CC BY
254
УДК 577.118/616.43
Л.Н. Попова 1, Л.В. Сутурина 2- 3, Л.И. Колесникова 3
роль микроэлементов при нЕйроэндокринных нарушениях: обзор литературы
1 МУЗ г. Иркутска «Городская поликлиника № 11» (Иркутск)
2 Иркутская государственная академия последипломного образования (Иркутск) 3 Учреждение Российской академии медицинских наук Научный центр проблем здоровья семьи
и репродукции человека Сибирского отделения РАМН (Иркутск)
В данном обзоре представлены исследования, посвященные влиянию микроэлементов на эндокринную систему.
Ключевые слова: микроэлементы, нейроэндокринная система
TRACE NUTRiENTs AND NEURo-ENDoCRiNE DisoRDERs: LITERATURE REviEw
L.N. Popova L.V. Suturina 2 3, L.I. Kolesnikiova 3
1 Municipal Polyclinic N 11, Irkutsk
2 Irkutsk State Medical Academy of Continuing Education, Irkutsk
3 Scientific Center of Family Health Problems and Human Reproduction SB RAMS, Irkutsk
This article presents the review of studies on trace nutrients effects on some neuro-endocrine disorders.
Key words: trace nutrients, neuro-endocrine system
Микроэлементы — это группа химических элементов, которые содержатся в организме человека и животных в очень малых количествах. Они входят в состав рецепторного аппарата клетки, влияют на активность ферментов и гормонов, участвуют в их синтезе, оказывают антиоксидантный эффект, влияют на процессы фагоцитоза [9].
При этом 15 из них (железо, йод, цинк, кобальт, медь, хром, молибден, никель, ванадий, селен, марганец, мышьяк, фтор, кремний, литий) признаны эссенциальными, т.е. жизненно необходимыми.
Современная классификация МЭ (Кудрин А.В. с соавт., 2000) выглядит следующим образом:
1. По жизненной необходимости:
А — эссенциальные: Бе, I, Си, Zn, Со, Сг, Мо, Se, Мп;
Б — условно-эссенциальные: As, В, Вг, Б, Li, №, V, Si;
В — токсичные: Д1, Cd, РЬ, Нд, Ве, Ва, V, Т1;
Г — потенциально-токсичные: Ge, Аи, 1п, Rb, Ад, ^, Те, и, W, Sn, Zг и др.
2. По иммуномодулирующему эффекту:
1 — эссенциальные: Бе, I, Си, Zn, Со, Сг, V, Se, Мп, Li;
2 — иммунотоксичные: А1, As, В, №, Cd, РЬ, Нд,
Ве, Vi, Т1, Ge, Аи, Sn и др. [3].
Основоположниками учения о микроэлементах (МЭ) были выдающиеся русские ученые XX века В.И. Вернадский, А.П. Виноградов, В.В. Ковальский,
А.П. Авцын, А.А. Жаворонков и др. В 1980-х годах исследований в области микроэлементологии в России практически не проводились, в то время как за рубежом именно в это время наблюдался повышенный интерес к этому направлению. С 1997 г. проблема МЭ и загрязнения окружающей среды
была выдвинута как одна из самых перспективных в программе Национального института здравоохранения США [3].
Учение о микроэлементозах как о состояниях, связанных с дисбалансом МЭ в организме человека, раскрыло многие причины возникновения заболеваний. В частности, в начале 1970—1980-х гг. были пересмотрены представления об эндемическом зобе. Появились убедительные факты о значительной роли не только дефицита йода, но и дисбаланса кобальта, лития, марганца, цинка при данном заболевании. Результаты исследований показали, что под маской эндемического зоба часто протекают аутоиммунные тиреоидиты, диффузный токсический зоб. Было установлено, что дис-элементозы вносят большой вклад в развитие таких заболеваний, как анемии, иммунодефицитных состояний, нарушения синтеза гормонов, воспалительных изменений, с последующим развитием большого перечня заболеваний и синдромов.
