019;51:503–510. doi: 10.1055/a-0955-6662.
Zavros A, Andreou E, Aphamis G, Bogdanis GC, Sakkas GK, Roupa Z, Giannaki CD. The Effects of Zinc and Selenium Co-Supplementation on Resting Metabolic Rate, Thyroid Function, Physical Fitness, and Functional Capacity in Overweight and Obese People under a Hypocaloric Diet: A Randomized, Double-Blind, and Placebo-Controlled Trial. Nutrients. 2023;15(14):3133. doi: 10.3390/nu15143133.
Fan G, Dang X, Li Y, Chen J, Zhao R, & Yang X. Zinc-α2-glycoprotein promotes browning of white adipose tissue in cold-exposed male mice. Molecular and Cellular Endocrinology. 2020;501, 110669 doi.org/10.1016/j.mce.2019.110669
Rios-Lugo MJ, Madrigal-Arellano C, Gaytán-Hernández D, Hernández-Mendoza H, & Romero-Guzmán ET. Association of serum zinc levels in overweight and obesity. Biological Trace Element Research. 2020;198:51–57. doi: 10.1007/s12011-020-02060-8
Suliburska J, Bogdański P, Pupek-Musialik D, & Krejpcio Z. Dietary intake and serum and hair concentrations of minerals and their relationship with serum lipids and glucose levels in hypertensive and obese patients with insulin resistance. Biological Trace Element Research. 2011;139(2):137–150. doi: 10.1007/s12011-010-8650-0
Payahoo L, Ostadrahimi A, Mobasseri M, Bishak YK, Farrin N, Jafarabadi MA, et al. Effects of zinc supplementation on the anthropometric measurements, lipid profiles and fasting blood glucose in the healthy obese adults. Advanced Pharmaceutical Bulletin. 2013;3(1):161. doi: 10.5681/apb.2013.027
Khorsandi H, Nikpayam O, Yousefi R, Parandoosh M, Hosseinzadeh N, Saidpour A, et al. Zinc supplementation improves body weight management, inflammatory biomarkers and insulin resistance in individuals with obesity: A randomized, placebo-controlled, double-blind trial. Diabetology & Metabolic Syndrome. 2019;11(1):101. doi: 10.1186/s13098-019-0497-8
Peel R, Hure A, Wiggers J, McEvoy M, Holliday E, Searles A, et al. Zinc in preventing the progression of pre-diabetes (ZIPPeD Study)–study protocol for a randomised placebo-controlled trial in Australia. Trials. 2019;20(1):219. doi: 10.1186/s13063-019-3317-4.
Attia JR, Holliday E, Weaver N, Peel R, Fleming KC, Hure A, Wiggers J, McEvoy M, Searles A, Reeves P, Ranasinghe P, Jayawardena R, Samman S, Luu J, Rissel C, Acharya S. The effect of zinc supplementation on glucose homeostasis: a randomised double-blind placebo-controlled trial. Acta Diabetol. 2022;59(7):965-975. doi: 10.1007/s00592-022-01888-x.
Jansen J, Karges W, Rink L. Zinc and diabetes--clinical links and molecular mechanisms. J Nutr Biochem. 2009;20(6):399-417. doi: 10.1016/j.jnutbio.2009.01.009.
Lopez A, Cacoub P, Macdougall IC, Peyrin-Biroulet L. Iron deficiency anaemia. Lancet. 2016;387:907–916. doi: 10.1016/S0140-6736(15)60865-0.
Northrop-Clewes CA, Thurnham DI. Biomarkers for the differentiation of anemia and their clinical usefulness. J. Blood Med. 2013;4:11. doi: 10.2147/JBM.S29212
Zivot A, Lipton J.M, Narla A, Blanc L. Erythropoiesis: Insights into pathophysiology and treatments in 2017. Mol. Med. 2018;24:11. doi: 10.1186/s10020-018-0011-z.
Jelkmann W. Physiology and pharmacology of erythropoietin. Transfus. Med. Hemother. 2013;40:302–309. doi: 10.1159/000356193
King LE, Frentzel JW, Mann JJ, Fraker PJ. Chronic zinc deficiency in mice disrupted T cell lymphopoiesis and erythropoiesis while B cell lymphopoiesis and myelopoiesis were maintained. J. Am. Coll. Nutr. 2005;24:494–502. doi: 10.1080/07315724.2005.10719495.
King LE, Fraker PJ. Zinc deficiency in mice alters myelopoiesis and hematopoiesis. J. Nutr. 2002;132:3301–3307. doi: 10.1093/jn/132.11.3301
Jeng S-S, Chen Y-H Association of Zinc with Anemia. Nutrients. 2022;14(22):4918. doi: 10.3390/nu14224918.
Cummings JE, Kovacic JP. The ubiquitous role of zinc in health and disease. J. Vet. Emerg. Crit. Care. 2009;19:215–240. doi: 10.1111/j.1476-4431.2009.00418.x
Murarka S, Mishra V, Joshi P, Kumar S. Role of zinc in reproductive biology—An overview. Austin J. Reprod. Med. Infertil. 2015;2:1009.
