цинк влияние на мозг
О роли цинка для здоровья человека
Цинк – микроэлемент, играющий одну из важнейших функций в организме человека.
В организме взрослого человека содержится примерно 2-3 г цинка. Это второй (после железа) наиболее распространенный металл. Самая высокая концентрация цинка определяется в мышцах (60 %) и костях (30 %). Также высокая концентрация цинка обнаруживается в предстательной железе и сперме.
— требуется для функционирования или регулирования более 300 ферментов
— участвует в биосинтезе нуклеиновых кислот, аминокислот, белков, специфических гормонов (таких, как инсулин, кортикостероиды, тестостерон)
— участвует в формировании полноценного и адекватного иммунного ответа
— обеспечивает нормальное функционирование мозга, улучшает память, умственную работоспособность
— обеспечивает нормальный рост и развитие
— предотвращает окислительное повреждение клеток, обладает выраженными антиоксидантными свойствами
— участвует в метаболизме жирных кислот, витамина А
— участвует в поддержании здоровья костей, кожи, волос, ногтей
Недостаток цинка приводит к
— нарушению роста, в том числе во внутриутробном периоде (снижению линейного роста и массы тела)
— нарушениям в иммунной системе (при недостатке цинка выявляется повышенная склонность к пневмониям, диарее и др)
— осложнениям беременности (при недостатке цинка наблюдаются преждевременные роды, аномалии развития плода)
— макулярной дегенерации (с возрастом количество цинка в сетчатке уменьшается, что также является одной из предпосылок к ухудшению центрального зрения).
Причины развития цинк-дефицитного состояния
Впервые дефицит цинка был выявлен в 60-х годах в Юго-Восточной Азии.
По оценкам ВОЗ на данный момент дефицит цинка выявляется более чем у 2 млрд человек в мире.
Регионы, в которых наиболее распространен дефицит цинка – Юго-Восточная Азия, юг Африки, также другие развивающиеся страны.
К основным факторам, приводящим к дефициту цинка, относятся:
— недостаточное потребление цинка с пищей (низкое содержание в пищевых продуктах из-за низкого содержания в почвах и/или засушливого климата/недостатка влаги)
— повышенные физиологические потребности (младенчество, подростковый возраст, беременность и кормление грудью)
— нарушение усвоения цинка либо его чрезмерные потери (генетически обусловленные энтеропатии, диарея, недостаточность его всасывания в тонкой кишке., применение отдельных лекарственных средств, отравление тяжелыми металлами, алкоголизм)
— сочетание перечисленных факторов
Проявления дефицита цинка
К сожалению, дефицит цинка не проявляется каким-то специфическими симптомами
При дефиците цинка могут наблюдаться такие неспецифические состояния как нарушения сна, ухудшение состояния кожи, волос и ногтей, снижение аппетита, повышенное выпадение волос, ухудшение ночного зрения, снижение настроения, увеличение длительности заживления ран и другие.
При обнаружении у себя подобных симптомов, следует обратиться к врачу.
Профилактика дефицита цинка
Только 20-40 % цинка усваивается из пищи.
Цинк из продуктов животного происхождения усваивается лучше по сравнению с растительной пищей.
Необходимо учитывать, что во всех зерновых, бобовых, масличных культурах содержится фитиновая кислота (фитаты), которая препятствует усвоению цинка.
Таким образом, для увеличения биодоступности (способности усваиваться организмом) цинка в вегетарианских диетах следует использовать бобовые в проросшем виде либо замачивать зерно и бобовые в воде за несколько часов до приготовления.
Рекомендуемый уровень суточного потребления цинка для взрослого человека составляет 15 мг (в соответствии с ТР ТС 022/2011 «Пищевая продукция в части ее маркировки»).
Физиологическая потребность для детей составляет от 3 до 12 мг/сутки (в зависимости от возраста) (в соответствии с МР 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации»).
Грудное вскармливание как минимум до 6 месяцев жизни обеспечивает адекватный уровень поступления цинка в организм ребенка.
Вегетарианцам может потребоваться на 50 % больше цинка по сравнению с рекомендуемым уровнем.
Обращаем особое внимание, что применение любых биологически активных добавок к пище, витаминно-минеральных комплексов в детском возрасте возможно исключительно после консультации и по рекомендации врача!
Для предотвращения развития дефицита цинка в своем питании следует использовать продукты, богатые цинком.
В биологически активных добавках к пище цинк присутствует в формах пиколината цинка, глюконата цинка, сульфата цинка и ацетата цинка.
Ряд исследований указывает на то, что пиколинат цинка имеет самую высокую биодоступность по сравнению с остальными формами.
Следует учитывать, что при длительном приеме цинка в высоких концентрациях может наблюдаться недостаточность меди, поскольку в энтероцитах имеет место конкурентная абсорбция цинка и меди.
Перед применением биологически активных добавок к пище рекомендуется проконсультироваться с врачом.
Витамин цинк – для чего нужен организму, в каких продуктах содержится. Цинк при коронавирусе
Цинк – это структурный компонент биологических мембран и клеток. От него зависимы многие органы.
Роль цинка в организме
Этот витамин участвует в образовании эритроцитов и прочих кровяных элементов. Ему присущи антиоксидантные свойства, он усиливает действие других антиоксидантов. Для нормальной работы организма человеку требуется примерно 15 мг цинка – это суточная норма.
