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 solo es detectable después de una depleción prolongada o grave, el zinc sérico no es un biomarcador confiable para el estado del zinc. [1] Los síntomas comunes incluyen un aumento en las tasas de diarrea. La deficiencia de zinc afecta la piel y el tracto gastrointestinal; el cerebro y el sistema nervioso central, el sistema inmunológico, el esquelético y el sistema reproductivo.
La deficiencia de zinc en los seres humanos se debe a una ingesta dietética reducida, una absorción inadecuada, un aumento de la pérdida o un mayor uso de los sistemas corporales. La causa más común es una ingesta dietética reducida. En los EE. UU., la ingesta dietética recomendada (IDR) es de 8 mg/día para las mujeres y de 11 mg/día para los hombres. [2]
La mayor concentración de zinc en la dieta se encuentra en las ostras , la carne , las legumbres y los frutos secos . 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 a hasta 2.000 millones de personas en todo el mundo. [3]
La deficiencia de zinc puede manifestarse como acné , [4] eczema , xerosis (piel seca y descamada), dermatitis seborreica , [5] o alopecia (cabello fino y escaso). [5] [6] También puede perjudicar o posiblemente impedir la cicatrización de heridas. [6]
La deficiencia de zinc puede manifestarse como ulceración oral inespecífica , estomatitis o capa 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 conducir al desarrollo de infecciones respiratorias, gastrointestinales u otras, por ejemplo, neumonía. [6] [15] [16] Los niveles de citocinas inflamatorias (por ejemplo, IL-1β , IL-2 , IL-6 y TNF-α ) en el plasma sanguíneo se ven afectados por la deficiencia de zinc y la suplementación de zinc produce una respuesta dependiente de la dosis en el nivel de estas citocinas. [17] Durante la inflamación, hay una mayor demanda celular de zinc y la homeostasis deteriorada del zinc por deficiencia de zinc se asocia con 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 moderadas y más graves de zinc se asocian con anomalías del comportamiento, como irritabilidad, letargo y depresión (p. ej., que implican anhedonia ). [20] La suplementación con zinc produce una mejora rápida y dramática 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 alegado que los niveles bajos de zinc en el plasma están asociados con muchos trastornos psicológicos. La esquizofrenia se ha relacionado con niveles reducidos 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 causar 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 realizados en animales indican que la deficiencia de zinc en la madre puede alterar tanto la secuencia como la eficiencia del proceso de nacimiento. Se ha documentado una mayor incidencia de partos difíciles y prolongados, hemorragias, distocia uterina y desprendimiento de placenta en animales con deficiencia de zinc. [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 cuando las necesidades nutricionales son altas. [30] Un bajo nivel de zinc materno se ha asociado con una menor 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 una actividad más vigorosa y funcional en bebés y niños pequeños. [31]
El zinc es necesario 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 granos integrales que contienen fitato , alimentos cultivados en suelos deficientes en zinc o alimentos procesados que contienen poco o nada de zinc. [32] [33] Estimaciones conservadoras sugieren que el 25% de la población mundial está en riesgo de deficiencia de zinc. [34]
En los EE. UU., la ingesta diaria recomendada (IDR) es de 8 mg/día para mujeres y 11 mg/día para hombres. La IDR para el embarazo es de 11 mg/día. La IDR para la lactancia es de 12 mg/día. Para bebés de hasta 12 meses, la IDR es de 3 mg/día. Para niños de 1 a 13 años, la IDR 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.
Recientes hallazgos de investigaciones sugieren que el aumento de las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono exacerbará los problemas de deficiencia de zinc en las poblaciones que consumen granos y legumbres como alimentos básicos . Un metaanálisis de datos de 143 estudios que comparaban el contenido de nutrientes de pastos y legumbres cultivados en ambientes con CO2 ambiental y elevado encontró que las porciones comestibles de trigo, arroz, guisantes y soja cultivadas en CO2 elevado contenían menos zinc y hierro. [37] Se espera que la concentración atmosférica global de CO2 alcance 550 ppm a fines del siglo XXI. En este nivel de CO2, el contenido de zinc de estos cultivos era entre 3,3 y 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 175 millones de personas adicionales podrían enfrentar deficiencia de zinc en la dieta como resultado del aumento del CO2 atmosférico . [ 38]
La acrodermatitis enteropática es una deficiencia hereditaria de la proteína transportadora de zinc ZIP4 que produce una absorción inadecuada de zinc. [6] Se presenta como retraso del crecimiento, diarrea grave, pérdida de cabello, erupción cutánea (más frecuentemente 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 requerida ]
El ejercicio, el consumo elevado de alcohol y la diarrea aumentan la pérdida de zinc del cuerpo. [5] [39] Los cambios en la capacidad de absorción y permeabilidad del tracto intestinal debidos, en parte, a patógenos virales, protozoarios o bacterianos también pueden fomentar pérdidas fecales de zinc. [40]
El mecanismo de la deficiencia de zinc en algunas enfermedades no está bien definido; puede ser multifactorial. [ cita requerida ]
La enfermedad de Wilson , la enfermedad 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 una cirugía bariátrica , exposición al mercurio [43] [44] y tartrazina. [ cita requerida ]
