Этот микроэлемент необходим для обеспечения метаболизма клеток и их функций, так как входит в состав простетических групп ферментов, катализирует их действие, участвует в гемопоэзе. 75% всего Zn в организме находится в эритроцитах в составе их фермента карбоангидразы. Также Zn входит в состав транскрипционных факторов, регулирующих активность гемопоэтических клеток - GATA-белки, содержащие так называемый "цинк-связывающий палец" белка, а именно аминокислотную последовательность, характерную для Zn -связывающих белков: цис-х-х-цис-(х)17-цис-х-цис(х-любая аминокислота).Отсутствие Zn нарушает биосинтез витаминов  С и В1.

Цинк присутствует в клетках в качестве компонента многих металлозависимых ферментов и транскрипционных факторов. Он также является нейротрансмиттером и нейромодулятором ЦНС. Значительные концентрации ионов Zn2+ обнаружены в пресинаптических везикулах и синаптическом пространстве сразу после стимуляции нейронов. Было установлено, что цинк может воздействовать на ряд рецепторов и потенциал-зависимых ионных каналов, в частности может ингибировать активность NMDA-рецепторов.

Zn в отличии от Mg не просто блокатор ионных каналов, а регулятор синаптической передачи, главным образом ГЛУ-ергических нейронов. Выделяясь вместе с глутаматом, он оказывает эффект на рецепторы, локализованные как на пресинаптической, так и на постсинаптической мембране. Кроме того, имеет способность выходить из синаптической щели и влиять на состояние других синапсов – это так называемая «объёмная передача».

Среди структур головного мозга наибольшее количество цинка содержат гиппокамп и кора мозжечка, особенно мозжечковые клубочки - синаптические структуры, образованные окончаниями моховидных волокон на дендритах зернистых клеток. Возможно, цинк влияет на передачу нервных импульсов, препятствуя связыванию пептидов и других лигандов с рецепторами (опиатными, холинорецепторами, рецепторами ГАМК, глутаматными NMDA-рецепторами).

В норме концентрация цинка в плазме довольно постоянна, с незначительными суточными колебаниями. Она может снижаться при беременности, применении пероральных контрацептивов, уменьшении потребления или всасывания (например, при болезни Крона с поражением тонкой кишки) либо увеличении выведения цинка с мочой (при гипоальбуминемии, лечении пеницилламином и другими комплексобразующими средствами, гемолитической анемии, серповидноклеточной анемии, усилении катаболизма вследствие травмы, ожогов или операции).

Концентрация цинка в плазме снижается также при инфаркте миокарда, инфекциях, злокачественных новообразованиях, гепатите и многих других заболеваниях. Уменьшение концентрации цинка в плазме может быть следствием поступления этого микроэлемента из крови в ткани (например, в печень), которое, по-видимому, регулируется АКТГ, кортизолом, ИЛ-2, ИЛ-6. Одновременно с цинком усиливается поступление в печень железа, других металлов и аминокислот.

Роль цинка в организме определяется металлопротеидами, в состав которых он входит. От содержания этого микроэлемента зависит состояние репродуктивной, нервной, иммунной систем, ЖКТ и кожи.

Исследования влияния цинкового статуса на неврологическое и психологическое функционирование

В последнее время литературные данные все чаще указывают на обнаружение особой роли цинка в организме человека. В частности, ряд исследований указывают на достоверную связь уровня цинка в плазме и психоневрологического функционирования.

Здесь следует обратиться к двум наиболее значимым исследованиям: «Цинковый статус, оценка психологического состояния и нутритивного статуса среди пожилого населения пяти европейских стран» (ученые из Марселя) и «Зубная паста – необычный источник экзогенного цинка, приводящий к гиперкуперемии и неврологическим заболеваниям» (ученые из Далласа).

Оба исследования изучают влияние уровня цинка в организме на неврологическое и психологическое состояние человека. Причем в первом исследовании доказывается отрицательная роль недостаточности цинка, тогда как во втором – отрицательная роль превышения концентрации цинка.

Большой международный европейский проект ZINCAGE Project по оценке роли цинка  на некоторые психологические аспекты (когнитивные функции, настроение, уровень стресса) пожилого населения пяти европейских стран выявил связь между цинковой недостаточностью и ухудшением психологического функционирования в старости. Проект, выявляющий факторы, препятствующие естественному старению, оценил фактор цинковой недостаточности как достоверный и значимый.