Максимальная концентрация микроэлемента приходится на мышцы (60%) и кости (30%), он содержится в простате и сперме. Цинк нужен для работы и регулировки свыше 300 ферментов. От него зависит функционирование иммунной системы, мозга. Микроэлемент отвечает за нормальный рост и развитие, предотвращает клеточное повреждение. Среди других важных функций отметим:
Признаки дефицита цинка
Дефицит цинка чреват негативными последствиями для организма:
При нехватке цинка часто имеет место чрезмерная склонность к пневмониям и диарее. Дефицит этого витамина на начальной стадии не имеет специфичной симптоматики. В некоторых случаях развивается бессонница, начинают выпадать волосы, ухудшается ночное зрение, снижается настроение, долго заживают повреждения на коже.
При наличии такой симптоматики необходимо получить консультацию врача.
Причины развития цинк-дефицитного состояния
Медики утверждают, что терапию многих заболеваний нужно начинать с назначения препаратов, в состав которых входит цинк. Это особенно значимо при вегетососудистых патологиях, язвенной болезни желудка, опухолях простаты, кожных поражениях, ожогах.
Нехватка цинка в организме может быть обусловлена сбоями в работе щитовидной железы. Подобное происходит:
Организм испытывает нехватку цинка при лейкозах и когда в пище содержится слишком большое количество белка.
Ухудшать усвоение этого минерала может употребление пищевых добавок, обогащенных кальцием и калием. Кофеин со спиртными напитками ускоряют его выведение из организма.
Концентрация цинка снижается при стрессах и под влиянием ядовитых металлов.
Проблемы с усвояемостью минерала могут наблюдаться при генетически обусловленных энтеропатиях, диарее, недостатке его всасывания в тонкой кишке.
При повышенной физиологической потребности: в период беременности, в подростковом возрасте врачи нередко назначают витаминные комплексы, содержащие цинк и другие полезные вещества, чтобы компенсировать его нехватку.
Цинк при коронавирусе
Врачи советуют принимать цинк в целях профилактики коронавируса. Это объясняется тем, что ему присуще противовирусное действие. Микроэлемент отвечает за нормальную работу иммунитета. От концентрации цинка и других витаминов зависит стойкость организма к болезням.
Чем ниже уровень цинка с селеном, тем тяжелее протекает коронавирус. И наоборот – при нормальной концентрации микроэлементов болезнь протекает в легкой форме.
Профилактика дефицита цинка
Из пищи поступает от 20 до 40% цинка. Из продуктов животного происхождения он усваивается лучше. Важно принимать во внимание, что во всех зерновых, бобовых и масличных культурах присутствует фитиновая кислота, ухудшающая усвоение минерала.
В сутки организм взрослого человека должен получать 15 мг. Для детей норма составляет 3–12 г. При грудном вскармливании малыши получают минерал в оптимальном количестве
Для улучшения усвояемости цинка вегетарианцам нужно употреблять бобовые пророщенными или замачивать их перед приготовлением.
Биологические активные добавки к пище, в состав которых входит цинк, детям можно употреблять только после консультации с врачом. Недопустимо по собственному усмотрению превышать рекомендуемую дозировку.
Предотвратить дефицит этого минерала в организме, помогут богатые им продукты:
Цинк обладает самой высокой биологической доступностью в сравнении с другими формами. Но при его продолжительном приеме в больших дозировках может развиться нехватка меди. В эритроцитах наблюдается конкурентная абсорбция между цинком и медью.
Чтобы понять, хватает в организме цинка или нет, рекомендуется сдать анализы. Препараты, способствующие повышению его концентрации в организме, рекомендуется принимать только после согласования с врачом.
Не допускайте развития дефицита цинка в организме, устанавливайте и нейтрализуйте факторы, приводящие к такому состоянию.
Цинк в нейропедиатрии и нейродиетологии
Рассмотрена роль цинка в организме, основные пищевые источники цинка, абсорбция, транспорт и экскреция цинка, симптомы недостаточности и избытка цинка, показания к применению препаратов цинка.
The role of zink in organizm are analyzed, main alimantal sources of zink, absorbtion, transport and excretion of zink, zink insufficiency and redundancy symptoms, indications for zink preparations application.
Препараты на основе солей цинка (Zn) используются в различных областях клинической медицины. В нейродиетологии Zn, оказывающий влияние на ЦНС и многие другие системы организма, относится к микронутриентам.
Общие сведения о цинке
Zn — микроэлемент из второй группы периодической системы; металл, имеющий порядковый номер 30 и атомную массу 65,38. По представленности в организме Zn уступает только железу (среди микроэлементов). В различных органах человеческого тела в норме cодержатся 2–3 г цинка. Электронная конфигурация этого микроэлемента позволяет ему участвовать в многочисленных биохимических процессах. Среди более чем 200 металлопротеинов, компонентом которых является Zn, фигурируют ДНК-связывающие белки [2].
Zn — преимущественно внутриклеточный ион; он cвязан более чем с 300 ферментами и является составной частью более 100 ферментов. Zn участвует в многочисленных реакциях синтеза или деградации важнейших метаболитов (углеводов, липидов, белков, а также нуклеиновых кислот). Этот микроэлемент необходим для образования эритроцитов и других форменных элементов крови; является компонентом ряда металлоферментов (карбоангидраза, щелочная фосфатаза и др.); играет важную роль в метаболизме РНК и ДНК, обмене белков и липидов, а также в функционировании Т-клеточного звена иммунитета [1, 2].
Zn является ингибитором апоптоза в различных клеточных системах (эпителий, эндотелий, лимфоидная и железистая ткани), хотя в печеночных и нейрональных клетках, он, наоборот, стимулирует апоптоз. Zn-содержащие нуклеопротеины участвуют в генетической экспрессии факторов роста и стероидных рецепторов. Zn стабилизирует структуру ДНК и РНК, он необходим для активации РНК-полимераз (в делении клеток), а также участвует (в составе белков хроматина) в процессах транскрипции и репликации [1, 2].