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 la salud de una persona. [45] Los mecanismos de las manifestaciones clínicas de la deficiencia de zinc se comprenden 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 proteínas y produciendo estructuras como los "dedos de zinc". En su función reguladora, el zinc está involucrado en la regulación de las nucleoproteínas y la actividad de varias 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 da como resultado la interrupción de cientos de vías metabólicas, causando numerosas manifestaciones clínicas, incluido el deterioro del crecimiento y el desarrollo, y la interrupción de la función reproductiva e inmunológica. [5] [50] [51]
Pra1 (antígeno 1 regulado por pH) es una proteína de Candida albicans que recolecta zinc del huésped. [52]
El diagnóstico se realiza generalmente en base a la sospecha clínica y a 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. Sin embargo, hay una escasez de biomarcadores de zinc adecuados , y el indicador más utilizado, el zinc plasmático, tiene poca sensibilidad y especificidad . [53] La deficiencia de zinc también podría estar asociada con una fosfatasa alcalina baja, ya que actúa como cofactor de esta enzima. [ cita requerida ]
La deficiencia de zinc puede clasificarse como aguda, como puede ocurrir durante una nutrición parenteral total sin zinc prolongada e inadecuada ; 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] La deficiencia leve de zinc debido a la ingesta dietética reducida es común. [5] Estimaciones conservadoras sugieren que el 25% de la población mundial está en riesgo de deficiencia de zinc. [34] Proporcionar micronutrientes, incluido el zinc, a los humanos es una de las cuatro soluciones a los principales problemas globales identificados 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 de un organismo llamado 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, los niveles de zinc en una serie de autopsias encontraron que estaba presente en todos los tejidos examinados. En 1942, un estudio mostró que la mayor parte de la excreción de zinc se producía a través de las heces. En 1950, se definió por primera vez un nivel sérico normal de zinc, y se encontró que era de 17,3 a 22,1 micromoles/litro. En 1956, se encontró que los pacientes cirróticos tenían niveles séricos bajos de zinc. En 1963 se determinó que el zinc era esencial para el crecimiento humano, se describieron tres enzimas que necesitaban zinc como cofactor y se publicó un informe sobre un hombre iraní de 21 años con retraso del crecimiento, genitales infantiles y anemia, todos los cuales se revirtieron con la suplementación con zinc. [60] En 1972 se informó de quince reclutas iraníes rechazados del ejército con síntomas de deficiencia de zinc: todos respondieron al zinc. En 1973 se describió el primer caso de acrodermatitis enteropática debido a una deficiencia grave de zinc. En 1974, la Academia Nacional de Ciencias declaró que el zinc era un elemento esencial para los humanos y estableció una cantidad diaria recomendada. En 1978, la Administración de Alimentos y Medicamentos exigió que el zinc estuviera presente 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 la mortalidad infantil en los países en desarrollo. [61] En 2002, se identificó por primera vez la proteína transportadora de zinc ZIP4 como el mecanismo de absorción de zinc en el intestino a través de la membrana basolateral del enterocito. En 2014, se habían identificado más de 300 enzimas que contienen zinc, así como más de 1000 factores de transcripción que contienen zinc. [ cita requerida ]
En 1960 se reconoció que el fitato elimina el zinc de los nutrientes que se dan a los pollos y los 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 central 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 da lugar a bajos rendimientos de los cultivos. [63] Muchos países agrícolas de todo el mundo se ven afectados por la deficiencia de zinc . [64] En China, la deficiencia de zinc se produce en aproximadamente la mitad de los suelos agrícolas, afectando principalmente al arroz y al maíz. Las áreas con suelos deficientes en zinc son a menudo regiones con 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 los seres humanos. [65]
La aplicación de fertilizantes de zinc al suelo y a las hojas puede aumentar eficazmente el zinc del grano y reducir la relación fitato:zinc en el grano. [66] [67] Las personas que comen pan preparado a partir de trigo enriquecido con zinc tienen un aumento significativo del zinc sérico. [ cita requerida ]
La fertilización con zinc no solo aumenta el contenido de zinc en cultivos deficientes en este mineral, sino que también aumenta el rendimiento de los cultivos. [65] Una nutrición equilibrada de los cultivos que proporcione todos los nutrientes esenciales, incluido el zinc, es una estrategia de gestión rentable. Incluso con variedades con un uso eficiente del zinc, se necesitan fertilizantes de zinc cuando se agota el zinc disponible en la capa superficial 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 fitomejoramiento 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 este mineral en los seres humanos. En 1993, un proyecto de investigación descubrió que los rendimientos podían aumentarse de 6 a 8 veces y la nutrición infantil podía mejorarse drásticamente mediante la fertilización con zinc. [68] Se añadió zinc a los fertilizantes. Si bien el producto se puso inicialmente a disposición 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 pocos años, a pesar de la modificación del precio de los productos para reflejar el valor agregado 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 son de alrededor de 100 millones de dólares estadounidenses por año. La deficiencia de zinc en los niños se ha reducido drásticamente.