Abnormal values of trace elements and blood metals in patients with metabolic syndrome, depending on its components

Full Text

АГ - артериальная гипертензия АЭС - атомно-эмиссионная спектрометрия ДЛ - дислипидемия ИМТ - индекс массы тела ИСП - индуктивно-связанная плазма ЛПВП - липопротеиды высокой плотности ЛПНП - липопротеиды низкой плотности МК - металлы крови МС - метаболический синдром МЭ - микроэлементы ОТ - окружность талии ОХС - общий холестерин ТГ - триглицериды ФК - функциональный класс HbAlc - гликированный гемоглобин Введение Хорошо известно, что микроэлементы (МЭ) выступают как необходимые катализаторы различных биохимических процессов, им отводится значительная роль в адаптации организма [1]. Несмотря на то что МЭ и металлы крови (МК) содержатся в организме в очень малых количествах, в пределах 10-3 - 10-2 %, они являются важнейшими компонентами системы, участвующей в регулировании жизненных функций организма [2, 3]. Выделяют «эссенциальные» МЭ и МК, такие как Fe, Cu, Zn, Co, Cr, Mo, Mn, и «токсичные» МЭ, к которым относят Al, Cd, Pb, Hg, Be, Ba. При отсутствии или недостаточном поступлении «эссенциальных» МЭ нарушается нормальная жизнедеятельность организма, в то время как длительное воздействие «токсичных» МЭ приводит к увеличению в плазме крови маркеров воспаления, таких как С-реактивный белок, гомоцистеин и фибриноген [4]. В связи с этим ряд исследователей полагают, что, являясь плазменными факторами микроциркуляции, «токсичные» МЭ могут быть ранними предикторами развития сердечно-сосудистой патологии [5]. Наряду с этим отмечено, что самые высокие показатели маркеров воспаления регистрируются у лиц с избыточной массой тела [6]. Анализ работ отечественных и зарубежных ученых, выполненных на клеточном, тканевом и организменном уровнях, а также клинико-биохимические наблюдения неопровержимо указывают на то, что имеющие место сдвиги в обмене биоэлементов при атеросклерозе, нарушениях углеводного и липидного обменов, некоторых эндокринных и сердечно-сосудистых заболеваниях являются звеньями патогенеза данных состояний [5]. Согласно немногочисленным данным литературы, при метаболическом синдроме (МС) также выявлены нарушения в микроэлементном статусе организма [7]. В связи с этим наряду с исследованием классических факторов риска сердечно-сосудистой патологии в последние годы учеными все чаще рассматривается роль МЭ и МК как одного из возможных механизмов развития МС и сердечно-сосудистых заболеваний [8]. Цель настоящей работы - оценка содержания ряда «токсичных» (Al, Cd, Pb) и «эссенциальных» (Fe, Cu, Zn, Co, Cr, Ni и Se) МЭ и МК у больных МС в зависимости от его отдельных компонентов. Материалы и методы В исследование включено 112 больных МС (45 мужчин и 67 женщин; средний возраст 61,4±7,2 года, средняя продолжительность МС 8,7±5,2 года). В группу контроля включены 25 человек (10 мужчин и 15 женщин) без сердечно-сосудистых и других заболеваний, сопоставимых с группой больных МС по основным демографическим показателям (табл. 1). Исследование проводилось в соответствии с Хельсинкской декларацией о правах человека. Все больные дали согласие на участие в исследовании. Критерии включения в основную группу: пациенты в возрасте 20-70 лет с диагностированным МС согласно критериям ВНОК/РМОАГ (2009), получающие стандартную терапию для коррекции клинических проявлений МС: антигипертензивные, сахароснижающие, гиполипидемические препараты [9]. Критерии исключения из исследования: наличие симптоматической АГ, острый коронарный синдром, нарушения сердечного ритма и проводимости, сердечная недостаточность III-IV функционального класса (ФК) по NYHA, тяжелые формы цереброваскулярной болезни, клинико-лабораторные проявления хронических заболеваний печени и почек, злокачественные новообразования, воспалительные заболевания любой локализации, анемии и эритроцитозы. Всем пациентам проведено стандартное лабораторно-инструментальное обследование: клинический анализ крови, биохимический анализ крови - глюкоза, триглицериды (ТГ), общий холестерин (ОХС) и его фракции - липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), липопротеиды