Противоопухолевые и другие лечебные эффекты цинка

Цинк относится к эссенциальным, или жизненно необходимым, микроэлементам. Физиологическая потребность в цинке для взрослых – 12 мг/сут.1 Роль цинка в жизнедеятельности организма обусловлена прежде всего тем, что он входит в состав более 200 металлоферментов, участвующих в самых разных метаболических процессах. Но, кроме этого, цинк обладает широким спектром и собственных терапевтических эффектов, и среди них – противоопухолевых. Подробнее об этом – в нашем материале.  

Металлоферменты, включающие цинк

Цинк обнаружен во всех органах человека, где его содержание колеблется в широких пределах. Скелетные мышцы наиболее богаты цинком. На их долю приходится 63% (около 2 г) всего количества этого микроэлемента в теле человека^2,3.  К важным источникам цинка относятся рыба, мясо, яйца, капуста, овсяные хлопья, хлеб из муки грубого помола, картофель и морковь^2,3.

Цинк входит в состав более 200 металлоферментов, участвующих в самых разных метаболических процессах. Они включают синтез и распад углеводов, жиров и нуклеиновых кислот, а также отдельных эфиров и альдегидов^2,3.

Успеем назвать лишь некоторые из этих металлоферментов^2,3.

Супероксиддисмутаза. Цинк является сильным антиоксидантом, будучи кофактором антиоксидантного металлофермента первого уровня антиоксидантной защиты клеток – супероксиддисмутазы. Данный фермент обрывает цепи свободнорадикальных процессов на начальных стадиях, препятствуя образованию активных форм кислорода, повреждающего биомембраны, липиды, белки, нуклеиновые кислоты.

Алкогольдегидрогеназа печени – окисляет этанол, другие спирты, стероиды, участвует в метаболизме витамина А.

Ретинолдегидрогеназа сетчатки глаза – катализирует превращения, субстратом которых являются ретинол и НАД⁺.

Карбонатдегидратаза эритроцитов – катализирует прямую и обратную реакцию СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃.

Карбоксипептидазы А и В – катализируют гидролиз концевой пептидной связи в белках в процессе пищеварения.

Карбоангидразы – большая семья металлоферментов цинка, которые катализируют обратимое гидрирование диоксида углерода. Карбоангидразы участвуют в различных биологических процессах, таких как клеточное дыхание, кальцификация и резорбция костей, поддержание кислотно-щелочного баланса, формирование внутриглазной и спинномозговой жидкости, слюны, а также желудочной кислоты.

Нуклеотидилтрансферазы – катализируют синтез нуклеиновых кислот РНК или ДНК из рибо- или дезоксирибонуклеотидов, участвуют в репарации ДНК.

Аминоацил-тРНК-синтетаза – катализирует реакцию активации аминокислот, точнее – присоединение аминокислотного остатка к молекуле транспортной РНК в ходе биосинтеза белков.

Аминолевулинатсинтаза – фермент ключевой реакции биосинтеза гема, входящего в структуру гемоглобина, цитохромов дыхательных цепей митохондрий, цитохрома Р-450 и каталазы^2,3.

Многообразные функции цинка

Цинк выполняет многообразные функции в организме. Он участвует в следующих процессах^2,3:

• II фаза детоксикации (путь конъюгации);
• клеточное дыхание;
• белковый и нуклеиновый обмен;
• формирование иммунитета, синтез антител;
• вместе с витаминами А и С препятствует возникновению иммунодефицитов;
• регуляция вкусовой и обонятельной чувствительности;
• защита печени от химического повреждения;
• формирование костей;
• регенерация эритроцитов;
• реализация биологического действия витаминов А и фолиевой кислоты;
• повышает устойчивость к стрессам и простудным заболеваниям, обладает антивирусными свойствами;
• непосредственно влияет на продукцию и функционирование инсулина, а тем самым – и на весь спектр инсулинзависимых процессов;
• у мужчин участвует в синтезе тестостерона и функционировании половых желез, из-за чего прослеживается обратная связь между уровнем цинка в организме и потенцией;
• является необходимым фактором и для женского организма, так как входит в структуру рецепторов для эстрогенов и регулирует таким образом все эстрогензависимые процессы;
• цинк необходим для перехода клетки из одной фазы клеточного цикла в другую;
• цинк требуется для развития мозга и его нормального функционирования^2,3.

