¿Qué es un elemento traza?

Los elementos minerales traza son metales, excepto el selenio y los halógenos, fluoruro y yodo. Individualmente, están en concentraciones tisulares de menos de 1 μg / g de tejido húmedo (Kane y Kumar, 2005) y constituyen menos del 0.01% del peso corporal seco (Gibson, 1990; Taylor, 1996). Se les conoce como "elementos traza" porque la cuantificación no fue posible con los métodos analíticos disponibles en ese momento (O'Dell & Sunde, 1997).

Los oligoelementos esenciales son aquellos que resultan en un deterioro de la salud, función o desarrollo normales cuando hay una deficiencia que se corrige cuando se complementa con los niveles fisiológicos de ese elemento (Mertz, 1981a; Gibson, 1990) y tienen funciones metabólicas específicas in vivo. Estos no puede ser reemplazado efectivamente por otros elementos similares (Milne, 1994).

Micronutriente: en bioquímica, compuesto químico que es necesario en cantidades ínfimas para el crecimiento, desarrollo y fisiología de un organismo.

Características del zinc

• Después de hierro es el oligoelemento más abundante del organismo.
• Es el ion metálico catalítico más numeroso en el citoplasma de las células.
• Está solo en el estado divalente en los sistemas biológicos, y las funciones de oxidación-reducción no son posibles.
• Las reservas corporales totales de zinc son 1.5 g en mujeres adultas y 2.5 g en hombres, que se distribuyen en todos los tejidos.
• La mayor parte del zinc se encuentra en el músculo esquelético y huesos.

Funciones principales del zinc

• Agente inmunorregulador en diferentes mediadores de la inmunidad, regula la activacion y apoptosis de células linfoides.
• Mejora actividad cardiorespiratorio, mejorando tambien la tension arterial.
• Mantenimiento de la función ocular y visión nocturna.
• Maduración sexual, interviene en la fertibilidad y la reproducción sobre todo importante papel para el desarrollo y crecimiento fetal. El contenido de Zn en semen es 87 veces superior que en la sangre. Es el marcador de elección de la función secretora prostática.
• Interviene en el remodelado óseo ya que actúa favoreciendo la formación del hueso.
• Citoprotector: actúa como antioxidante, antiinflamatorio y responde frente al stress.
• Neuromodulador en la sinapsis y función cerebral.
• Actúa a nivel de gusto y apetito: el Zn juega un papel importante en el metabolismo del tejido adiposo, mediante la regulación de la secreción de leptina y promoviendo la liberación de ácidos grasos libres y la captación de glucosa ya que favorece la síntesis de insulina y su acción sobre el receptor.
• Es un cofactor para casi 300 enzimas y está involucrado en casi todos los aspectos del metabolismo. El zinc es importante en la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos y es esencial para la activación de genes (Kohlmeier, 2003). También es esencial para la síntesis y acción de la insulina (Samman, 2002). Las metaloenzimas importantes que contienen zinc incluyen anhidrasa carbónica, fosfatasa alcalina, ARN y ADN polimerasas, transcriptasa inversa, timidina quinasa, carboxipeptidasas, alcohol deshidrogenasa y superóxido dismutasa.
• Importante función a nivel del epitelio por favorecer los procesos de cicatrización.

Metabolismo del zinc

La absorción se ve afectada por los fitatos y oxalatos de la alimentación a través de sus propiedades quelantes, y el procesamiento de los alimentos puede hacer que el cinc esté menos disponible para su absorción. El contenido proteínico de una dieta se correlaciona de forma positiva con la absorción de cinc, probablemente debido a los aminoácidos o pequeños péptidos que facilitan la absorción de cinc por el enterocito. En general, la eficacia de la absorción de cinc de una alimentación regular es del 15 al 35%.

Existe una circulación enterohepática de cinc, y la reabsorción parece ser máxima en el intestino delgado distal. Los estudios con vesículas de MBC de yeyuno porcino han identificado dos procesos de absorción: un proceso activo saturable mediado por portador (que domina con una ingesta baja o normal) y un proceso de difusión no saturable (que contribuye más a la absorción con ingesta más alta). Se desconoce la importancia relativa de cada uno de ellos.

