Проблему недостатнього забезпечення залізом, цинком, фолатами, вітаміном А та іншими мікронутрієнтами позначають як «прихований голод». За оцінками, 1,3–2 млрд людей у світі мають високий ризик недостатнього споживання цинку [3, 4]. Зокрема, це стосується 1,2 млрд жінок та 372 млн дітей дошкільного віку в усьому світі. Між тим цей мікроелемент є життєво важливим і справді універсальним за участю у фізіологічних процесах: імунного захисту, росту, метаболізму, ендокринної регуляції, репродуктивної та інших функцій. Є багато ознак, які вказують на дефіцит цинку: від частих застуд, випадіння волосся, ламких нігтів до порушень жіночої статевої сфери. Усі ці патологічні стани можуть свідчити про те, що потреби організму в цинку не задовольняються нормальним харчуванням.
Дефіцит цинку в Україні
Проведене в нашій країні дослідження вмісту цинку в крові, волоссі та сечі 1819 осіб віком 17–67 років (у середньому 37 років) за тривалий період 2008–2021 рр. свідчить, що досить великий контингент населення (15% у 2008–2014 рр., 20% у 2015–2019 рр. та 9,3% у 2020–2021 рр.) має виражений дефіцит цинку (вміст крові менше 2 проміле) [5]. Автори пов’язують тенденцію до зниження рівня цього мікроелемента з аліментарними (харчовими) факторами, що даються взнаки протягом затяжної соціально-економічної кризи (при цьому показники 2020–2021 рр. обумовлені застосуванням цинку для профілактики та лікування COVID-19).
Два інших контрольованих дослідження, результати яких опубліковано у 2022–2023 рр., включили хворих ендокринологічного профілю:
1) з цукровим діабетом 2-го типу; при цьому у 44% пацієнтів концентрація цинку в аналізі сироватки крові натще становила менш ніж 0,6 мг/л, а медіана цього показника — 0,72 (довірчий інтервал (ДІ) 0,62–1,04 мг/л); р=0,117 [6]; у цей же час нижчою межею задовільної забезпеченості вважають 0,74 мг/л у чоловіків та 0,7 мг/л — у жінок [7];
2) з латентним аутоімунним тиреоїдитом; медіана вмісту цинку в сироватці крові становила 0,57 (ДІ 0,36–0,88 мг/л); p<0,01 [8].
Порівняно із контрольними групами медіани сироваткової концентрації цинку у пацієнтів основних груп були, відповідно, на 24 та 21% нижчими (табл. 1) [6, 8].
Таблиця 1. Медіана концентрації цинку (мг/л) у сироватці крові пацієнтів ендокринологічного профілю та різниця (%) цього показника порівняно з контрольною групою [6, 8]
Діагноз пацієнтів основних груп | Основна група | Контрольна група |
---|---|---|
Медіана (норма — ≥0,74 мг/л у чоловіків та 0,7 мг/л у жінок), мг/л | Різниця | |
Цукровий діабет 2-го типу | 0,72 | Менше на 24% |
Латентний аутоімунний тиреоїдит | 0,57 | Менше на 21% |
Таким чином, принаймні пацієнти з певною ендокринною патологією в нашій країні мають підвищений ризик дефіциту цинку. При цьому, оскільки даних щодо більш широких верств населення бракує, про загальну поширеність цього явища можна лише робити припущення.
Причини дефіциту цинку
Розвиток дефіциту цинку пов’язаний принаймні із 5 загальними причинами, що виникають або ізольовано, або в комбінації (табл. 2). Так, недостатнє надходження засвоюваного цинку з їжею вважається основною причиною його нестачі. Це виникає при майже виключному вживанні продуктів із низьким вмістом цинку та/або з цинком, який погано засвоюється.
