Untersuchungen zur homöostatischen Regulation des Zink-Stoffwechsels anhand von Zink-Infusionen

Summary

The dynamic of the Zn metabolism is characterized by close interactions between the Zn supply status and the absorption rate or the endogenous secretion. The controlled alteration of the supply status by Zn infusions can be used as a model for studying the mechanisms of homeostasis. However, parenterally administered zinc should be treated by the metabolism like absorbed zinc. Therefore, after a different dietary treatment, rats were infused with Zn-65-ZnSO₄ in 0.9% NaCl solution over a time of 20 or 96 hours. Simultaneously, control rats, which were only infused with 0.9% NaCl, were fed Zn-65-ZnSO₄ with the normal casein diet. The relative distribution in the organism of orally administered or infused zinc was similar in rats with an adequately dietary Zn supply status. On the other hand, after a Zn infusion of 20 hours, Zn-depleted animals retain relatively less zinc in liver, kidneys or small intestine and much more zinc in the carcass in comparison to orally administered zinc. After 96 hours of the infusion the Zn distribution slowly approximates in both treatments.

The organism regulates the further increase of the Zn supply status after the Zn infusions by a lower Zn absorption rate. The rats with the adequate dietary Zn intake immediately reduce the Zn absorption after the additional parenteral Zn dose. In comparison, the Zn-depleted animals only absorb distinctly less zinc after an infusion time 94 hours, while after the 18 hours infusion there is no decrease of the Zn absorption. From the previous retention studies it can be concluded that Zn absorption primarily results in an adaptation after a distinct enteral Zn secretion.

Zusammenfassung

Die Dynamik des Zink-Stoffwechsels ist durch enge Wechselbeziehungen zwischen dem Versorgungsstatus an Zink und der Höhe der Absorption bzw. der endogenen Sekretion gekennzeichnet. Als Modell zur Untersuchung des Mechanismus dieser homöostatischen Regulationsvorgänge kann die gezielte Veränderung des Zn-Status über eine Zn-Infusion herangezogen werden. Allerdings setzt dies voraus, daß parenteral appliziertes Zink intermediär gleich dem intestinal absorbierten Zink behandelt wird. Dazu erhielten Ratten, die in einer Vorperiode unterschiedlich nutritiv an Zink versorgt worden waren, mit Hilfe spezieller Infusionskäfige über eine Zeitdauer von 20 oder 96 Stunden Zink in 0,9%iger NaCl-Lösung infundiert. Gleichzeitig wurde an Vergleichsgruppen unter identischen Versuchsbedingungen das Zink oral mit dem Futter zugeführt. Diese Ratten bekamen dann lediglich die 0,9%ige NaCl-Lösung infundiert. In beiden Behandlungen wurde das Zink als ZnSO₄ verabreicht, das mit Zink-65 radioaktiv markiert war. Bei den in der Vorperiode ausreichend Zn-versorgten Ratten unterscheidet sich die relative Verteilung im Organismus von infundiertem gegenüber oral zugeführtem Zink nicht. Demgegenüber retenieren Zn-Mangeltiere nach einer Zn-Infusion von 20 Stunden im Vergleich zu Depletionstieren nach oraler Zn-Zufuhr relativ weniger Zink in der Leber, den Nieren und im Dünndarm zugunsten höherer Gehalte im Restkörper. Nach 96 Stunden Infusionsdauer gleicht sich die relative Zn-Verteilung langsam wieder an.

Der Organismus greift regulierend auf die weitere Erhöhung des Zn-Status über die Zn-Infusion durch eine verminderte Absorptionsrate ein. Die in der Vorperiode ausreichend Zn-versorgten Ratten erniedrigen sofort nach einer zusätzlichen parenteralen Zn-Zufuhr die Absorption von Zink. Demgegenüber absorbieren die Zn-Mangelratten erst nach einer Infusionsdauer von 94 Stunden deutlich weniger, während nach der 18stündigen Zn-Infusion gegenüber den Kontrollgruppen noch keine Abnahme erzielt wird. Aufgrund der vorausgehenden Retentionsstudien läßt sich schlußfolgern, daß primär nur bei einer entsprechenden enteralen Zn-Sekretion eine Absorptionsanpassung erfolgt.