Чем проявляется дефицит цинка

Дефицит цинка может вызвать следующие расстройства^2,3:

• повышение восприимчивости к инфекциям по причине снижения иммунитета;
• нарушение вкусовой и обонятельной чувствительности;
• истончение и расслоение ногтей;
• повышение уровня холестерина;
• нарушение ночного зрения;
• угнетение сперматогенеза, вплоть до бесплодия;
• нарушения развития организма в процессах онтогенеза;
• кожные поражения и замедленное заживление ран;
• когнитивные нарушения;
• развитие анемий;
• повышает риск развития онкологических заболеваний и обуславливает их более тяжелое течение^2,3.

Противоопухолевые эффекты цинка

Дефицит цинка, наступивший по причине снижения его концентрации в тканях, сопровождает многие онкологические заболевания. Это рак простаты, легких, яичников, рак головы и шеи, матки, а также печени и поджелудочной железы⁴. Подобный дефицит становится еще более сильным у онкобольных, получающих длительную терапию опиоидами по поводу хронической боли⁵ или химиотерапию⁶.

Клинические исследования доказали, что прием цинка значительно облегчал, а у части больных и купировал различные осложнения химиолучевой терапии, а также способствовал набору веса больными, которые потеряли его из-за развития нутритивной недостаточности.      

Мукозиты полости рта

Коррекция дефицита цинка в результате ежедневного приема этого микроэлемента больными с метастатическим раком и мукозитами полости рта приводила к следующим эффектам⁷:

• в группе цинка мукозит начинался позже, чем в группе плацебо;
• развивался при более высокой дозе облучения;
• был менее тяжелым;
• длился меньшее число дней, чем в группе плацебо⁷.

Боль в полости рта

Прием цинка онкологическими больными с опухолями различных локализаций, получающими химиотерапию, привел к снижению числа пациентов, страдающих болью в полости рта⁸. В группе цинка подобные боли появились у 33% пациентов, а в группе плацебо – у 87%.    

Ксеростомия*

Также было установлено, что заместительная терапия цинком приводила к уменьшению степени тяжести ксеростомии, наступившей в ответ на высокодозную химиотерапию, и снижала число случаев появления данного расстройства⁹.

*Ксеростомия – это состояние, которое характеризуется сухостью в полости рта и развивается при уменьшении или при полном отсутствии секреции слюны.  

Дерматиты

Дерматиты 1–3 степени тяжести считаются типичными осложнениями химио- и лучевой терапии. Lin L.-C. и соавт. (2006)¹⁰ своим исследованием доказали, что в группе пациентов, получавших цинк, по сравнению с группой плацебо дерматиты:

• появляются реже;
• реализуются как менее тяжелые;
• начинаются позже после начала лечения.

Также было установлено, что концентрация цинка в плазме крови оказалась  достоверно выше в группе, где пациенты получали цинк, чем в группе сравнения¹⁰.     

Дисгевзия

Прием цинка купировал проявления дисгевзии (потеря вкуса) и способствовал улучшению вкусового восприятия у больных раком головы и шеи и получавших химиолучевую терапию. Подобная способность оценивалась в тесте, где больные должны были распознавать четыре вкусовых качества – соленое, сладкое, кислое и горькое ^11,12.

Потребление пищи и вес пациентов

Прием цинка онкобольными с нутритивной недостаточностью, уменьшенным аппетитом и потерей веса, а также сниженным уровнем цинка в плазме крови приводил к тому, что у пациентов улучшился аппетит. Поэтому они стали принимать пищу большее число раз в день и большими порциями⁸.

Другое исследование доказало, что пациенты, получавшие цинк, смогли более успешно, чем группа плацебо, поддерживать свой вес и избегать его потери на протяжении всего лечения¹³.