Таблиця 2. Приклади ситуацій, для яких характерний дефіцит цинку [9–11]
Групи | Приклади |
---|---|
Недостатнє споживання | Низький вміст аліментарного цинку в раціоні |
Підвищена потреба | Період вагітності, годування грудьми, стан після голодування |
Мальабсорбція | Ентеропатичний акродерматит, запальні захворювання кишечнику, стани після баріатричної хірургії |
Підвищені втрати | Діарея різного походження, гемолітична анемія, глистна інвазія, деякі захворювання нирок |
Порушення засвоєння | Гострі та хронічні інфекції, що зумовлюють секвестрацію цинку макрофагами та гепатоцитами для усунення оксидативного стресу |
Як зазначено вище, екзогенний — аліментарний фактор, є масовим і заслуговує на найбільшу увагу. Так, популяційний референтний показник споживання (Population Reference Intakes — PRIs) цинку встановлений Європейським управлінням з безпеки харчових продуктів (European Food Safety Authority — EFSA) на рівні 7,5–12,7 мг/добу для жінок і 9,4–16,3 мг/добу — для чоловіків [12].
Найбагатші харчові джерела цинку включають м’ясо, рибу та морепродукти [13]. Зокрема, устриці містять більше цього мікроелемента на порцію, ніж будь-яка інша їжа (32 мг у 85 г), але більшість цинку в раціоні людей з економічно розвинених країн припадає на яловичину, свинину, яйця та молочні продукти [13, 14]. Квасоля, горіхи, цільнозернові вироби та інші продукти рослинного походження містять цинк, але його біодоступність нижча за рахунок вмісту сполук фітинової кислоти. Так, фітати, необхідні для зберігання фосфору в рослинах, зв’язують деякі мінерали в кишечнику та утворюють нерозчинні комплекси, які перешкоджають всмоктуванню [15]. Фрукти та овочі містять дуже мало цинку.
Отже, кількість цинку, що надходить з їжею, коливається від 5% до понад 50%, залежно від таких факторів, як наявність фітатів, кальцію, заліза, міді, селену [13]. Засвоєння цинку зі змішаних страв або дієт, що містять поєднання продуктів тваринного та рослинного походження, нижче, ніж таких тваринного походження [16]. У табл. 3 наведено різноманітні продукти та вміст цинку в порції [17, 18].
Таблиця 3. Вміст цинку в деяких продуктах харчування та його частка від денної потреби (11 мг згідно з Food and Drug Administration (FDA)) дорослого та дитини віком від 4 років [17, 18]
Продукти | Вміст (мг) цинку у порції | Частка (%) від денної потреби |
---|---|---|
Яловичина, вирізка, смажена, 85 г | 3,8 | 35 |
Крупа вівсяна, зварена на воді, 1 склянка | 2,3 | 21 |
Насіння соняшнику, підсмажене, 28 г | 2,2 | 20 |
Свиняча відбивна з кісткою, смажена, 85 г | 1,9 | 17 |
Індича грудка, філе, смажена, 85 г | 1,5 | 14 |
Сир чеддер, 42 г | 1,5 | 14 |
Варені креветки, 85 г | 1,4 | 13 |
Сочевиця, варена, ½ склянки | 1,3 | 12 |
Сардини, консервовані в олії, 85 г | 1,1 | 10 |
Молоко, 1%, 1 чашка | 1,0 | 9 |
Рис коричневий довгозернистий, варений, ½ склянки | 0,7 | 6 |
Яйце велике, 1 шт. | 0,6 | 5 |
Риба лосось, варена, 85 г | 0,5 | 5 |
Таким чином, якщо людина навмисно або вимушено дотримується переважно рослинної дієти, задовольнити потребу в цинку досить проблематично. До того ж біодоступність цинку з вегетаріанської дієти нижча, ніж зі змішаної, оскільки рослинна клітковина та фітати зі складу бобових і цільного зерна зв’язують цинк і перешкоджають його засвоєнню. Як наслідок, вегетаріанці та вегани зазвичай мають нижчий рівень цинку в сироватці крові порівняно з іншими людьми [19]. Гальмівну дію на всмоктування цинку чинить кальцій (за наявності фітатів), а посилювальну — наявність у раціоні тваринних білків [10].
