Zinc and Brain Development

Zinc and Brain Development

Zinc adalah salah satu zat gizi mikro yang bertujuan untuk perkembangan otak. Bayi yang mengalami defisiensi zinc selama periode kritis (critical period) perkembangan otak akan menderita kerusakan otak yang bisa kembali tetapi kemungkinannya kecil. 

Mikronutrien zinc sudah dikenal sebagai unsur penting (essential trace element) selama lebih dari satu abad, meskipun itu penting untuk spesies mamalia tapi masih belum dapat  ditetapkan sampai tahun 1934. Ketika sindrom defisiensi ditemukan di dalam hewan coba. Manifestasi pada defisiensi zinc sudah di teliti oleh Underwood; mereka memasukkan tentang perlambatan pertumbuhan, anorexia, parakeratosis pada kulit dan esophagus, pertumbuhan tulang yang abnormal, gaya berjalan yang tidak seimbang, dan kelemahan sistem reproduksi. Jika defisiensi tersebut terpapar pada saat masa setelah konsepsi (pembuahan) maka akan meningkatkan insiden keguguran, menyebabkan kelainan janin, dan gagal pertumbuhan pada usia muda.

Defisiensi zinc paling banyak ditemukan berefek pada pertumbuhan atau perkembang-biakan pada jaringan. Pada seekor tikus percobaan, otak tidak berkembang dengan baik pada saat lahir dan hal itu bias mempengaruhi pertumbuhan dan kematangan otak pada bayi baru lahir (neonatal). Kejadian defisiensi zinc selama awal kehidupan tikus mungkin dapat diperkirakan mengalami pertumbuhan yang tidak normal secara serius dan perkembangan pada otak. Hurley dan Shrader, telah menunjukkan bahwa inadekuat level zinc selama perkembangan masa prenatal dapat menuju ke kelainan dengan malformation pertumbuhan otak sebesar 47% pada janin. 

Banyak mikronutrien dan makronutrien yang berperan penting dalam tumbuh kembang otak janin, diantaranya adalah :

• Makronutrien 

1. Protein-Energy
2. Lemak khusus (e.g LC-PUFAs)

• Mikronutrien 

1. Iron 
2. Zinc 
3. Copper 
4. Selenium, Iodine (Thyroid)

• Vitamins/Cofactor

1. Vitamins B (B6,B12)
2. Vitamin A
3. Vitamin K
4. Folat 
5. Choline

Otak membutuhkan mikronutrien zinc untuk : 

1. Berinteraksi ditingkat DNA (zinc finger proteins) sebagai regulasi pada tingkat seluler. Zinc finger protein meregulasi ekspresi gen dengan bertindak sebagai factor transkripsi (berikatan dengan DNA dan mempengaruhi pelepasan hormone dan transmisi impuls. 
2. Diperlukan untuk pembentukan hormone pertumbuhan (IGF-1 dan GH) synthesis. Zinc dibutuhkan untuk mengaktifkan dan memulai sintesis hormone pertumbuhan. Pada defisiensi Zinc akan terjadi gangguan reseptor GH, produksi GH yang resisten, berkurangnya sintesis Liver Insulin Growth Factor (IGF)-I dan protein yang membawanya/Binding Protein (BP) yaitu IGFBP-3. Peran zinc dalam produksi hormone pertumbuhan akan menyebabkan terjadinya perubahan pada GH axis.
3. Penting dalam pelepasan neurotransmitter. Zinc berperan dalam regulasi pelepasan neurotransmitter seperti GABA, asetilkolin, dan glutamate. Konsentrasi zinc paling tinggi di hipokampus, khususnya bersama-sama dengan vesikel neurotransmitter glutamin pada akson terminal.
4. Zinc berperan dalam tumbuh kembang sistem saraf otonom. 
5. Zinc berperan dalam tumbuh kembang daerah Hippocampus (pusat belajar dan ingatan). Hal ini dibuktikan pada penelitian Huwae dkk (2008), bahwa zinc berperan dalam proses regulasi pelepasan neurotransmitter yang akan membentuk memori. Penelitian tersebut bertujuan untuk mengetahui hubungan kadar zinc dengan memori jangka pendek pada anak kelas 1 sekolah dasar. Dengan menggunakan digit spin forward, digit spin backward, dan picture research. Hasilnya adalah terdapat hubungan bermakna antara kadar zinc dengan memori jangka pendek pada anak sekolah dasar.