Изучение взаимосвязи концентраций меди и цинка в сыворотке крови с маркерами воспаления

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2023-05-05

Г.Д. Морозова(1), Е.Д. Намиот(1), Е.В. Рылина(1, 2), Т.В. Коробейникова(1, 2),
А.А. Цыбулина(1), А.Р. Садыков(3), В.В. Юрасов(2, 3), А.В. Скальный(1, 2),
1-Первый Московский государственный медицинский
университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет),
Российская Федерация, 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2;
2-ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»,
Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6;
3-Лаборатория метаболомной диагностики,
Российская Федерация, 117630, Москва, Старокалужское шоссе, д. 63

Введение. По современным представлениям, воспалительный процесс является одним из ключевых звеньев в развитии сердечно-сосудистых, аутоиммунных, неврологических, онкологических заболеваний, а также метаболического синдрома, осложнений сахарного диабета, патологий дыхательной системы. Реализация нормального воспалительного ответа требует метаболических и клеточных ресурсов, функциональности ферментативных и антиоксидантных систем, что, в свою очередь, зависит от обеспеченности организма макро- и микроэлементами. Исследования показали, что цинк и медь являются одними из основных элементов, связанных с воспалением. Цель исследования – рассмотреть взаимосвязи концентраций меди и цинка сыворотки крови с маркерами воспаления. Материал и методы. В исследовании рассмотрены корреляции между концентрациями меди и цинка сыворотки крови и различными показателями воспаления у 1153 человек в возрасте от 18 до 86 лет. У обследованных были определены концентрации С-реактивного белка (СРБ), СОЭ, ферритина, церулоплазмина, лейкоцитов, нейтрофилов, фибриногена, мочевой кислоты, меди, цинка. Микроэлементы сыворотки крови были измерены методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, остальные показатели были определены стандартными методами. Проведен корреляционный анализ с использованием коэффициента Спирмена. Результаты. Наиболее сильные статистически значимые корреляции (p
Ключевые слова: 
воспаление, маркеры, сыворотка крови, медь, цинк
Для цитирования: 
Морозова Г.Д., Намиот Е.Д., Рылина Е.В., Коробейникова Т.В., Цыбулина А.А., Садыков А.Р., Юрасов В.В., Скальный А.В. Изучение взаимосвязи концентраций меди и цинка в сыворотке крови с маркерами воспаления. Молекулярная медицина, 2023; (5): 36-40https://doi.org/10.29296/24999490-2023-05-05
Список литературы: 
  1. Barbu E., Popescu M.R., Popescu A.C., Balanescu S.M. Inflammation as A Precursor of Atherothrombosis, Diabetes and Early Vascular Aging. Int J. Mol. Sci. 2022; 23 (2): 963. DOI: 10.3390/ijms23020963.
  2. Xie J., Van Hoecke L., Vandenbroucke R.E. The Impact of Systemic Inflammation on Alzheimer's Disease Pathology. Front Immunol. 2022; 12: 796867. DOI: 10.3389/fimmu.2021.796867.
  3. Nelson D.L., Michael M.C. Lehninger Principles of Biochemistry. 7th ed., W.H. Freeman. 2017.
  4. Максимчук Т.П., Скальный А.В., Радыш И.В. Бионеорганическая химия с основами медицинской элементологии: учебник. М.: Российский ун-т дружбы народов. 2019; 624.
  5. [Maksimchuk T.P., Skalnyj A.V., Radysh I.V. Bioinorganic chemistry with the basics of medical elementology: a textbook. Rossijskij un-t druzhby narodov. 2019; 624 (in Russian)]
  6. Meng H., Ruan J., Yan Z., Chen Y., Liu J., Li X., Meng F. New Progress in Early Diagnosis of Atherosclerosis. Int J. Mol. Sci. 2022; 23 (16): 8939. DOI: 10.3390/ijms23168939.
  7. Gardner D.S., Allen J.C., Goodson D., Harvey D., Sharman A., Skinner H., Szafranek A., Young J.S. Bailey E.H., Devonald M.A. Urinary Trace Elements Are Biomarkers for Early Detection of Acute Kidney Injury. Kidney Int Rep. 2022; 7 (7): 1524–38. DOI: 10.1016/j.ekir.2022.04.085.
  8. Vorotnikov A.V., Stafeev I.S., Menshikov M.Y., Shestakova M.V., Parfyonova Y.V. Latent Inflammation and Defect in Adipocyte Renewal as a Mechanism of Obesity-Associated Insulin Resistance. Biochemistry (Mosc). 2019; 84 (11): 1329–45. DOI: 10.1134/S0006297919110099.
  9. Al-Saleh I., Alrushud N., Alnuwaysir H., Elkhatib R., Shoukri M., Aldayel F., Bakheet R., Almozaini M. Essential metals, vitamins and antioxidant enzyme activities in COVID-19 patients and their potential associations with the disease severity. Biometals. 2022; 35 (1): 125–45. DOI: 10.1007/s10534-021-00355-4.
