Die wichtige Rolle von Zink im Gehirn und im Nervensystem

Zink ist in relativ großen Mengen in unserem zentralen Nervensystem vorhanden, wo es bei verschiedenen physiologischen und pathologischen Prozessen eine wichtige Rolle spielt. Zink ist auch wichtig für die Entwicklung des Gehirns, für verschiedene Genaktivitäten, für die Bildung neuer Neuronen und für die Immunabwehr. Darüber hinaus ist Zink ein lebenswichtiges Antioxidans, das das Gehirn vor Verkalkung und Zellschäden durch oxidativen Stress schützt. Zinkmangel ist ein globales Problem und kann bei einer Reihe verschiedener neurologischer Erkrankungen eine Rolle spielen - darunter Schlaganfall, kognitive Beeinträchtigung, Alzheimer und Depression, so ein neuer Übersichtsartikel, der in Biomolecules veröffentlicht wurde.

Zink ist an Hunderten verschiedener Enzymprozesse, zahllosen Transportproteinen (ZIPs) und über 2.800 Transkriptionsfaktoren beteiligt, die dafür sorgen, dass etwa 10 Prozent der Genaktivitäten der Zellen genau zum richtigen Zeitpunkt aktiviert werden. Deshalb ist Zink für eine Vielzahl von physiologischen Prozessen wie das Nervensystem, das Immunsystem, das Hormonsystem und die Apoptose (programmierte Selbstzerstörung von Zellen) von entscheidender Bedeutung. Zink unterstützt auch das sehr wichtige antioxidative Enzym SOD (Superoxiddismutase), das unsere Zellen und Gewebe vor Schäden durch freie Radikale schützt. Zink hilft dem Körper auch bei der Verwertung von Vitamin D und Vitamin A.
Zink ist eines der am häufigsten vorkommenden Spurenelemente im Zentralnervensystem, wo es viele wichtige Aufgaben erfüllt - von der Unterstützung der Entwicklung des Gehirns des Fötus bis zur Steuerung verschiedener neurologischer Funktionen während des gesamten Lebens. Die Zinkhomöostase des Gehirns, die ein Maß für den lokalen Zinkhaushalt ist, wird durch ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Komponenten gesteuert, darunter die Blut-Hirn-Schranke, die Aktivität der zinkbindenden Proteine und die Aktivität verschiedener Transportproteine (insbesondere ZIPs), die Zink in unsere Zellen transportieren.
Im Gehirn kommt Zink in verschiedenen Formen vor, z. B. als Zinkionen, die für die Regulierung von Neuronen, synaptischer Plastizität, geistigem Gleichgewicht, Lernen und Gedächtnis wichtig sind.
In ihrem Übersichtsartikel untersuchten die Autoren die Zinkhomöostase und ihre Rolle im Zusammenhang mit der Gesundheit des Gehirns, Schlaganfällen, Hirntraumata und häufigen neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer und Depression.

Die Rolle von Zink bei der Bildung von Neuronen

Die Bildung neuer Zellen und Neuronen (Neurogenese) spielt eine entscheidende Rolle in der fötalen Entwicklung, weshalb Zink für die Entwicklung des Gehirns sehr wichtig ist. Ein Zinkmangel während der Schwangerschaft und Stillzeit kann sich negativ auf das Wachstum des Kindes auswirken und zu Lern- und Gedächtnisstörungen führen. Daher ist es für schwangere und stillende Frauen sehr wichtig, ausreichend Zink zu sich zu nehmen. In einigen Fällen kann eine Zinksupplementierung Frühgeborenen zu einem besseren Wachstum und einer besseren Entwicklung verhelfen. Unsere Fähigkeit, neue Neuronen zu bilden, ist während des gesamten Lebens wichtig, da unser Gehirn plastischer ist als bisher angenommen.

