Çinko Eksikliği ve Beyindeki Etkisi – Çinko (Zn), insanlar ve hayvanlar için kritik bir elementtir ve vücuttaki çok sayıda metabolik ve iletişim yolunda yer alır. Mitotik hücre bölünmesi, bağışıklık sistemi aktivitesi, proteinlerin ve nükleik asitlerin sentezi ve enzimlerin veya metaloproteinlerin ko-faktörü olarak çeşitli fizyolojik fonksiyonlarda temel roller üstlenir. İnsan vücudu çoğunlukla testis, kas, karaciğer ve beyin dokularında yaklaşık 2 gr Zn içerir. Beyindeki Zn, hipokampus, amigdala, serebral korteks, talamus ve koku alma korteksinde en yüksek konsantrasyonlarda bulunur. Beyindeki hakim metal iyonlarından biridir ve nörogenez, nöronal göç ve farklılaşmanın düzenlenmesine katkıda bulunur, böylece bilişsel gelişimi şekillendirir ve sağlıklı beyin fonksiyonunu korur. Zn tüm gıda gruplarından elde edilebilir, ancak bazı önemli Zn diyet kaynakları arasında kırmızı et, kümes hayvanları, balık, diğer deniz ürünleri, baklagiller, fındık, kepekli tahıllar ve süt ürünleri bulunur.
Çinkonun Biyolojik Fonksiyonları
Çinkonun çeşitli biyokimyasal ve fizyolojik fonksiyonlarda önemli rolünün olduğu bilinmektedir. Hidrolazlar, transferazlar, oksido-redüktazlar, ligazlar, izomerazlar ve liyazlar gibi birçok proteinde yapısal, fonksiyonel ve kombine rollere sahiptir. Yapısal olarak, çinko farklı protein alanlarında bulunur. Çinko, makromoleküllerin sentezi, sinyalleme kaskadlarının ve gen transkripsiyonunun düzenlenmesi ve nakil işlemleri dahil olmak üzere çok sayıda işlemin düzenlenmesinde rol oynayan reseptörler ve enzimler gibi proteinlerin aktivitesini modüle eder. Çinkonun, son zamanlarda hücre içi sinyal iletiminin ikinci bir habercisi olarak görev yaptığı tespit edilmiştir. Çinko ayrıca redoks homeostazının düzenlenmesi, DNA onarımı, sentez ve metilasyon dahil olmak üzere çeşitli eylemlerle genomik stabilitenin korunmasında rol oynar. Ek olarak, çinko sinir sisteminde hücreler arası sinyalleşmede rol oynamakta ve bir nörotransmitter olarak görev yapabilmektedir.
İnsan Sağlığında ve Çinko Eksikliği
Çinkonun insanlar için özellikle büyüme geriliği, hepatomegali, splenomegali, hipogonadizm ve şiddetli demir eksikliği anemisi olan hastalarda çok önemi olduğu kabul edilmiştir. Zn eksikliği olan hastalarda ciddi bağışıklık fonksiyon bozukluğu olduğu için fırsatçı enfeksiyonlardan ölen çok sayıda hasta olmuştur. Zn eksikliği, humoral ve hücre aracılı immün yanıtların işlev bozukluğuna neden olur ve enfeksiyonlara duyarlılığı artırır. Çocuklarda akut diyarede terapötik yararları bildirilen diyare hastalıkları ile de ilişkilendirilmiştir. Zn takviyesi çocuklarda ishal ve pnömoni ölümlerinde azalma sağlar. Wilson hastalığı, kronik hepatit C, cüzzam, layşmanyaz ve soğuk algınlığı gibi diğer hastalıklarla ilgili yararları bildirilmiştir.
Çinko ve Beslenme İlişkisi
Beslenmeyle ilgili çinko eksikliği gelişmekte olan ülkelerde yaygındır ve kronik iltihaplanma ve oksidatif stres ile ilişkili romatoid artrit, diyabet ve kanserler gibi birçok kronik hastalıkta çinko eksikliği mevcuttur. Birçok çalışma çinko eksikliğinin inflamatuar sitokinlerin ve oksidatif stresin konsantrasyonunu arttırdığını ve apoptoz ve endotelyal hücre fonksiyon bozukluğunu indüklediğini göstermiştir. Çinko, homeostazda, bağışıklık fonksiyonunda, oksidatif stresde, apoptozda ve yaşlanmada kritik etkiye sahiptir ve halk sağlığı açısından önemli olan çoğu bozukluklar çinko eksikliği ile ilişkilidir. Ateroskleroz, birçok malignite, nörolojik bozukluklar, otoimmün hastalıklar, yaşlanma, yaşa bağlı dejeneratif hastalıklar ve Wilson hastalığı gibi birçok kronik hastalıkta, eşzamanlı çinko eksikliği klinik özellikleri karmaşıklaştırabilir. Çinko eksikliği immünolojik durumu etkileyebilir ve buna bağlı olarak oksidatif stresi artırabilir ve kurşun enflamatuar sitokinlerin oluşumuna sebep olabilir. Bu hastalıklarda, oksidatif stres ve kronik inflamasyon önemli nedensel roller oynayabilir. Bu nedenle, çinko durumunun her halde değerlendirilmesi ve çinko eksikliğinin düzeltilmesi önemlidir. Çünkü çinkonun benzersiz özellikleri bu hastalıklarda önemli terapötik faydalara sahip olabilir. Bu yazıda, çinkonun çok amaçlı bir iz element olarak, homeostaz, proliferasyon ve apoptozdaki biyolojik rolü, bağışıklık, kanser, diyabet, depresyon, Wilson hastalığı, Alzheimer ve yaşa bağlı diğer kronik hastalıklardaki rolü gözden geçirilmektedir.
