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Alimentazione

Zinco Negli Alimenti | Funzioni, Metabolismo E Fabbisogno

Dallo scrittore Myprotein Leonardo Cesanelli, laureato in Scienze e Tecnologie Alimentari, laureando in Nutrition and Functional Food.


Zinco Negli Alimenti


Lo zinco, seppur in quantità modeste è un elemento essenziale per diverse funzioni strutturali, catalitiche e regolatorie nei mammiferi.

Non sono ancora note forme di “stoccaggio/deposito” di questo elemento, dunque stati carenziali possono, nonostante i fabbisogni non siano elevati, presentarsi facilmente in caso di ridotto apporto. Se da un lato gravi carenze di zinco risultano rare ad oggi, carenze “leggere” possono invece presentarsi e predisporre l’individuo allo sviluppo di una serie di complicanze.

Gli studi attuali hanno focalizzato le loro attenzioni per comprendere più nel dettaglio la regolazione cellulare dello zinco (trasporto intra-extra cellulare ad esempio) e il suo ruolo sulla salute dell’uomo.


Storia


Lo zinco viene riconosciuto come elemento distinto nel 1509 ed evidenze relative alla sua essenzialità vengono dimostrate su piante nel 1869 e successivamente (1933) su modelli animali (Todd et al. 1933). Circa il 10% delle proteine codificate dal genoma dei mammiferi necessitano dello zinco per la propria struttura e funzione (Andreini et al. 2006).

Molti processi fisiologici sono dipendenti dallo zinco, nel 2002 una stima della WHO (World Health Organization) ha riportato come metà della popolazione mondiale dimostri livelli subottimali di zinco e che i possibili stati carenziali potrebbero essere (fatto di rischio) alla base di diversi disturbi (WHO, 2002).

La regolazione omeostatica del metabolismo dello zinco è tutt’ora oggetto di studio, il bilanciamento tra assorbimento da fonti alimentari o endogene e l’escrezione dello stesso sono in generale state chiarite. Partiamo col dire che lo zinco è presente in tutti gli organi, tessuti e fluidi del nostro organismo che in totale ne contiene (in media) 1,5g nelle donne e 2,5g nell’uomo.

È presente principalmente come ione intracellulare, difatti più del 95% viene ritrovato all’interno del tessuto cellulare (Jackson, 1989). Di questo, la maggior pare si trova a livello del tessuto muscolare (57%) seguito da quello osseo (29%), lo zinco “plasmatico” rappresenta circa lo 0,1% del totale con concentrazioni attorno ai 1 ?g/mL. La maggior parte dello zinco plasmatico circola associato con albumine o altre strutture proteiche e/o amminoacidiche (cisteina ed istidina per la maggior parte).

Per quanto riguarda l’assorbimento, come per altri minerali, sostanzialmente questo risulta funzione della presenza o assenza di sostanze (nella matrice alimentare in questione) in grado di influenzarne l’assorbimento. Vi sono infatti alcune sostanze in grado di formare complessi insolubili inglobando lo zinco o competendo con lo stesso nei siti di assorbimento. Ad esempio i fitati presenti in molti alimenti di origine vegetale possono significativamente andare a ridurre l’assorbimento di zinco.

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Un rapporto fitati/zinco sopra a 10 diminuisce sensibilmente la disponibilità di zinco. Riduzione del contenuto di fitati in questi prodotti come fermentazione (lievitazione) del pane o selezione di varietà di vegetali a minor contenuto di questi elementi, si sono dimostrati approcci efficaci nell’aumentare la biodisponibilità di minerali in questi alimenti, tra cui lo zinco (Lonnerdal et al. 2011).

È bene precisare però che esistono anche fattori in grado di aumentarne l’assorbimento, ad esempio cibi come le carni specie quelle rosse, le uova e il pesce, oltre a fornire un discreto apporto di questo minerale contengono alcuni amminoacidi in grado di formare complessi con lo zinco e di renderlo “più facilmente assorbibile” (Krebs, 2000; Lonnerdal, 2000). Difatti è stato dimostrato come lo zinco libero sia in grado di formare complessi preferibilmente con istidina e cisteina aumentandone l’assorbimento, un complesso zinco-istidina viene assorbito ad esempio, per il 30-40% in più rispetto al complesso zinco-solfato (Scholmerich et al. 1987).


Metabolismo E Assorbimento


Le stime sull’assorbimento dello zinco sono attorno al 20-40% (Tapiero and Tew, 2003), la maggior parte del quale avviene a livello duodenale e digiuno, queste aree dell’intestino sono infatti caratterizzate da un’elevata espressione di specifici trasportatori dello zinco (Zrt/Irt-like protein “Zip4” e trasportatore zinco ZnT1).