Cicero AF, Allkanjari O, Busetto GM, Cai T, Larganà G, Magri V, Perlett G, Della Cuna FSR, Russo GI, Stamatiou K, et al. Nutraceutical treatment and prevention of benign prostatic hyperplasia and prostate cancer. Arch. Ital. Urol. Androl. 2019;91:139–152. doi: 10.4081/aiua.2019.3.139.
Das K, Buchholz N. Benign prostate hyperplasia and nutrition. Clin. Nutr. ESPEN. 2019;33:5–11. doi: 10.1016/j.clnesp.2019.07.015.
Cummings JE, Kovacic JP. The ubiquitous role of zinc in health and disease. J. Vet. Emerg. Crit. Care. 2009;19:215–240. doi: 10.1111/j.1476-4431.2009.00418.x.
Wilson RL, Grieger JA, Bianco-Miotto T, Roberts CT. Association between Maternal Zinc Status, Dietary Zinc Intake and Pregnancy Complications: A Systematic Review. Nutrients. 2016;8:641. doi: 10.3390/nu8100641.
Wang H, Hu Y-F, Hao J-H, Chen Y-H, Su P-Y, Wang Y, Yu Z, Fu L, Xu Y-Y, Zhang C, et al. Maternal zinc deficiency during pregnancy elevates the risks of fetal growth restriction: A population-based birth cohort study. Sci. Rep. 2015;5:11262. doi: 10.1038/srep11262.
Maret W. Zinc and human disease. Metal Ions and Human Diseases. 2013:13:389-414. doi: 10.1007/978-94-007-7500-8_12.
Nasiadek M, Stragierowicz J, Klimczak M, Kilanowicz A. The Role of Zinc in Selected Female Reproductive System Disorders. Nutrients. 2020;12(8):2464. doi: 10.3390/nu12082464.
Prakash A, Bharti K, Majeed ABA. Zinc: Indications in brain disorders. Fundam Clin Pharmacol. 2015;29:131–49. doi: 10.1111/fcp.12110.
Franco JL, Posser T, Brocardo PS, Trevisan R, Uliano-Silva M, Gabilan NH, Santos ARS, Leal RB, Rodrigues ALS, Farina M, Dafre AL. Involvement of glutathione, ERK1/2 phosphorylation and BDNF expression in the antidepressant-like effect of zinc in rats Behav. Brain Res. 2008;188(2):316-23. doi: 10.1016/j.bbr.2007.11.012.
Belviranlı M, Okudan N The effects of Ginkgo biloba extract on cognitive functions in aged female rats: the role of oxidative stress and brain-derived neurotrophic factor Behav. Brain Res. 2015;278:453-61. doi: 10.1016/j.bbr.2014.10.032.
Wang TY, Lee SY, Hu MC, Chen SL, Chang YH, Chu CH, Lin SH, Li CL, Wang LJ, Chen PS, Chen SH, Huang SY, Tzeng NS, Lee IH, Chen KC, Yang YK, Hong JS, Lu RB. More inflammation but less brain-derived neurotrophic factor in antisocial personality disorder. Psychoneuroendocrinology. 2017;85:42-48. doi: 10.1016/j.psyneuen.2017.08.006.
Yosaee S, Soltani S, Esteghamati A, Motevalian SA, Tehrani-Doost M, Clark CCT, Jazayeri S. Effects of zinc, vitamin D, and their co-supplementation on mood, serum cortisol, and brain-derived neurotrophic factor in patients with obesity and mild to moderate depressive symptoms: a phase II, 12-wk, 2× 2 factorial design, double-blind, randomized, placebo-controlled trial. Nutrition. 2020 ;71:110601. doi: 10.1016/j.nut.2019.110601.
Tadić A, Wagner S, Schlicht KF, Peetz D, Borysenk L, Dreimüller N, Hiemke C, Lieb K. The early non-increase of serum BDNF predicts failure of antidepressant treatment in patients with major depression: a pilot study. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 2011;35(2):415-20. doi: 10.1016/j.pnpbp.2010.08.011.
Nowak G, Legutko B, Szewczyk B, Papp M, Sanak M, Pilc A. Zinc treatment induces cortical brain-derived neurotrophic factor gene expression Eur. J. Pharmacol. 2004 May 10;492(1):57-9. doi: 10.1016/j.ejphar.2004.03.038.
Jafari F, Mohammadi H, Amani R. The effect of zinc supplementation on brain derived neurotrophic factor: A meta-analysis. J Trace Elem Med Biol. 2021;66:126753. doi: 10.1016/j.jtemb.2021.126753.