Определены целые регионы, дефицитные по ряду МЭ: Ярославская, Ивановская и сопредельные с ними с севера области, высокогорные районы — дефицит железа; Эстония, Бурятия, Ярославская область, Забайкалье — дефицит селена, повсеместный дефицит цинка. Забайкалье, Алтай, Тува, Северный Кавказ, Башкортокостан, Ивановская область эндемичны по йоду [10].
В настоящее время признана ведущая роль микроэлементов в многообразных функциях организма и внутриклеточного метаболизма.
Отклонения в элементом статусе, вызванные пищевыми, экологическими, климатическими и другими факторами, ухудшают течение, результаты лечения и реабилитацию больных. Экспе-
риментальные исследования В.С. Райцеса (1981), клинические работы М. Antony (1995) и R.A.Goyer (1995) показали, что без нормализации баланса макро- и микроэлементов курсы лекарственной терапии могут быть недостаточно эффективными или вообще безуспешными, так как измененный минеральный обмен не только является звеном патогенеза многих заболеваний, но и изменяет фармакокинетический и фармакодинамический ответ на лечение [5, 28].
Ряд микроэлементов выполняет существенную роль в регуляции нейроэндокринной системы [2]. Их транспорт и накопление в различных клетках определены в соответствии с функциональными требованиями компонентов и генетических стимулов или патологическими процессами в клетке.
Цинк играет важную роль в метаболизме у животных и у человека. В настоящее время это один из изучаемых эссенциальных микроэлементов. С биохимической точки зрения он контролирует более 300 различных ферментов, многие из которых вовлечены в промежуточный метаболизм, синтез ДНК и РНК, экспрессию генов, иммунокомпетенцию. Он также играет важную роль в гормональном гомеостазе, так как взаимодействует со всеми гормонами. Ионы цинка тесно связаны со стероидными гормонами, инсулином, паратгор-моном, питуитарными гормонами, особенно с про-лактином [16, 27, 32]. Но, между тем, в проведенных исследованиях было выявлено, что в норме цинк не контролирует секрецию пролактина. Поэтому при этих условиях цинк не может подавлять ТРГ-стимулированную пролактинемию. Кроме того, активное повышение в крови пролактина не изменяет уровень цинка [17, 19, 20, 31].
Zn является ключевым компонентом тимози-на, гормона, реализующего эффекты тимуса на Т-клеточное звено иммунной системы, обеспечивает внутриклеточное депонирование и стабилизацию гормонов нейрогипофиза [30].
Гипогонадизм является одним из основных проявлений дефицита цинка (Zn) у людей и животных. Но полностью механизм гипогонадизма, вызванного дефицитом цинка, еще не выяснен. Отмечено ускорение роста и развития яичек у мальчиков после приема Zn [21]. Цинк-дефицитные состояния, хотя и очень редко, следует рассматривать как причину карликовости и гипогонадизма [19].
В последние годы продукцию лептина — гормона жировой ткани — все чаще связывают с нарушением обмена цинка и возможностью разработать фармакологическую коррекцию этих нарушений (Beathie, Bremner, 1998) [24].
Среди металлов магний выделяется не только широкой распространенностью, но и чрезвычайной биологической значимостью [1]. В организме взрослого человека в среднем содержится 850—1100 ммоль магния. Более 50 % его находится в скелете, остальное — в органах и мышечных клетках. Магний активирует более 300 ферментативных реакций, являясь коферментом креатинкиназы, адени-латциклазы, фосфофруктокиназы, NAD + 'киназы,
К+—№+—АТФ-азы, Са — АТФ-азы, участвует в анаэробном гликолизе, в реакциях окислительного фосфорилирования, синтезе белка, циклах мочевины, глюкозы и лимонной кислоты, обмене нуклеиновых кислот, липидов и фосфатов.
Дефицит магния сопровождает такие состояния, как гипертиреоидизм, гиперпаратиреоидизм, гиперальдостеронизм, сахарный диабет, использование глюкокортикоидов. Восполнение этого микроэлемента всегда учитывают при планировании комплексной терапии эндокринопатий.