Die Rolle von Zink bei oxidativem Stress und chronischen Krankheiten

Oxidativer Stress ist ein Ungleichgewicht zwischen schädlichen freien Radikalen und schützenden Antioxidantien. Wir Menschen erzeugen freie Radikale als natürliches Nebenprodukt verschiedener Stoffwechselprozesse, und es ist von entscheidender Bedeutung, dass diese freien Radikale wirksam kontrolliert werden, um zu verhindern, dass sie Zellschäden verursachen. Potenziell schädlich ist es auch, wenn freie Radikale unser lebenswichtiges Cholesterin angreifen und zu einer Lipidperoxidation führen, die dazu führt, dass sich das Cholesterin an der Blutgefäßwand festsetzt und dort Entzündungen auslöst.
Viele chronische Krankheiten, die im Alter auftreten, wie Arteriosklerose, Krebs und Demenz, werden mit oxidativem Stress in Verbindung gebracht. In diesem Zusammenhang ist die wichtige Rolle von Zink bei der Unterstützung der Superoxiddismutase (SOD) von entscheidender Bedeutung, da dieses Antioxidans die Fähigkeit hat, die Zellmembranen zu schützen. Darüber hinaus unterstützt Zink ein weiteres wichtiges Antioxidans namens Glutathion. Aus diesem Grund erhöht ein Zinkmangel das Risiko für oxidativen Stress und verschiedene Krankheiten im späteren Leben.

• Zinkmangel ist ein weltweites Problem und trägt zu vielen chronischen Krankheiten bei.

Die Rolle von Zink im Immunsystem des zentralen Nervensystems

Patienten mit Zinkmangel haben ein erhöhtes Risiko für verschiedene Infektionen, da Zink sowohl für das angeborene als auch für das adaptive Immunsystem von großer Bedeutung ist. Die Rolle von Zink bei der Immunabwehr steht auch in Zusammenhang mit Zink-Transportproteinen (ZIPs). Insgesamt trägt Zink zur Regulierung von Entzündungsprozessen bei, und schon ein geringer Zinkmangel kann die Freisetzung von entzündungsfördernden Zytokinen wie TNF-α, IL-1 und IL-6 erhöhen. Die meisten chronischen Krankheiten sind durch eine chronische, niedriggradige Entzündung gekennzeichnet, die mit oxidativem Stress verbunden ist.
Im zentralen Nervensystem gibt es Mikroglia - eine Art von Zellen, die Teil der angeborenen Immunabwehr sind. Wenn das Gehirn Infektionen oder potenziell schädlichen Molekülen ausgesetzt ist, produzieren die Mikroglia freie Radikale und entzündungsfördernde Zytokine. Studien deuten darauf hin, dass Zink Schäden an den Neuronen verhindern kann, indem es die Aktivität der Mikroglia kontrolliert.

Die Rolle von Zink beim Schlaganfall

Der akute ischämische Schlaganfall ist die häufigste Form des Schlaganfalls. Nach dem Herzinfarkt ist er weltweit die häufigste Todesursache. Ein akuter ischämischer Schlaganfall entsteht, wenn die Blutzufuhr zum Gehirn durch einen thrombotischen oder embolischen Verschluss einer Hirnarterie blockiert wird. Es wurden auch andere Prozesse beobachtet, wie z. B. Neuroinflammation, Aktivierung der Mikroglia und Überaktivierung von Neurotransmittern wie Glutamat.
Im Zusammenhang mit einem ischämischen Schlaganfall können die Neuronen zu viel Zink freisetzen, wodurch das Zinkgleichgewicht im Gehirn gestört wird. Dies kann zu Schäden durch freie Radikale an den Zellen führen. Ein Ungleichgewicht des Zinks kann auch dazu führen, dass zu wenig Zink für die Durchführung antioxidativer Maßnahmen zur Verfügung steht. Wissenschaftler haben festgestellt, dass die Zinkkonzentration bei Schlaganfallpatienten deutlich niedriger ist als die Zinkkonzentration bei gesunden Kontrollpersonen. Studien haben auch gezeigt, dass Zinkmangel mit schwereren Fällen von Hirnblutungen in Verbindung steht.

• Die Rolle von Zink im Gehirn und im zentralen Nervensystem ist sehr komplex
• Alle Funktionen sind mit der Zinkhomöostase verbunden

Die Rolle von Zink bei der Alzheimer-Krankheit

Die Alzheimer-Krankheit ist eine neurodegenerative Erkrankung, von der weltweit etwa 37 Millionen Menschen betroffen sind. Sie ist gekennzeichnet durch angesammelte Proteine (Amyloid-Plaque und Tau) im Gehirn, die lokale Entzündungen und eine Degeneration von Zellen im Hippocampus, der Amygdala und dem Neocortex verursachen. Es dauert Jahre, bis sich die Krankheit entwickelt, und sie führt zu Gedächtnisverlust, Beeinträchtigung des Orientierungssinns und Verlust anderer kognitiver Fähigkeiten. Der Tod tritt normalerweise nach einigen Jahren ein. Es wurde festgestellt, dass bei Menschen mit Alzheimer-Krankheit der Zinkhaushalt im Gehirn gestört ist und dass sich Zink in den späten Stadien der Krankheit anreichert. Außerdem wurden abnorme Veränderungen bei verschiedenen Zink-Transportern beobachtet. Es ist sogar möglich, dass Zink als Antioxidans unterrepräsentiert ist. Ungleichgewichte in der Zinkhomöostase spielen möglicherweise eine entscheidende Rolle bei der Entstehung der Alzheimer-Krankheit.