Existen nueve miembros de la familia de ZNT de transportadores de cinc, y ZNT1, 2 y 4 se producen principalmente en la vellosidad. ZNT1 es una proteína expresada de forma muy extensa que se encuentra en las vellosidades del intestino delgado proximal. La expresión de ZNT1 en ratas se incrementó en respuesta al aporte complementario de cinc, pero no a su restricción. Estas y otras observaciones han llevado al consenso de que ZNT1 funciona sobre todo como un exportador de cinc y podría desempeñar un papel en la homeostasis de cinc para la adquisición y eliminación de este metal en condiciones de exceso del mismo. ZNT2 y ZNT4 están implicados en el transporte intracelular de cinc por el enterocito. Los estudios cinéticos de cinc apuntan a que la homeostasis se mantiene por la regulación de la absorción a través de la disponibilidad del transportador de cinc, un mecanismo de transporte intracelular saturable y la regulación de la excreción.

El cinc existe en una serie de depósitos, de forma intracelular en orgánulos y unido a metalotioneína, y en el plasma, donde está unido en su mayoría a albúmina. Aunque las proteínas dependientes de cinc se encuentran por toda la célula, pequeñas cantidades de cinc pueden mantenerse como reserva dentro del aparato de Golgi y el retículo endoplásmico. A nivel intracelular, el cinc es regulado por un mecanismo transportador de ZNT.

La metalotioneína (MT) es una proteína intracelular de unión a metales asociada con varios nutrientes metálicos, pero más comúnmente unida al cinc. La MT presenta isoformas dependientes del tejido, y MT-2a es la más prevalente. Hasta siete moléculas de cinc pueden unirse a una sola molécula de MT. La biodisponibilidad de la MT reacciona rápidamente al estado de cinc, y las cantidades alimentarias altas conducen a una mayor síntesis intestinal y secuestro y alteración de la capacidad de unión; por lo tanto, la MT puede desempeñar funciones tanto en el almacenamiento como en la regulación del cinc.

Las consecuencias clínicas de la carencia de cinc son tanto anatómicas (p. ej., erupciones cutáneas) como metabólicas (p. ej., alteración de la función inmunitaria y de la respuesta al estrés oxidativo). Las respuestas homeostáticas comprenden una reducción marcada en la excreción de cinc como mecanismo para mantener la biodisponibilidad. Las personas con una alimentación con bajo contenido en cinc responden disminuyendo su tasa de excreción urinaria de cinc y aumentando sus tasas de absorción. La absorción aumenta en el embarazo y durante la lactancia. Se ha medido la expresión del ZNT1 y encontrado que está directamente relacionada con las concentraciones séricas de cinc, pero no afectada por los valores de MT. Por tanto, la MT podría funcionar en las respuestas celulares para limitar las concentraciones de cinc libre dentro de intervalos estrechos y funcionar como una reserva de cinc.

Otro transportador potencialmente implicado en la absorción de cinc y otros metales es el DCT1, un polipéptido transmembrana encontrado en el duodeno en las criptas y las vellosidades inferiores; puede estar disponible para la absorción de varios iones metálicos. Se cree que la familia de proteínas ZIP (proteína similar a Zrt, Irt) está implicada en el transporte de cinc. ZIP4 y ZIP5 probablemente existen en el lado apical y la MBL del enterocito, respectivamente, y pueden ser responsables del transporte de cinc en la circulación.

Distribución por todo el organismo, pero es en el musculo esquelético y hueso mayores niveles.

La eliminación es principalmente a nivel renal y por las heces.

Medición en el laboratorio

Espectrometría de absorción molecular: este método se basa en la formación de un complejo del Zn con un cromógeno dando lugar a un producto coloreado que absorbe en el espectro visible. En un principio se han utilizado diferentes cromógenos cuyo uso hace indispensable etapas de digestión y de extracción lo que supone muchas probabilidades de contaminación y obtención de resultados erróneos.

Fluorometría de emisión molecular: se basa en la formación de un complejo entre el Zn y el 8-quinolinol estabilizado con goma arábiga, que presenta una marcada fluorescencia a 517 nm cuando se excita a 375 nm. Bajo estas condiciones solamente el Zn puede ser medido sin interferencias por parte de otros elementos químicos tanto en sangre como en orina . Requiere un gran volumen de muestra, es lenta y cara.

