La deficiencia de zinc se define como una cantidad insuficiente de zinc para satisfacer las necesidades del cuerpo o como un nivel sérico de zinc por debajo del rango normal. Sin embargo, dado que una disminución en la concentración sérica sólo es detectable después de un agotamiento severo o a largo plazo, el zinc sérico no es un biomarcador confiable del estado del zinc. [1] Los síntomas comunes incluyen mayores tasas de diarrea. La deficiencia de zinc afecta la piel y el tracto gastrointestinal; cerebro y sistema nervioso central, sistemas inmunológico, esquelético y reproductivo.
La deficiencia de zinc en humanos es causada por una ingesta dietética reducida, una absorción inadecuada, una mayor pérdida o un mayor uso del sistema corporal. La causa más común es la ingesta dietética reducida. En los EE. UU., la cantidad diaria recomendada (CDR) es de 8 mg/día para las mujeres y 11 mg/día para los hombres. [2]
La mayor concentración de zinc en la dieta se encuentra en las ostras , la carne , los frijoles y las nueces . Aumentar la cantidad de zinc en el suelo y, por tanto, en los cultivos y los animales, es una medida preventiva eficaz. La deficiencia de zinc puede afectar hasta 2 mil millones de personas en todo el mundo. [3]
La deficiencia de zinc puede manifestarse como acné , [4] eczema , xerosis (piel seca y descamativa), dermatitis seborreica , [5] o alopecia (cabello fino y escaso). [5] [6] También puede perjudicar o posiblemente prevenir la cicatrización de heridas. [6]
La deficiencia de zinc puede manifestarse como ulceración oral inespecífica , estomatitis o saburra blanca en la lengua. [5] En raras ocasiones puede causar queilitis angular (llagas en las comisuras de la boca). [7]
La deficiencia grave de zinc puede alterar el sentido del olfato [6] y el gusto . [8] [9] [10] [11] [12] [13] La ceguera nocturna puede ser una característica de la deficiencia grave de zinc, [6] aunque la mayoría de los informes de ceguera nocturna y adaptación anormal a la oscuridad en humanos con deficiencia de zinc se han producido en combinación con otras deficiencias nutricionales (por ejemplo, vitamina A ). [14]
La función inmune deteriorada en personas con deficiencia de zinc puede provocar el desarrollo de infecciones respiratorias, gastrointestinales u otras infecciones, por ejemplo, neumonía. [6] [15] [16] Los niveles de citocinas inflamatorias (p. ej., IL-1β , IL-2 , IL-6 y TNF-α ) en el plasma sanguíneo se ven afectados por la deficiencia de zinc y la suplementación con zinc produce un efecto dependiente de la dosis. respuesta en el nivel de estas citoquinas. [17] Durante la inflamación, hay una mayor demanda celular de zinc y la alteración de la homeostasis del zinc debido a la deficiencia de zinc se asocia con la inflamación crónica. [17]
La deficiencia de zinc contribuye a una mayor incidencia y gravedad de la diarrea. [15] [16]
La deficiencia de zinc puede provocar pérdida de apetito. [18]
Las funciones cognitivas, como el aprendizaje y el tono hedónico , se ven afectadas por la deficiencia de zinc. [3] [19] Las deficiencias de zinc moderadas y más graves se asocian con anomalías del comportamiento, como irritabilidad, letargo y depresión (por ejemplo, con anhedonia ). [20] La suplementación con zinc produce una mejora rápida y espectacular en el tono hedónico (es decir, el nivel general de felicidad o placer) en estas circunstancias. [20] Se ha informado que la suplementación con zinc mejora los síntomas del TDAH y la depresión. [3] [21] [22]
Se ha afirmado que los niveles bajos de zinc en plasma están asociados con muchos trastornos psicológicos. La esquizofrenia se ha relacionado con una disminución de los niveles de zinc en el cerebro. [23] La evidencia sugiere que la deficiencia de zinc podría desempeñar un papel en la depresión. [23] [24] [25] La suplementación con zinc puede ser un tratamiento eficaz en la depresión mayor. [26] [27]
La deficiencia de zinc en los niños puede provocar un retraso en el crecimiento [5] y se ha afirmado que es la causa del retraso en el crecimiento en un tercio de la población mundial. [28]
La deficiencia de zinc durante el embarazo puede afectar negativamente tanto a la madre como al feto. Los estudios en animales indican que la deficiencia materna de zinc puede alterar tanto la secuencia como la eficiencia del proceso de nacimiento. En animales con deficiencia de zinc se ha documentado una mayor incidencia de parto difícil y prolongado, hemorragia, distocia uterina y desprendimiento de placenta . [29] Estos efectos pueden estar mediados por el funcionamiento defectuoso del estrógeno a través del receptor de estrógeno, que contiene una proteína con dedos de zinc . [29] Una revisión de los resultados del embarazo en mujeres con acrodermatitis enteropática informó que de cada siete embarazos, hubo un aborto y dos disfunciones, lo que sugiere que el feto humano también es susceptible a los efectos teratogénicos de la deficiencia grave de zinc. Sin embargo, una revisión de los ensayos de suplementación con zinc durante el embarazo no informó un efecto significativo de la suplementación con zinc en la supervivencia neonatal. [29]