Zn — доказанный адаптоген (корригирует адаптационные механизмы при гипоксемии; увеличивает емкостные/транспортные способности гемоглобина по отношению к О2). Zn обладает антиоксидантными свойствами и способен улучшать действие других антиоксидантов; он уменьшает неспецифическую проницаемость клеточных мембран и участвует в предотвращении образования фиброза [1, 2].
Жизненно важные гормоны (инсулин, кортикотропин, соматотропин, гонадотропины) являются Zn-зависимыми. Цинк необходим для нормального роста и поддержания иммунных защитных свойств организма.
Эссенциальность микроэлемента для человеческого организма была признана в 1960-х гг. после проведения исследований A. S. Prasad и соавт. (1963) и J. A. Halsted и соавт. (1963) [3, 4]. Во влиянии цинка на нервную систему можно выделить следующие важнейшие функции цинка: метаболическую, антиоксидантную, гемопоэтическую, гемостатическую, адаптогенную и иммуномодулирующую.
В «Нормах физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения» (2008) рекомендуемое потребление цинка в детском возрасте составляет 3–12 мг/сут (для совершеннолетних индивидов — 12 мг/сут, для беременных женщин и кормящих матерей — 15 мг/сут) [5].
Цинк и нервная система
Обмен Zn в мозге регулируется множеством транспортных белков, включая «цинковые транспортеры» ZnT1 и ZnT3. В человеческом мозге представлены три фракции цинка: везикулярная (ограниченная в синаптических пузырьках нервных окончаний), мембраносвязанная (металлопротеины, участвующие в процессах стабилизации клеточной мембраны), цитоплазматическая (свободные ионы) [2].
Везикулярная фракция Zn наиболее значительна. Zn пространственно связаны с протеогликанами периферических окончаний нейронов. Данная фракция высвобождается в синаптическую щель при электростимуляции и может модулировать активность рецепторов различных нейромедиаторов (возбуждающих и тормозных рецепторов, особенно NMDA- и GABA-рецепторов) [1].
По мнению J. Garcia-Colunga и соавт. (2001), Zn обладает модулирующими свойствами в отношении никотиновых ацетилхолиновых подтипов рецепторов альфа-2-бета-4 [6]. О. А. Громова и А. В. Кудрин (2001) указывают, что содержание Zn в ткани серого вещества мозга варьирует от 150 до 200 мкмоль, а в терминальных окончаниях отростков нейронов его концентрация в 2,5–3 раза выше [7]. Концентрация цинка в веществе мозга (10 мкг/1 г сырой ткани) превышает таковые других двухвалентных металлов. Максимальным содержанием цинка в ЦНС характеризуются гиппокамп, миндалевидное тело и передняя доля гипофиза [1, 2].
В гиппокампе около 8% цинка содержится в везикулярной фракции. D. A. Coulter (2001) указывает, что круговые волокна гиппокампа способны высвобождать Zn в повышенных количествах и активировать GABA-рецепторы, что играет значительную роль в формировании эпилептогенных очагов в височной доле мозга [8]. Повышенное выделение Zn из нейронов гиппокампа во время эпилептических приступов сопряжено с сокращением численности нейрональной популяции у пациентов, страдающих этим видом хронической патологии церебральных функций. Поскольку Zn-индуцированный нейрональный апоптоз активируется глутаматными рецепторами и подавляется NMDA-антагонистами, именно NMDA-рецепторы особенно чувствительны к Zn и выполняют роль основного канала поступления микроэлементов в нейроны [1].
Роль Zn в нейротоксичности неоднозначна. Так, Zn-экзотоксическая нейротоксичность является следствием тормозного действия на NMDA-рецепторы. В физиологических условиях Zn может конкурировать с Сu за связывание с GABA-рецепторами, модулируя GABA-зависимые эффекты в изолированных мозжечковых клетках Пуркинье (в экспериментальных условиях). Zn способен проникать через NMDA- и AMPA-чувствительные Са-каналы. AMPA/каинат-чувствительные рецепторы — важнейший канал для быстрого поступления Zn в корковые нейроны; они тесно связаны с повреждением митохондрий в процессе апоптоза [1, 2].
Длительная (> 6 часов) экспозиция мозжечка Zn в количестве 100 мкмоль и более вызывает нейротоксические последствия, хотя менее долговременная инкубация церебеллярных и глиальных клеток в присутствии более высоких концентраций этого микроэлемента (до 600 мкмоль) приводит к апоптозу. Zn в концентрации 20–500 мкмоль вызывает повреждение митохондрий — вследствие блока передачи электронов от убихинона к цитохрому-В (комплекс III), а в более высоких концентрациях Zn вызывает торможение митохондриальных комплексов I, II и IV [1, 2].
Несмотря на то, что Zn в определенных концентрациях способен вызывать апоптоз нейронов, он способствует стабилизации гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) при интоксикации тяжелыми металлами (Pb, Hg, Cd) и препятствует реализации последними апоптотического эффекта. Таким образом, Zn является антагонистом тяжелых металлов в развитии нейрональной гибели. Сосудистое сплетение головного мозга — основной локус, в котором происходит проникновение тяжелых металлов через ГЭБ и, соответственно, реализуется нейропротективное действие Zn [1, 2]. D. Y. Zhu и соавт. (2000) продемонстрировали, что Zn препятствует повреждению структур ГЭБ, индуцированному фактором некроза опухолей и оксидом азота (NO) [9].
