Zink – wichtiger Partner der Enzyme

Die klinischen Konsequenzen, dargestellt an einigen Beispielen aktueller Studien

von Barbara Becher

Alle Funktionen des Lebens werden durch Enzyme gesteuert und beeinflusst. Das Spurenelement Zink ist dabei ein wichtiger Partner. 2-300 Enzyme, liest man oft, sollen es sein, die von Zink in ihrer Aktivität abhängen. Doch wer hat sie aktuell gezählt? Es sei nur gesagt, es sind wohl viel viel mehr. Bereits vor 15 Jahren kannte man mehr als 300 enzymatisch aktive Proteine bei Säugetieren, deren katalytische Funktionen essentiell an dieses Spurenelement gekoppelt sind und die Zink als Cofaktor in ihrem aktiven Zentrum benötigen. Darüber hinaus entfaltet eine weitere Vielzahl an Proteinen und Enzymen ihre Wirksamkeit nur durch die stabilisierende Wirkung des Zinks auf ihre Struktur.

So gesehen verwundert es nicht, dass ein Zinkmangel eine Vielzahl von gesundheitlichen Störungen nach sich zieht. Sie haben ihren Ausgangspunkt in der verminderten oder gestörten Funktion von Enzymen und weiteren Proteinen, die ihren Dienst eben nur dann korrekt erledigen, wenn genügend Zink vorhanden ist. Für die Praxis bedeutet dies, beim Patienten auch an einen möglichen Zinkmangel zu denken und diesen gegebenenfalls konsequent zu behandeln. Im Folgenden sollen an einigen aktuellen Studien die Auswirkungen von Zink auf verschiedene physiologische Funktionen aufgezeigt werden.

Zinkmangel kostet Kraft

Die Sauerstoffatmung ist die Grundlage für den oxidativen Stoffwechsel und die Energiegewinnung für den menschlichen Körper. Neben der ausreichenden Versorgung aller Körperzellen mit Sauerstoff ist aber auch der Abtransport des Oxidationsendprodukts, des Kohlendioxids essentiell. Diese Aufgabe übernehmen ebenso wie den Sauerstofftransport die Erythrocyten. Eine sehr wichtige Rolle spielt hierbei die zinkabhängige Carboanhydrase. Isoformen dieses Enzyms finden sich aber auch in verschiedenen anderen Organen und Geweben wie den Muskeln, den Nieren und den Knochen.

Die Carboanhydrase überführt das Kohlendioxid in Hydrogencarbonat, das gebunden an das Hämoglobin während der Lungenpassage wieder in Form von Kohlendioxid an die Ausatemluft abgegeben wird. Eine rasche und der Entstehung angepasste Abatmung des Kohlendioxids ist notwendig, damit das Gewebe erneut Sauerstoff aufnehmen kann und vor allem auch um das Säure-Base-Gleichgewichts des Blutes zu gewährleisten. Die Carboanhydrase ist das erste Enzym, dessen Zinkabhängigkeit aufgeklärt wurde. Auch schon lange wurde vermutet, dass ein Zinkmangel die Aktivität des Enzyms beeinträchtigt und Auswirkungen auf die körperliche Leistungsfähigkeit haben könnte. Untersuchungen mit Jugendlichen und Erwachsenen zeigten, dass niedrige Serumzinkwerte mit reduzierter Muskelkraft und verminderter Ausdauer einhergehen.

Eine 2005 in den USA durchgeführte Untersuchung konnte nun einen Zusammenhang zwischen Zinkmangel, Aktivität der Carboanhydrase und der körperlichen Leistungsfähigkeit beim Menschen darstellen. In einer doppelblinden, randomisierten Crossover-Studie erhielten 14 gesunde Männer im Alter von 20 bis 32 Jahren für jeweils 9 Wochen eine zinkarme (3,8 mg/d) und eine mit Zink angereicherte (18,7 mg/d) Ernährung. Zwischen den beiden Supplementationszeiten lag jeweils eine Auswaschzeit von 6 Wochen.

Durch die zinkarme Ernährung nahmen die Konzentrationen von Zink im Blutserum von 13,8 auf 10,9 µmol/l und in den Erythrocyten von 33,0 auf 25,6 nmol/g Hämoglobin ab. Parallel hierzu nahm auch die Aktivität der Carboanhydrase in den Erythrocyten von 1946 auf 1478 Units/g Hb ab. Sowohl bei kurzfristiger maximaler körperlicher Belastung als bei der untersuchten Ausdauerbelastung waren bei den Probanden die Sauerstoffaufnahme und die Ausatmung von Kohlendioxid vermindert. Dies zeigt, den Zusammenhang zwischen der verminderten Aktivität der Carboanhydrase und der unzureichenden Zinkversorgung auf. Der verminderte respiratorische Austausch der Atemgase und die damit verbundene reduzierte körperliche Leistungsfähigkeit führte bei zwei Probanden sogar zu einem vorzeitigen Abbruch des Dauerbelastungstests

Aus dem Ergebnis dieser Untersuchung erwachsen Konsequenzen nicht nur für aktive Sportler, die ihre Leistungsfähigkeit möglichst optimal erhalten wollen. Vor allem ältere Menschen und chronisch Kranke gehören zu dem Personenkreis, die häufig unzureichend mit Zink versorgt sind. Um besonders auch bei diesen Gruppen die körperlichen Reserven zu erhalten, ist hier die ausreichende Zinkversorgung wichtig.

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Literatur bei der Verfasserin

Anschrift der Verfasserin:
Dr. Barbara Becher
Buchenstr. 20
71287 Weissach
E-Mail: bbecher@t-online.de



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