El zinc (Zn) es un mineral esencial, requerido en pequeñas cantidades para una alimentación saludable y el óptimo desarrollo, tanto en plantas como en organismos humanos. Como dato curioso, en la actualidad el Zn constituye quizás el micronutrimento más deficiente en el mundo.
El Zn se caracteriza por ser un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, pero no es abundante, ya que representa solo el 0,012% de la corteza terrestre. Es uno de los elementos esenciales más abundantes en el cuerpo humano y, al ser un ión intracelular, se encuentra en su mayoría en el citosol. Las concentraciones más elevadas aparecen en el hígado, páncreas, riñones, huesos y músculos voluntarios, existiendo también concentraciones importantes en el ojo, próstata, espermatozoides, piel, pelo y uñas. Para valorar su estatus en el organismo se usan principalmente como biomarcadores los niveles en suero, plasma y eritrocitos.
El Zinc en las Plantas
Funciones y Esencialidad del Zinc en la Nutrición Vegetal
El Zn es un elemento de poca movilidad dentro de la planta, pero con numerosas funciones críticas. La estructura y funcionalidad de muchas enzimas dependen de la presencia de Zn en la planta. Aproximadamente 2.800 proteínas dependen del Zn para que puedan sintetizarse y actuar. Se requiere para la síntesis de carbohidratos durante la fotosíntesis y en la transformación de los azúcares en almidón. El zinc o cinc activa las enzimas responsables de la síntesis de una gran serie de proteínas.
En los procesos de maduración y producción de semillas, el Zn favorece la formación y fertilidad del polen, por ello la deficiencia de Zinc tiene mayor efecto en el rendimiento del grano que en el desarrollo vegetativo. Parece que está involucrado en la síntesis del triptófano y, por ende, en la del indolacético.
Factores que Afectan la Disponibilidad y Asimilación del Zinc en el Suelo
La disponibilidad de Zn se reduce al incrementar el pH, esto es muy notorio en particular después de un pH > 7.4, debido a un incremento en la capacidad de adsorción, presencia de formas hidrolizadas de Zn y una posible adsorción por el carbonato de calcio. Pueden aparecer deficiencias de zinc tanto en suelos ácidos, sueltos y fuertemente lavados como en alcalinos, en los que el zinc no se encuentra en forma asimilable. En los suelos con un pH < 6 la disponibilidad del mineral zinc es la adecuada.
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La materia orgánica del suelo contribuye a mejorar la disponibilidad del Zn al formar complejos orgánicos móviles que la planta puede absorber. Por el contrario, su disponibilidad disminuye con altos niveles de fósforo y cobre. Referente a la relación fósforo-zinc, los excesos de fósforo reducen la infección de las micorrizas, lo que afecta significativamente la absorción de Zn. El hierro y manganeso en altas concentraciones también inhiben la absorción de Zn, posiblemente por la competencia en el sistema de transporte al interior de la planta. Los excesos de fósforo y de nitrógeno inducen carencias de zinc aunque este elemento se encuentre en suficiente cantidad; en el caso del nitrógeno, parece ser que el zinc es bien absorbido por las raíces pero queda en ellas bloqueado en forma de complejos zinc-proteína.
Los suelos con mayor riesgo de carencia de zinc son los que tienen pH alto, caliza, textura arenosa con baja materia orgánica y suelos anegados, y también cuando hay mucho fósforo o salinidad.
Síntomas y Consecuencias de la Deficiencia de Zinc en Cultivos
Cuando sí aparecen síntomas de deficiencia, suelen verse primero en tejidos jóvenes. La deficiencia de zinc se caracteriza por pérdida de la dominancia apical, reducción del tamaño de hoja y entrenudo (hojas pequeñas, en roseta, en manzano, durazno y otros frutales), clorosis internervial (por decoloración y con aspecto de mosaico) y disminución del crecimiento de la planta.