La deficiencia de zinc puede interferir con muchos procesos metabólicos cuando ocurre durante la infancia y la niñez, una época de rápido crecimiento y desarrollo en la que las necesidades nutricionales son altas. [30] El nivel bajo de zinc materno se ha asociado con menos atención durante el período neonatal y un peor funcionamiento motor. [31] En algunos estudios, la suplementación se ha asociado con el desarrollo motor en bebés de muy bajo peso al nacer y con una actividad más vigorosa y funcional en bebés y niños pequeños. [31]
Se requiere zinc para producir testosterona. Por lo tanto, la deficiencia de zinc puede provocar una reducción de la testosterona circulante, lo que podría provocar inmadurez sexual, hipogonadismo y retraso de la pubertad . [5]
La deficiencia de zinc puede ser causada por una dieta rica en fitato , que contiene cereales integrales, alimentos cultivados en suelos deficientes en zinc o alimentos procesados que contienen poco o nada de zinc. [32] [33] Las estimaciones conservadoras sugieren que el 25% de la población mundial está en riesgo de sufrir deficiencia de zinc. [34]
En los EE. UU., la cantidad diaria recomendada (CDR) es de 8 mg/día para las mujeres y 11 mg/día para los hombres. La dosis diaria recomendada para el embarazo es de 11 mg/día. La dosis diaria recomendada para la lactancia es de 12 mg/día. Para bebés de hasta 12 meses la dosis diaria recomendada es de 3 mg/día. Para niños de 1 a 13 años, la dosis diaria recomendada aumenta con la edad de 3 a 8 mg/día. [2] La siguiente tabla resume la mayoría de los alimentos con cantidades significativas de zinc, enumerados en orden de cantidad por porción, sin fortificar. [35] Tenga en cuenta que las 10 entradas principales son carne, frijoles o nueces.
Los hallazgos de investigaciones recientes sugieren que el aumento de las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera exacerbará los problemas de deficiencia de zinc en las poblaciones que consumen cereales y legumbres como alimentos básicos . Un metaanálisis de datos de 143 estudios que compararon el contenido de nutrientes de pastos y leguminosas cultivados en ambientes ambientales y con niveles elevados de CO 2 encontró que las porciones comestibles de trigo, arroz, guisantes y soja cultivados en niveles elevados de CO 2 contenían menos zinc y hierro. [37] Se espera que la concentración global de CO 2 atmosférico alcance las 550 ppm a finales del siglo XXI. Con este nivel de CO2, el contenido de zinc de estos cultivos era entre un 3,3% y un 9,3% menor que el de los cultivos cultivados en la atmósfera actual. Un modelo del impacto nutricional de estas menores cantidades de zinc en las poblaciones de 151 países predice que otros 175 millones de personas podrían enfrentar una deficiencia dietética de zinc como resultado del aumento del CO 2 atmosférico . [38]
La acrodermatitis enteropática es una deficiencia hereditaria de la proteína transportadora de zinc ZIP4 que resulta en una absorción inadecuada de zinc. [6] Se presenta como retraso del crecimiento, diarrea intensa, caída del cabello, erupción cutánea (con mayor frecuencia alrededor de los genitales y la boca) y candidiasis oportunista e infecciones bacterianas. [6]
Numerosas enfermedades del intestino delgado que causan destrucción o mal funcionamiento de los enterocitos de la mucosa intestinal y malabsorción generalizada están asociadas con la deficiencia de zinc. [ cita necesaria ]
El ejercicio, el consumo elevado de alcohol y la diarrea aumentan la pérdida de zinc del cuerpo. [5] [39] Los cambios en la absorbibilidad y permeabilidad del tracto intestinal debidos, en parte, a patógenos virales, protozoarios o bacterias también pueden fomentar las pérdidas fecales de zinc. [40]
El mecanismo de la deficiencia de zinc en algunas enfermedades no ha sido bien definido; puede ser multifactorial. [ cita necesaria ]
La enfermedad de Wilson , la anemia de células falciformes, la enfermedad renal crónica y la enfermedad hepática crónica se han asociado con la deficiencia de zinc. [41] [42] También puede ocurrir después de cirugía bariátrica , exposición al mercurio [43] [44] y tartrazina. [ cita necesaria ]
Aunque la deficiencia marginal de zinc se encuentra a menudo en la depresión, los niveles bajos de zinc podrían ser una causa o una consecuencia de los trastornos mentales y sus síntomas. [24]
Como los biosistemas no pueden almacenar zinc, es necesaria una ingesta regular. Una ingesta excesivamente baja de zinc puede provocar una deficiencia de zinc, lo que puede afectar negativamente a la salud de una persona. [45] Los mecanismos de las manifestaciones clínicas de la deficiencia de zinc se aprecian mejor reconociendo que el zinc funciona en el cuerpo en tres áreas: catalítica, estructural y reguladora. [2] [46] El zinc (Zn) solo es común en su estado oxidativo +2, donde normalmente se coordina con la geometría tetraédrica. Es importante para mantener funciones celulares básicas como la replicación del ADN , la transcripción del ARN , la división celular y las activaciones celulares. Sin embargo, tener demasiado o muy poco zinc puede hacer que estas funciones se vean comprometidas.
