Forschungen zur Bedeutung von Zink für die Gesundheit

Zink ist für Menschen, Tiere und Pflanzen ein lebenswichtiges Spurenelement. Das ist ebenso bekannt wie anerkannt.  Zink erfüllt jedoch im menschlichen Körper so viele wichtige Funktionen, dass dazu noch immer geforscht wird. Spannend sind auch die Arbeiten, bei denen Zink bewusst zur Heilung oder Linderung von Krankheiten eingesetzt wird.

Biofortifikation: Reis mit höheren Gehalten der Spurenelemente Zink und Eisen

In vielen Regionen der Erde ist reis das wichtigste Grundnahrungsmittel. Aber auch wenn eine ausreichende Versorgung mit Reis ein wirkungsvolles Mittel gegen Hunger ist –der sogenannte „versteckte Hunger“ bleibt. Gemeint ist damit das Auftreten von Mangelerkrankungen durch eine Unterversorgung mit wichtigen Mikronährstoffen wie zum Beispiel Zink und Eisen. Versteckter Hunger wird durch eine einseitige Ernährung verursacht, die zu wenig Spurelemente und Mikronährstoffe enthält. Über zwei Milliarden Menschen leiden weltweit an Mangelerkrankungen durch eine Unterversorgung mit lebenswichtigen Spurenelementen.

Im Januar 2016 veröffentlichte das Portal nature.com in seiner Rubrik Scientific Reports einen Beitrag über Erfolge bei der Anreicherung von Reis mit den Spurenelementen Zink und Eisen durch die so genannte Biofortifikation.

Eine ausreichende Versorgung von Menschen mit lebenswichtigen Spurenelementen wie Zink ist bereits mehrfach unter den vom Kopenhagener Konsens identifizierten Maßnahmen gewesen, durch die die Lebensumstände möglichst vieler Menschen wirksam verbessert werden können. 

Quellen:

·        http://www.trendsderzukunft.de/genmodifizierter-reis-koennte-milliarden-menschen-ernaehren/2016/08/22/

·        http://www.nature.com/articles/srep19792

·        http://www.copenhagenconsensus.com/top-outcomes

Zinkmangel macht krank

Zink ist im menschlichen Körper nur in geringen Konzentrationen vorhanden. Das lebenswichtige Spurenelement wird im Wesentlichen über die Nahrung aufgenommen. Wissenschaftler der TU München stellten jetzt fest, dass schon ein ganz geringer Zinkmagel die Verdauungsleistung der Bauchspeicheldrüse hemmt. Die Wissenschaftler schlussfolgern, dass deshalb auch eine kurzfristige Zinkmangelernährung vermieden werden sollte.

Quellen:

British Journal of Nutrition, 2016

IDW, Informationsdienst Wissenschaft e.V., 09.06.2016

Das menschliche Leben beginnt mit einem "Zink-Feuerwerk"

Wissenschaftler der Northwestern University haben erstmals entdeckt und gefilmt, was passiert, wenn eine menschliche Eizelle von einem Spermium befruchtet wird, das in diese eindringt. Die Zelle leuchtet auf ein Feuerwerk aus Zinkfunken wird sichtbar. Diese Erscheinung wird durch ein Enzym ausgelöst, das die Eizelle aktiviert. Wenn die Eizelle das Zink freigibt, bindet es sich außerhalb der Zelle mit kleinen Molekülen, die mit der Fluoreszenzmikroskopie Licht emittieren und damit sichtbar werden.  An Menge und Größe emittierten Zinkfunken lässt sich ablesen, wie gesund die Eizelle ist und welche Chancen bestehen, dass sich ein gesunder Embryo daraus entwickelt. 

Quelle:

Zinkoxid in Nanoform wirksam gegen Herpesviren

Zinkoxid wird schon lange als Wirkstoff zur Wundheilung eingesetzt. Wissenschaftler der University of Illinois und der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) haben jetzt herausgefunden, dass Zinkoxid in Nanoform auch wirksam zur Bekämpfung von Genitalherpes eingesetzt werden kann. Neben ihren antiviralen Eigenschaften verbessern die so genannten Zinkoxid-Tetrapoden auch die Immunreaktion. 

Quelle: 26. März 2016

http://www.jimmunol.org/content/early/2016/04/27/jimmunol.1502373.abstract 

Pflaster mit UV-Detektor aus Zinkoxid schützt vor Sonnenbrand

Das Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) hat Sensoren entwickelt, die als ähnlich wie ein Nikotinpflaster auf der Haut oder sogar in Kleidung integriert getragen werden können und die vor schädlicher UV-Strahlung warnen. Dabei setzen die Forscher auf Zinkoxid als UV-Detektor. Die Zinkoxidschicht, die zum Einsatz kommt ist hundertmal dünner, als ein Blatt Papier. Die Sensoren sind kostengünstig und haltbar, so dass die Australischen Forscher davon ausgehen, dass das Prinzip gute Aussichten hat, Eingang ins tägliche Leben zu finden.