Антенатальный дефицит Zn способствует нарушению формирования нейроповеденческих реакций в грудном и раннем возрасте (снижение памяти, нарушения моторики, повышенная агрессивность, депрессии, галлюциноз и т. д.). Недостаточность Zn в критические периоды развития мозга (8–12 недели гестации и III триместр беременности) сопровождается уменьшением объема головного мозга, общего числа нейрональных клеток, а также изменением ядерно-цитоплазматического соотношения цинка (угнетение клеточного деления в период формирования крупных нейронов) [2].
Zn в норме и при патологии
В норме содержание Zn в плазме крови соответствует 100 мкг/100 мл (± 18 мкг/100 мл). Нормальное содержание Zn в спинномозговой жидкости составляет от 10–46 мг/л. Уровни Zn в крови несколько выше в утренние часы (после ночного голодания), что, по-видимому, имеет отношение к концентрациям альбумина в плазме [1].
И. В. Портнова (2002) предлагает считать содержание Zn в сыворотке крови на уровне 200 мг/л способствует усилению роста опухолей и канцерогенеза) [1, 2].
Показания к дотации Zn (в клинических ситуациях и вне болезни)
Цинк — стабилизатор D1-дофаминового рецептора, в связи с чем может использоваться в неврологии [2]. E. Huskisson и соавт. (2007) отмечают максимальную значимость Zn в когнитивной деятельности (наряду с такими минеральными веществами, как Cа и Mg, а также водорастворимыми витаминами группы В и С), а E. A. Maylor и соавт. (2007) подчеркивают роль цинка в обеспечении когнитивных функций [13, 14]. Антистрессорный эффект Zn является дополнительной положительной характеристикой микроэлемента.
Препараты Zn используются не только неврологами, но и врачами многих других специальностей, так как гипоцинкемия и необходимость в ее коррекции не являются редкостью в клинической медицине [1].
Наличие ряда клинических параллелей между серповидноклеточной анемией и дефицитом Zn предполагает возможную роль вторичной цинковой недостаточности в патогенезе этого вида гематологической патологии, нередко ассоциированной у детей с инсультами.
Одной из нозологических форм патологии, связанной с нарушениями метаболизма/утилизации Zn, является энтеропатический акродерматит. Это аутосомно-рецессивное заболевание характеризуется мальабсорбцией Zn, приводящей к экзематозным повреждениям кожных покровов, алопеции, диарее, интеркуррентным бактериальным и грибковым инфекциям (при отсутствии лечения возможен летальный исход) [15].
Поскольку Zn играет ключевую роль в синтезе и активности инсулина, предполагается, что обеспеченность этим микроэлементом существенна в профилактике сахарного диабета 2-го типа. Экспериментальные данные G. J. Martin и J. S. Rand. (2007) свидетельствуют, что применение суспензии Zn позволяет в значительной части наблюдений достичь длительной ремиссии или добиться хороших результатов (уменьшение клинических проявлений диабета) [16]. X. Li и соавт. (2007) подчеркивают, что синтез металлотионеина под воздействием Zn препятствует развитию спонтанного или химически опосредованного сахарного диабета и его осложнений [17]. Систематический обзор, посвященный применению препаратов цинка для профилактики сахарного диабета 2-го типа, представили V. Beletate и соавт. (2007) [18].
Поступление Zn в клетки в концентрациях ниже 7 мг/л подавляет канцерогенез и опухолевый рост, что объясняет целесообразность его применения в онкологии.
Существует и другие показания к применению препаратов Zn, например, синдромы мальабсорбции (лактазная недостаточность, целиакия и др.), хронический гастродуоденит, рахит, иммунодефицитные состояния, снижение аппетита, задержка роста, отставание в половом созревании, ухудшение зрения, снижение памяти, поведенческие расстройства, синдром дефицита внимания с гиперактивностью и др. [1]. Они определяются врачом индивидуально.
Интенсивный физический труд и занятия спортом являются факторами риска по развитию недостаточности Zn. При высокой физической активности может происходить мобилизация данного микроэлемента из скелетных депо для клеточного роста (то есть для синтеза Zn-металлоферментов). Поэтому при занятиях спортом и тренировках успешно могут применяться адаптогенный, антиоксидантный, метаболический и гемопоэтический эффекты препаратов Zn, среди которых адаптогенный наиболее важен [1]. S. Savas и соавт. (2006), S. Khaled и соавт. (1997, 1999) указывают на частое развитие недостаточности Zn при интенсивных занятиях спортом и отмечают положительное влияние дотации микроэлемента на гематологические параметры и реологические свойства крови спортсменов, что подтверждают М. Kilic и соавт. (2004) [19–22].
N. Meunier и соавт. (2005) подчеркивают роль Zn не только при повышенной физической активности, но и в аспекте интеллектуальных и поведенческих функций, нутритивного статуса, поддержания иммунной/антиоксидантной систем организма, а также костного метаболизма [23].
Цинк и иммунитет
В настоящее время доказано, что прием препаратов цинка способствует течению репарации тканей, а также нормализации нутритивного статуса по этому микроэлементу, что было продемонстрировано J. W. Swinkels и соавт. (1996) в условиях эксперимента [24].
Хотя точные функции и молекулярные механизмы участия Zn в иммунном ответе пока не изучены, ряд исследований указывают на наличие у этого микроэлемента иммуномодулирующей функции. К. Kabu и соавт. (2006) подтверждают роль Zn в активации тучных клеток и его необходимость в процессах дегрануляции и выработке цитокинов; T. B. Aydemir и соавт. (2006) указывают на роль Zn в программировании специфических субпопуляций лейкоцитов на усиленную экспрессию цитокинов; C. F. Hodkinson и соавт. (2007) обнаружили у людей среднего и пожилого возраста снижение в крови числа В-лимфоцитов и повышение соотношения CD4/CD8 на фоне дотации Zn [25–27].