Йоддефицитные состояния являются одними из самых распространенных неинфекционных заболеваний человека. По данным ВОЗ (1994 г.), более чем для 1,5 млрд. жителей Земли существует риск недостаточного потребления йода, примерно у 650 млн. человек имеется увеличенная щитовидная железа (эндемический зоб), а почти у 45 млн. — выраженная умственная отсталость в результате йодной недостаточности. Недостаток йода приводит в первую очередь к снижению синтеза и секреции основного гормона щитовидной железы Т4, что по принципу обратной связи стимулирует синтез и секрецию ТТГ гипофизом. При этом общеизвестна чрезвычайно большая роль тиреоидных гормонов в организме: они участвуют в белковом, жировом, углеводном, водно-электролитном обмене, в обмене некоторых витаминов, взаимодействуют с гормонами других эндокринных желез.
Селен — один из важнейших эссенциальных элементов, входящий в каталитический центр глутатионпероксидазы, обеспечивающей инактивацию свободных форм кислорода, являясь, таким образом, антиоксидантом.
Недостаток селена снижает селензависимую дейодиназу в гипофизе, что приводит к сбою обратной связи, регулирующей продукцию ТТГ. Доказано, что гиперпродукция ТТГ при недостаточности селена становится причиной гиперплазии щитовидной железы, связанной со снижением трансформации Т4 в Т3. Исследования американских авторов показали, что популяризация применения пищевых добавок и органических препаратов селена в США привела к значительному снижению заболеваемости раком молочной железы, кожи и легких (Sundeгman, 1998) [3].
Марганец — кофермент супероксиддисмутазы, которая обеспечивает инактивацию супероксид-аниона, одного из важных генотоксичных радикалов. Марганец участвует в реализации функции тромбоцитов, обеспечении нормальной секреции инсулина, синтезе холестерина, регуляции хондро-генеза и т.д. [10].
Обнаружена жизненная необходимость микродоз бора на примере влияния на обмен кальция, фосфора и особенно магния (ВОЗ, 1981). Выявлена эссенциальность бора для реализации гиполипи-демического, противовоспалительного, противоопухолевого действия.
В результате проведенных исследований установлено, что бор в виде микроэлемента, добавленный к рациону, увеличивает количество стероидов
в плазме крови, например, 17-р-эстрадиола и тестостерона. Это было подтверждено и в экспериментах на крысах. Авторы данной научной работы полагают, что добавка бора к пище спортсменов была бы целесообразной [28].
Мышьяк относиться к жизненно необходимым микроэлементам.
При дефиците мышьяка отмечается снижение фертильности (бесплодие, снижение сексуальности) [29]. При нехватке мышьяка в организме беременной часто возникают выкидыши, мерт-ворождение. При дефиците мышьяка отмечается снижение противоопухолевого иммунитета.
С дефицитом мышьяка связывают некоторые аллергические заболевания (нейродермит и др).
Избыток мышьяка потенцирует развитие деменции, болезни Альцгеймера, инсульта [14].
Кадмий нарушает синтез белка, ДНК, вызывает нарушение продукции серотонина и фолликулостимулирующего гормона. Поэтому яички, яичники и гипоталамус являются органами-мишенями при интоксикации кадмием.
Проведенные исследования доказывают связь неблагоприятной экологической обстановки, которая увеличивает нагрузку на организм посредством воздействия солей тяжелых металлов, таких, как кадмий. Это приводит к повышению сывороточного ФСГ, снижению минеральной плотности кости (МПК) и остеопорозу у людей среднего возраста и пожилых женщин [29].
Многие ионы металлов (свинец, ртуть, мышьяк, кадмий, хром, никель, ванадий, медь, литий) оказывают целый ряд неблагоприятных последствий на воспроизводство и развитие человека, в том числе на мужскую и женскую фертильность, прерывание беременности, пороки развития, врожденные дефекты, а также воздействуют на центральную нервную систему. Эффекты, вызываемые ионами металлов, зависят от нескольких факторов, таких, как сроки и продолжительность воздействия, их распределения и накопления в разных органах (например, нервной системы) и вмешательства в конкретные процессы развития. У новорожденных и детей раннего возраста чувствительность к металлам особенно высока, например, хорошо известны случаи отравления свинцом.