Algunos síntomas de clorosis incluyen el cambio de color de las hojas y manchas necróticas en ellas. En dicotiledóneas, se observan hojas pequeñas y arrosetadas con las puntas a menudo blancas. En el maíz, la decoloración va acompañada de la ondulación de los bordes de las hojas y de la permanencia de la mazorca dentro de la última hoja. En el cultivo de trigo, sorgo y maíz, hay presencia de puntos amarillos-blanquecinos que con el transcurso del tiempo se convierten en franjas a lo largo de las nervaduras. En plantaciones de frutales genera un entorchado de las hojas (roseta) debido al acortamiento de nudos. En el cultivo de arroz, se aprecia puntos de color rojizo en las hojas, que luego se manifiestan como manchas del mismo color, pero de mayor tamaño.
Se consideran cultivos exigentes en zinc: algodón, arroz, cafeto, cerezo, cítricos, durazno, frambueso, girasol, haba, judía, limonero, lino, lúpulo, maíz, manzano, melocotonero, naranjo, pasto del Sudán, patata, pepino, peral, soja, sorgo, tomate, vid y Zinnia elegans. Y poco exigentes avena, centeno, col, espárrago, guisante, mostaza y zanahoria.
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Diagnóstico y Corrección de la Deficiencia de Zinc en Plantas
El análisis de suelo es fundamental para determinar cuándo y en qué forma se debe realizar una aplicación de fertilizantes con Zn y asegurar que no ocurra una deficiencia en el cultivo, ni tampoco se acumule en el suelo a niveles tóxicos. El método más eficiente que se emplea para la extracción de Zn es donde el ácido dietilentriaminopentacético-trietanolamina (DTPA-TEA) es el agente quelante y la determinación de la concentración de Zn se mide por Espectrofotometría de Absorción Atómica (AES).
En el mercado existen formulaciones en forma de quelatos y flavonoides para corregir las deficiencias. Dada la afectación del crecimiento por la carencia de zinc, se aconseja aplicar en la brotación de primavera, pero no durante la floración, y a lo largo de todo el verano. En cultivos anuales, aplicar antes de la siembra.
Zinc Quelado: Una Forma Asimilable para los Cultivos
Cuando la carencia de zinc se debe a bloqueo (no a falta real de zinc en el suelo), aplicar zinc quelado suele ser la opción más eficaz porque mantiene el Zn en una forma más estable y asimilable, tanto en aplicación foliar como por fertirrigación. Un quelato de zinc es zinc unido a un “protector” (agente quelante) que ayuda a que el nutriente no se bloquee tan fácilmente y la planta lo pueda absorber mejor.
El zinc quelado suele mantenerse más estable cuando hay condiciones de bloqueo (pH alto, caliza, etc.). El sulfato de zinc es una fuente muy usada, pero puede perder eficacia en suelos donde el zinc se inmoviliza con facilidad. La vía foliar suele ser la más rápida cuando hay síntomas o se necesita una reacción inmediata, mientras que la aplicación por riego es más “de fondo”, para sostener y evitar recaídas en parcelas problemáticas.
El Zinc en la Nutrición Humana
Funciones y Rol del Zinc en el Organismo Humano
El zinc es un elemento metálico esencial para el funcionamiento del organismo. Tanto el Zn, como el Cu y el Se intervienen en procesos bioquímicos necesarios para el desarrollo de la vida. Entre estos cabe destacar la respiración celular, la utilización de oxígeno por parte de la célula, la reproducción tanto de ADN como de ARN, el mantenimiento de la integridad de la membrana celular y la eliminación de radicales libres, proceso que se hace a través de una cascada de sistemas enzimáticos. Actúa como cofactor y como integrante de al menos 200 enzimas, como aldolasas, deshidrogenasas, esterasas, peptidasas, fosfatasa alcalina, anhidrasa carbónica, superóxido-dismutasa y ADN y ARN polimerasas, implicadas en el metabolismo energético y de los hidratos de carbono, en las reacciones de biosíntesis y degradación de proteínas, en procesos biosintéticos de ácidos nucleicos y compuestos hemo, y en el transporte de CO2.
