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Revista de Nutrição

Print version ISSN 1415-5273On-line version ISSN 1678-9865

Rev. Nutr. vol.17 no.1 Campinas Jan./Mar. 2004

http://dx.doi.org/10.1590/S1415-52732004000100009 

REVISÃO REVIEW

 

Importância do zinco na nutrição humana

 

The importance of zinc in human nutrition

 

 

Denise Mafra; Sílvia Maria Franciscato Cozzolino

Departamento Alimentos e Nutrição Experimental, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Universidade de São Paulo. Av. Lineu Prestes, 580 – Bloco 14, 05508-030, São Paulo, SP, Brasil. Correspondência para/Correspondence to: D.MAFRA. E-mail: dmafra@terra.com.br

 

 


RESUMO

Recentes pesquisas experimentais e clínicas têm reforçado a importância do zinco na saúde humana. O zinco possibilita várias funções bioquímicas, pois é componente de inúmeras enzimas, dentre estas, álcool desidrogenase, superóxido dismutase, anidrase carbônica, fosfatase alcalina e enzimas do sistema nervoso central. Participa na divisão celular, expressão genética, processos fisiológicos como crescimento e desenvolvimento, na transcrição genética, na morte celular, age como estabilizador de estruturas de membranas e componentes celulares, além de participar da função imune e desenvolvimento cognitivo. Sua deficiência pode causar alterações fisiológicas como, hipogonodismo, danos oxidativos, alterações do sistema imune, hipogeusia, danos neuropsicológicos e dermatites. Assim, devido a inúmeras pesquisas referentes a este mineral, este trabalho teve como objetivo mostrar os aspectos atuais sobre a essencialidade do zinco na nutrição humana.

Termos de indexação: zinco, nutrição, morte celular, processos fisiológicos, saúde.


ABSTRACT

Recent clinical and experimental findings have reinforced the importance of zinc in human nutrition. Zinc plays a key role in the function of several enzymes like alcohol dehydrogenase, copper-zinc superoxide dismutase, carbonic anhydrase, alkaline phosphatase, ribonucleic acid polymerase and enzymes in the central nervous system. Zinc also participates in cell division, genetic expression, physiological processes like growth and development, genetic transcription, as well as programmed cell death, acting in the stabilization of biomembrane structures and cellular components. Furthermore, zinc affects the immune function and cognitive development. Effects of its deficiency include hypogonadism, oxidative damage, and alterations in the immune system, hypogeusia, neuropsychological impairment and dermatitis. In view of the abundant research on this mineral, this study had the objective of divulging more recent literature supporting the concept that zinc is essential in human nutrition.

Index terms: zinc, nutrition, cell death, physiological process, health.


 

 

INTRODUÇÃO

Como um componente estrutural e/ou funcional de várias metaloenzimas e metalopro-teínas, o zinco participa de muitas reações do metabolismo celular, incluindo processos fisiológicos, tais como função imune, defesa antioxidante, crescimento e desenvolvimento1.

O entendimento das funções do zinco no metabolismo teve início em 1869 com Raulin, que descobriu sua essencialidade para Aspergillus niger. Quarenta anos mais tarde, Mazé descreveu problemas no cultivo de milho pela falta de zinco. Todd, Evehjem e Hart, em 1934, descobriram sua essencialidade para ratos, e, mais tarde, em 1955, Tucker e Salmon descobriram problemas na pele do ser humano, decorrentes da deficiência de zinco. Em 1960, O'Dell observou que este mineral era essencial para crianças. Vários estudos se seguiram demonstrando que a deficiência de zinco era revertida pela suplementação2.

Bases bioquímicas

O zinco (Zn) difere dos outros metais de transição, pois contém a camada eletrônica ''d'' completa e assim não participa de reações redox, mas age como ácido de Lewis para aceitar um par de elétrons, fazendo com que seja um íon estável. O zinco ocorre naturalmente como 5 isótopos estáveis: 64Zn, 66Zn,67Zn, 68Zn, e 70Zn. Geralmente se complexa com aminoácidos, peptídios e nucleotídeos e tem afinidade com grupos tióis e hidrogênio3.

Recomendações Nutricionais e Fontes

A recomendação deste nutriente para a população sadia, foi modificada recentemente para 8mg/dia para mulheres e 11mg/dia para homens4.

Os alimentos diferem no seu conteúdo de Zn, variando de 0,002mg/100g de clara de ovo, 1mg/100g de frango até 75mg/100g de ostras. Mariscos, ostras, carnes vermelhas, fígado, miúdos e ovos são consideradas as melhores fontes de zinco. Nozes e leguminosas são fontes relativamente boas de zinco. O consumo de zinco é influenciado pela fonte protéica da dieta, assim, dietas constituídas de ovos, leite, frango e peixe têm menor razão Zn:Proteína do que aquelas de mariscos, ostras e carnes vermelhas5.

