СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ЭССЕНЦИАЛЬНЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ ЗДОРОВЫХ И ЗАБОЛЕВШИХ КОРОНАВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИЕЙ

Различные формы инфекционной патологии являются многофазовым процессом изменения иммунологической резистентности и других биофизических и метаболических нарушений, инициирующих рост и размножение инфекционного агента в организме человека. Однако вопрос о том, что вызывает полом механизмов регуляции иммунного цикла, а также снижение функциональной активности факторов защиты, является открытым. Не исключено, что значимую роль в снижении иммунологической реактивности играют микроэлементозы [1].   

К микроэлементам  относится обширная группа химических веществ (металлов и неметаллов), которые присутствуют в организме человека или животных в чрезвычайно низких концентрациях (в микрограммах на 1 г тканей), но участвуют в ряде метаболических и физиологических процессах. При этом влияние микроэлементов может быть сопряженным и взаимозависимым: избыток одного микроэлемента может вызвать дефицит другого и привести к развитию серьёзных нарушений в организме [2], [3], в том числе, к  оксидативному стрессу [4], [5], [6].

Наибольший интерес представляют эссенциальные микроэлементы, т.е. необходимые для нормальной жизнедеятельности и являющиеся компонентами пищи (Zn, Cu, Mn, Se, Ge, Mo, Co). Их дефицит или избыток приводит к развитию патологических симптомов   и возникновению специфических структурных и функциональных нарушений  [7], [8].

Микроэлементозы выступают предикторами эндокринных нарушений, роль которых в патогенезе  иммунологической недостаточности  не вызывает сомнений [5], [9], [10]. Так, дефицит марганца приводит к гормональным сбоям в системе регуляции углеводного обмена и оксидативному стрессу [5]. По данным [11], [12], [13],  дефицит цинка  приводит к нарушению иммунного статуса и гормональным сбоям, влияет на фертильность.   С большинством тяжелых металлов в организме цинк находится в антагонистических отношениях [14]. Таким образом, изучение содержания микроэлементов в организме человека и влияния микроэлементов на физиологические процессы представляет многоаспектную научную проблему, которая затрагивает и восприимчивость к инфекционным заболеваниям.

Цель  исследования: изучение содержания некоторых эссенциальных микроэлементов (Zn, Cu, Mn, Se, Ge, Mo, Co) у больных, госпитализированных в инфекционное отделение с диагнозом «коронавирусная инфекция», в сравнении  со здоровыми лицами.

Были обследованы две группы лиц: здоровые - 45 человек, в возрасте от 26 до 48 лет, 21 женщина и 24 мужчины; и больные, госпитализированные в инфекционное отделение  с диагнозом «коронавирусная инфекция», 101 чел., в возрасте 34-60 лет, 50 женщин и 51 мужчина. Микроэлементы определялись  в сыворотке крови здоровых (1 группа) и больных (2 группа). 

Определение микроэлементов (Zn, Cu, Mn, Se, Ge, Mo, Co) в сыворотке крови проведено с помощью атомно-абсорбционного метода, на атомно-абсорбционном спектрофотометре "Unicam - 939" (Англия), чувст­вительность которого по изучаемым микроэлементам составляет 10-5 мг/л. Содержание макро- и микроэлементов в сыворотке выражалось соответственно в г/л и мг/л. Обработка данных проводилась в стандартной статистической программе Excel. Для оценки достоверности различий 2-х выборок использовался параметрический t-критерий Стьюдента. Предварительно проводилась оценка нормальности распределения признаков по критерию Колмогорова-Смирнова.

Содержание отдельных микроэлементов в сыворотке крови здоровых лиц  (1 группа, контрольная), по сравнению с людьми, заболевшими коронавирусной инфекцией (2 группа), приведены в табл. 1 - 7.

Границы нормативного содержания цинка составляют  0,51-1,1 мкмоль/л [2]. Содержание цинка (Zn) в сыворотке крови   у здоровых и заболевших представлено в табл. 1. 