Il trasporto può avvenire sia tramite modalità saturabile (carriers) o tramite un meccanismo energia-dipendente saturabile. Quando le concentrazioni “luminali” di zinco sono elevate (>1,8mM) la via preferenziale è quella non saturabile.

Studi sull’assorbimento dello zinco hanno dimostrato come questo sia influenzato sostanzialmente principalmente dalla quantità dello stesso e successivamente dalla biodisponibilità legata agli alimenti che lo contengono. Inoltre altri metalli divalenti come il ferro o il rame sembrano essere in grado di competere con lo zinco per i siti di legami sulla mucosa intestinale e per i trasportatori come il DMT1 (trasportatore dei metalli divalenti 1).


Funzioni


Passiamo alle funzioni fisiologiche (biochimiche) dello zinco. Lo zinco ha un ruolo chiave in una moltitudine di funzioni catalitiche, strutturali e regolatorie, pertanto, non sorprende che eventuali carenze dello stesso potrebbero avere diverse e anche serie conseguenze sull’organismo.

Parte integrante di molti enzimi (metallo-enzimi) specie nei siti catalitici o co-catalitici fungendo da “coordinatore”. Oltre che come costituente “funzionale” di enzimi, lo zinco contribuisce alla “stabilizzazione” della struttura terziaria di diverse proteine tra cui alcune coinvolte nella replicazione e trascrizione (inversa) del DNA.

Alcuni fattori di trascrizione conosciuti come “Zn-fingers” contengono sequenze ripetute di cisteina ed istidina in grado di legare lo zinco formando strutture tetraedriche.

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Queste strutture mediano l’interazione proteina-proteina, proteina- DNA, RNA e lipidi (Matthews and Sunde, 2002; Klug, 2010). Diversi recettori nucleari tra cui quelli dei glucocorticoidi, dell’acido retinoico e della vitamina D3 utilizzano strutture come quelle appena descritte per legare il proprio dominio di legame sul DNA così come enzimi coinvolti nella riparazione del DNA, nel controllo del ciclo cellulare e apoptosi (Hartwig, 2001).

Inoltre lo zinco sembra essere in grado di proteggere la struttura e funzioni della membrana cellulare interagendo direttamente con gli enzimi antiossidanti presenti e con le proteine transmembrana oltre a ridurre il potenziale redox di metalli come il ferro o ridurre la produzione di ROS (reactive oxygen species) (Laity and Andrews, 2007).


Carenza


A cosa può condurre dunque una carenza di questo minerale?  Stati carenziali possono compromettere diversi sistemi tra cui quello nervoso centrale, quello riproduttivo, scheletrico, gastrointestinale ed il sistema immunitario (Turek and Fazel, 2009).

Raramente carenze di zinco sono frutto di disturbi ereditari (solitamente difetti nel gene codificante per il trasportatore Zip4), più comuni sono carenze “acquisite”, frutto di malassorbimento, alcolismo o consumo di diete ricche in fitati.

I sintomi più “classici” legati a stati carenziali gravi sono, ritardo nella crescita, diarrea, lesioni ad occhi e pelle, cambiamenti neuropsichiatrici ed alopecia (perdita di capelli). Ad esempio uno studio ha dimostrato come lo zinco risulti essere particolarmente concentrato a livello della retina, pertanto carenze gravi potranno compromettere le normali funzioni visive (Grahn et al. 2001).

Carenze “secondarie” di zinco sono dovute principalmente per sindromi da malassorbimento o escrezione eccessiva a livello urinario, in generale ogni condizione in grado di alterare l’integrità della mucosa gastro intestinale (infezioni e/o infiammazione enteriche) possono influire sull’assorbimento dello stesso.

Infatti come detto in precedenza alla base di stati carenziali vi sono spesso “predisposizioni” legate all’individuo. Studi su ratti in cui venivano “indotti” stati carenziali di zinco dimostrarono come da un lato questo fosse in grado di predisporre ad anoressia, influendo nel ciclo fame-sazietà, difatti lo zinco sembra essere in grado di stimolare l’appetito attraverso l’attivazione del nervo vago e dunque della secrezione ipotalamica di orexina e neuropeptide Y (Ohinata et al., 2009), al contrario stati carenziali dimostrarono aumentato catabolismo muscolare e rilascio di zinco dai “depositi” (muscolo, ossa…).

Un altro studio interessante ha dimostrato come topi che seguivano diete isocaloriche (l’obbiettivo era l’aumento di peso quindi apporto calorico aumentato) ma con apporti di zinco diversi, in caso di ridotto apporto questo minerale, i topi mostrarono aumenti di peso quasi nulli e riduzione dell’appetito rispetto a quelli con apporto normale o aumentato (O’Dell and Reeves, 1989).