Metabolismo

Partindo do princípio que a simples presença do nutriente na dieta não garante sua utilização pelo organismo, devemos abordar alguns fatores que podem afetar a biodisponibilidade do zinco na dieta.

As boas fontes de zinco não contém constituintes químicos que inibem a absorção do zinco, e, além disto, a presença de alguns aminoácidos, como cisteína e histidina melhoram a sua solubilidade.

O conteúdo de fitato presente nos alimentos reduz a biodisponibilidade de Zn. A razão molar fitato:Zn de 20 já pode produzir efeito negativo, pois o fitato é carregado negativamente; logo, tem um forte potencial para ligar cátions bivalentes, tais como o zinco, impedindo assim sua absorção6,7.

Existem fatores intraluminais facilitadores da absorção de zinco como: aminoácidos (histidina e metionina), fosfatos, ácidos orgânicos e algumas prostaglandinas. A quantidade de proteína da refeição tem efeito positivo na absorção do zinco, porém proteínas específicas como a caseína tem efeito inibitório na absorção8.

Outros componentes de alimentos como fibras, taninos e cafeína parecem não afetar a utilização de zinco pelo organismo, porém Dyck et al.9, estudando in vitro a disponibilidade de Fe, Ca e Zn de uma refeição contendo 4 componentes alimentares diferentes (café, vitamina C, farinha de trigo e pectina), observaram que com exceção da vitamina C, todos os demais componentes tiveram efeitos negativos na disponibilidade desses minerais, sendo que o maior efeito foi da farinha de trigo, e o Zn foi o elemento traço que sofreu maior interferência. O ferro, se fornecido junto com Zn através de suplemento pode ter efeito negativo na absorção do Zn8.

Lee et al. (1989)10, demonstraram, em um estudo realizado com 21 indivíduos, que a absorção de zinco é dependente de sua concentração no lúmen, e que o jejuno foi a porção intestinal onde ocorreu maior absorção.

A captação de zinco pela superfície da borda em escova é regulada homeostaticamente por mecanismos de difusão e processos mediados por carreadores. Em situações de baixa ingestão ocorre aumento da capacidade de transporte por carreadores, e diante da alta ingestão alimentar, torna-se proeminente um mecanismo de difusão passiva sem saturação11.

O zinco presente em altas concentrações nas células pode interferir com outros processos metalo-dependentes ou inibir proteínas. Assim, a tioneína (T) se acopla ao zinco e age como marcador bioquímico que controla a concentração do zinco. Um aumento na concentração de zinco disponível, induz a síntese de tioneína, por meio da ação do zinco sobre os fatores de transcrição zinco-dependentes, formando a metalotioneína (MT). Na presença de baixas concentrações de zinco na célula, o zinco é liberado da MT12.

A metalotioneína é uma proteína que contém 60 a 68 aminoácidos, dos quais 20 são cisteínas. Todos os 7 átomos de zinco presentes na proteína, estão ligados nestas moléculas de cisteínas, distribuídos em 2 domínios da proteína12.

Outra proteína presente na mucosa intestinal, constituída de 77 aminoácidos em sua cadeia, com 7 resíduos de cisteína, é a CRIP (proteína intestinal rica em cisteína), que se liga ao zinco na função de carreador intracelular, aumentando a velocidade de absorção13,14.

Após a absorção, o zinco é liberado pela célula intestinal, passa para os capilares mesentéricos e é transportado no sangue portal, sendo captado pelo fígado e subseqüentemente distribuído para os demais tecidos.

O zinco é perdido do organismo por meio dos rins, da pele e do intestino. As perdas endógenas intestinais podem variar de 0,5 a 3,0mg/dia. Sob condições normais, 95% do zinco da fração filtrável do plasma é reabsorvido na parte distal do túbulo renal. As perdas urinárias variam de 300-600mg/dia, influenciadas por mecanismos de secreção no túbulo proximal do néfron7,14.

Os genes envolvidos no transporte deste mineral estão começando a ser clonados, e todos codificam proteínas na membrana celular, muitos apresentando um domínio intracelular rico em histidina. O gene do transportador ZnT-1 foi o primeiro a ser clonado, tendo sido descoberto em 1995 por Palmiter & Findley. Está associado com o efluxo de zinco, sendo encontrado em vários tecidos, incluindo intestino, rins e fígado. A expressão do gene para este transportador no intestino é bem maior no duodeno e jejuno. Existem ainda o ZnT-2 presente no intestino, rins e testículos, ZnT-3 presente nos testículos e cérebro e grandes quantidades de ZnT-4 nas glândulas mamárias, podendo estar envolvido na secreção de zinco no leite15,16.