El zinc es un componente crítico del sitio catalítico de cientos de tipos de metaloenzimas diferentes en cada ser humano. En su función estructural, el zinc se coordina con ciertos dominios proteicos, facilitando el plegamiento de las proteínas y produciendo estructuras como los "dedos de zinc". En su función reguladora, el zinc interviene en la regulación de las nucleoproteínas y la actividad de diversas células inflamatorias. Por ejemplo, el zinc regula la expresión de metalotioneína, que tiene múltiples funciones, como la compartimentación intracelular del zinc [47] y la función antioxidante. [48] [49] Por lo tanto, la deficiencia de zinc produce la alteración de cientos de vías metabólicas, lo que provoca numerosas manifestaciones clínicas, incluido un crecimiento y desarrollo deficientes, y una alteración de la función reproductiva e inmune. [5] [50] [51]
Pra1 (antígeno 1 regulado por pH) es una proteína de Candida albicans que elimina el zinc del huésped. [52]
El diagnóstico generalmente se basa en la sospecha clínica y un nivel bajo de zinc en la sangre. Cualquier nivel por debajo de 70 mcg/dl (normal 70-120 mcg/dl) se considera deficiencia de zinc. La deficiencia de zinc también podría estar asociada con niveles bajos de fosfatasa alcalina, ya que actúa como cofactor de esta enzima. [ cita necesaria ]
Hay escasez de biomarcadores de zinc adecuados y el indicador más utilizado, el zinc plasmático, tiene poca sensibilidad y especificidad . [53]
La deficiencia de zinc puede clasificarse como aguda, como puede ocurrir durante una nutrición parenteral total prolongada e inapropiada sin zinc ; o crónica, como puede ocurrir en caso de deficiencia dietética o absorción inadecuada. [28]
Se pueden utilizar cinco estrategias de intervención:
La deficiencia de zinc afecta a unos 2.200 millones de personas en todo el mundo. [3] La deficiencia grave de zinc es rara y se observa principalmente en personas con acrodermatitis enteropática, un defecto grave en la absorción de zinc debido a una deficiencia congénita en la proteína transportadora de zinc ZIP4 en el enterocito . [5] Es común una deficiencia leve de zinc debido a una ingesta dietética reducida. [5] Estimaciones conservadoras sugieren que el 25% de la población mundial está en riesgo de sufrir deficiencia de zinc. [34] Proporcionar micronutrientes, incluido el zinc, a los seres humanos es una de las cuatro soluciones a los principales problemas globales identificadas en el Consenso de Copenhague de un panel internacional de economistas. [57]
Los acontecimientos históricos importantes relacionados con la deficiencia de zinc comenzaron en 1869, cuando se descubrió por primera vez que el zinc era esencial para el crecimiento del organismo Aspergillus niger . [58] En 1929, Lutz midió el zinc en numerosos tejidos humanos utilizando la técnica de la ditizona y estimó que el zinc corporal total en un hombre de 70 kg era de 2,2 gramos. En 1933 se descubrió que el zinc era esencial para el crecimiento de las ratas. [59] En 1939, se observó que los pacientes con beriberi en China tenían niveles reducidos de zinc en la piel y las uñas. En 1940, en una serie de autopsias se encontró que los niveles de zinc estaban presentes en todos los tejidos examinados. En 1942, un estudio demostró que la mayor parte de la excreción de zinc se realizaba a través de las heces. En 1950 se definió por primera vez un nivel normal de zinc en suero y se encontró que era de 17,3 a 22,1 micromoles/litro. En 1956 se descubrió que los pacientes cirróticos tenían niveles bajos de zinc en suero. En 1963 se determinó que el zinc era esencial para el crecimiento humano, se describieron tres enzimas que requerían zinc como cofactor y se publicó un informe sobre un hombre iraní de 21 años con retraso en el crecimiento, genitales infantiles y anemia, todos los cuales fueron revertidos por suplementación con zinc. [60] En 1972, se informó que quince reclutas iraníes rechazados por el ejército tenían síntomas de deficiencia de zinc: todos respondieron al zinc. En 1973 se describió el primer caso de acrodermatitis enteropática por deficiencia grave de zinc. En 1974 la Academia Nacional de Ciencias declaró el zinc como un elemento esencial para el ser