Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова Минздрава России, Москва, Россия
Московский государственный университет пищевых производств, Москва, Россия
Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова Минздрава России, Москва, Россия
Изучение элементного статуса в современной парадигме медицинской диагностики занимает всё большую нишу в связи с возможным использованием микроэлементов как возможных предикторов цереброваскулярных патологий. Более того, огромная значимость элементного компонента в главных ферментативных системах метаболизма позволяет рассмотреть их также в качестве терапевтической мишени. В патофизиологии развития инсульта лежит множество механизмов, каждый из которых, так или иначе, опосредован через взаимодействие регуляторных белков с микроэлементами как кофакторами. Поэтому на элементный гомеостаз следует обратить пристальное внимание в фокусе ишемических патологий. Цель. Систематизация известных патогенетических влияний наиболее важных элементов метаболического гомеостаза на течение инсульта, как способствующих факторов более ранней реабилитации и минимальному неврологическому дефициту после самого ишемического события, так и факторов, отягчающих процесс восстановления и приводящих к серьезным неврологическим последствиям. В этом преследуется не только прогностическая цель для определения тяжести ишемии или же выявления групп риска с определенными сдвигами элементных констант, но и терапевтическая — заместить выпадающие функции выпадающих агентов метаболизма, как это случается с элементами, участвующими в антиоксидантых системах. Также необходимо разработать методологию купирования избытка опосредующих эксайтоксичность нервных клеток ионами кальция, что замыкает порочный круг сосудистого некроза дополнительным разрушением нервной ткани. Заключение. Выводы, которые мы можем резюмировать, достаточно убедительно свидетельствуют о значительном вкладе элементного статуса в патогенез ишемического инсульта. Дизрегуляция элементного компонента может форсировать повреждающее действие ишемии на клетки мозга. При этом, многие элементы показывают профицит при ишемическом событии: Li, I, Mn, Zn, As, Se, Pb, Sr, Ni, однако же не все из представленных элементов негативно влияют на течение инсульта, поскольку повышение уровня некоторых металлов может носить компенсаторный характер, и для дальнейшей применимости их в качестве диагностических и терапевтических агентов требуется подобная аналитика.
инсульт, микроэлементы, элементарный гомеостаз, ишемия
1. Feigin V. L. et al. Global, regional, and national burden of stroke and its risk factors, 1990-2019: A systematic analysis for the Global Burden of Dis- ease Study 2019. The Lancet Neurology. 2021; 20(10): 795-820.
2. Béjot Y, Daubail B, Giroud M. Epidemiology of stroke and transient ischemic attacks: Current knowledge and perspectives. Revue Neurologique. 2016; 172(1): 59-68. https://doi.org/10.1016/j.neurol.2015.07.013
3. Скальный А. В., Скальная М. Г., Клименко Л. Л., Мазилина А.Н, Тиньков A. A. Селен при ишемическом инсульте. Selenium. Springer. 2018: 211- 230. https://doi.org/10.1007/978-3-319-95390-8_11
4. Lo E. H., Moskowitz M. A., Jacobs T. P., Exciting, radical, suicidal: how brain cells die after stroke. Stroke. 2005; 36(2): 189-192. https://doi.org/10.1161/01.STR.0000153069.96296.fd
5. Lai T. W., Zhang S., Wang Y. T. Excitotoxicity and stroke: identifying novel targets for neuroprotection. Progress in Neurobiology. 2014; (115): 157- 88. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2013.11.006
6. Dimopoulou I., Kouyialis A., Orfanos, Armaganidis, Tzanela M., Thalassinos N., Tsagarakis S. Endocrine alterations in critically III patients with stroke during the early recovery period. Neurocritical Care. 2005; 3(3): 224-229.
7. Скальный А. В., Клименко Л. Л., Турна A.A, Буданова М. Н., Баскалов И. С., Савостина М. С., Мазилина А. Н., Деев A. И., Скальная М. Г., Тиньков A. A. Сывороточные микроэлементы, взаимосвязанные с гормональный дисбалансом у мужчин при остром ишемическом инсульте. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2017; (43): 142-147.
8. Gönüllü H., Karadaş S., Milanlioğlu A., Gönüllü E., Celal K., Demir H. Levels of serum trace elements in ischemic stroke patients. Journal of Experimental and Clinical Medicine. 2013; 30(4): 301-304.
9. Shadman J., Sadeghian N., Moradi A., Bohlooli S., Panah H. Magnesium sulfate protects blood-brain barrier integrity and reduces brain edema after acute ischemic stroke in rats. Metabolic Brain Disease. 2019; 34(4): 1221-1229.