Come detto in precedenza lo zinco è essenziale per numerosi processi biologici, in particolare nelle funzioni di enzimi e nella stabilizzazione delle strutture proteiche, difatti, carenze di zinco possono essere associate a alterazioni nel DNA e nell’espressione proteica (Song et al. 2009, 2010).

Le conseguenze di questi difetti sono diverse, coinvolgendo una serie di fattori di trascrizione e cascate di segnali coinvolte nella differenziazione e sviluppo cellulare. Ad esempio durante carenze di zinco (zinc-deficient cell culture system) in primis risulta associato ad aumento dello stress ossidativo e induzione dell’arresto del ciclo cellulare ed apoptosi cellulare attraverso l’ossidazione proteica, lipidica e del DNA.

Ad esempio viene riportata una ridotta espressione di p53 e aumento dell’espressione di isoforme dell’ossido nitrico sintasi (NOS) che possono aumentare la produzione di ROS e specie reattive dell’azoto (RNS) (Aimo et al., 2010; Uriu-Adams and Keen, 2010). Molte evidenze scientifiche hanno confermato poi l’importanza dello zinco nell’attività delle cellule immunitarie.

Ad esempio le cellule NK “natural killer” hanno un’attività zinco dipendente, e in caso di carenze dello stesso il risultato può essere un’azione incontrollata di queste cellule (non-specific lityc activity) o una riduzione della stessa (Rink and Gabriel, 2001). Oltre ad una riduzione di cellule-T vengono riportate riduzioni di altri fattori e citochine coinvolti nei processi immunitari come Interferon-y e interleukin-2 (Th1 cytokines) (Ibs and Rink, 2003).

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Altre situazioni in cui possono manifestarsi carenze di zinco sono quelle in cui l’utilizzo dello stesso risulta aumentata, periodi di maggior crescita/sviluppo o gravidanza e in cui i fabbisogni saranno pertanto aumentati.

Va da se che carenze in queste situazioni potranno portare a complicanze legate allo sviluppo dell’individuo nel primo caso e del feto nel secondo (Jameson, 1976). Inoltre, individui fumatori possono essere predisposti a carenze per via dell’apporto di cadmio dalle stesse, in grado di competere con i trasportatori dello zinco, anche il consumo di alcool e in caso di alcolismo cronico e disturbi legati al fegato possono ridurre l’assorbimento e l’utilizzo di zinco (Kang and Zhou, 2005).


Fabbisogno


Passiamo infine ai fabbisogni e alle fonti alimentari di zinco, individui adulti (>19 anni) dovrebbero introdurre attorno agli 11 mg/d (sesso maschile) di zinco e 8 mg/d (sesso femminile), i fabbisogni come detto risultano aumentati in caso gravidanza (12 mg/d) e allattamento (12-13 mg/d) (Institute of Medicine, 2001).

Per quanto riguarda le fonti alimentari vi sono variazioni notevoli nel contenuto tra i vari alimenti, ad esempio nell’albume troviamo 0,03 mg/100g, nella carne di pollo 1mg/100g mentre in fonti come carne rossa e nei molluschi troviamo buoni quantitativi (nelle ostriche 75mg/100g).

I cereali integrali sono altri alimenti ricchi di zinco, considerabili la fonte principale nel mondo vegetale, contenuto per la maggior parte però nella crusca e nel germe, dunque circa l’80% dello stesso viene perso in caso di raffinazione degli stessi, inoltre come detto in precedenza il contenuto in fitati e fibre può ridurre sensibilmente la disponibilità dello stesso.

In generale viste le considerazioni sull’assorbimento fatte in precedenza, è possibile affermare che circa il 70% dello zinco assunto ed effettivamente assorbito deriva in media da alimenti di origine animale, specie carni (dati stimati sulla popolazione statunitense).

Come accennato in precedenza, anche la qualità proteica dell’alimento, ovvero il contenuto in cisteina ed istidina può influenzare in modo positivo la biodisponibilità dello zinco, pertanto alimenti come uova, latte, pollame e pesce avranno si un contenuto di questo minerale non elevatissimo ma in forma biodisponibile, alimenti come molluschi e carni rosse avranno invece sia un alto apporto di zinco che di proteine ricche in cisteina ed istidina.

Discorso inverso per gli alimenti di origine vegetale come legumi e cereali con bassi rapporti zinco-proteine e anche minor biodisponibilità.


Conclusioni


In questo articolo abbiamo analizzato in maniera generali gli aspetti legati all’importanza dell’apporto di zinco con la dieta, che, pur essendo un minerale richiesto in minime quantità, rientra un’incredibile varietà di aspetti fondamentali per il normale funzionamento del nostro organismo e risulta per tanto essenziale.

Una dieta varia e ricca di alimenti sia di origine animale che di origine vegetale sarà per tanto l’accorgimento migliore per non incorrere in eventuali carenze dello stesso.

Riferimenti


Myprotein

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Scrittore ed esperto


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