Espectrometría de absorción atómica de llama: es el método más utilizado en el laboratorio clínico. Presenta una elevada sensibilidad y especificidad analítica. La muestra, diluida (1/5), es aspirada y conducida a la llama mediante un nebulizador. En ésta, los átomos de Zn en estado fundamental absorben la luz emitida por una lámpara de cátodo hueco del mismo metal. La energía térmica de la llama produce la evaporación del solvente y la atomización del elemento que en su estado fundamental absorbe la luz emitida por una lámpara de cátodo hueco del mismo metal.

Espectrometría de absorción atómica con atomización electrotérmica: en este método se ha sustituido la llama por un tubo de grafito en cuyo interior se deposita la muestra previamente diluida. Ésta se somete secuencialmente a un programa de tiempos y temperaturas para conseguir su evaporación, mineralización y posterior atomización. La precisión y exactitud son elevadas. No se suele utilizar habitualmente en los laboratorios clínicos porque es un proceso lento, por tener que utilizar diluciones elevadas y por el riesgo elevado de contaminación.

Espectrometría de masas con inducción acoplada de plasma (ICP-MS): El sistema, se puede dividir en cinco partes: introducción de muestras, generación de iones (plasma), interfase de acondicionamiento, separación de iones en función de su relación carga masa (por ej. espectrómetros de masas cuadrupolar) y el detector. Cada marca y modelo de ICP-MS tiene sus particularidades. La muestra es nebulizada en el plasma acoplado inductivamente, donde se evapora el disolvente y se ioniza un gran porcentaje de los átomos debido al entorno energético del plasma. Una fracción de estos iones queda capturada en la zona de la interface del sistema y es conducida al espectrómetro de masas. Éste actúa como un filtro de masas y transmite selectivamente iones, de acuerdo a su relación masa/carga. Dichos iones son capturados por un multiplicador de electrones y cuantificados en el detector dual, en las etapas de pulsos y analógica. Entre sus limitaciones, se describen las interferencias. Éstas pueden ser de masa, físicas y de efecto memoria. Gold estándar para el análisis multielemental. Inconvenientes el precio.

Preanalítica

• Tubo específico para elementos traza.
• Habitación limpia clase 100.
• Posibles muestras: Suero o plasma, Sangre total, Orina, Plasma seminal, Leche materna, Eritrocitos.
• La hemolisis afecta mucho a su medición.
• Deben congelarse a -20 ºC si no se procesa en el momento.
• Ayuno de 12 h y posee ritmo circadiano.
• Intervalo de referencia 70-150 μg/dL.

El suero es la muestra más utilizada aunque no siempre sea un reflejo real del estado nutricional. Por otra parte, es sensible a fenómenos de redistribución característicos de todas aquellas situaciones asociadas a reacciones de fase aguda (estrés, infecciones y procesos inflamatorios).

En el caso de utilizar plasma, la heparina es el anticoagulante recomendado.

La excreción de Zn en orina, es útil en la valoración de la deficiencia de Zn por aumento de las pérdidas renales en pacientes con hiperparatiroidismo, fracaso cardíaco congestivo, tratamiento con inhibidores de la enzima convertidora de la angiotensina (IECA).

La medida de Zn en plasma seminal, se ha descrito como el marcador de elección para valorar la función secretora de la próstata y se relaciona con la calidad espermática.

El contenido de Zn en eritrocitos, plaquetas, leucocitos y pelo no son marcadores útiles para medir el estatus de Zn ni la respuesta a la suplementación. La medida de Zn eritrocitario se ha descrito como espécimen alternativo en la inflamación, al no estar afectado en la respuesta de fase aguda. Sin embargo, presenta los inconvenientes de la falta de estandarización en la expresión de los resultados y de la variabilidad de los valores de referencia. Para evitar posibles errores en el lavado y en el pipeteo, los resultados se suelen expresar en función de la concentración de hemoglobina (Hb) o en función de la concentración de hierro (Fe) del lisado de eritrocitos.

Sintomas del exceso y defecto del zinc

Deficiencia de niveles de zinc

La deficiencia de cinc tiene un efecto más pronunciado en los tejidos con proliferación rápida. La deficiencia leve causa retraso del crecimiento en la infancia. La deficiencia más avanzada se asocia a detención del crecimiento, teratogenia, hipogonadismo y esterilidad, disgeusia, mala cicatrización de las heridas, diarrea, dermatitis de las extremidades y alrededor de los orificios, glositis, alopecia, turbidez corneal, pérdida de adaptación a la oscuridad y cambios conductuales. También se deteriora la inmunidad celular. Una pérdida excesiva de secreciones intestinales (p. ej., por diarrea crónica o fístulas) puede precipitar la deficiencia. La acrodermatitis enteropática es una enfermedad infrecuente autonómica recesiva que deteriora la absorción intestinal de cinc (M: 8 mg; H: 11 mg).