10. Larsson S. C., Orsini N., Wolk A. Dietary magnesium intake and risk of stroke: a meta-analysis of prospective studies. The American Journal of Clinical Nutrition. 2012; 95(2): 362-366.
11. Tehrani S.S, Khatami S. H., Saadat P., Sarfi M., Ahangar A. A., Daroie R., Firouzjahi A., Maniati M. Association of serum magnesium levels with risk factors, severity and prognosis in ischemic and hemorrhagic stroke patients. Caspian Journal of Internal Medicine. 2020; 11(1): 83 p. https://doi.org/10.22088/cjim.11.1.83
12. Gu D., He J., Wu X., Duan X., Whelton P. Eff ect of potassium supplementation on blood pressure in Chinese: a randomized, placebo-controlled trial. Journal of Hypertension. 2001; 19(7): 1325-1331.
13. D’Elia L., Barba G., Cappuccio F. P., Strazzullo P. Potassium intake, stroke, and cardiovascular disease a meta-analysis of prospective studies. Journal of the American College of Cardiology. 2011; (57): 1210-9.
14. Клименко Л.Л, Скальный А. В., Тутна A. A., Буданова М. Н., Баскаков И. С., Савостина М. С., Мазилина А. Н., Деев A. И., Скальная М. Г., Тиньков A. A. Сывороточные электролиты, ассоциированные с нейрональным повреждением у пациентов с транзиторной ишемической атакой и инсультом. Trace Elements and Electrolytes. 2017; 34(1): 29-33.
15. Wannamethee G., Whincup P. H. Shaper A. G., Lever A. F. Serum sodium concentration and risk of stroke in middle-aged males. Journal of Hyper- tension. 1994; 12(8): 971-9.
16. Saenger A. K., Christenson R. H. Stroke biomarkers: progress and challenges for diagnosis, prognosis, differentiation, and treatment. Clinical Chemistry. 2010; 56(1): 21-33. https://doi.org/10.1373/clinchem.2009.133801
17. Li Y. V., Zhang J. H. Metal ions in stroke pathophysiology. Metal ion in stroke. Springer. 2012: 1-12.
18. Mitra J., Vasquez V., Hegde P., Boldogh I., Mitra S., Kent T., Rao K., Hegde M. Revisiting metal toxicity in neurodegenerative diseases and stroke: therapeutic potential. Neurological Research and Therapy. 2014; 1(2).
19. Lee S., Jouihan H. A., Cooksey R. C., Jones D., Kim H. J., Winge D. R., McClain D. A. Manganese supplementation protects against diet-induced diabetes in wild type mice by enhancing insulin secretion. Endocrinology. 2013; 154(3): 1029-1038. https://doi.org/10.1210/en.2012-1445
20. Mohammadianinejad S. E., Majdinasab N., Sajedi S. A., Abdollahi F., Moqaddam M. M., Sadr F. The effect of lithium in post-stroke mo- tor recovery: a double-blind, placebo-controlled, randomized clinical trial. Clinical Neuropharmacology. 2014; 37(3): 73-78. https://doi.org/10.1097/WNF.0000000000000028
21. Lazarus J. H. Lithium and thyroid. Best Practice & Research: Clinical Endocrinology & Metabolism. 2009; 23(6): 723-733.
22. Mukherjee B., Patra B., Mahapatra S., Banerjee P., Tiwari A., Chatterjee M. Vanadium - an element of atypical biological significance. Toxicology Letters. 2004; 150(2): 135-143.
23. Kroes R., Den Tonkelaar E.M, Minderhoud A, Speijers G, Vonk- Visser D, Berkvens J.M, Van Esch G. J. Short-term toxicity of strontium chloride in rats.Toxicology. 1977; 7(1): 11-21.
24. Lai M., Wang D., Lin Z., Zhang Y. Small molecule copper and its relative metabolites in serum of cerebral ischemic stroke patients. Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases. 2016; 25(1): 214-219.
25. Mirończuk A., Kapica- Topczewska K., Socha K., Soroczyńska J., Jamiołkowski J., Kułakowska A., Kochanowicz J. Selenium, Copper, Zinc Concentrations and Cu/Zn, Cu/Se Molar Ratios in the serum of patients with acute ischemic stroke in Northeastern Poland - a new insight into stroke pathophysiology. Nutrients. 2021; 13(7): 2139 p. https://doi.org/10.3390/nu13072139
26. Дубинина E. Е., Щедрина Л. В., Незнанов Н. Г., Залутская Н. М., Захарченко Д. В. Окислительный стресс и его влияние на функциональную активность клеток при болезни Альцгеймера. Биомедицинская химия. 2015; 61(1): 57-69.