Полученные «средние» уровни Zn в сыворотке крови в обеих группах обследованных лиц ниже нормативных значений.  У больных содержание Zn, находившееся в границах нормативных значений, было тестировано в 35% случаев наблюдения, а ниже нормы – в 65% случаев. Поддержание «среднего» уровня цинка в пределах нормы у больных, по всей вероятности, связано с активным участием данного микроэлемента в регулировании свободнорадикальных реакций и клеточной защите от повреждения метаболитами кислорода (АКМ), так как Zn является активным центром цитозольного фермента супероксиддисму­тазы (Cu/Zn-СОД) и выступает в качестве антиоксиданта [15], [16], [11].  Вероятно, у больных  сывороточные запасы цинка играют  антиоксидантную роль, и цинк участвует в борьбе с   окислительным стрессом.  

Содержание меди (Cu) в сыворотке крови   у здоровых и больных  представлены в табл. 2. У больных отмечается увеличение уровня меди почти в 1,5 раза в сравнении с контрольной группой. 

Медь принимает участие в активации ферментативных антиоксидантов (Cu/Zn зависимой супероксиддисмутазы) [17], [18].  

Содержание марганца (Mn) в сыворотке крови   у больных и здоровых показано в табл. 3. При этом гипомарганцемия была обнаружена у 75% больных. Возможно, это связано с перераспределением марганца в ткани, поскольку Mn на начальных этапах иммунной защиты играет роль посредника между активностью воспаления и антиоксидантными системами. Марганец входит в состав ключевого фермента, осуществляющего защиту клетки от активированных кислородных метаболитов – Mn-содержащую супероксиддисмутазу (СОД). С участием Mn происходит блокирование протеинкиназы-А и торможение внутриклеточной системы мессенджеров, что усиливает борьбу с вирусами [5], [7].

Содержание селена (Se) в сыворотке крови и   у здоровых и больных показано в табл. 4.  Несмотря на то, что в крови больных фиксируется нижняя граница нормы селена, его содержание почти в 4 раза меньше, чем у здоровых. Функции селена в организме многообразны, в том числе, по поддержанию иммунной защиты и антиоксидантной активности, его иммуномодулирующего и иммуноактивирующего эффекта [15], [19], [20]. Дефицит селена повышает вирулентность РНК-содержащих вирусов различных видов. Вместе с тем дефицит селена может быть спровоцирован длительным приемом лекарственных препаратов, дефицитом магния и марганца.

Содержание германия (Ge) в сыворотке крови у здоровых и больных показано в табл. 5. У больных содержание Ge в среднем не дотягивает до нижней границы нормы, тогда как у здоровых содержание этого микроэлемента укладывается в нормальный диапазон. Ge принимает участие в иммунных процессах, усиливая естественную киллерную активность и индукцию интерферона. Поэтому здесь есть два варианта объяснения снижения содержания Ge в сыворотке крови заболевших: это может быть его усиленное расходование с целью ингибирования размножения вирусов, или, напротив, дефицит Ge вызвал снижение иммунного фона [1], [21].

Содержание молибдена (Mo) в сыворотке крови у здоровых и больных  показано в табл. 6. Выявлено, что   содержание Mo у больных и здоровых также достоверно различается. Обусловлена предрасположенность к заболеванию дефицитом этого микроэлемента, или в процессе иммунной защиты идет перераспределение его из сыворотки крови в ткани, пока неясно [1]. 

Содержание кобальта (Co) в сыворотке крови у здоровых и больных  показано в табл. 7. Несмотря на то, что содержание Co в сыворотке крови больных не выходит за нормативные показатели, наблюдается существенная разница почти в 5 раз  с показателями в контрольной группе здоровых. Учитывая отрицательную роль Co в отношении иммунных процессов, не исключено, что его повышенное содержание, в сочетании с дисбалансом других микроэлементов, ослабляет организм, усиливая вирулентность инфекционного агента  [10].