В дополнение к этому F. Intorre и соавт. (2007) на фоне приема препаратов Zn отмечают улучшение содержания в плазме крови витамина А, а I. Hininger-Favier и соавт. (2007) — оптимизацию эссенциального микроэлементного статуса и липидного метаболизма, что также оказывает положительное влияние на состояние иммунного гомеостаза [28, 29]. Антиоксидантные свойства Zn обусловливают его дополнительную роль в осуществлении реакций иммунного ответа.
Тяжелый дефицит Zn сопровождается атрофией тимуса, лимфопенией, снижением пролиферативного ответа лимфоидных клеток на стимуляцию митогенами, селективной супрессией CD4-хелперной популяции Т-клеток, снижением активности NK-клеток, анергией (отсутствием реакции на антигены), а также дефицитарной активностью гормона вилочковой железы. Даже умеренная цинковая недостаточность снижает иммунную функцию, нарушая продукцию интерлейкина-2. Легкий дефицит Zn не вызывает атрофии вилочковой железы и лимфопении, но характеризуется анергией и снижением активности NK [30].
Эссенциальность цинка для человеческого организма предполагает необходимость в регулярной дотации этого микроэлемента. Применение этого эссенциального микроэлемента показано при широком спектре психоневрологической и соматической патологии у детей различного возраста.
Литература
В. М. Студеникин, доктор медицинских наук, профессор
С. Ш. Турсунхужаева
В. И. Шелковский, кандидат медицинских наук
ГУ «Научный центр здоровья детей РАМН», Москва
Цинк влияние на мозг
Российский сателлитный центр института микроэлементов ЮНЕСКО; Лаборатория вычислительной и системной биологии ВЦ РАН им. А.А. Дородницына; кафедра фармакологии и клинической фармакологии Ивановской государственной медицинской академии
Российский сателлитный центр института микроэлементов ЮНЕСКО; Лаборатория вычислительной и системной биологии ВЦ РАН им. А.А. Дородницына
ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия», Иваново
ФГБОУ ВО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава РФ, Иваново, Россия
Синергидное применение цинка и витамина С для поддержки памяти, внимания и снижения риска развития заболеваний нервной системы
Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2017;117(7): 112-119
Громова О. А., Торшин И. Ю., Пронин А. В., Кильчевский М. А. Синергидное применение цинка и витамина С для поддержки памяти, внимания и снижения риска развития заболеваний нервной системы. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2017;117(7):112-119.
Gromova O A, Torshin I Iu, Pronin A V, Kilchevsky M A. Synergistic application of zinc and vitamin C to support memory, attention and the reduction of the risk of the neurological diseases. Zhurnal Nevrologii i Psikhiatrii imeni S.S. Korsakova. 2017;117(7):112-119.
https://doi.org/10.17116/jnevro201711771112-119
Российский сателлитный центр института микроэлементов ЮНЕСКО; Лаборатория вычислительной и системной биологии ВЦ РАН им. А.А. Дородницына; кафедра фармакологии и клинической фармакологии Ивановской государственной медицинской академии
Обеспеченность организма цинком и витамином С важна для функционирования ЦНС. Ион цинка участвует в нейротрансмиссии (передача сигнала от рецепторов ацетилхолина, катехоламинов, серотонина, простагландинов) и в убиквитинзависимой деградации белков. Дефицит цинка ассоциирован с развитием болезни Альцгеймера, депрессии. Дотации цинка (10—30 мг/сут) улучшают неврологическое восстановление у пациентов с инсультом и закрытой черепно-мозговой травмой, показатели внимания; снижают гиперактивность у детей. Витамин С — синергист цинка, который поддерживает антиоксидантный ресурс мозга, синаптическую активность и детоксикацию. Для профилактики деменции и нейродегенеративной патологии целесообразно использовать дотации витамина С в дозе 130—500 мг/сут.
Российский сателлитный центр института микроэлементов ЮНЕСКО; Лаборатория вычислительной и системной биологии ВЦ РАН им. А.А. Дородницына; кафедра фармакологии и клинической фармакологии Ивановской государственной медицинской академии
Российский сателлитный центр института микроэлементов ЮНЕСКО; Лаборатория вычислительной и системной биологии ВЦ РАН им. А.А. Дородницына
ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия», Иваново
ФГБОУ ВО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава РФ, Иваново, Россия
Нейропротективные роли присущи не только витаминам группы В (что является общеизвестным фактом), но и другим микронутриентам. Среди «упускаемых» в практике невролога микронутриентов следует выделить цинк и витамин С.
Обеспеченность организма цинком чрезвычайно важна для функционирования центральной нервной системы (ЦНС) во все периоды жизни. Систематический анализ молекулярно-генетических механизмов воздействия цинка указал на существование более 1200 цинксвязывающих белков и ферментов, активность которых в условиях дефицита цинка значительно снижена. Данные белки воздействуют на внутриклеточные сигнальные каскады, поддерживают убиквитинзависимый протеолиз, участвуют в регуляции процессов роста эмбриона и осуществлении биологических эффектов многочисленных гормонов.
Экспериментальные исследования показали, что дефицит цинка во время внутриутробного развития способствует формированию аномалий головного мозга и нарушению функционирования нейронов. В частности, дефицит цинка нарушает регуляцию воспаления в нейронах и стимулирует окисление цистеина в составе тубулина — основного белка микротрубочек нейронов [1].