27. Farina M., Avila D. S., da Rocha J., Aschner M. Metals, oxidative stress and neurodegeneration: a focus on iron, manganese and mercury. Neurochemistry International. 2013; 62(5): 575-594.
28. Kodali P., Chitta K. R., Figueroa J., Caruso J., Adeoye O., Detection of metals and metalloproteins in the plasma of stroke patients by mass spectrome-try methods. Metallomics. 2012; 4(10): 1077-1087.
29. McNeely M.D., Sunderman F. W., Nechay M. W., Levine H. Abnormal concentrations of nickel in serum in cases of myocardial infarction, stroke, burns, hepatic cirrhosis, and uremia. Clinical Chemistry. 1971; 17(11): 1123-1128.
30. Agarwal S., Zaman T., Tuzcu E. M., Kapadia S. R. Heavy metals and cardiovas- cular disease: results from the national health and nutrition examination survey (NHANES) 1999-2006. Angiology. 2011; 62(5): 422-429.
31. Dzondo- Gadet M., Mayap- Nzietchueng R., Hess K., Nabet P., Belleville F., Dousset B. Action of boron at the molecular level. Biological Trace Element Research. 2002; 85(1): 23-33.
32. Cavusoglu E., Eng C., Chopra V., Ruwende C., Yanamadala S., Clark L. T., Marmur J. D. Usefulness of the serum complement component C4 as a predictor of stroke in patients with known or suspected coronary artery disease referred for coronary angiography. The American Journal of Cardiology. 2007; 100(2): 164-168.
33. Korbecki J., Baranowska- Bosiacka I., Gutowska I., Chlubek D. Biochemical and medical importance of vanadium compounds. Acta Biochimica Polonica. 2002; 59(2): 195 p.
34. Zwolak I., Zaporowska H. Eff ects of zinc and selenium pretreatment on vanadium-induced cytotoxicity in vitro. Trace Elements & Electrolytes. 2010; 27(1): 20-28.
35. Weissman J. D., Khunteev G. A., Heath R., Dambinova S. A. NR2 antibodies: risk assessment of transient ischemic attack (TIA)/stroke in patients with history of isolated and multiple cerebrovascular events. Journal of the Neurological Sciences. 2011; 300(1-2): 97-102. https://doi.org/10.1016/j.jns.2010.09.023
36. Hatfi eld D. L., Tsuji P. A., Carlson B. A., Gladyshev V. N. Selenium and selenocysteine: roles in cancer, health, and development. Trends in Biochemical Sciences. 2014; 39(3): 112-20. https://doi.org/10.1016/j.tibs.2013.12.007
37. Schweizer U., Bräuer A. U., Köhrle J., Nitsch R., Savaskan N. E. Selenium and brain function: a poorly recognized liaison. Brain Research Reviews. 2004; 45(3): 164-78. https://doi.org/10.1016/j.brainresrev.2004.03.004
38. Oliveira C. S., Piccoli B. C., Aschner M., Rocha J. B. Chemical speciation of selenium and mercury as determinant of their neurotoxicity. Neurotoxicity of metals. Cham: Springer. 2017: 53-83.
39. Bräuer A. U., Savaskan N. Ε. Molecular actions of selenium in the brain: neuroprotective mechanisms of an essential trace element. Reviews in the Neurosciences. 2004; 15(1): 19-32. https://doi.org/10.1515/REVNEURO.2004.15.1.19
40. Schomburg L. Selenium, selenoproteins and the thyroid gland: interactions in health and disease. Nature Reviews Endocrinology. 2012; (8): 160- 171. https://doi.org/10.1038/nrendo.2011.174
41. Chang C. Y., Lai Y. C., Cheng T. J., Lau M. T., Hu M. L. Plasma levels of antioxidant vitamins, selenium, total sulfhydryl groups and oxi- dative products in ischemic-stroke patients as compared to matched controls in Taiwan. Free Radical Research. 1998; (281): 15-24. https://doi.org/10.3109/10715769809097872
42. Virtamo J., Valkeila E., Alfthan G., Punsar S., Huttunen J. K., Karvonen M. J. Serum selenium and the risk of coronary heart disease and stroke. American Journal of Epidemiology. 1985; 122(2): 276-82. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a114099
43. Zimmermann C., Winnefeld K., Streck S., Roskos M., Haberl R. L. Antioxidant status in acute stroke patients and patients at stroke risk. European Neurology. 2004; 51(3): 157-61. https://doi.org/10.1159/000077662
44. Zhang X., Liu C., Guo J., Song Y. Selenium status and cardiovascular diseases: meta-analysis of prospective observational studies and randomized controlled trials. European Journal of Clinical Nutrition. 2016; 70(2): 162-9. https://doi.org/10.1038/ejcn.2015.78
45. Скальный А. В., Скальная М. Г., Никоноров A. A., Тиньков A. A. Антагонизм селена с ртутью и мышьяком: от химии к здоровью населения и демографии. Selenium. Springer. 2016: 401-12.