  10. Scassellati C., Bonvicini C., Benussi L., Ghidoni R., Squitti R. Neurodevelopmental disorders: Metallomics studies for the identification of potential biomarkers associated to diagnosis and treatment. J. Trace Elem Med. Biol. 2020; 60: 126499. DOI: 10.1016/j.jtemb.2020.126499.
  11. Skalny A.V., Aschner M., Tinkov A.A. Zinc. Adv Food Nutr Res. 2021; 96: 251–310. DOI: 10.1016/bs.afnr.2021.01.003.
  12. Kim B., Lee W.W. Regulatory Role of Zinc in Immune Cell Signaling. Mol Cells. 2021; 44 (5): 335–41. DOI: 10.14348/molcells.2021.0061.
  13. Olechnowicz J., Tinkov A., Skalny A., Suliburska J. Zinc status is associated with inflammation, oxidative stress, lipid, and glucose metabolism. J. Physiol Sci. 2018; 68 (1): 19–31. DOI: 10.1007/s12576-017-0571-7.
  14. Scheiber I., Dringen R., Mercer J.F. Copper: effects of deficiency and overload. Met Ions Life Sci. 2013; 13: 359–87. DOI: 10.1007/978-94-007-7500-8_11.
  15. Davalli P., Mitic T., Caporali A., Lauriola A., D'Arca D. ROS, Cell Senescence, and Novel Molecular Mechanisms in Aging and Age-Related Diseases. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 3565127. DOI: 10.1155/2016/3565127.
  16. Ridker P.M., Silvertown J.D. Inflammation, C-reactive protein, and atherothrombosis. J. of periodontology. 2008; 79: 1544–51. DOI: 10.1902/jop.2008.080249
  17. Pepys M.B., Hirschfield, G.M. C-reactive protein: a critical update. The J. of clinical investigation. 2003; 111 (12): 1805–12. DOI: 10.1172/JCI18921
  18. Shrivastava A.K., Singh H.V., Raizada A., Singh S.K. C-reactive protein, inflammation and coronary heart disease. The Egyptian Heart J. 2015; 67 (2): 89–97. DOI:10.1016/j.ehj.2014.11.005
  19. Dong J., Wang X., Xu C., Gao M., Wang S., Zhang J., Tong H., Wang L., Han Y., Cheng N., Han Y. Inhibiting NLRP3 inflammasome activation prevents copper-induced neuropathology in a murine model of Wilson’s disease. Cell death & disease. 2021; 12 (1): 87. DOI: 10.1038/s41419-021-03397-1
  20. Bui V.Q., Stein A.D., DiGirolamo A.M., Ramakrishnan U., Flores-Ayala R.C., Ramirez-Zea M., Grant F.K., Villalpando S., Martorell R. Associations between serum C-reactive protein and serum zinc, ferritin, and copper in Guatemalan school children. Biological trace element research. 2012; 148: 154–60. DOI: 10.1007/s12011-012-9358-0
  21. Luojus M.K., Lehto S.M., Tolmunen T., Elomaa A.P., Kauhanen J. Serum copper, zinc and high-sensitivity C-reactive protein in short and long sleep duration in ageing men. J of Trace Elements in Medicine and Biology. 2015; 32: 177–82. DOI: 10.1016/j.jtemb.2015.07.008
  22. Devanarayanan S., Nandeesha H., Kattimani S., Sarkar S., Jose J. Elevated copper, hs C-reactive protein and dyslipidemia in drug free schizophrenia: relation with psychopathology score. Asian journal of psychiatry. 2016; 24: 99–102. DOI: 10.1016/j.ajp.2016.08.025
  23. Prasad A.S. Zinc is an antioxidant and anti-inflammatory agent: its role in human health. Frontiers in nutrition. 2014; 1: 14. DOI: 10.3389/fnut.2014.00014
  24. Jarosz M., Olbert M., Wyszogrodzka G., Młyniec K., Librowski T. Antioxidant and anti-inflammatory effects of zinc. Zinc-dependent NF-κB signaling. Inflammopharmacology. 2017; 25: 11–24. DOI: 10.1007/s10787-017-0309-4
  25. Foster M., Samman S. Zinc and regulation of inflammatory cytokines: implications for cardiometabolic disease. Nutrients. 2012; 4 (7): 676–94. DOI: 10.3390/nu4070676
  26. Haase H., Ober-Blobaum J.L., Engelhardt G., Hebel S., Heit A., Heine H., Rink L. Zinc signals are essential for lipopolysaccharide-induced signal transduction in monocytes. The J. of Immunology. 2008; 181 (9): 6491–502. DOI: 10.4049/jimmunol.181.9.6491
  27. Gammoh N.Z., Rink L. Zinc in infection and inflammation. Nutrients. 2017; 9 (6): 624. DOI: 10.3390/nu9060624
  28. Sharma V.K., Tumbapo A., Pant V., Aryal B., Shrestha S., Yadav B.K., Tuladhar E.T., Bhattarai A., Raut M. Ceruloplasmin, a potential marker for glycemic status and its relationship with lipid profile in Type II diabetes mellitus. Asian J. Med. Sci. 2018; 9 (2): 13–8. DOI: 10.3126/ajms.v9i2.19003
  29. Nobili V., Siotto M., Bedogni G., Ravà L., Pietrobattista A., Panera N., Alisi A., Squitti R. Levels of serum ceruloplasmin associate with pediatric nonalcoholic fatty liver disease. J of pediatric gastroenterology and nutrition. 2013; 56 (4): 370–5. DOI: 10.1097/MPG.0b013e31827aced4.