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La cantidad de zinc en un individuo adulto oscila entre 1 y 2,5 g, siendo el segundo oligoelemento en relación a la cantidad total en el organismo, superado tan solo por el hierro. El 90% se distribuye principalmente en los tejidos óseo y muscular y el resto se localiza en la piel, el hígado, el páncreas, la retina, las células hemáticas y los tejidos gonadales en el varón. El Zn contenido en los hematíes, músculo, pelo y testículos se intercambia más rápidamente que el contenido en el esqueleto y dientes.
Biodisponibilidad y Factores que Afectan la Absorción de Zinc Dietético
Entre el 3 y el 38% del zinc de la dieta se absorbe en el tubo digestivo proximal. Esta absorción del zinc parece estar regulada por la síntesis de una proteína intestinal denominada metalotioneína (proteína de bajo peso molecular rica en cisteína) que tiene la capacidad de ligar diferentes metales divalentes como el Zn, Cu y Cd. Esta proteína actúa como ligando que amortigua la absorción del Zn.
La absorción también depende de las cantidades de Zn en la dieta y la presencia de sustancias que interfieren con él. La fibra y los fitatos forman complejos y disminuyen su absorción. El Ca, Cu y Cd compiten y pueden reemplazar al Zn en la proteína transportadora, por lo que dificultan su absorción. Por el contrario, la glucosa, la lactosa y determinadas proteínas favorecen la absorción de Zn. El zinc procedente de los alimentos vegetales es de menor biodisponibilidad debido a la presencia de ácido fítico que forma complejos insolubles poco absorbibles. El consumo paralelo de suplementos o alimentos enriquecidos con calcio, cobre o hierro pueden dificultar la absorción del elemento.
El zinc liberado por las células intestinales en los capilares mesentéricos es transportado hasta el hígado, siendo la albúmina la proteína transportadora más importante, de forma que el 70% del zinc plasmático se encuentra unido a la albúmina y el resto a la alfa-2-macroglobulina, transferrina y algunos aminoácidos como cisteína e histidina. La sangre total contiene aproximadamente diez veces más zinc que el plasma, debido a la presencia de este catión en el enzima eritrocitario anhidrasa carbónica. Se excreta por las heces a través de las secreciones pancreáticas e intestinales y en menos de un 2% por la orina, viéndose aumentadas las pérdidas renales en pacientes con nefrosis, alcoholismo, cirrosis hepática, y con estados de estrés metabólico. Otras vías de excreción de Zn son el sudor, el crecimiento del pelo y la descamación de la piel.
Los productos de origen marino, principalmente los mariscos (ostras y crustáceos), son los alimentos más ricos en Zn, seguidos de las carnes rojas, derivados lácteos y huevos, y los cereales integrales. Los vegetales, con excepción de las leguminosas, no son alimentos que presenten contenidos en zinc altos. Por todo ello, las verduras, hortalizas y frutas, grasas, pescados y dulces son fuentes pobres de zinc. En los alimentos el Zn se halla asociado particularmente a las proteínas y ácidos nucleicos, lo que va a condicionar en cierta medida su biodisponibilidad. En España, la mayor fuente dietética de zinc la constituyen los alimentos de origen animal con un 56% de la ingesta, en particular la carne y sus derivados con un 30% y la leche y los lácteos con algo más del 17%. A continuación vendrían los cereales con un 13%, las legumbres con un 8%, las patatas con el 3% y las hortalizas y frutas con un 13%.
Formas Asimilables de Zinc en Suplementos
Hay varios tipos de suplementos de zinc disponibles, cada uno con diferentes niveles de biodisponibilidad y beneficios potenciales. Es esencial comprender las diferencias en la biodisponibilidad y las aplicaciones potenciales para tomar una decisión informada.
- Gluconato de zinc: Es una forma popular de zinc que se encuentra en muchos remedios y pastillas para el resfriado de venta libre. Se forma combinando zinc con ácido glucónico, un ácido orgánico natural derivado de la glucosa.
- Picolinato de zinc: Es una forma altamente biodisponible de zinc quelado con ácido picolínico, lo que potencialmente mejora su absorción en el tracto gastrointestinal.