La glándula mamaria, ha desarrollado mecanismos para regular la concentración de Zn en la leche para adecuar las necesidades del recién nacido independientemente del estatus de Zn materno. Así, la concentración de Zn en el calostro es aproximadamente 17 veces superior a la de la sangre materna, con un posterior descenso en la leche madura.

La malnutrición es un grave problema de salud pública. Las deficiencias de micronutrientes como el Zn, son frecuentes en población de riesgo como en niños, embarazadas y personas mayores. Se estima que puede afectar a más del 25% de la población mundial.

Otras causas que pueden ocasionar este déficit de zinc o situaciones que ocasiona la propia depleción de niveles de zinc:

• Síndromes de malabsorción de diferentes etiologías:
  • Colitis ulcerosa o Enfermedad de Crhon
  • Diarreas crónicas
  • Atrofias intestinales
  • Cirrosis hepática, neoplasias...
• Pérdidas de zinc diferentes a fenómenos de malabsorción:
  • Grandes quemados
  • Insuficiencia renal
  • Aumento del catabolismo celular
  • Infecciones agudas o en sepsis

Acrodermatitis enterohepática

Trastorno bioquímico y nutricional, poco frecuente, producido por la deficiencia de zinc. Fue reconocida por primera vez en 1936 por Brandt, dermatólogo sueco. En 1974, Moynahan destacó por primera vez el papel de la deficiencia de zinc y la ausencia de una oligopeptidasa del intestino como responsable de la disminución sérica. La deficiencia de zinc puede ser heredada o adquirida. Se caracteriza clínicamente por la presencia de lesiones en zonas distales de la piel o periorificial, alopecia y diarrea.

La forma heredada de la acrodermatitis enteropática (AE) corresponde a un defecto genético autosómico recesivo, causado por la mutación del gen SLC39A4 localizado en el cromosoma 8q24.3; este gen que codifica las proteínas trasportadoras de zinc, entre ellas ZIP4, proteína que permite la adecuada absorción entérica de zinc.

La AE heredada tiene una incidencia estimada de 1 por cada 500.000 niños, sin predilección por raza o sexo. La deficiencia adquirida por falta de ingesta afecta un tercio de la población en el sureste de Asia y África subsahariana, donde los niños son los más afectados. En América Latina y el Caribe se registran 53 millones de personas desnutridas que están expuestas a padecer esta enfermedad. La suplementación de zinc ha demostrado reducir la morbi-mortalidad infantil.

Cursan mala cicatrización de las heridas, diarrea, dermatitis de las extremidades y alrededor de los orificios, glositis, alopecia, turbidez corneal, pérdida de adaptación a la oscuridad y cambios conductuales.

Tratamiento es la suplementación.

Excesos de niveles de zinc

Sus elevaciones no tienen significado clínico especial, salvo los derivados de toxicidad por sobredosificación.

Ingestión crónica > 150 mg/día: Erosiones gástricas, deterioro de inmunidad, diarreas...
Ingestión de > 200 mg/día (adultos) por Inhalaciones: Hiperpnea, debilidad, letargia

El Zn y el Cu compiten por el sistema de absorción, con lo que niveles altos de zinc producirá la disminución de niveles de cobre.

En caso de intoxicaciones agudas: Lavado gástrico, monitorización e hidratación.

Recomendaciones que podemos hacer a los clínicos

• Se recomienda realizar varias mediciones seriadas de Zn para valorar la deficiencia.
• Debe ir acompañada de la determinación de la PCR, marcador de inflamación.
• Además, debe valorarse conjuntamente con otras magnitudes como: cobre, selenio, albúmina, ferritina y tener en cuenta la inflamación y las pérdidas urinarias además de la patología de base.

Conclusiones

• El zinc es un elemento traza ESENCIAL.
• Implicado en varios sistemas del cuerpo.
• Necesita una tecnología capaz de medir concentraciones muy bajas.
• Sus defectos ocasiona enfermedades relativamente graves, aunque fáciles de tratar.
• Aunque este en concentraciones muy bajas, el ser humano no puede vivir sin él.