humano y estableció una cantidad diaria recomendada. En 1978, la Administración de Alimentos y Medicamentos exigió que el zinc estuviera en los líquidos de nutrición parenteral total. En la década de 1990 se prestó cada vez más atención al papel de la deficiencia de zinc en la morbilidad y mortalidad infantil en los países en desarrollo. [61] En 2002, la proteína transportadora de zinc ZIP4 se identificó por primera vez como el mecanismo para la absorción de zinc en el intestino a través de la membrana basolateral del enterocito. Hasta 2014 se han identificado más de 300 enzimas que contienen zinc, así como más de 1000 factores de transcripción que contienen zinc. [ cita necesaria ]
En 1960 se reconoció que el fitato elimina el zinc de los nutrientes administrados a pollos y cerdos. Sin embargo, no se reconoció que puede causar deficiencia de zinc en humanos hasta el trabajo de Reinhold en Irán en la década de 1970. Este fenómeno es fundamental para el alto riesgo de deficiencia de zinc en todo el mundo. [62]
El zinc del suelo es un micronutriente esencial para los cultivos. Casi la mitad de los cultivos de cereales del mundo tienen deficiencia de zinc , lo que provoca malos rendimientos. [63] Muchos países agrícolas de todo el mundo se ven afectados por la deficiencia de zinc . [64] En China, la deficiencia de zinc ocurre en aproximadamente la mitad de los suelos agrícolas, afectando principalmente al arroz y al maíz. Las áreas con suelos deficientes en zinc suelen ser regiones con una deficiencia generalizada de zinc en los seres humanos. Un conocimiento básico de la dinámica del zinc en los suelos, la comprensión de la absorción y el transporte de zinc en los cultivos y la caracterización de la respuesta de los cultivos a la deficiencia de zinc son pasos esenciales para lograr soluciones sostenibles al problema de la deficiencia de zinc en los cultivos y en los seres humanos. [sesenta y cinco]
La aplicación foliar y al suelo de fertilizantes con zinc puede aumentar efectivamente el zinc en el grano y reducir la proporción fitato:zinc en el grano. [66] [67] Las personas que comen pan preparado con trigo enriquecido con zinc tienen un aumento significativo de zinc sérico. [ cita necesaria ]
La fertilización con zinc no sólo aumenta el contenido de zinc en cultivos deficientes en zinc, sino que también aumenta el rendimiento de los cultivos. [65] La nutrición equilibrada de los cultivos que suministra todos los nutrientes esenciales, incluido el zinc, es una estrategia de gestión rentable. Incluso con variedades eficientes en zinc, los fertilizantes con zinc son necesarios cuando se agota el zinc disponible en la capa superior del suelo .
El fitomejoramiento puede mejorar la capacidad de absorción de zinc de las plantas en condiciones de suelo con baja disponibilidad química de zinc. El mejoramiento también puede mejorar la translocación de zinc, lo que eleva el contenido de zinc en las partes comestibles del cultivo en comparación con el resto de la planta.
Anatolia central, en Turquía, era una región con suelos deficientes en zinc y una deficiencia generalizada de zinc en los seres humanos. En 1993, un proyecto de investigación descubrió que los rendimientos podían aumentarse entre 6 y 8 veces y que la nutrición infantil podía aumentar drásticamente mediante la fertilización con zinc. [68] Se añadió zinc a los fertilizantes. Si bien el producto inicialmente estuvo disponible al mismo costo, los resultados fueron tan convincentes que los agricultores turcos aumentaron significativamente el uso del fertilizante fortificado con zinc (1 por ciento de zinc) en unos pocos años, a pesar de la modificación de los precios de los productos para reflejar el precio. valor añadido del contenido. Casi diez años después de la identificación del problema de la deficiencia de zinc, la cantidad total de fertilizantes compuestos que contienen zinc producidos y aplicados en Turquía alcanzó un nivel récord de 300.000 toneladas por año. Se estima que los beneficios económicos asociados con la aplicación de fertilizantes de zinc en suelos deficientes en zinc en Turquía rondan los 100 millones de dólares al año. La deficiencia de zinc en los niños se ha reducido drásticamente.