Отже, в результаті фізико-хімічних взаємодій харчові фактори можуть змінити частку цинку, яка доступна для всмоктування в кишечнику, у 10 разів [20]. Тому, наприклад, Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) запропонувала вважати, що цинк засвоюється залежно від типу дієти [21]:
1) очищені злаки та білки тваринного походження — на 50%;
2) змішана — на 30%;
3) >50% енергії — із неочищених злакових, білки — тільки рослинні — на 15%.
Серед ендогенних причин дефіциту цинку переважають запальні захворювання кишечнику. При цьому під час як загострень, так і ремісій характерна поширеність дефіциту цинку на рівні 15–40% [22, 23]. Низький рівень цинку також відмічають у 30–50% людей з надмірним вживанням алкоголю, який знижує всмоктування цинку в кишечнику та збільшує його виведення з сечею [24].
Фізіологічна та біологічна роль цинку
Підраховано, що більше 300 ферментів людського організму прямо чи опосередковано потребують цинку для фізіологічної та біологічної активації. Він також виконує інші каталітичні та структурні функції, зокрема, як стабілізатор третинної структури для більш ніж 300 молекул білків, що контролюють експресію генів різноманітних факторів росту, медіаторів імунної відповіді та стероїдних рецепторів. Цинк протидіє оксидативному стресу, регулює апоптоз і старіння, а також інші пов’язані імунні реакції. Іони цього металу контролюють синтез і функціонування пептидних гормонів, експресію генетичної інформації та фізіологічну підтримку хроматину та біомембран. Загалом цинк необхідний для гомеостазу, диференціації, росту та відновлення тканин. Він сприяє утворенню колагену шкіри, волосся та нігтів, підвищенню рівня розумових здібностей та пам’яті [25–27].
Оцінка статусу забезпеченості
Біомаркером, рекомендованим для оцінки забезпеченості, є концентрація цинку в сироватці або плазмі крові [28]. Проте через значну внутрішньоіндивідуальну варіабельність він найкраще підходить для оцінки стану популяції [29]. Інші маркери, що ґрунтуються на активності ферментів, також доступні, але вони не використовуються в стандартній клінічній практиці [30].
Біологічна роль цинку в нормі та патології
Дефіцит цинку порушує як вроджені, так і набуті імунні механізми. Тому пацієнти з дефіцитом цинку схильні до інфекційних, аутоімунних та неопластичних процесів.
Дефіцит цинку може зумовлювати підвищення сприйнятливості до інфекцій і ослаблення відповіді на щеплення [31]. Відповідно, люди похилого віку з низьким рівнем цього мікроелемента мають вищу ймовірність розвитку пневмонії та одужують повільніше, ніж особи з вищим рівнем цинку [32]. Результати метааналізу також показують, що вживання цинку може значно скоротити тривалість перебігу грипоподібної інфекції, якщо його розпочати протягом перших 24 год після появи симптомів [33].
Вищі рівні цинку в сироватці крові захищають від прогресування дисплазії шийки матки у позитивних щодо вірусу папіломи людини (ВПЛ) пацієнтів. Нещодавнє рандомізоване контрольоване дослідження свідчить, що пероральний прийом добавки сульфату цинку протягом 3 міс підвищує швидкість кліренсу ВПЛ та розрішення раніше існуючих уражень шийки матки [34].
Цинк модулює структуру і регулює синтез гормонів щитоподібної залози. При цьому у людей з дефіцитом цинку рівні тиреотропного гормону (ТТГ), сироваткового трийодтироніну (Т3) і тироксину (Т4) знижуються, тоді як вживання цинку підвищує рівень гормонів щитоподібної залози, зокрема Т3 [35].