Zn genel olarak insan sağlığı ve özellikle yaşlılar için gerekli bir mikro besin maddesidir. Çinko, homeostazda, bağışıklık fonksiyonunda, oksidatif stresde, apoptozda ve yaşlanmada kritik etkiye sahiptir. Ateroskleroz, malignite, nörolojik bozukluklar, otoimmün hastalıklar, yaşlanma, yaşa bağlı dejeneratif hastalıklar ve Wilson hastalığı gibi birçok kronik hastalıkta, eşzamanlı çinko eksikliği klinik özellikleri karmaşıklaştırabilir. Olumsuz immünolojik durumu etkileyebilir, oksidatif stresi artırabilir ve kurşun enflamatuar sitokinlerin oluşumuna debep olarak bu hastalıklarda ilave oksidatif stres ve kronik inflamasyon gibi önemli nedensel roller oynayabilir. Bu nedenle, çinkonun benzersiz özelliklerinin bu hastalıklarda önemli terapötik yararları olabileceğinden çinko durumunun değerlendirilmesi ve eksikliğin düzeltilmesi önemlidir.
Çinko Homeostazı
Normal şartlar altında, aşırı Zn birikimini veya eksikliğini önlemek için homeostatik kontroller devam etmektedir. Bu homeostaz, çinkonun alımı, atılımı ve hücre içi depolanması / hareketi ile ilgili farklı proteinler tarafından gerçekleştirilen senkronize bir düzenlemenin etkilerinden kaynaklanır. Bu proteinler arasında hücre içi çinko seviyelerini kontrol eden membranöz taşıyıcılar (ZnT ve Zip) ve metallotiyoninler (MT) bulunur. İlginç bir şekilde, ZnT ve MT’deki değişiklikler hem yaşlanma hem de Alzheimer hastalığında son zamanlarda bildirilmiştir. Zn’nin hücre içi homeostazı, Zn’nin (ZnT ve ZIP familyaları) depolanması ve taşınması görevi gören metallothioninler (MT) adı verilen tampon proteinler tarafından düzenlenir.
Çinko Eksikliği
Çocukluk çağında Zn eksikliğinin cüceleşmeye, zihinsel ve fiziksel gelişim geriliğine, bağışıklık fonksiyon bozukluğuna ve öğrenme güçlüklerine neden olduğu bilinmektedir. Son çalışmalar, salgılanan Zn2+‘nın bilgi işleme, sinaptik plastisite, öğrenme ve bellekte ilişkili çok önemli roller oynadığını ortaya koymuştur. Gerçekten de, Zn2+‘nın hipokampüste, bellek oluşumunun altında yatan mekanizmalar için iyi bilinen bir paradigma haline gelen bir sinaptik bilgi depolama biçimi olan uzun vadeli potansiyelin indüklenmesi için gerekli olduğu gösterilmiştir. Zn eksikliği ayrıca bağışıklık sistemini olumsuz yönde etkilemekte, oksidatif stresi ve inflamatuar sitokinlerin oluşumunu arttırmaktadır. Bununla birlikte, önemine rağmen, fazla Zn nörotoksiktir ve nörodejeneratif hastalıkta rol oynar. Bu çalışmanın amacı, Zn statüsünün nöroprotektif etkisi ile ilişkisine ilişkin gözlemsel çalışmaların sonuçlarını gözden geçirmektir. Hamilelik sırasında çinko eksikliği, hayvan modellerinde gözlemlenen, ancak insanlarda da bulunabilen yavrularda spesifik bozukluklara neden olur. Otizm Spektrum Bozukluğu (ASD) olan bireylerde, çinko eksikliğinin insidans oranının yaşa uygun sağlıklı kontrol deneklerine göre önemli ölçüde arttığı bildirilmiştir. Bu düşük çinko seviyeleri sıklıkla bakır aşırı yüklenmesiyle birlikte ortaya çıkar ve Cu / Zn oranının otizmle ilişkili semptomların şiddeti ile ilişkili olduğu bildirilmiştir.
Beyindeki Çinko
Çinko beyinde, işitsel beyin sapı, koku alma ampulü, amigdala, hipokampus ve kortekste bol miktarda bulunur. Nörotransmisyon, enzimatik aktivite, gen regülasyonu ve proteinlerin yapısal bakım ve stabilizasyonu gibi çok sayıda hücresel süreçte önemli bir rol oynar. Nöronlardaki yaygın işlevi nedeniyle, hücre içi çinko konsantrasyonları sıkı bir şekilde düzenlenir. Beyindeki mevcut çinkonun çoğunluğu (% 80-90) metal bağlayıcı proteinlere bağlıyken, kalan fraksiyon, uyarıcı nöronların büyük bir alt popülasyonunun sinaptik vezikülleri içinde paketlenir. Bu sinaptik veya veziküler çinko, aktiviteye bağlı bir şekilde salınır ve NMDA, AMPA, GABAA ve glisin reseptörlerinin yanı sıra voltaja bağlı iyon kanalları da dahil olmak üzere birkaç nörotransmiter reseptörünün aktivasyonunu modüle edebilmektedir.
Kaynak:
Kumar V, Kumar A, Singh SK, Tripathi SK, Kumar D, et al. (2016) Zinc Deficiency and Its Effect on the Brain: An Update.Int J Mol Genet and Gene Ther 1(1): doi http://dx.doi.org/10.16966/2471- 4968.105