Нарушение активности цинкзависимых сигнальных путей вследствие моногенных заболеваний приводит к тяжелым врожденным порокам развития ЦНС. С нарушениями активности цинкзависимых белков ассоциированы такие заболевания, как мышечная дистрофия Дюшенна (OMIM 310200), болезнь Шарко—Мари—Тута (OMIM 614436), поясная мышечная дистрофия 2H (OMIM 254110), спиноцеребральная атаксия 14 (OMIM 605361), мозжечковая атаксия и гипогонадизм (OMIM 212840), прогрессивная миоклоническая эпилепсия (OMIM 254780), болезнь Паркинсона (OMIM 168600), расстройства аутистического спектра, структурные аномалии головного мозга, нолопросэнцефалия (OMIM 610829), макроцефалия, макросомия, лицевой дисморфизм (OMIM 614192), прогрессивная церебральная ангиопатия, болезнь моя-моя (OMIM 607151) и др. [2].
Кроме общеизвестной антискорбутной роли, витамин С (аскорбиновая кислота) является важным эндогенным антиоксидантом, защищающим нейроны от глутаматной токсичности. Диета, в которой поддерживаются адекватные уровни витамина C, снижает риск когнитивных нарушений и болезни Альцгеймера [3]. При таких нейродегенеративных расстройствах, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, болезнь Гентингтона, боковой амиотрофический склероз и ряд других, отмечаются существенные нарушения окислительно-восстановительного баланса и компартментализации витамина С в нейронах, астроцитах и в межклеточном пространстве [4].
Цинк и нейропротекция: молекулярные механизмы
Ионы цинка необходимы для осуществления таких важных для функционирования нейронов процессов, как транскрипция генов, поддержание активности гормонов (в том числе нейростероидов), убиквитинзависимого протеолиза (деградация и переработка белков, что важно для торможения процессов нейродегенерации), обеспечение стабилизации генома (метилирование гистонов, ацетилирование гистонов, метилирование ДНК, связывание иона кадмия) и иммуномодуляция (в частности, для синтеза интерферона-1) [2].
Домены типа «цинковый палец» принципиально необходимы, в частности для передачи сигнала от рецепторов нейротрансмиттеров по внутриклеточным сигнальным путям нейронов. В большинстве случаев передача сигнала от того или иного рецептора внутри клетки представляет собой цепь последовательных биохимических реакций, осуществляемых ферментами, часть из которых активируется так называемыми «вторичными посредниками (кальций, цАМФ, инозитолфосфаты, диацилглицерол, оксид азота и др.). Любой путь внутриклеточной передачи сигнала предполагает примерно следующую последовательность событий: 1) специфическое взаимодействие внешнего сигнала (гормона, нейротрансмиттера и т. д.) с клеточным рецептором; 2) активация рецептором эффекторной молекулы, отвечающей за генерацию/секрецию молекул вторичных посредников (кальция, цАМФ и др.); 3) активация вторичными посредниками последующих белков данного сигнального каскада; 4) изменения экспрессии определенных генов. Установлено более 50 сигнальных путей, в которых участвуют «цинковые пальцы» и другие Zn-связывающие белки [2]. Дефицит цинка будет негативно воздействовать на активность всех этих сигнальных путей. Основные из этих сигнальных путей, имеющие непосредственное отношение к выживанию и функционированию нейронов, перечислены в табл. 1. Данные в таблице основаны на результатах анализа генома человека методом функционального анализа взаимосвязей [2].
Таблица 1. Основные внутриклеточные сигнальные пути, в которых участвуют Zn-связывающие белки [2]
Другим, не менее важным механизмом нейропротективного действия цинка является его участие в убиквитинзависимой деградации белков на протеасомах. Именно нарушения процесса деградации белков приводят к накоплениям белковых бляшек при нейродегенеративной патологии (в частности при болезни Альцгеймера). Цинк, являясь ко-фактором многочисленных протеаз, принципиально необходим для управляемой деградации белков (протеолиза) с участием особого сигнального белка убиквитина.
Управляемый протеолиз отработанных внутриклеточных белков осуществляется на специальной молекулярной машине клетки протеосоме. В процессе протеосомного протеолиза происходит очистка клетки от поврежденных, анормально свернутых белков с высвобождением аминокислот для синтеза новых белков. Протеолиз сигнальных белков необходим для своевременного «отключения» биологического сигнала и подготовки сигнальной системы нейрона к принятию последующих сигналов [6].
Протеосома осуществляет контролируемую, многоцентровую и быструю деградацию белков, предварительно помеченных убиквитином. Цинкзависимые ферменты убиквитинлигазы распознают особые участки в последовательностях белков и присоединяют к этим участкам молекулы убиквитина. Цинк необходим для присоединения молекул убиквитина к таргетному белку. Присоединение четырех молекул убиквитина к молекуле белка гарантирует поступление комплекса белок—убиквитин в протеосому для деградации (рис. 1).
Рис. 1. Процесс убиквитинзависимой деградации белков.
При проведении биоинформационного анализа протеома человека [2] было установлено наличие 238 Zn-содержащих белков, активность которых непосредственно связана с убиквитинзависимой деградацией белков. В табл. 2 приведены примеры того, как дефицит активности некоторых убиквитин-лигаз вследствие врожденных генетических дефектов приводит к наследственным нервно-мышечным поражениям.
