Биологические науки – 8

Лось Л.А., Гарбузова В.Ю.

Сумской государственный университет

Роль цинка в физиологических процессах

Микроэлементы – это группа химических элементов, которые содержатся в организме человека и животных в очень малых количествах, в пределах 10-3 – 10-12%. Все живые существа на 99% состоят из 12 наиболее распространенных элементов, входящих в число первых 20 элементов периодической системы Д.И.Менделеева. Это основные, или «структурные » элементы. Кроме того, во всех организмах находится небольшое количество более тяжелых элементов, которые до некоторой степени произвольно подразделяются на микро- и ультрамикроэлементы. Из 92 встречающихся в природе элементов 81 обнаружен в организме человека. При этом 15 из них (железо, йод, медь, цинк, кобальт, хром, молибден, никель, ванадий, селен, марганец, мышьяк, фтор, кремний, литий) признаны эссенциальными, т.е. жизненно необходимыми.

Органотропное влияние цинка имеет сложную природу и реализуется на уровне глубинных метаболических процессов, затрагивая биологические структуры и содержащиеся в них ферменты многих клеток и тканей. Вместе с тем нельзя отрицать действие этого МЭ на регулирующие и интегрирующие системы, т.е. на весь организм в целом.

Для клинической медицины большое значение имеют цинкдефицитные состояния. Имеющиеся клинические и экспериментальные материалы свидетельствуют о том, что уже эмбрион и плод в период своего развития чувствительны к дефициту цинка в организме матери. Явления недостаточности цинка объясняются нарушением биохимических функций, которые обеспечиваются данным элементом, его участием в следующих биологических процессах: рост и деление клеток, кератогенез, остеогенез, заживление ран, воспроизводительная функция, иммунный ответ, развитие мозга и поведение.

РОСТ И ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК. Цинк обеспечивает обратимость процессов денатурации ДНК. Это действие цинка объясняется тем обстоятельством, что в нативной ДНК он связан с фосфатными группами, повышая тем самым ее стабильность, а при расхождении ниток ДНК этот МЭ образует координационные комплексы с азотистыми основаниями, удерживая их на близком расстоянии и способствуя их быстрому объединению в двойную спираль при охлаждении.

КЕРАТОГЕНЕЗ. Недостаточность цинка сопровождается обширными повреждениями эпителия кожи и пищевода. Гистологическими методами при недостаточности цинка обнаруживают состояние паракератоза с характерной задержкой гибели ядер и слущиванием эпителия. Чаще всего поражения кожи наблюдаются вокруг глаз и рта, мошонки и с внутренней стороны задних конечностей, откуда они распространяются на все остальные участки тела.

ОСТЕОГЕНЕЗ. Цинку принадлежит важная роль в развитии скелета. При дефиците цинка отмечено угнетение щелочной фосфатазы в хондроцитах эпифизарного хряща, что является основным биохимическим дефектом развития кости. При экспериментальной недостаточности цинка у животных, описаны опухание суставов, хромота, уменьшение размеров и прочности бедренной кости, нарушение скелета.

ЗАЖИВЛЕНИЕ РАН. Цинк при заживлении ран оказывает стабилизирующее действие на цитоплазматические мембраны, препятствуя высвобождению гидролитических ферментов, таких как катепсин Д и коллагеназа, контролирующих скорость распада поврежденных тканей. Цинк видоизменяет течение воспалительного процесса и ускоряет синтез коллагена в заживающей ране.

ВОСПРОИЗВОДИТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ. При дефиците цинка наступает угнетение сперматогенеза и развития вторичных половых признаков у самцов, всех этапов полового цикла у самок. Недостаточность цинка влечет за собой замедленное развитие семенников, их придатков, предстательной железы и гипофиза, а также атрофию сперматогенного эпителия семенников.

ИМУННЫЙ ОТВЕТ. Недостаточность цинка сопровождается угнетением образования антител, снижением числа лимфоцитов, циркулирующих в крови, и существенным уменьшением массы тимуса. У больных энтеропатическим акродерматитом отмечено почти полное отсутствие лимфоидной ткани, включая тимус, миндалины, лимфатические узлы, селезенку.

РАЗВИТИЕ МОЗГА И ПОВЕДЕНИЕ. Важной особенностью цинка является его влияние на выработку поведенческих рефлексов. У потомства самок крыс, испытывавших умеренную недостаточность цинка, значительно медленнее вырабатываются условные рефлексы, чем у потомства матерей, получавших с пищей нормальное количество этого МЭ. Причиной этого, по-видимому, является витальная необходимость цинка для развития тканей головного мозга. При дефиците этого МЭ в последней трети беременности уменьшаются объем мозга и общее число нервных клеток, изменяется ядерно-цитоплазматическое соотношение, что указывает на угнетение клеточного деления в период формирования крупных нейронов.

Таким образом, цинкдефицитные состояния представляют собой обширную группу эндогенных и экзогенных МТОЗов. Широкий спектр биологической активности цинка, его большое значение, как в антенатальном, так и в постнатальном развитии организма позволяют думать, что в недалеком будущем будут обнаружены новые синдромы этой природы. Акцессорная роль других МЭ, в первую очередь сопряженно-связанных с обменом цинка в организме, вероятно, проявляется в полиморфизме клинических симптомов. Это свидетельствует о чрезвычайно сложном патогенезе цинкдефицитных состояний в каждом конкретном случае.

Литература

1. Авцын А.В.,Жаворонков А.А.,Риш М.А.,Строчкова А.С., Микроэлементозы человека, М.»Медицина», 1991.

2. Кудрин А.В., Скальный А.В., Жаворонков А.А. и др. Ииммунофармакология микроэлементов. М.: КМК, 2000.