Таким образом, сегодня считается доказанным, что важным свойством цинка является его способность корректировать нарушения вкуса и другие осложнения, возникающие при лечении онкологических заболеваний, а также стимулировать потребление пищи и набор веса, что чрезвычайно актуально при развитии синдрома анорексии-кахексии¹⁴.

Изучение возможных побочных эффектов назначаемого онкобольным цинка доказало хороший профиль безопасности этого микроэлемента. Никаких нежелательных явлений со стороны потребления цинка обнаружено не было ^15,16.

Как «работает» цинк

Сегодня на основании результатов уже десятков исследований очевидно, что противоопухолевые эффекты цинка реализуются через самые разные механизмы.

Успеем остановиться только на двух из них.

Апоптоз. К клеточным процессам, в которых участвует цинк, относится апоптоз, или запрограммированная гибель клеток. По отношению к этому процессу цинк играет двойную роль. В одних клетках он действует как проапоптотический фактор, активируя каспазы (семейство протеазных ферментов, играющих решающую роль в апоптозе), а также способствует высвобождению цитохрома С из митохондрий, что приводит клетку к гибели.

Но в других клетках цинк играет антиапоптотическую роль, предотвращая чрезмерную активацию каспаз и снижая выработку активных форм кислорода, которые могут повредить клетку. Баланс между этими двумя ролями цинка определяет, подвергается ли клетка апоптозу или выживает¹⁷.

Предполагается, что в здоровых клетках цинк выступает в качестве антиапоптотического фактора, а в онкоцитах –  фактора проапоптотического.

В результате выживаемость здоровых клеток повышается, а раковые клетки погибают¹⁷.

Сигнальный путь Hh (Hedgehog). Обратимся теперь ко второму механизму противоопухолевых эффектов цинка. Доказано, что дефицит этого микроэлемента лежит в основе увеличения уровня Hh лиганда в плазме крови и активации Hh (Hedgehog) сигнального пути. Доказано, что этот путь при некоторых типах рака становится стимулятором опухолевого роста. Также установлено, что цинк, но только если его уровень в организме близок к норме, действует как мощный тормозной регулятор Hh сигнального пути⁴. Поэтому в результате восстановления нормального уровня цинка в организме пациента благодаря, например, дополнительному получению этого микронутриента с пищей гиперактивация Hh сигнального пути прекращается. Тогда данный сигнальный путь перестает оказывать канцерогенный эффект и стимулировать развитие злокачественных опухолей.

Cигнальный путь Hedgehog (Hh) представляет собой ключевой молекулярный регулятор экспрессии генов, отвечающих за процессы онтогенеза, то есть индивидуального развития особи от зиготы до смерти.  Установлено участие данного пути и в регуляции клеточной дифференцировки, пролиферации и в механизмах канцерогенеза¹⁸.

Лечебные продукты для детоксикации питанием

В 2019 году российские ученые, принимая во внимание разносторонние и надежно подтвержденные антиоксидантные, детоксикационные и  противоопухолевые эффекты цинка, а также безопасность этого металла в качестве очень важного для здорового питания микронутриента, включили его в состав Напитка детоксикационного и Коктейля белкового детоксикационного для онкобольных.

Мы познакомили вас с названиями двух лечебно-диетических продуктов для детоксикации питанием и восстановления онкобольных. Клинические исследования подтвердили эффективность таких продуктов для пациентов, страдающих нутритивной недостаточностью и раковой интоксикацией¹⁹.

Подробнее об этом на странице.