В ходе исследования были опрошено стареющее население пяти европейских стран: Греции, Италии, Франции, Польши и Германии, которое исследователи поделили на группы: n=359 человек 60-69 лет, n=225 человек 70-74 лет,n=153 – 75-79 лет, n=116 – 80-84 лет. Участникам проекта были предложены тесты, оценивающие когнитивные функции (Малый Тест Интеллектуального Статуса), настроение (Гериатрическая Шкала Депрессии), уровень стресса (Шкала Выраженности Стресса); опросник, выявляющий рацион питания – частоту и количество потребления 14 продуктов, содержащих больше всего цинка (список национальной базы данных продуктов питания USDA); также с помощью плазма-масс спектрометрии (ICP-MS) были проанализированы образцы крови на содержание цинка: концентрация менее или равная 11 мкмоль/л расценивалась как цинковая недостаточность.

В результате исследования выявлено достоверное и значимое влияние уровня цинка в плазме на психологическое функционирование. Было обнаружено, что 31% участников исследования имели цинковую недостаточность, при этом в Греции выявлены наименьшие показатели по сравнению с другими странами, тогда как во Франции, напротив, наилучший результат.

Оценка когнитивных функций выявила 18% участников с показателями ниже среднего, при этом Греция показала наибольшее количество таких индивидов (30,1%), а в Италии такая же ситуация представлена среди только одной группы участников в возрасте 80-84 лет (44,4%).

Шкала уровня старческой депрессии обнаружила 76% участников с низкими результатами. И здесь Греция показала наихудшие данные (34,4%), за ней последовала Польша (34%), в Италии наихудшие показатели оказались у самой старшей группы (47,2%), тогда как в Германии выявлено наименьшее количество индивидов с выраженной депрессией (8,9%).

Выраженного стресса достоверно не было выявлено ни в одной стране, хотя его показатели в Греции были несколько выше, по сравнению с другими странами.

Нутритивный статус различался среди пяти изучаемых европейских стран. Так, в Италии и во Франции больше всего потребляют продукты питания, богатые цинком, после следует Германия, в Греции и Польше – наименьшая частота потребления продуктов, богатых цинком. Было обнаружено, что в Греции преобладает потребление куриного мяса, говядины и свежей рыбы, что означает низкую полноценность и разнообразность питания по сравнению с другими странами.

Таким образом, исследование продемонстрировало достоверную связь психологической ситуации среди стареющего населения в указанных странах с характером питания – низкое потребление продуктов, богатых цинком, а также их малая разнообразность оказывали влияние на психологическое функционирование.

Однако, как указывают ученые, другие факторы также могут играть не менее важную роль на психологическое функционирование в процессе старения. К этим факторам относятся: полиморфизмы белков, от которых зависит цинковый статус – например, металлотионеинов (малых белков, важных для ионного транспорта и детоксикации), наличие хронического воспалительного статуса, в частности, аномально повышенные уровни провоспалительного цитокина (ИЛ-6).  Цинковая недостаточность так же, как и хроническое воспаление связаны с ухудшением функций мозга, относящихся к области гиппокампа, вследствие ослабления выделения серотонина: нейрогормона, поддерживающего удовлетворительный психологический статус.

В ходе второго исследования обнаружено отрицательное влияние чрезмерного количества цинка, поступающего в организм, выражающееся в провокации глубоких неврологических заболеваний и недостаточности меди. У четырех пациентов, имевших протезы и поэтому очень часто использовавших зубную пасту, содержащую цинк, были выявлены неврологические аномалии, ассоциированные с гипокуперемией и гиперцинкемией.

Было проведено тщательное клиническое и лабораторное обследование пациентов. С помощью плазма-масс спектрометрии, клеточно-индуктивно сопряженной с динамической реакцией, в тюбиках зубопротезного клея у каждого пациента определялся цинк. Для нанесения паст использовался стоматологический инструмент.  Затем пациентам были назначены медные добавки и после  определялись посттерапевтические уровни цинка и меди.

Концентрации цинка варьировались от 17000 до 34000 мкг/г в зубных пастах Fixodent и Poli-Grip.

После выявления высокого уровня сывороточного цинка использование указанных паст было прекращено. Добавки меди привели к небольшому неврологическому улучшению у двух пациентов, прекративших пользоваться пастой. 

Альтернативных источников поступающего извне цинка обнаружено не было.

Таким образом, исследование продемонстрировало, что регулярное поступление извне цинка в составе зубной пасты для зубных протезов вызывает глубокие неврологические аномалии и гипокуперемию.