Часто литературные данные не освещают эффекты некоторых металлов, а ограничивается клиническими проявлениями действия ионов тяжелых металлов, например, например, влиянием свинца на мужскую фертильность. В последнее десятилетие изучено влияние ионов металлов на репродуктивную систему, связанное с развитием окислительного стресса [13]. Недостаточно доказательными являются также описания влияния на состояние нейро-эндокринной системы ртути, марганца, хрома, никеля и мышьяка.
Таким образом, действие МЭ может иметь значение на всех этапах онтогенеза, начиная с внутриутробной жизни, однако все еще недостаточно данных, демонстрирующих механизмы их влияния на нейро-эндокринную регуляцию репродуктивную
функции. Традиционно приводится больше исследований на животных, чем на людях [13, 15, 19, 22].
литература
1. Громова О.А. Магний и пиридоксин: основы знаний. — М., 2006. — 176 с.
2. Иммунофармакология микроэлементов /
A.В. Кудрин [и др.]. - М.: Изд. КМК, 2000. - 537 с.
3. Кудрин А.В., Громова О.А. Микроэлементы в неврологии. — М.: ГОЭТАР — Медиа, 2006. — 304 с.
4. Макро- и микроэлементый статус при беременности / О.Н. Ткачева [и др.]. — М.: МЕДПРАК-ТИКА — М., 2007. — 131 с.
5. Метаболические сдвиги при повышении содержания токсических элементов в организме / М.Ю. Карганов [и др.] // Микроэлементы в медицине. — 2007. — № 8 (1). — С. 9 — 12.
6. Микронутриенты в питании здорового и больного человека / В.А. Тутельян [и др.]. — М.: Колос, 2002. — 423 с.
7. Райцес В.С. Нейрофизиологические основы действия микроэлементов. — Л.: Медицина, 1981. — 152 с.
8. Сафроненко А.В. Основные изменения элементного и гормонального — метаболического статуса у мужчин с патоспермией: Автореф. дис. ... канд. мед.наук. — Иркутск, 2008. — 22 с.
9. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. — М.: Издательский дом «ОНИКС 21 век» — Мир, 2004. — 272 с.
10. Фофанова И.Ю. Влияние препарата «Ви-трум Пренатал Форте» на уровень микроэлементов в сыворотке крови у беременных с уреамикоплаз-меной инфекцией // Гинекология. — 2002. — Т. 4, № 4. — С. 23.
11. Andrew E., Bartfai Z., Banhidy F. Primary prevention of neural-tube defects and some other congenital abnormalities by folic acid and multivitamins // Ther. Adv. in Drug Safe. — 2011. — Vol. 2, N 4. — P. 173 — 188.
12. Apostoli P., Catalani S. Metal ions affecting reproduction and development // Met. Ions Life Sci. — 2011. — Vol. 8. — P. 263 — 303.
13. Association between essential trace and toxic elements in scalp hair samples of smokers rheumatoid arthritis subjects / H.I. Afridi [et al.] // Clin. Chim. Acta. — 2006. — Vol. 369, N 15. — P. 52 — 60.
14. Balabanic D., Rupnik M., Klemencic A.K. Negative impact of endocrine-disrupting compounds on human reproductive health // Reprod. Fertil. Dev. — 2011. — Vol. 23, N 3. — P. 403 — 416.
15. Bone modeling in bromocriptine-treated pregnant and lactating rats: possible osteoregulatory role of prolactin in lactation / P. Suntornsaratoon [et. al.] // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. — 2010. — Vol. 299, N 3. — Р. 426 — 436.
16. Chowanadisai W., Kelleher S.L., Lonnerdal
B. Maternal zinc deficiency raises plasma prolactin levels in lactating rats // J. Nutr. — 2004. — Vol. 134, N 6. — Р. 1314—1319.