Цинк відіграє важливу роль в ендокринній та екзокринній функції підшлункової залози, включаючи синтез інсуліну та глюкагону, їх зберігання та секрецію, а також регуляцію активності травних ферментів. По суті димери інсуліну утворюють гексамерні одиниці, координовані двома іонами цинку в центральній осі гексамера [36]. Кілька обсерваційних досліджень виявили зв’язок між споживанням цинку та ризиком розвитку цукрового діабету 2-го типу. У систематичному огляді та метааналізі, який включав 16 досліджень, проведених у США, Австралії, Швеції, Індії та Японії за участю загалом 146 027 чоловіків і жінок віком 18–84 років, ризик цукрового діабету був на 13% нижчим у учасників з найвищим споживанням цинку, ніж із найменшим [37]. Зниження рівня глюкози та інсуліну натще, глюкози через 2 год після прийому їжі, глікозильованого гемоглобіну та С-реактивного білка під впливом цинку (середня доза 35 мг/добу) продемонстровано в іншому систематичному огляді та метааналізі [38]. Ще один систематичний огляд і метааналіз 5 плацебо-контрольованих досліджень свідчать про сприятливий вплив вітамінно-мінеральних комплексів з цинком на рівень глюкози в плазмі крові натще, інсуліну та резистентність до інсуліну при гестаційному цукровому діабеті [39]. Цинк також бере участь у метаболізмі естрогенів. При нормальному менструальному циклі рівень цинку в сироватці крові був безпосередньо пов’язаний з концентрацією естрогену [40].
Цинк відіграє важливу роль у підтримці структури і функціонуванні шкіри та її додатків у нормі та патології, що використовується в лікуванні. Зокрема, огляд ефективності та безпеки цинку при звичайних вуграх, що включає 31 дослідження, у тому числі 9 рандомізованих контрольованих досліджень, свідчить про ефективність цинку, що принаймні не поступається таким засобам, як еритроміцин та кліндаміцин [41].
Професор Ананда Прасад (Ananda S. Prasad) запропонував класифікувати дефіцит цинку відповідно до інтенсивності симптомів. Зокрема, виражений дефіцит виникає при ентеропатичному акродерматиті, тривалому парентеральному харчуванні без добавок цинку, надмірному вживанні алкоголю та терапії D-пеніциламіном при хворобі Вільсона. Переважаючими клінічними проявами є бульозний дерматит, алопеція, пароніхії, діарея, схуднення, емоційні та нейросенсорні розлади, інтеркурентні інфекції, блефарит, кон’юнктивіт, гіпогонадизм, порушення загоєння ран [22]. Критично низький рівень цинку потребує негайної фармакологічної корекції [42].
При помірному дефіциті цинку відмічають розвиток гіпогонадизму, порушення росту, зниження апетиту, грубість шкіри, уповільнене загоєння ран, апатію, імунні та нейросенсорні розлади. Помірний дефіцит цинку також характеризується зниженням рівня тестостерону, олігоспермією, зниженням рівня інтерлейкіну-2 і кількості макрофагів у крові, порушенням відчуття смаку, зниженням сутінкової адаптації, зменшенням маси тіла.
Роль цинку в жіночій репродуктивній системі
На відміну від чоловіків, про вплив цинку на жіночу репродуктивну систему відомо менше, оскільки проведено відносно мало досліджень. При цьому більшість з них були зосереджені на ролі цинку та його добавок у перебігу вагітності та розвитку плода. Зокрема, Кокранівський систематичний огляд 21 рандомізованого клінічного дослідження дійшов висновку, що добавки цинку можуть знизити ризик передчасних пологів [43, 44]. Проте цинк є ключовим мікроелементом для належного функціонування репродуктивної системи обох статей, забезпечуючи розвиток сперматозоїдів, овуляції, запліднення, нормальної вагітності, внутрішньоутробного розвитку та пологів.
Ряд досліджень свідчить, що дефіцит цинку у жінок може призвести до ряду патологічних станів: порушення синтезу та/або секреції фолікулостимулюючого (ФСГ) і лютеїнізуючого гормонів (ЛГ), аномалій розвитку яєчників, порушень менструального циклу, ускладнень та переривання вагітності, патології пологів, вроджених вад розвитку та низької маси тіла немовлят при народженні [45, 46].
Короткий опис основного впливу цинку на жіночу репродуктивну систему представлено на рис. 1.