- Citrato de zinc: Se forma combinando zinc con ácido cítrico, un ácido orgánico que se encuentra naturalmente en los cítricos. Esta forma de zinc es bien tolerada y tiene un nivel moderado de biodisponibilidad. Se encuentra a menudo en pastas de dientes y enjuagues bucales debido a sus propiedades antimicrobianas, que pueden ayudar a reducir la formación de placa y mejorar la salud bucal.
- Óxido de zinc: Es una forma inorgánica de zinc que es insoluble en agua y tiene baja biodisponibilidad cuando se ingiere. Sin embargo, se usa ampliamente en aplicaciones tópicas debido a sus propiedades protectoras de la piel.
- Acetato de zinc: Es una forma quelada de zinc que se forma combinando zinc con ácido acético. Tiene una biodisponibilidad moderada y se utiliza comúnmente en pastillas para aliviar el resfriado y el dolor de garganta. El acetato de zinc también se puede utilizar para tratar la deficiencia de zinc bajo supervisión médica.
- Orotato de zinc: Es una forma de zinc quelado con ácido orótico, un compuesto natural que se encuentra en la leche y otros productos lácteos.
- Zinc-L-carnosina: Es una forma única y especializada de zinc que está quelado con el aminoácido L-carnosina. Esta combinación puede ayudar a mejorar las propiedades tanto del zinc como de la L-carnosina, lo que da como resultado un compuesto con beneficios potenciales para la salud gastrointestinal. Es conocido por su acción específica, lo que lo convierte en una opción prometedora para quienes buscan respaldar su salud digestiva.
Consideraciones sobre la Elección de Suplementos de Zinc
La suplementación con zinc es una opción muy recomendable en personas con dietas de bajo contenido en zinc y/o alto contenido en inhibidores de la absorción del mineral. En general, la mayoría de las personas que manifiestan un consumo insuficiente de zinc son veganos.
El uso de las sales depende de sus características fisicoquímicas que alteran la farmacocinética del zinc ingerido, es decir, hay sales más biodisponibles de forma general y/o en determinadas condiciones, y con mayor contenido en zinc por unidad. Sin embargo, esto no debe confundirse con la atribución de diferentes propiedades a las sales, ya que todas se basan en los efectos producidos por su contenido en zinc, independientemente de la molécula unida. Todas las sales minerales actúan igual, pero no en el mismo grado. Se deben consumir los suplementos de zinc con el estómago vacío, alejándolo al menos 4 horas de una comida rica en cereales y/o verduras para evitar la unión del ácido fítico al zinc en el intestino y afectar negativamente a su absorción.
Hay que tener en cuenta que el incremento de las concentraciones de zinc en la sangre induce una activación de una serie de metaloproteínas que empiezan a quelar el cobre que circula por nuestra sangre, haciendo que salga de nuestros tejidos y pudiendo ponernos en riesgo de sufrir una deficiencia de este oligoelemento. Aun así, es destacable que estos efectos de inducción de los secuestrantes del cobre solo se han observado con ingestas desproporcionadas de zinc, a razón de 600mg diarios, el equivalente a un 12000% de las ingestas diarias recomendadas de zinc.
Deficiencia y Toxicidad de Zinc en Humanos
Los estados carenciales de zinc pueden estar causados por diferentes factores como son: ingesta insuficiente, problemas en la absorción intestinal o pérdidas corporales excesivamente elevadas, así como el padecimiento de determinadas enfermedades. Las manifestaciones clínicas secundarias a la deficiencia de zinc en adultos se han descrito principalmente en pacientes que recibían nutrición parenteral pobre o exenta de este elemento, en pacientes con importantes pérdidas de líquidos gastrointestinales y en los sometidos a diálisis crónica. En pacientes quemados, con disfunciones renales y hemodializados también es frecuente el desarrollo de deficiencias.
Se desconocen los efectos del padecimiento de deficiencias ligeras, aunque las personas más susceptibles son las mujeres embarazadas, mujeres en países en vías de desarrollo, niños que sufren desnutrición y ancianos. La deficiencia de este elemento en niños y jóvenes se debe a la falta o escasez de alimentos de origen animal, dieta con un alto contenido en fitatos, inadecuada ingesta de alimentos y un incremento de las pérdidas fecales y puede ocasionar retraso en el crecimiento y en el desarrollo neuronal, diarrea, alteraciones inmunitarias e incluso en algunos casos la muerte.