Литература

1. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ. Методические рекомендации Росздравнадзора, 2021.
2. Пилат Т.Л., Кузьмина Л.П., Измерова Н.И. Детоксикационное питание / Под ред. Т.Л. Пилат. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. – 226 с.
3. Сальникова Е.В. Цинк – эссенциальный микроэлемент (обзор) // Вестник ОГУ № 10 (146). – Октябрь, 2012.
4. Xie J., Owen T., Xia K., Singh A.V., Tou E., Li L., Arduini B., Li H., Wan L.Q., Callahan B., Wang C. Zinc inhibits Hedgehog autoprocessing: linking zinc deficiency with Hedgehog activation // J Biol Chem. 2015. 1; 290(18). P. 11591–11600. 5 . Ciubotariu D., Ghiciuc C.M., Lupu oru C. E. Zinc involvement in opioid addiction and analgesia – should zinc supplementation be recommended for opioidtreated persons? // Subst Abuse Treat Prev Policy. 2015. 4; 10:29. Sweeney J.D., Ziegler P., Pruet C., Spaulding M. B. Hyperzincuria and hypozincemia in patients treated with cisplatin // Cancer. 1989. 63(11). P. 2093–2095.
5. Prasad A.S. Zinc: mechanisms of host defense // JNutr. 2007. 137(5): 1345–1349.
6. Ertekin M.V., Koc M., Karslioglu I., Sezen O. Zinc sulfate in the prevention of radiation-induced oropharyngeal mucositis: a prospective, placebo-controlled, randomized study. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2004; 58(1): 167–174.
7. Watanabe T., Ishihara M., Matsuura K., Mizuta K., Itoh Y. Polaprezinc prevents oral mucositis associated with radiochemotherapy in patients with head and neck cancer. Int J Cancer. 2010; 127(8): 1984–1990.
8. Arbabi-Kalati F., Deghatipour M., Moghaddam A.A. Evaluation of the efficacy of zinc sulfate in the prevention of chemotherapy-induced mucositis: a double-blind randomized clinical trial. Arch Iran Med. 2012; 15(7): 413–417.
9. Lin L.-C., Que J., Lin L.-K., Lin F.-C. Zinc supplementation to improve mucositis and dermatitis in patients after radiotherapy for head-and-neck cancers: a double-blind, randomized study. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2006; 65(3): 745–750.
10. Ripamonti C., Zecca E., Brunelli C., et al. A randomized, controlled clinical trial to evaluate the effects of zinc sulfate on cancer patients with taste alterations caused by head and neck irradiation. Cancer. 1998; 82(10): 1938–1945. [PubMed] [Google Scholar].
11. Najafizade N., Hemati S., Gookizade A., et al. Preventive effects of zinc sulfate on taste alterations in patients under irradiation for head and neck cancers: a randomized placebo-controlled trial. J Res Med Sci. 2013; 18(2): 123–126.
12. Halyard M.Y., Jatoi A., Sloan J.A., et al. Does zinc sulfate prevent therapy-induced taste alterations in head and neck cancer patients? Results of phase III double-blind, placebo-controlled trial from the North Central Cancer Treatment Group (N01C4) Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2007; 67(5): 1318–1322.
13. Friedman B.J., Freeland-Graves J.H., Bales C.W., Behmardi F., Shorey-Kutschke R.L., Willis R.A., Crosby J.B., Trickett P.C., Houston S.D. Manganese balance and clinical observations in young men fed a manganese-deficient diet // J Nutr. 1987. 117(1). P. 133–143.
14. Sangthawan D., Phungrassami T., Sinkitjarurnchai W. Effects of zinc sulfate supplementation on cell-mediated immune response in head and neck cancer patients treated with radiation therapy. Nutr Cancer. 2015; 67
15. Iovino L., Mazziotta F., Carulli G., et al. High-dose zinc oral supplementation after stem cell transplantation causes an increase of TRECs and CD4+ naive lymphocytes and prevents TTV reactivation. Leuk Res. 2018; 70: 20–24.
16. Perry D.K., Smyth M.J., Stennicke H.R., Salvesen G.S., Duriez P., Poirier G.G., Hannun Y.A. Zinc is a potent inhibitor of the apoptotic protease, caspase-3. A novel target for zinc in the inhibition of apoptosis. J Biol Chem. 1997 Jul 25; 272(30): 18530-18533. Doi: 10.1074/jbc.272.30.18530. PMID: 9228015.
17. Гамаюнов С.В., Шумская И.С. Базально-клеточный рак кожи – обзор современного состояния проблемы // Практическая онкология. 2012; 2: 92–106.
18. Пилат Т.Л. и др. Эффективность детоксикационного специализированного питания при онкологических заболеваниях // Фарматека. 2021. Т. 28. № 7. С. 61.