Більше того, цинк є критично важливим компонентом у ряді процесів, які регулюють ріст зародкових клітин, фертильність і вагітність. Так, під час розвитку фолікула достатня внутрішньоклітинна концентрація цинку в ооциті підтримує зупинку мейозу в профазі I, поки зародкова клітина не буде готова до дозрівання. Достатній запас цинку необхідний, щоб сформувати яйцеклітину, здатну до запліднення. У той же час дефіцит цинку в їжі або його зв’язування фітатами та харчовими волокнами порушує дозрівання та знижує якість ооциту. Після злиття сперматозоїдів з яйцеклітиною для ініціювання акросомної реакції швидке вивільнення цинку, відоме як «цинкова іскра», індукує активацію яйцеклітини на додаток до сприяння затвердінню оболонкової оболонки та зниженню рухливості сперматозоїдів для запобігання поліспермії. Симетричний поділ, проліферація та диференціація передімплантаційного ембріона також залежать від наявності цинку як під час розвитку ооцитів, так і після запліднення. Крім того, у жінок із дефіцитом цинку в період вагітності, сповільнюються розвиток плаценти, ріст кінцівок плода та розвиток нервової трубки.
Синдром полікістозних яєчників
Синдром полікістозних яєчників (СПКЯ) вважається найпоширенішим ендокринним та метаболічним розладом у жінок репродуктивного віку. Найчастішими змінами у жінок із СПКЯ були порушення гормонального, ліпідного та окисно-відновного балансу, а також інсулінорезистентність. Цинк завдяки своїй різноспрямованій дії може зумовлювати розвиток багатьох із цих аномалій.
Так, половина проаналізованих досліджень показали зниження концентрації цинку в сироватці крові у жінок із СПКЯ, і більшість із цих змін були статистично значущими. Дійсно, цинк важливий для синтезу, вивільнення, дії та зберігання інсуліну як у нормі, так і при цукровому діабеті завдяки його регулюючій дії на передачу сигналів фосфорилювання інсуліну та впливу на оксидативний стрес.
З резистентністю до інсуліну тісно пов’язана дисліпідемія, яка при СПКЯ характеризується підвищеним вмістом ліпопротеїнів, багатих на тригліцериди, біонакопиченням холестерину ліпопротеїдів низької щільності і зниженням холестерину ліпопротеїдів високої щільності [48]. Зокрема, 8-тижневе вживання добавок сульфату цинку зумовило значне зниження концентрації тригліцеридів, загального холестерину, холестерину ліпопротеїдів низької щільності і холестерину ліпопротеїдів дуже низької щільності у рандомізованому подвійному сліпому плацебо-контрольованому дослідженні [49].
Інші дослідження показують позитивний ефект добавок цинку у жінок із СПКЯ порівняно з тими, хто не вживав добавок; це підтверджено збільшенням загальної антиоксидантної здатності з одночасним зниженням концентрації карбоксилу білка та малонового діальдегіду. Крім того, задокументовані різні показники резистентності до інсуліну (тобто зниження концентрації інсуліну), а також знижені концентрації ліпідів, таких як загальний холестерин і тригліцериди. Так, виявлено зниження концентрації гормонів тестостерону та дегідроепіандростерону. Однак не можна стверджувати, що лише цинк може бути відповідальним за ці зміни, оскільки в деяких дослідженнях також використовувалися одночасні добавки цинку з магнієм [50, 51].
Дисменорея
Дисменорея є серйозною проблемою в гінекології. Близько 20–90% дівчат і молодих жінок віком 10–20 років і 8,8% жінок віком 19–41 року страждають від менструального болю [52]. Його етіопатогенез в основному пов’язаний з активністю простагландинів і лейкотрієнів. При цьому цинк знижує синтез простагландинів, активність циклооксигенази-2, запальних цитокінів, покращує мікроциркуляцію тканини ендометрія [47]. Таким чином, можна зробити висновок, що добавки цинку можуть бути захисним фактором для клітин м’язів матки.