В настоящее время нет чёткого понимания того, как именно происходит взаимодействие между собой содержания тех или иных микроэлементов.  Биологические механизмы взаимодействия между этими факторами и риском развития иммунодефицитных состояний сложны и продолжают интенсивно изучаться. Вместе с тем оксидативный стресс  провоцируется микроэлементозами [15]. Показано влияние хронического оксидативного стресса на уровни секреции эндогенных  стероидов и метаболических гормонов, на чувствительность к инсулину и развитие хронического воспаления,  связь оксидативного стресса с гиперметилированием ДНК, уменьшением длины теломер, снижением иммунной функции и нарушением баланса кишечного микробиома [15], [6], [1].  Микроэлементный дисбаланс запускает  за собой каскад патологических реакций: нарушается биосинтез и метаболизм половых гормонов; активируется субклиническое хроническое слабовыраженное воспаление и явление окислительного стресса; изменяются физиологические превращения адипокинов; нарушается межклеточный гомеостаз и возникают нарушения на клеточном и микрососудистом уровне, изменяется эпителиально-мезенхимальное взаимодействие и развивается стресс эндоплазматического ретикулума; нарушается миграция клеток-предшественников; нарушаются циркадные ритмы; активируются дополнительные важные факторы, такие как кишечный микробиом  [1], [20], [22], [10].

Влияние микроэлементов на ряд биохимическим, иммунологических, антиоксидантных и других систем организма, которые прямо или опосредованно принимают участие в механизмах противовирусной защиты, неоднозначно. К тому же, взаимодействие микро- и макроэлементов, различные формулы их дисбаланса также недостаточно изучены. Не вызывает сомнения, что микроэлементный статус имеет большое значение для нормального функционирования организма. Отсутствие коррекции микроэлементного статуса приводит к хроническому оксидативному стрессу, что чревато последствиями в виде развития тяжёлых иммунодефицитных состояний [1], [15],  [20]. 

Известно, что цинк необходим для стабилизации структуры ДНК, РНК и рибосом и незаменим  на многих ключевых этапах вирусной инфекции. В иммунном ответе цинку принадлежит важная биологическая роль: он способен индуцировать апоптоз в CD4+, CD8+, TCRlo и CD3lo тимоцитах   и ингибировать активность каспазы-3,  при дефиците Zn резко снижается и активность тимидинкиназы, функциональная активность лимфоцитов зависит от Zn-зависимой нуклеозидфосфорилазы, катионы Zn повышают продукцию гамма-интерферона и способствуют высвобождению ИЛ-2 [22], [23], [12], [16]. В настоящий момент Zn обнаружен более чем в двухстах металлоферментах, участвующих в различных метаболических процессах [11].

Cu принимает активное участие в широком спектре биохимических реакций в качестве важной составляющей электрон-переносящих протеинов, катализирующих реакции окисления органических субстратов молекулярным кислородом [5], [4], [24].  Усвоение и обмен Cu тесно связаны с содержанием других макро- и микроэлементов. Установлено, что существует физиологический антагонизм между медью, с одной стороны, и   марганцем, цинком, кальцием – с другой [7].

Марганец (Mn), жизненноважный МЭ, дефицит которого у человека впервые был описан E.A. Doisey в семидесятых годах XX века как Mn-зависимый диабет [3].   В биохимических процессах он выступает  как компонент молекул ферментов и способен вмешиваться в иммунологические механизмы, ускорять процесс транскрипции путем активации РНК-нуклеотидил­трансферазы, влиять на обмен фосфолипидов клеточных мембран  [5], [24]. Mn   стимулировать синтез интерферонов и  через повышение продукции этих цитокинов, активировать естественную киллерную активность [1]. 

Важная биологическая роль эссенциальных микроэлементов в функционировании систем организма, в том числе, в снижении резистентности к инфекционным агентам, вследствие нарушения иммунной защиты, не вызывает сомнения. Дисбаланс  микроэлементов достоверно более значимо выражен у лиц, заболевших коронавирусной инфекцией. Мы далеки от мысли считать микроэлементный дисбаланс главным этиологическим фактором иммунодефицитных состояний и фактором повышения риска инфекционной патологии, однако, при наличии других сопутствующих патологий, при   индивидуальной особой чувствительности к тому или иному микроэлементу, микроэлементоз может сыграть провоцирующую роль в восприимчивости к тому или иному патогенному вирусу.

Микроэлементозы, возникновение которых зависит не только от полноценного питания, но и от места географического проживания, могут играть  немаловажную роль в иммунодефицитных состояниях, и их содержанию в организме следует уделять пристальное внимание.