Таблица 2. Нервно-мышечные нарушения развития, связанные с нарушениями Zn-зависимой активности убиквитиновой деградации белковых структур [2]
Например, нарушение активности Zn-связывающей TGFβ-активируемой киназы 1 (ген TAB2) ассоциировано с формированием целого комплекса нарушений структуры ЦНС. Данный фермент является адапторным белком, передающим сигнал от митогенассоциированных киназ в сигнальных путях выживания, роста и дифференциации нейронов (пути ERK, TGFβ) [7]. Ион цинка имеет принципиальное значение для активации адапторного белка TAB2, так как цинк участвует в стабилизации структуры «цинкового пальца» белка TAB2 и затем в активации белка TAB2 молекулами убиквитина.
Таким образом, существование более 1200 цинксвязывающих белков в протеоме человека обусловливает чрезвычайно широкий спектр воздействия ионов цинка на функционирование отдельных нейронов и ЦНС в целом. Основными молекулярными механизмами осуществления биологических эффектов цинка можно считать участие в нейротрансмиссии (передача сигнала от рецепторов ацетилхолина, катехоламинов, серотонина, простагландинов) и в убиквитинзависимой деградации белков.
Клинические исследования взаимосвязи между обеспеченностью цинком и неврологическими заболеваниями
Приводимые выше результаты фундаментальных исследований механизмов молекулярного действия цинка подтверждаются результатами клинических исследований, указывающих на перспективы использования препаратов цинка для профилактики и терапии неврологических заболеваний.
В метаанализе 5 клинических исследований были проанализированы связи между распространенностью болезни Альцгеймера и обеспеченностью участников витаминами В9 (фолаты), В12, А, С, D, Е и микроэлементами (медь, железо, и цинк) [8]. Метаанализ показал, что у пациентов с болезнью Альцгеймера отмечаются значительно более низкие уровни витамина С (р 
Таблица 3. Среднее содержание витамина С в тканях и органах человека [21]
Аскорбиновая кислота обладает важными нейропротективными свойствами [22], поддерживая деятельность супероксиддисмутазы и каталазы [23] и защищая нейроны от глутаматной токсичности, стимулирующей прогрессирование нейродегенеративных процессов [24]. Перемещение аскорбиновой кислоты из внутриклеточных резервуаров глиальных клеток в нейроны, вызванное синаптической активностью, поддерживает антиоксидантный ресурс нейронов. Усиленное всасывание аскорбиновой кислоты нейронами включает увеличение экспрессии транспортера SVCT2 на клеточной поверхности нейрона, приводя, таким образом, к увеличению поглощения аскорбиновой кислоты, необходимого для функционирования синапсов и нейротрансмиссии [25] (рис. 2).
Рис. 2. Транспорт аскорбиновой кислоты в ЦНС и функционирование синапса. 1 — после выделения глутамата в синаптическую щель глутамат посредством транспортера EAAT переносится через клеточную мембрану астроцита. В астроцитах глутамат стимулирует высвобождение аскорбата аниона или аскорбиновой кислоты (Asc) с помощью экзоцитоза секреторных везикул, посредством глутамат-аспартат-транспортера GLAST, канала VSOAC, а также при участии трансмембранного белка коннексина; 2 — аскорбиновая кислота поглощается нейронами при помощи Na-зависимого транспортера витамина С (SVCT2), участвует в качестве нейромодулятора в глутаматергических и ГАМКергических синапсах; 3 — оскорбиновая кислота участвует в качестве нейромодулятора в глутаматергических и ГАМК-ергических синапсах; 4 — аскорбиновая кислота способствует переключению предпочтения энергетического субстрата нейронного метаболизма с глюкозы на лактат во время синаптической активности; 5 — реактивные формы кислорода (ROS) образуются в ходе синаптической активности и метаболизма нейрона; 6 — ROS окисляют аскорбиновую кислоту до дегидроаскорбиновой кислоты (DHAsc); 7 — дегидроаскорбиновая кислота высвобождается из нейронов и захватывается астроцитами с помощью переносчиков глюкозы (GLUT-1); 8 — в астроцитах дегидроаскорбиновая кислота восстанавливается глутатионом (GSH — восстановленная форма глутатиона; GSSG — окисленная форма глутатиона) при участии глутатионзависимых редуктаз/дисульфид-изомераз (GRx/PDI) и тиоредоксина TRх (при участии никотинамидадениндинуклеотидфосфа́та (NADP).
Клинические исследования подтверждают взаимосвязь между обеспеченностью витамином С и когнитивными способностями. Во-первых, следует отметить, что более высокое потребление фруктов (что соответствует повышенному потреблению витамина С) существенно сказывается на когнитивной функции пожилых. В обследованных [26, 27] группах, где участники употребляли в пищу фрукты от 1 до 3 раз в день, установлено достоверное снижение риска когнитивных нарушений на 50% по сравнению с остальными участниками. Исследование когнитивной функции некурящих участников в возрасте от 45 до 102 лет показало, что употребление в пищу овощей и фруктов более 4 раз в сутки положительно сказывается на когнитивной функции [28].
Кросс-секционные исследования выявили положительную связь между пищевым потреблением витамина С и беглостью речи [29], абстрактным мышлением и решением проблем и когнитивным состоянием в целом по оценке по краткой шкале оценки психического статуса (MMSE). Ряд исследований выявил связь между приемом витамина С и Е и когнитивными способностями у здоровых людей старше 60 лет [30].
Обеспеченность витаминами, в частности витамином С, при оценке дневников питания коррелирует с когнитивными функциями у пациентов старше 65 лет. Поддержание нормального уровня витамина С в плазме крови является одним из перспективных способов замедления снижения когнитивных функций у пожилых [31]. В исследовании группы людей в возрасте 65—94 лет была выявлена значительная корреляция между уровнем содержания витамина С в плазме и когнитивными функциями, в частности результатами тестов на словарный запас и понимание [32].