Цілком можливо, що добавки цинку можуть бути використані для запобігання дисменореї. Жінки отримували добавки цинку в дозах 20–126 мг/добу протягом 3–6 днів, зазвичай протягом 2 або 3 менструальних циклів. Зменшення вираженості болю відмічали в першому циклі вживання добавок цинку, але найбільш значний ефект виявили в другому або третьому [53, 54]. Зменшення вираженості болю виявили незалежно від дози цинку (у всіх використовуваних дозах і без будь-яких побічних ефектів), що вводилася протягом 3–6 днів, починаючи до або під час менструального циклу. Цікаво, що більше полегшення болю зафіксоване після одночасного введення цинку з мефенаміновою кислотою, ніж при застосуванні окремо мефенамінової кислоти [55].
Однак, на відміну від дози, значне полегшення менструального болю, ймовірно, залежить від регулярності вживання добавок цинку. Найкращі результати були отримані, коли цинк використовували кожного менструального циклу протягом 3–6 днів до та під час менструації [56].
Результати нещодавно проведеного подвійного сліпого рандомізованого контрольованого дослідження за участю 103 дівчат віком 13–21 рік свідчать, що сульфат цинку знижує тяжкість дисменореї з мінімальними побічними ефектами або без них, особливо при більш ніж одному циклі використання (рис. 2) [57].
Ендометріоз
Ендометріоз — це виснажливе гінекологічне захворювання, що характеризується імплантацією тканини ендометрія в ектопічних місцях, включаючи тазову очеревину, яєчники та кишечник. Поширеність ендометріозу у жінок репродуктивного віку становить 2–10% [57] і досягає 35–50% у жінок з болем та/або незрозумілим безпліддям. Ендометріоз є основною причиною безпліддя через пов’язане із запаленням зниження якості ооцитів і сприйнятливості ендометрія до ембріональної імплантації [58]. Незважаючи на високу поширеність захворювання, мало що відомо про його етіологію, можливі фактори ризику та адекватну та задовільну терапію.
Серед багатьох факторів-кандидатів, залучених у патофізіологію ендометріозу та оксидативний стрес, ключову роль відіграють простагландини, цитокіни та матриксні металопротеїнази (ММП) [59]. Цілком можливо, що цинк може відігравати важливу роль в ендометріозі завдяки здатності інгібувати ММП, протизапальній, антиоксидантній та імуномодулюючій дії. Деякі клінічні дослідження повідомляють про зниження концентрації цинку в сироватці крові у жінок з ендометріозом, що свідчить про можливу участь цинку в багатофакторному патогенезі цього захворювання [47].
Існує лише кілька досліджень, які підтверджують клінічну ефективність добавок цинку та інших антиоксидантів при ендометріозі [60], але для отримання переконливих доказів потрібні більш рандомізовані плацебо-контрольовані дослідження.
Менопауза
Вплив цинку на репродуктивну систему в більш пізньому віці (періоди до і після менопаузи) практично невідомий. Однак деякі дослідження вказують на те, що цинк може відігравати певну роль у підтримці складу позаклітинного матриксу піхви [61, 62]. Відомо, що цинк бере участь у метаболізмі колагену, знижуючи активність лізилоксидази, яка бере участь в утворенні поперечних зв’язків у процесі синтезу колагену. Так, пілотне дослідження показало, що цинк, який міститься у вагінальному зволожуючому гелі, викликає значне зменшення вираженості постменопаузальних вульвовагінальних симптомів [62]; однак ці висновки потребують підтвердження в більших дослідженнях.
Висновок
Таким чином, цинк важливий як для чоловічої, так і жіночої репродуктивної системи. Він відіграє важливу роль у функціонуванні цієї системи, виконуючи захисну функцію, наприклад, як антиоксидант. Вживання цинку зумовлює зменшення вираженості симптомів СПКЯ, особливо у жінок з інсулінорезистентністю та дисліпідемією (рис. 3). При дисменореї цинк, який вживають регулярно під час кожного менструального циклу, може знизити інтенсивність болю, що супроводжує менструацію. З іншого боку, необхідно з’ясувати можливу участь цинку в патогенезі ендометріозу та постменопаузальних розладів, а також його роль у полегшенні відповідних симптомів.
Список використаної літератури
|