Liuzzi et al.17, observaram que com suplementação de zinco, a expressão do RNAm para ZnT-1 e ZnT-2 foi elevada no intestino, fígado e rim, mostrando que a expressão desses transportadores ocorre em resposta às condições fisiológicas relativas ao zinco.

A mutação no gene ZnT-4 provocou uma diminuição do transporte do zinco ao leite durante a lactação. Além disso, Michalczyk et al.18 detectaram a expressão de dois outros membros da família do ZnT-4, nas células epiteliais das mamas, que estão envolvidos no transporte do zinco para o leite materno.

Sekler et al. (2002)19 mostraram que no córtex cerebral e cerebelo, há uma elevada expressão do gene para ZnT-1, promovendo assim a homeostasia do zinco, evitando um influxo excessivo de zinco nos neurônios, o que pode causar morte neuronal.

Avaliação do estado nutricional relativo ao zinco

O conteúdo total de zinco no organismo varia de 1,5g a 2,5g, estando presente em todos os órgãos. Concentra-se nos ossos, músculos voluntários, fígado e pele (90%). A concentração de zinco na massa corpórea magra é de aproximadamente 300mg/g e no osso uma concentração de 100 a 200mg/g. É também encontrado no pâncreas, rins e em outros tecidos e fluidos corporais como próstata, espermatozóides, diversas partes dos olhos, cabelos e unhas, onde as concentrações mais altas foram observados na coróide do olho (274mg/g) e nos líquidos prostáticos (300 a 500mg/mL). No sangue, cerca de 80% do zinco é encontrado nos eritrócitos, 16% no plasma ligado principalmente à albumina (70%) e a2-macroglobulina. A circulação representa a menor parte do total de zinco do organismo, e o turnover plasmático é o mais elevado. A concentração plasmática normal é de aproximadamente 100mg/dL e apesar de representar apenas cerca de 0,1% do conteúdo corporal, é a fonte primária deste mineral para todas as células, tendo uma dinâmica rápida e estando sob controle homeostático5,7,14, contrapondo com os valores normais de zinco no organismo20 (Tabela 1).

 

 

O zinco encontrado nos eritrócitos não reflete mudanças recentes nos níveis de zinco orgânico de um indivíduo, e é um parâmetro de estado nutricional relativo ao zinco de prazo mais longo. O conteúdo de zinco nestas células é expresso em termos de microgramas por grama de hemoglobina. A análise da fosfatase alcalina nos granulócitos também é um parâmetro muito útil, enquanto o nível plasmático é considerado um indicador inadequado, pois o organismo tenta conservar valores normais durante a deficiência. Apenas na deficiência grave há diminuição do zinco no plasma20.

Funções

Diversas enzimas e proteínas contendo zinco participam do metabolismo de proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucléicos, e, junto com informações geradas nas áreas de nutrição, fisiologia, medicina e bioquímica, tem-se consolidado o conhecimento do metabolismo do zinco e de suas funções. Nas enzimas, o zinco pode ter função catalítica ou estrutural. Dentre as aproximadamente 300 enzimas das quais o zinco faz parte estão, a anidrase carbônica, que foi a primeira a ser descoberta, fosfatase alcalina, carboxipeptidases, álcool desidrogenase, superóxido dismutase, proteína C quinase, ácido ribonucléico polimerase e transcritase reversa2,3,7,14.

O zinco está envolvido na estabilização de membranas estruturais e na proteção celular, prevenindo a peroxidação lipídica. O papel fisiológico do zinco como antioxidante é evidenciado por 2 mecanismos: proteção de grupos sulfidrilas contra oxidação, como ocorre com a enzima d-ácido aminolevulínico desidratase e na inibição da produção de espécies reativas de oxigênio por metais de transição como ferro e cobre. O zinco participa da estrutura da superóxido dismutase (SOD), sendo a atividade desta enzima reduzida pela deficiência deste mineral14,21,22,23,24.

O zinco é um mineral que desempenha papel na organização polimérica de macromo-léculas como DNA e RNA, e é indispensável para atividade de enzimas envolvidas diretamente com a síntese de DNA e RNA, como por exemplo a RNA polimerase. Além disso, influencia a divisão celular, por meio da atividade da dioxitimidina quinase e adenosina (5') tetrafosfato (5')-adeno-sina. Defeitos na síntese ou prejuízo da função do RNA mensageiro parecem ser induzidos pela deficiência de zinco7,14.

