18.11.2021 - Cornell University

Lebensmittelwissenschaftler erstellen Zinkindex für den menschlichen Körper

Zinkmangel ist weltweit weit verbreitet, und bei Kindern kann dieser Mineralstoffmangel zu Verkümmerung, embryonalen Missbildungen und neurologischen Anomalien führen. Im Laufe der Jahrzehnte hat die Wissenschaft das Verständnis des Zinkstoffwechsels verbessert, aber ein genaues, umfassendes Instrument zur Bewertung des physiologischen Zustands des Minerals im menschlichen Körper war bisher nicht zu finden. Bis jetzt.

Um den physiologischen Status einer Person anhand von Biomarkern genau zu berechnen, haben Lebensmittelwissenschaftler von Cornell eine neue Bewertungsmethode entwickelt: den Zinkstatus-Index.

Der menschliche Körper braucht Zink, um das Immunsystem zu stärken, den Stoffwechsel zu regulieren und die Wundheilung zu unterstützen, aber mehr als 1 Milliarde Menschen - oder etwa 17 % der Weltbevölkerung - leiden an einem Zinkmangel in der Nahrung. Die Weltgesundheitsorganisation hat die Wissenschaftler der Welt gebeten, einen soliden Test zu entwickeln, mit dem genau festgestellt werden kann, ob jemand einen Zinkmangel hat.

"Angesichts der weltweit unsicheren Ernährungslage und der zunehmenden Fettleibigkeit in der Bevölkerung trifft die Unterernährung besonders gefährdete und einkommensschwache Bevölkerungsgruppen. Diese Probleme sind sehr besorgniserregend, da sie zu einem ernährungsbedingten Zinkmangel führen können", sagte Elad Tako, außerordentlicher Professor für Lebensmittelwissenschaften an der Hochschule für Landwirtschaft und Biowissenschaften, der den Index zusammen mit der Erstautorin Jacquelyn Cheng (15), Doktorandin der Lebensmittelwissenschaften , und Haim Bar (10), außerordentlicher Professor an der Universität von Connecticut, entwickelt hat. "Aufgrund der Komplexität und Raffinesse des Zinkstoffwechsels ist es sehr schwierig, den Zinkstatus genau zu messen".

Die Studie mit dem Titel "Zinc Status Index (ZSI) for Quantification of Zinc Physiological Status" (Zinkstatusindex zur Quantifizierung des physiologischen Zinkstatus) wird in der Zeitschrift Nutrients vom 27. September veröffentlicht.

"Diese Forschung stellt einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Zinkernährung und des damit verbundenen physiologischen Status dar", sagte Cheng. "Die Verwendung des Zinkstatus-Index wird zu einem besseren Verständnis der Herausforderungen führen, die mit einer schlechten Zinkernährung verbunden sind, und die Fähigkeit verbessern, die Auswirkungen von Ernährungsmaßnahmen zu quantifizieren, die darauf abzielen, den Zinkmangel zu lindern.

Der Zinkstatus-Index basiert auf einem statistischen Modell und stützt sich auf drei Säulen:

  • Das Verhältnis von Linolensäure, einer Fettsäure, zu Dihomo-Gamma-Linolensäure, einer anderen Fettsäure - bekannt als das LA:DGLA-Verhältnis, ein von Cornell entwickelter Biomarker, über den das Team des Tako-Labors (Spenser Reed '14, Erstautor) im Jahr 2014 berichtete - zeigt den physiologischen Status der Person an;
  • Genexpression von zinkabhängigen Proteinen, die durch den Zinkstatus beeinflusst werden; und
  • das Darmmikrobiom als zusätzliches Instrument zur Darstellung des physiologischen Zinkstatus.

Darüber hinaus zeigte die Gruppe von Tako, dass ein leichter Zinkmangel die Genexpression im Körper verändern kann und dass die mikrobielle Umgebung des Darms für den Zinkstoffwechsel entscheidend ist. Ein Zinkmangel wirkt sich negativ auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Populationen im Darm aus.

Es ist möglich, einen schweren Zinkmangel zu erkennen, sagte Tako. "Allerdings ist es schwierig, zwischen leichten und mittelschweren Fällen von Zinkmangel zu unterscheiden", sagte er. "Daher kann es manchmal problematisch sein, sich nur auf einen einzigen Biomarker zu verlassen, was uns dazu veranlasst hat, darüber nachzudenken, wie wir einen genauen Index für den Zinkstatus entwickeln können, der auf einer Reihe von prädiktiven Biomarkern basiert.

Tako ist besorgt über die Unterernährung in der Welt und die Überernährung in den Vereinigten Staaten. Unterernährung kann weltweit zu Zinkmangel führen, insbesondere bei gefährdeten Bevölkerungsgruppen, einschließlich Kindern. "Unterernährung ist etwas, das in den USA immer mehr zum Problem wird", sagte er, "vor allem die doppelte Last der Unterernährung, die im Grunde Fettleibigkeit und Mineralstoffmangel, also Zink und Eisen, miteinander verbindet."

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