Las manifestaciones principales de la deficiencia son dermatitis, alopecia, alteraciones en el sentido del gusto, anorexia, retraso en la cicatrización de las heridas, alteraciones inmunológicas y disminución de los niveles de fosfatasas alcalinas. Se ha postulado la deficiencia de zinc como un factor importante en la patogenia de la esquizofrenia. Alteraciones en la homeostasis del zinc se han relacionado con el Parkinson, el Alzheimer, isquemia cerebral transitoria, ataques de apoplejía y daños cerebrales. Hay estudios epidemiológicos que sugieren que una deficiencia de zinc puede estar asociada con un incremento en el riesgo de padecer cáncer.
Las carencias de zinc causadas por defectos congénitos de la capacidad de absorción intestinal, dan lugar a acrodermatitis enteropática acompañada de lesiones cutáneas, diarreas, pérdidas de cabello, conjuntivitis, fotofobia, opacidad corneal, irritabilidad, temblores y ataxia ocasional. Asimismo se ha asociado a estados carenciales de zinc el tratamiento de la enfermedad de Wilson con penicilamina.
Normalmente concentraciones de zinc en plasma y cabello inferiores a 50 mg/100 ml ó 70 mg, respectivamente, son indicativas de deficiencia, aunque es conveniente la determinación del contenido de anhidrasa carbónica de hematíes, fosfatasa alcalina en suero y saliva y medición de la absorción y excreción utilizando 65Zn. A la hora de paliar esta deficiencia, los suplementos de Zn, deben administrarse teniendo en cuenta el estatus de zinc del organismo, el estado de salud y los requerimientos dietéticos.
A pesar de que el zinc es el menos tóxico de todos los oligoelementos, y aunque su margen de seguridad (diferencia entre la dosis tóxica y la dosis recomendada) es muy amplio, es necesario evaluar su toxicidad. Ello se puede establecer mediante el estudio de la Tolerable Upper Intake Level (UL), que se define como el nivel más alto de la ingesta diaria de un nutriente que no supone un riesgo o efectos adversos sobre la salud de casi todos los individuos. Para el Zn proveniente tanto de los alimentos, como del agua y suplementos el UL es de 40 mg/día. Existen ciertos trabajos que indican el posible desarrollo de alteraciones como consecuencia de la ingestión de dosis moderadamente elevadas durante períodos de tiempo más o menos largos. Se ha demostrado como en hombres, un elevado consumo de suplementos de zinc produce un riesgo significativamente mayor de cáncer avanzado de próstata, así como la inhibición de los efectos beneficiosos de los biofosfonatos, el incremento de los niveles de testosterona, incremento de colesterol, reducción de los niveles de HDL (High Density Lipoprotein Cholesterol) y puede afectar.
Ingesta Dietética Recomendada de Zinc
Las recomendaciones de nutrientes (IDR = Ingesta Diaria Recomendada) se definen como los niveles de ingesta de nutrientes considerados esenciales, según el criterio de los comités nacionales e internacionales que los establecen en base a los conocimientos científicos y que cubren las necesidades conocidas de prácticamente todas las personas sanas. Los valores de IDR se fijan en función de la edad, sexo, situación fisiológica (embarazo, lactancia, etc.) y normalmente son superiores a los verdaderos requerimientos.
Los requerimientos de zinc se establecen mediante estudios de balance o midiendo las pérdidas de zinc endógeno, teniendo en cuenta que la absorción no es completa. Las pérdidas endógenas en seres humanos oscilan entre los 1,3 y 4,6 mg/día. La ingesta recomendada de zinc para un adulto se sitúa entre 8 mg/día para las mujeres y 11 mg/día para los hombres. Durante la gestación y la lactancia las necesidades se elevan a 11-12 mg/día y 12-13 mg/día, respectivamente. Asimismo, los lactantes alimentados con biberón presentan un requerimiento más alto debido a la menor biodisponibilidad de zinc en las fórmulas infantiles.
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