A concentração do hormônio de crescimento (IGF-I) também diminui na deficiência de Zn25.

Outra ação atribuída ao zinco, refere-se ao estímulo pós-receptor, que aumenta a translocação dos transportadores de glicose dos seus sítios intracelulares para a membrana plasmática26.

Pacientes diabéticos apresentam hiperzincúria, o que pode levar à deficiência de zinco. No entanto, o metabolismo do zinco na diabetes ainda não foi totalmente elucidado. Pesquisas têm sido realizadas no sentido de verificar os benefícios da suplementação com Zn nestes pacientes27.

A deficiência de zinco na insuficiência renal crônica também tem sido pesquisada nos últimos anos. Mafra & Cozzolino28 observaram reduzida concentração de zinco no plasma nos pacientes urêmicos, e uma concentração eritrocitária de zinco elevada, sugerindo distribuição anormal do zinco e não deficiência verdadeira.

Numa revisão Mafra & Cozzolino29 mostraram que durante a deficiência de ferro ou intoxicação por chumbo, o zinco é incorporado na protoporfirina durante a eritropoiese, formando assim a zinco protoporfirina (ZPP) ao invés do heme. Vários trabalhos têm mostrado que a concentração deste composto está elevada no sangue de pacientes com deficiência de ferro, sendo um parâmetro de alta especificidade e sensibilidade para o diagnóstico da anemia. Assim, também tem sido visto por alguns trabalhos uma correlação entre anemia e elevadas concentrações de ZPP em pacientes com insuficiência renal crônica, podendo ser uma das causas da distribuição anormal de zinco entre plasma e eritrócitos nestes pacientes30.

Considera-se que a relação entre zinco e sinais de membrana na regulação hormonal, melhora a interação entre os hormônios e seus receptores, como observado no hormônio de crescimento e prolactina. A timulina é um hormônio importante para maturação e diferenciação de linfócitos T, cuja atividade biológica depende do zinco, e já existem trabalhos mostrando o papel do zinco relacionado com timulina e diferenciação da linhagem de células T no combate à infecções oportunistas31-33.

O zinco está relacionado com as células do sistema imune, incluindo atividade das células T-Helper, desenvolvimento de linfócitos T-citotóxicos, hipersensibilidade retardada, proliferação de linfócitos T, produção de interleucina-2 e morte programada de células de origem mielóide e linfóide. A presença de 5'NT (ecto-5'-nucleotidase) na membrana necessita de zinco14,34,35, visto que esta enzima está presente nas subclasses de linfócitos T e B com maior expressão nos linfócitos B CD8+.

A diminuída produção de citocinas e interferon-a pelos leucócitos está relacionada a deficiência de zinco. O zinco induz monócitos a produzirem interleucina-1, interleucina-6 e inibir a produção de fator de necrose tumoral, que está implicado na fisiopatologia da caquexia na Síndrome da Imunodeficiência Adquirida33.

Há evidências de que a suplementação com Zn reduz o impacto de muitas doenças, pois promove melhora do sistema imune36,37. Mocchegiani & Muzzioli32 mostraram que a suplementação com 45mg Zn/dia associada com administração de AZT, diminuiu a recidiva de infecções oportunistas em pacientes HIV positivo.

Existem no sistema nervoso central, neurônios que apresentam vesículas sinápticas com elevadas concentrações de zinco, sendo estes neurônios conhecidos como uma subclasse de neurônios glutaminérgicos. Apesar do seu papel no córtex cerebral ainda ser desconhecido, o fato do zinco estar presente nos botões sinápticos, implica num papel vital do zinco neste sistema38. Além disso, o zinco está envolvido com o desenvolvimento cognitivo e, apesar do mecanismo exato não ser claro, parece que o zinco é essencial na neurogênese, migração neuronal e sinapses, e sua deficiência pode afetar o desenvolvimento cognitivo em crianças39.

O zinco participa do processo de adaptação da visão noturna, fazendo parte da estrutura de enzimas como a desidrogenase do retinol, a-manosidase (enzima lisossomal do epitélio retinal), anidrase carbônica, colagenase corneal e leucina aminopeptidase. Vários trabalhos relatam que o zinco pode ter um papel terapêutico na prevenção e tratamento da degeneração macular. O zinco está envolvido com a síntese da proteína ligadora de retinol, onde promove a ligação de fatores de transcrição ao DNA para síntese desta proteína14. Crianças desnutridas em resposta à suplementação de zinco, apresentaram um aumento nas concentrações plasmáticas de vitamina A e de proteína ligadora de retinol40.