17. Effect of acute and chronic oral zinc administration in hyperprolactinemic patients / G. Madureira
[et al.] // Met. Based Drugs. — 1999. — Vol. 6, N 3. — Р. 159 — 162.
18. Effect of zinc administration on thyrotropin releasing hormone-stimulated prolactinemia in healthy men / A.V. Castro [et al.] // Biometals. — 1999. — Vol. 12, N 4. — Р. 347 — 352.
19. Effects of zinc supplementation on sexual behavior of male rats / D. Dissanayake [et al.] // J. Hum. Reprod. Sci. — 2009. — Vol. 2, N 2. — Р. 57 — 61.
20. Endocrine interaction between zinc and prolactin. An interpretative review / J. Brandao-Neto [et al.] // Biol. Trace Elem. Res. — 1995. — Vol. 49, N 2 — 3. — Р. 139 — 149.
21. Impact of oral zinc therapy on the level of sex hormones in male patients on hemodialysis / G.R. Jalali [et al.] // Ren. Fail. — 2010. — Vol. 32, N 4. — Р. 417—419.
22. Kelleher S.L., Lonnerdal B. Molecular regulation of milk trace mineral homeostasis // Mol. Aspects Med. — 2005. — Vol. 26, N 4 — 5. — Р. 328 — 339.
23. Naghii M.R. The significance of dietary boron, with particular reference to athletes. — Nutr. Health. — 1999. — Vol. 13, N 1. — Р. 31—37.
24. Obesity and hyperleptinemia in metallo-thionein (-I and -II) null mice / J.H. Beattie [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1998. — Vol. 95, N 1. — P. 358 — 363.
25. Pant N., Murthy R.C., Srivastava S.P. Male reproductive toxicity of sodium arsenite in mice //
Сведения об авторах
Hum. Exp. Toxicol. — 2004. — Vol. 23, N 8. — P. 399-403.
26. Pubertal arrest due to Zn deficiency: the effect of zinc supplementation / Z. Karaca [et al.] // Hormones (Athens). — 2007. — Vol. 6, N 1. — P. 71-74.
27. Relationships among plasma zinc, plasma prolactin, milk transfer, and milk zinc in lactating women /
C.E. O'Brien [et al.] // J. Hum. Lact. — 2007. — Vol. 23, N 2. — P. 179—183.
28. Role of chelating agents for prevention, intervention, and treatment of exposures to toxic metals / R.A. Goyer [et al.] // Environ. Health Perspect. — 1995. — Vol. 103, N 11. — P. 1048—1052.
29. The association between cadmium, lead and mercury blood levels and reproductive hormones among healthy, premenopausal women / L.W. Jackson [et al.] // Hum. Reprod. — 2011. — Vol. 26, N 10. — P. 2887 — 2895.
30. The role of zinc in pre- and postnatal mammalian thymic immunohistogenesis / B. Bodey [et al.] // In Vivo. — 1998. — Vol. 12, № 6. — P. 695 — 722.
31. Velicer C.M., Dublin S., White E. Cimetidine use and the risk for prostate cancer: results from the VITAL cohort study // Ann. Epidemiol. — 2006. — Vol. 16, N 12. — P. 895 — 900.
32. Zinc binding to human lactogenic hormones and the human prolactin receptor / J.L. Voorhees [et al.] // FEBS Lett. — 2011. — Vol. 585, N 12. — P. 1783—1788.
Попова Лариса Николаевна - врач МУЗ г. Иркутска. «Городская поликлиника № 11» г. Иркутска (664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 89; тел.: 8 (3952) 41-13-42)
Колесникова Любовь Ильинична - член.-корр. РАМН, профессор, директор Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека Сибирского отделения РАМН (664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16; тел.: 8 (3952) 20-76-36) Сутурина Лариса Викторовна - доктор медицинских наук, профессор, руководитель отдела охраны репродуктивного здоровья Научного центра проблем здоровья семьи и репродукции человека СО РАМН, заведующая лабораторией гинекологической эндокринологии (664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16; тел.: 8 (3952) 20-76-76; e-mail: [email protected])