Wessels I, Maywald M, & Rink L. Zinc as a gatekeeper of immune function. Nutrients, 2017;9(12): 1286. doi: 10.3390/nu9121286
Li J, Cao D, Huang Y, et al. Zinc intakes and health outcomes: an umbrella review. Front Nutr. 2022;9:798078. doi: 10.3389/fnut.2022.798078
Luan R, Ding D, Xue Q, et al. Protective role of zinc in the pathogenesis of respiratory diseases. Eur J Clin Nutr. 2023;77(4):427-35. doi: 10.1038/s41430-022-01191-6
Morioka S, Perry JSA, Raymond MH, et al. Efferocytosis induces a novel SLC program to promote glucose uptake and lactate release. Nature. 2018;563(7733):714-8. doi: 10.1038/s41586-018-0735-5
Beck FW, Kaplan J, Fine N, et al. Decreased expression of CD73 (ecto-5’-nucleotidase) in the CD8+ subset is associated with zinc deficiency in human patients. J Lab Clin Med. 1997;130(2):147-56. doi: 10.1016/s0022-2143(97)90091-3
Lue C, Kiyono H, McGhee JR, et al. Recombinant human interleukin 6 (rhIL-6) promotes the terminal differentiation of in vivo-activated human B cells into antibody-secreting cells. Cell Immunol. 1991;132(2):423-32. doi: 10.1016/0008-8749(91)90039-e.
Fraker PJ, King LE. Reprogramming of the immune system during zinc deficiency. Annu Rev Nutr. 2004;24:277-98. doi: 10.1146/annurev.nutr.24.012003.132454.
Wang L, Zhou M, Kong X, et al. Specific targeting of STAT3 in B cells suppresses progression of B cell lymphoma. Int J Mol Sci. 2023;24(17):13666. doi: 10.3390/ijms241713666
Yao JH, Ortega EF, Panda A. Impact of zinc on immunometabolism and its putative role on respiratory diseases Immunometabolism (Cobham). 2025;7(1):e00057. doi: 10.1097/IN9.0000000000000057 3,*
Hadigan CM, Anderson EJ, Miller KK, Hubbard JL, Herzog DB, Klibanski A, Grinspoon SK. Assessment of macronutrient and micronutrient intake in women with anorexia nervosa. Internat J Eating Disorders 2000; 28: 284–92. doi: 10.1002/1098-108x(200011)28:3<284::aid-eat5>3.0.co;2-g
Sayedmajidi SA, Seyedmajidi M, Moghadamnia A, Khani Z, Zahedpasha S, Jenabian N, Joorsaraee G, Halalkhor S, Motallebnajad M. Effect of zinc deficient diet on oral tissues and periodontal indices in rats. Internat J Mol Cell Med 2014; 3 (2):81-87. PMID: 25035857
Tarantino G, Savastano S, Capone D, Colao A. Spleen: A new role for an old player? World J Gastroenterol 2011, 17(33):3776-84. doi: 10.3748/wjg.v17.i33.3776
Vancauwenberghe T, Snoeckx A, Vanbeckevoort D, Dymarkowski S, Vanhoenacker FM. Imaging of the spleen: What the clinician needs to know. Singapore Med J 2015; 56(3): 133-44. doi: 10.11622/smedj.2015040
.Kumari D, Nair N, Bedwal RS. Morphological changes in spleen after dietary zinc deficiency and supplementation in Wistar rats. Pharmacol Rep. 2019;71(2):206-217. doi: 10.1016/j.pharep.2018.10.017.
Kumari D, Nair N, Bedwal RS. . Effect of dietary zinc deficiency on testes of Wistar rats: Morphometric and cell quantification studies. J Trace Elem Med Biol . 2011;25(1):47-53. doi: 10.1016/j.jtemb.2010.11.002.
Joshi S, Nair N, Bedwal RS. Dietary Zinc Deficiency Effects Dorso-lateral and Ventral Prostate of Wistar Rats: Histological, Biochemical and Trace Element Study. Biol Trace Elem Res. 2014;161(1):91-100. doi: 10.1007/s12011-014-0053-1.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно поширювати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис до редакції журналу «Morphologia», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції матеріалу, в тому числі таких об'єктів, що охороняються авторським правом, як фотографії автора, малюнки, схеми, таблиці і т.п.), в тому числі на відтворення в пресі і в мережі Інтернет; на поширення; на переклад рукопису на будь-які мови; експорту та імпорту примірників журналу зі статтею Авторів з метою поширення, доведення до загального відома. Зазначені вище права Автори передають Редакції без обмеження терміну їх дії і на території всіх країн світу без обмеження.
Автори гарантують, що вони мають виняткові права на використання матеріалів, переданих до редакції. Редактори не несуть відповідальності перед третіми особами за порушення гарантії, надані авторами. Розглянуті права передаються до редакції з моменту підписання поточної публікації для публікації. Відтворення матеріалів, опублікованих в журналі іншими особами та юридичними особами, можливе лише за згодою редакції, з обов'язковим зазначенням повної бібліографічного посилання первинної публікації. Автори залишають за собою право використовувати опублікований матеріал, його фрагменти і частини для навчальних матеріалів, усні презентації, підготовку дисертації дисертації з обов'язковою бібліографічною посиланням на оригінальну роботу. Електронна копія опублікованій статті, що завантажується з офіційного веб-сайту журналу в форматі .pdf, може бути розміщена авторами на офіційному веб-сайті їх установ, будь-яких інших офіційних ресурсах з відкритим доступом.