Die Rolle von Zink bei Hirntraumata und geringerer Sterblichkeit

Hirntraumata sind ein ernstes Gesundheitsproblem, von dem jedes Jahr etwa 70 Millionen Menschen betroffen sind. Die häufigsten Ursachen sind Unfälle, Schläge und andere Arten mechanischer Schädigungen des Hirngewebes. Die erste Phase eines Hirntraumas ist durch eine verminderte Blutzufuhr gekennzeichnet, während die zweite Phase zu Hirnödemen, Neuroinflammation, oxidativem Stress, mitochondrialer Dysfunktion, Gewebeverlust und anderen schädlichen Kettenreaktionen führen kann. Hirntraumata können eine Vielzahl von geistigen und motorischen Symptomen verursachen und im schlimmsten Fall lebensbedrohlich sein.
Bei Hirntraumata spielt Zink eine wichtige Rolle bei verschiedenen Stoffwechselprozessen und als Antioxidans. Wissenschaftler haben sich mit Zinkpräparaten und ihrer möglichen Rolle bei Hirntraumata befasst. In ihrem Übersichtsartikel beziehen sich die Autoren auf eine klinische Studie mit 68 Personen mit Hirntraumata. Die Teilnehmer wurden in zwei Gruppen aufgeteilt, wobei eine Gruppe täglich 12 mg Zink erhielt, während die andere Gruppe 2,5 mg Zink erhielt. Einen Monat nach dem Trauma ging es den Teilnehmern der Gruppe, die die hohe Zinkdosis erhielt, besser als der Gruppe mit der niedrigen Dosis. Ihre Sterblichkeitsrate war um mehr als 50 % gesunken (26 % gegenüber 12 %). Auch Tierstudien haben gezeigt, dass eine Zinksupplementierung die Erholung nach einem Hirntrauma verbessern kann - unter anderem in Bezug auf Stimmung, Lernfähigkeit und Gedächtnis.

Die Rolle von Zink bei Depressionen

Depressionen sind ein weit verbreitetes chronisches Leiden, von dem immer mehr Menschen betroffen sind. Sie verursacht Symptome wie Müdigkeit, Verzweiflung, Schlafstörungen und Appetitlosigkeit. Die meisten Menschen sind sozial nicht gut integriert, und eine unbehandelte Depression ist eine der häufigsten Ursachen für Selbstmord.
Studien zeigen, dass die meisten Menschen, die an Depressionen leiden, einen niedrigen Zinkspiegel im Serum haben. Dies kann zu Veränderungen in der Funktion des Hippocampus und Ungleichgewichten in der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse führen. Depressionen sind in der Regel auch mit chronischen Entzündungen im Gehirn verbunden.
Vor dreißig Jahren tauchten die ersten Hypothesen über einen Zusammenhang zwischen Zink und Depression auf. Tierstudien zeigten, dass Zinkmangel depressionsähnliche Zustände hervorruft. Andererseits konnten Zinkergänzungen die Symptome beseitigen.
Studien an Menschen haben einen umgekehrten Zusammenhang zwischen dem Zinkgehalt im Serum und dem Schweregrad der Depression festgestellt. Es scheint auch, dass Frauen, die zu wenig Zink mit der Nahrung aufnehmen, eher an einer Depression erkranken als Männer.

Zinkquellen und Ursachen von Zinkmangel

• Wir erhalten Zink aus Austern, Leber, Fleisch, Milchprodukten, Nüssen, Samen, Kernen und Bohnen.
• Zink aus tierischen Quellen wird vom Körper am besten aufgenommen.
• Zinkmangel kann die Folge ungesunder Ernährungsgewohnheiten, des Alterns, einer hohen Kalzium- und/oder Eisenaufnahme, der Einnahme von Diuretika, Antazida und ACE-Hemmern zur Behandlung von Bluthochdruck und Herzinsuffizienz sein.

Quellen:

Che Li et al. The Important Role of Zinc in Neurological Diseases. Biomoleküle. 2023

Ashton Amos, Mohammed S. Razzaque. Zink und seine Rolle bei der Vitamin-D-Funktion. Aktuelle Forschung in Physiologie. 2022

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