Quelle:

Zink: Das Metall des Lebens

Die Fachzeitschrift Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety veröffentlicht in Band 13 (2014) den Beitrag "Zinc: Metal of Life". Die Autoren K. Kaur, R. Gupta und andere kommen darin zu dem Schluss, dass Zink neben seiner großen Bedeutung als lebenswichtigem Spurenelement eine wachsende Bedeutung auch bei der Behandlung von Krankheiten zukommt. Sie belegen ihre umfangreiche Arbeit durch zahlreiche wissenschaftliche Quellen.

Kopenhagener Konsens 2012: Bekämpfung von Mangelernährung weiterhin größte, aber lösbare Aufgabe

Alle vier Jahre trifft sich eine Gruppe von Wirtschaftsexperten - unter ihnen einige der bedeutendsten Wirtschaftswissenschaftler -, um sich mit den derzeit größten globalen Herausforderungen auseinanderzusetzen. Unter der Fragestellung "Wie könnten 75 Millionen US-Dollar mit der bestmöglichen positiven Wirkung eingesetzt werden?" ist es dabei ihr Ziel, Prioritäten für Lösungsstrategien zu erarbeiten. Empfehlung des Kopenhagener Konsens 2008 war, Menschen in Mangelgebieten mit den Spurenelementen Vitamin A und Zink zu versorgen - eine Einschätzung, die laut den Experten nach wie vor gilt.

Sinnvoll - auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten - sind dabei Aktionen, die Hunger und Mangelernährung mithilfe einer Kombination von Spurenelementen lindern. Diesem Vorschlag liegt die Idee zugrunde, dass Kinder dadurch nicht nur körperlich gesünder sind, sondern auch bessere Chancen auf eine erfolgreiche Schulbildung und Berufstätigkeit haben, weil sich ihre kognitive Leistungsfähigkeit gut entwickeln konnte.

Kopenhagener Konsens 2008: Zink und Vitamin A gegen Mangelernährung

Bei unzureichender Energiezufuhr macht sich Hunger ganz eindeutig zum Beispiel durch Magenknurren bemerkbar. Doch satt zu sein allein reicht bei Weitem nicht, denn anders als Hunger macht sich Nährstoffmangel nicht sofort, sondern erst nach einiger Zeit bemerkbar. Das Resultat: Über die Hälfte der Menschheit leidet am so genannten verdeckten Hunger, d. h. an Krankheiten, die durch Vitamin- und Mineralstoffmangel entstehen.

 

Nährstoffmangel beeinträchtigt beispielsweise die körperliche und geistige Entwicklung von Kindern, die Leistungsfähigkeit allgemein, die Sehkraft oder das Immunsystem. So kann Zinkmangel das Risiko erhöhen, an Infektionskrankheiten wie Lungenentzündung oder Durchfall zu erkranken – was in schweren Fällen sogar bis zum Tod führen kann. Und das gerade in Entwicklungsländern, wo Zinkmangel ein ernst zu nehmendes Problem darstellt.

 

Zink und Vitamin A können Kindern mit einem geringen Kostenaufwand verabreicht werden, sie behandeln eine Mangelernährung, die nach Meinung von Wirtschaftsexperten – darunter fünf Nobelpreisträger – eines der größten Probleme weltweit darstellt, das aber effektiv und mit relativ geringen Mitteln behoben werden kann. Ein Forum mit acht Wirtschaftswissenschaftlern wurde als „Kopenhagener Konsens 2008“ einberufen, um weltweite Probleme zu besprechen und hierfür kostengünstige Lösungen zu finden.

 

Das Forum kam zu dem Schluss, dass etwa 80 % der schätzungsweise 140 Millionen unterernährten Kinder (vorwiegend in Subsahara-Afrika und Südostasien) für jährlich 60 Millionen US-Dollar mit Zink und Vitamin A versorgt werden könnten – und dass daraus sogar ein wirtschaftlicher Nutzen von 1 Milliarde US-Dollar resultieren kann, da aufgrund des besseren Gesundheitszustands, erhöhten zukünftigen Einkünften und weniger Krankheits- und Todesfällen an anderer Stelle Kosten eingespart bzw. sogar Gewinne gemacht werden können.