46. Dobrachinski F., da Silva M. H., Tassi C. L., de Carvalho N. R., Dias G. R., Golombieski R. M., da Silva Loreto É. L., da Rocha J. B., Fighera M. R., Soares F. A. Neuroprotective effect of diphenyl diselenide in a experimental stroke model: maintenance of redox system in mitochondria of brain regions. Neurotoxicity Research. 2014; 26(4): 317-30. https://doi.org/10.1007/s12640-014-9463-2
47. Brüning C. A., Prigol M., Luchese C., Jesse C. R., Duarte M. M., Roman S. S., Nogueira C. W. Protective eff ect of diphenyl diselenide on ischemia and reperfusion induced cerebral injury: involvement of oxidative stress and pro-inflammatory cytokines. Neurochemical Research. 2012; 37(10): 2249-58. https://doi.org/10.1007/s11064-012-0853-7
48. Parnham M., Sies H. Ebselen: prospective therapy for cerebral ischaemia. Expert Opinion on Investigational Drugs. 2000; 9(3): 607-19. https://doi.org/10.1517/13543784.9.3.607
49. Yoshizumi M., Kogame T., Suzaki Y., Fujita Y., Kyaw M., Kirima K., Ishizawa K., Tsuchiya K., Kagami S., Tamaki T. Ebselen attenuates oxidative stress induced apoptosis via the inhibition of the c-Jun N-terminal kinase and activator protein-1 signalling pathway in PC12 cells. British Journal of Pharmacology. 2002; 136(7): 1023032. https://doi.org/10.1038/sj.bjp.0704808
50. Li P. A., Mehta S. L., Jing L. Selenoprotein H in neuronal cells. Selenium. 2015: 497-515. https://doi.org/10.1039/9781782622215-00497
51. Weisbrot- Lefkowitz M., Reuhl K., Perry B., Chan P. H., Inouye M., Mirochnitchenko O. Overexpression of human glutathione peroxidase protects transgenic mice against focal cerebral ischemia/reperfusion damage. Molecular Brain Research. 1998; 53(1): 333-8.
52. Ishibashi N., Prokopenko O., Weisbrot- Lefkowitz M., Reuhl K. R., Mirochnitchenko O. Glutathione peroxidase inhibits cell death and glial activation following experimental stroke. Molecular Brain Research. 2002; 109(1): 34-44.
53. Munshi A., Babu S., Kaul S., Shafi G., Rajeshwar K., Alladi S. Depletion of serum zinc in ischemic stroke patients. Methods and Findings in Experi- mental and Clinical Pharmacology. 2010; (32): 433-436.
54. Gonullu H., Karadas S., Milanlioglu A., Gonullu E., Kati C., Demir H. Levels of serum trace elements in ischemic stroke patients. Journal of Experi- mental & Clinical Medicine. 2013; 30(4).
55. Koh J. Y., Suh S. W., Gwag B. J., He Y. Y., Hsu C. Y., Choi D. W. The role of zinc in selective neuronal death after transient global cerebral ischemia. Science. 1996; 272(5264): 1013-1016. https://doi.org/10.1126/science.272.5264.1013
56. Clair J., Talwakar M., McClain R. J. Selective removal of zinc from cell media. Journal of Trace Elements in Experimental Medicine. 1995; (7): 143-150.
57. Qi Z., Liu K. J. The interaction of zinc and the blood brain barrier under physiological and ischemic conditions. Toxicology and Applied Pharma- cology. 2019; (364): 114-119. https://doi.org/10.1016/j.taap.2018.12.018
58. De Paula R. C.S., Aneni E. C., Costa A. P.R. et al. Low zinc levels is associated with increased infl ammatory activity but not with atherosclerosis, arteriosclerosis or endothelial dysfunction among the very elderly. BBA Clinical. 2014; (2): 1-6. https://doi.org/10.1016/j.bbacli.2014.07.002