  30. Arenas de Larriva A.P., Limia-Pérez L., Alcalá-Diaz J.F., Alonso A., López-Miranda J., Delgado-Lista J. Ceruloplasmin and coronary heart disease–a systematic review. Nutrients. 2020; 12 (10): 3219. DOI: 10.3390/nu12103219
  31. Louro M.O., Cocho J.A., Mera A., Tutor J.C. Immunochemical and enzymatic study of ceruloplasmin in rheumatoid arthritis. J of trace elements in medicine and biology. 2000; 14 (3): 174–8. DOI: 10.1016/S0946-672X(00)80007-3
  32. Sandstead H.H. Requirements and toxicity of essential trace elements, illustrated by zinc and copper. The Am. J. of clinical nutrition. 1995; 61 (3): 621–4. DOI: 10.1093/ajcn/61.3.621S
  33. 32. Jensen T., Kierulf P., Sandset P.M., Klingenberg O., Joø G.B., Godal H.C., Skjønsberg O.H. Fibrinogen and fibrin induce synthesis of proinflammatory cytokines from isolated peripheral blood mononuclear cells. Thrombosis and haemostasis. 2007; 97 (05): 822–9. DOI: 10.1160/TH07-01-0039
  34. Davalos D., Akassoglou K. Fibrinogen as a key regulator of inflammation in disease. Seminars in immunopathology. 2012; 34: 43–62. DOI: 10.1007/s00281-011-0290-8
  35. Lu P.P., Liu J.T., Liu N., Guo F., Ji Y.Y., Pang X. Pro-inflammatory effect of fibrinogen and FDP on vascular smooth muscle cells by IL-6, TNF-α and iNOS. Life sciences. 2011; 88 (19–20): 839–45. DOI: 10.1016/j.lfs.2011.03.003
  36. Sitrin R.G., Pan P.M., Srikanth S., Todd R.F. Fibrinogen activates NF-κB transcription factors in mononuclear phagocytes. The J. of Immunology. 1998; 161 (3): 1462–70.
  37. Malek F., Spacek R., Polasek R., Karel I. Relation between levels of acute phase proteins and copper and the parameters of systolic and diastolic left ventricular function in patients with chronic heart failure. Casopis Lekaru Ceskych. 2002; 141 (14): 456–9.
  38. Zhou S., Zhang F., Chen F., Li P., He Y., Wu J., Dong L., Wang C., Wang X., Zhang W., Sun W. Micronutrient level is negatively correlated with the neutrophil-lymphocyte ratio in patients with severe COVID-19. Int. J. of clinical practice. 2022; 2022. DOI: 10.1155/2022/6498794
  39. Bui V.Q., Stein A.D., DiGirolamo A.M., Ramakrishnan U., Flores-Ayala R.C., Ramirez-Zea M., Grant F.K., Villalpando S., Martorell R. Associations between serum C-reactive protein and serum zinc, ferritin, and copper in Guatemalan school children. Biological trace element research. 2012; 148: 154–60. DOI: 10.1007/s12011-012-9358-0
  40. Elsaadany E., Amin S., Abdel-Hafez M., El Amrousy D., Kasem S., Abd Elaziz D., Shawky D. Study of Serum Ferritin, Zinc, and Copper Levels in Children With Helicobacter pylori Gastritis and the Effect of the Treatment. J of Pediatric Gastroenterology and Nutrition. 2022; 75 (5): 88–93. DOI: 10.1097/MPG.0000000000003585
  41. Jiang T., Xie D., Wu J., He H., Wang H., Wang N., Zhu Z., Wang Y., Yang T. Association between serum copper levels and prevalence of hyperuricemia: a cross-sectional study. Scientific Reports. 2020; 10 (1): 8687. DOI: 10.1038/s41598-020-65639-0.
  42. Li L.Z., Zhou G.X., Li J., Jiang W., Liu B.L., Zhou W. Compounds containing trace element copper or zinc exhibit as potent hyperuricemia inhibitors via xanthine oxidase inactivation. J. of Trace Elements in Medicine and Biology. 2018; 49: 72–8. DOI: 10.1016/j.jtemb.2018.04.019