Spinnfäden verstärkt durch Zinkatome: rissfester als Stahl

Spinnenseide hat nahezu konkurrenzlose Materialeigenschaften. Sie ist extrem reißfest und hochelastisch, zugleich ist sie außerordentlich leicht und kann – zumindest von Spinnen – unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen hergestellt werden. Doch nichts ist so vollkommen, dass es sich nicht noch verbessern ließe. Forscher vom Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle haben jetzt Spinnenseide noch reißfester und zugleich elastischer gemacht, indem sie Metallatome in die Spinnenfäden eingebaut haben.

Die Forscher schleusen dazu in Fäden von Kreuzspinnen Metalle ein. Die mit Zink, Titan oder Aluminium verstärkte Spinnenseide ist deutlich dehnbarer und hält höheren Zugbelastungen stand. Im Vergleich zum unbehandelten Faden steigt die Reißfestigkeit um das Drei- bis Vierfache und ist höher als die von Stahl. Wie Seung-Mo Lee und seine Kollegen in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Science“ (Bd. 324, S. 488) berichten, ließen sie sich bei der Verbesserung des Naturprodukts Spinnenseide wiederum von der Natur inspirieren. Bei zahlreichen Insektenarten haben besonders stark beanspruchte Körperteile wie die Mundwerkzeuge einen recht hohen Gehalt an Metallen wie Zink oder Mangan, die die Steifigkeit und Härte des entsprechenden Biomaterials erhöhen.

Aus metallverstärkten Spinnenfäden gewebte Textilien wird es in absehbarer Zeit aber nach Auskunft der Forscher nicht zu kaufen geben Die Forscher denken darüber nach, Kollagen mit der neuen Methode zu behandeln, umaus den verstärkten Fasern möglicherweise künstliche Knochen oder Haut herzustellen.

Quellen:

  • „Künstlich verstärkte Spinnenfäden“: faz.net vom 29. April 2009
  • „Reißfester als Stahl“: sueddeutsche.de vom 24. April 2009
  • Wie Seung-Mo Lee et al: Science“ (Bd. 324, S. 488)

Zinkfingerproteine als Basis für Gentherapeutika

Zinkfingerproteine sind eine Klasse von Proteinen, die einen bestimmten Proteinbaustein (Proteindomäne) besitzen: die Zinkfingerdomäne, bei der ein Zinkatom koordinativ gebunden ist. Durch den Einbau des Zinkatoms entsteht eine schleifenförmige Struktur - der sogenannten Zinkfinger, welcher spezifisch mit DANN oder auch RNA interagieren kann. Speziell aufgebaute (designed) Zinkfingerproteine werden als potenzielle Gentherapeutika für die Behandlung verschiedener genetisch bedingter Krankheiten angesehen. Ihr Einsatz ist sowohl bei Menschen, als auch bei Tieren und Pflanzen möglich.  

Quellen:

  • The Zinc Finger Consortium: zincfingers.org
  • „Designer zinc-finger proteins and their applications“, M. Papworth et al., Gene 2006 Jan 17;366(1):27-38. Epub 2005 Nov 17.

Zinkprotoporphyrin hemmt Tumorwachstum

Auf den ersten Blick klingt der Begriff Schutzprotein erfreulich – nicht aber wenn es sich um Schutzproteine von Krebszellen handelt. Diese Eiweißstoffe werden von bestimmten Krebszellen in viel größerer Menge produziert als von gesunden Zellen. Die Arbeitsgruppe um PD Dr. Gabriele Sass, Abteilung für Experimentelle Immunologie und Hepatologie des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf, untersucht welche Auswirkung die Hemmung des Schutzproteins Hämoxygenase 1 (HO-1) auf das Überleben von Leberkrebszellen hat. Dabei ist es gelungen, mit Zink-Protoporphyrin IX das Wachstum von Tumorzelllinien zu unterdrücken.

Quelle:

  • Das Schutzprotein HO-1 als Angriffspunkt für die Krebstherapie“: aus idw-online.de vom 4.6.2008

Laserscalpell mit größerer Eindringtiefe

Chemiker der University of Oxford entwickelten ein Molekül, das es erlaubt, auch bei Eingriffen in tieferen Gewebeschichten mit Hilfe von exakt fokussiertem Laserlicht Tumorzellen z.B. im Gehirn zu zerstören. Als besonders geeignet identifizierten die Wissenschaftler ein ringförmiges, vom Porphyrin abgeleitetes Molekül, das als zentraler Bestandteil im Hämoglobin des roten Blutfarbstoffs und im Chlorophyll der Pflanzen vorkommt. Im Zentrum der Molekülringe ist jeweils ein Zinkatom angesiedelt.

Quelle:

  • Spektrum der Wissenschaft, August 2008, Seiten 16-17



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