Исследование когорты из 3 тыс. наблюдаемых на протяжении 7 лет показало, что темпы снижения когнитивных функций при оценке по MMSE были значительно ниже у тех людей, кто принимал большее количество витамина С, особенно в комбинации с витамином Е. При этом доза витамина С 500 мг/сут приводила к достоверному улучшению когнитивных способностей, а дальнейшее наращивание дозы не имело эффекта [33].
Кроме того, клинические исследования показали, что недостаточная обеспеченность витамином С способствует нейродегенерации. Как было отмечено выше, рециркуляция аскорбиновой кислоты в нейроны, обеспечиваемая астроцитами, и усвоение нейронами аскорбиновой кислоты посредством специфических транспортеров (SVCT2 и др.) являются важными механизмами в поддержании антиоксидантной защиты мозга. При нейродегенеративных заболеваниях возникает дисбаланс в возрастающем производстве АФК, с одной стороны, и снижением антиоксидантного ресурса нейронов и глии — с другой [34].
Например, при болезни Гентингтона накопление абнормально свернутого белка изменяет митохондриальный биогенез и экспрессию генов антиоксидантой защиты, еще более увеличивая окислительные повреждения нейронов. Скопление амилоида при болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона также стимулирует генерацию АФК и гибель нейронов. Рециркуляция аскорбиновой кислоты в системе нейрон—астроцит—межклеточное пространство—нейрон при боковом амиотрофическом склерозе также замедлена.
Уровень витамина С был ниже у пациентов с болезнью Альцгеймера по сравнению с контрольной группой [35]. Поэтому аскорбиновая кислота была испытана в качестве нейропротективного агента у пациентов для лечения болезни Альцгеймера и бокового амиотрофического склероза [36]. Употребление комбинированных добавок с витаминами C и Е оказывает защитное действие на когнитивные функции (в том числе при оценке внимания, памяти и языка) и особенно в случаях сосудистой деменции [37]. Прием витамина С в дозе более 130 мг/сут в течение 6 лет приводит к снижению риска болезни Альцгеймера [38].
Боковой амиотрофический склероз — это нейродегенеративное заболевание, сопровождающееся повреждением длинных моторных нейронов [39]. Установлено наличие системного оксидативного стресса у пациентов с боковым амиотрофическим склерозом и более низкие уровни аскорбиновой кислоты в спинномозговой жидкости. Потребление пищи, богатой антиоксидантами, обеспечивает защиту против развития заболевания [40].
Болезнь Гентингтона также является наследственным нейродегенеративным заболеванием. В моделях болезни Гентингтона у животных отмечаются нарушения гомеостаза аскорбиновой кислоты [41]. В частности, анализ экспериментальных моделей, экспрессирующих мутантный белок гентингтина (mHtt), показал уменьшение внеклеточного пула аскорбиновой кислоты в нейронах стриатума [42].
В группе из 62 пациентов с болезнью Паркинсона (возраст 71±8,8 года) показано, что уровень витамина С в лимфоцитах у пациентов с тяжелыми формами был значительно ниже, чем у пациентов с более легкими формами [43]. Следует отметить, что аскорбат улучшает биодоступность леводопы при терапии болезни Паркинсона [44].
Таким образом, в соответствии с имеющимися результатами клинических исследований нейропротекция посредством витамина С эффективна и безопасна при использовании дозы 130—500 мг/сут. Также важно обеспечить высокую биодоступность витамина С, не принимать во время еды, использовать растворы витамина С или таблетки для рассасывания под языком. Известно, что биодоступность аскорбиновой кислоты из тонкого кишечника с возрастом заметно снижается. Поэтому у пожилых пациентов перспективно использование «подъязычной» лекарственной формы в виде таблеток для рассасывания и растворимых пленок. Такой путь введения обеспечивает бо́льшую биодоступность аскорбиновой кислоты в ЦНС.
Заключение
Физиологическая обеспеченность организма цинком и витамином С чрезвычайно важна для профилактики широкого круга неврологических заболеваний, повышает выживаемость пациентов с черепно-мозговой травмой и инсультом. Комбинация витамина С и цинка способствует снижению тяжести течения таких заболеваний, как черепно-мозговая травма, инсульт, СДВГ, болезней Альцгеймера, Гентингтона, Паркинсона, способствует поддержке памяти, беглости речи, концентрации внимания. И цинк, и витамин С играют важные роли не только в поддержании антиоксидантного ресурса мозга, но и в регуляции синаптической активности, поддержании нейротрансмиссии, убиквитинзависимой деградации белков. Описанные выше эффекты достигаются при использовании дотаций цинка в дозе 10—30 мг/сут и витамина С в дозе 130—500 мг/сут. Избыточные дозы микронутриентов, напротив, не снижают эффективность нейропротекции.
В России зарегистрирована оптимальная комбинация цинка с витамином C в виде шипучих таблеток «Цинк 10+С» («ВервагФарма», Германия) для приготовления раствора для питья, который подходит для применения у пациентов с 18 лет (согласно инструкции) с целью поддержки обмена цинка и витамина С. Одна таблетка содержит витамина С 120 мг (200% РСП), цинка 10 мг (67% РСП). При помещении таблетки в воду (200 мл, т. е. 1 стакан) в растворе образуется органическая соль с высокой биодоступностью цинка и отличными характеристиками (до 100%) растворимости в воде — цитрат цинка; водный раствор «Цинк 10+С» характеризуется хорошими органолептическими свойствами и не вызывает тошноты и рвоты. Терапия цинком и витамином С может быть применена также в виде адъювантной, дополняющей базовую нейропротекторную терапию.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.