Estudos têm sido desenvolvidos com relação à enzima conversora de angiotensina (ECA), que é uma metaloenzima contendo dois átomos de zinco, encontrada no endotélio vascular, que tem como função primária regular a pressão sangüínea pela conversão da angiotensina I em II, que é vasoconstritora41.

A ECA também é encontrada nos testículos, porém neste caso, possui somente um átomo de zinco e não atua na regulação da pressão sangüínea. Os efeitos da deficiência de zinco, resultando na redução da atividade desta enzima, têm sido bastante explorados com relação à maturação testicular e fertilidade em geral. Estudos têm mostrado que ratos com dietas deficientes em zinco têm uma menor atividade da ECA nos testículos, onde expressam uma menor concentração de RNAm para esta enzima42.

Assim, o zinco está envolvido com o sistema reprodutivo e sua presença no testículo é fundamental à espermatogênese14,33,35.

Deficiência de Zinco

A primeira manifestação da deficiência de zinco, clinicamente identificada, foi a acroder-matite enteropática, uma desordem congênita que surge na infância e é caracterizada por alopécia, diarréia, lesões de pele e imunodeficiência celular.

A deficiência de zinco ocasiona primeiro uma mobilização das reservas funcionais e, com a deficiência prolongada, podem ocorrer, anorexia, pelo aumento dos níveis de norepinefrina e alterações no hipotálamo; retardo no crescimento e defeito no crescimento fetal; cicatrização lenta; intolerância à glicose pela diminuição de produção de insulina; hipogonadismo, impotência sexual e atrofia testicular; atraso na maturação sexual e esquelética; restrição da utilização de vitamina A; fragilidade osmótica dos eritrócitos; diminuição da atividade da interleucina-2; disfunções imunológicas, ocorrendo infecções intercorrentes; hipogeusia (o Zn é componente da gustina, uma proteína envolvida com o paladar); desordens de comportamento, aprendizado e memória; diarréia, dermatite e alopecia7,43.

A deficiência de zinco moderada, além da grave, tem sido cada vez mais detectada, principalmente nos países em desenvolvimento, onde estudos bem delineados têm mostrado a importância clínica deste estado de deficiência, onde se observa: retardo no crescimento, diarréia, pneumonia, malária e prejudicado desenvolvimento cerebral44.

Os índices do estado nutricional referente ao zinco, como sua concentração no plasma, células sangüíneas, cabelo e excreção urinária, diminuem na deficiência grave. Na deficiência de zinco ocorre também diminuição da atividade de enzimas como anidrase carbônica, fosfatase alcalina e carboxipeptidases20.

Estudos recentes mostram que na deficiência de Zn, ocorre um aumento do RNAm para uroguanilina no intestino, um hormônio natriurético, que se liga a guanilato ciclase C, causando diarréia secretória45.

Trabalhos têm mostrado que crianças suplementadas com zinco têm menor incidência de diarréia, pneumonia e malária, quando comparadas com crianças que não recebem zinco46,47.

Durante a deficiência de zinco podem ocorrer alterações nas respostas do nervo tímpano corda, responsável pelo paladar, levando assim à hipogeusia, ocorre também linfopenia e atrofia tímica, fato que se deve ao aumento das perdas das células T e B na medula óssea, além disso, a deficiência de zinco pode induzir apoptose mediada por glicocorticóides o que diminui a linfopoiese36,48.

Os fatores que podem levar à deficiência de zinco são: consumo inadequado de zinco; deficiência de zinco pela nutrição parenteral total, consumo de fitatos e fibras que diminuem a biodisponibilidade de zinco; desnutrição energético-protéica (DEP); má-absorção; insuficiência renal crônica e outras doenças43.

 

CONCLUSÃO

Inúmeras descobertas sobre as funções do zinco têm sido objetos de estudo como: transportadores de membrana, seu envolvimento com a apoptose, mecanismos de defesa antioxidante e seu papel nos botões sinápticos e desenvolvimento cognitivo. Várias pesquisas mostram os resultados promissores da suplementação com zinco no tratamento da diarréia, na melhora de infecções oportunistas em aidéticos, nas alterações do paladar, na melhora do hipogonodismo. O zinco tem um papel fundamental no metabolismo orgânico, porém, verifica-se que ainda há ainda muitas questões a serem respondidas sobre funções, homeostasia, danos causados pela deficiência, bem como, suplementação do zinco em várias situações. Assim, sugere-se que muitas pesquisas devem ser realizadas com este mineral, no sentido de mostrar cada vez mais a importância deste para a nutrição humana.

 

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Recebido para publicação em 5 de março de 2002 e aceito em 27 de fevereiro de 2003.

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