высокой плотности (ЛПВП), гликированный гемоглобин (HbAlc); коагулограмма, электрокардиограмма. Исследование МК проводилось путем атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП). Метод основан на измерении интенсивности излучения света, который испускается атомами, возбужденными индуктивно-связанной аргоновой плазмой (ИСП), на определенных длинах волн. ИСП является плазменным разрядом, возбуждаемым аргоновым током, и в дальнейшем поддерживается воздействием высокочастотного поля на ионизированный аргон. При статистической обработке полученных результатов использовались стандартные статистические методы и пакет программ Statistica 10.0 (StstSoft Inc., США). Цифровые результаты описывались с указанием средней по совокупности M ± стандартное отклонение (σ). Для сравнения средних показателей между двумя независимыми выборками применяли тест Манна-Уитни. Достоверность различий между качественными показателями оценивалась с помощью критерия χ2. Достоверными считали результат статистических исследований при вероятности ошибки p<0,05. Клиническая характеристика обследованных групп представлена в табл. 1. Основная и контрольная группы достоверно не различались по возрасту и полу. У большинства представителей основной группы больных МС имелось 4 диагностических критерия МС (68%). В основной обследуемой группе больных МС статистически значимо чаще выявлялись АГ, дислипидемия (ДЛ), нарушение углеводного обмена как ведущие компоненты МС (см. табл. 1). Результаты При исследовании содержания МЭ и МК в целом в группе больных МС выявлялись достоверно более высокие уровни «токсичных» МЭ - Al, Cd, Pb - наряду со снижением содержания «эссенциального» элемента Zn по сравнению с контрольной группой (табл. 2). При этом выявлена выраженная положительная корреляционная связь между фактом наличия МС и уровнем «токсичных» микроэлементов - Al (r=0,71; p<0,05), Cd (r=0,76; p<0,05) и Pb (r=0,67; p<0,05; рис. 1). Полученные данные свидетельствуют о взаимосвязи нарушенного микроэлементного обмена в виде увеличения содержания «токсичных» МЭ у больных МС. В соответствии с целью нашего исследования мы изучили зависимость уровней МЭ и МК от некоторых компонентов МС. При изучении взаимосвязи МЭ и МК и величины ИМТ в целом по группе нами не получено статистически достоверных различий в уровне изучаемых показателей. Однако выборочный анализ зависимости МЭ и МК от величины окружности талии (ОТ) выявил положительную корреляционную связь с уровнем Cu (r=0,27; p<0,05), Cr (r=-0,35; p<0,05), Al (r=0,29; p<0,05), Cd (r=0,31; p<0,05) и Pb (r=0,43; p<0,05) и отрицательную с Zn (r=-0,29; p<0,05). Достоверных различий уровней Fe, Co, Se и Ni у больных МС с высокими значениями ОТ и контролем не обнаружено. Нами исследовалось содержание МЭ и МК в зависимости от ДЛ. Анализ взаимосвязи уровня МК от показателей ОХС выявил достоверную положительную корреляционную связь с содержанием Cu (r=0,52; p<0,05), Fe (r=0,30; p<0,05), Cr (r=0,25; p<0,05), Al (r=0,34; p<0,05), Pb (r=0,43; p<0,05), Cd (r=0,34; p<0,05) и отрицательную с Zn (r=-0,24; p<0,05; рис. 2). При исследовании зависимости уровней МЭ и МК от показателей ЛПВП получена достоверная положительная корреляционная связь с уровнями Zn (r=0,35; p<0,05) и Se (r=0,28; p<0,05) и отрицательная с Cu (r=-0,29; p<0,05), Al (r=-0,31; p<0,05) и Pb (r=-0,27; p<0,05). Взаимосвязь между уровнями Fe, Co, Cr, Cd Ni была статистически не значимой. При исследовании взаимосвязи уровня МЭ и МК от показателей ЛПНП получена достоверная положительная корреляционная связь с уровнями Fe (r=0,45; p<0,05), Cu (r=0,63; p<0,05), Cr (r=0,35; p<0,05), Al (r=0,30; p<0,05), Cd (r=0,37; p<0,05) и Pb (r=0,33; p<0,05; рис. 3) и отрицательная с Zn (r=-0,38; p<0,05). Взаимосвязь между уровнями Co, Se и Ni была статистически не значимой. При исследовании взаимосвязи уровня МЭ и МК в зависимости от параметров ТГ достоверная положительная корреляционная связь выявлена лишь с уровнем Se (r=0,25; p<0,05). Полученные нами результаты свидетельствуют о взаимосвязи метаболизма МЭ и МК с нарушениями липидного обмена. Как видно из полученных данных, у «токсичных» МЭ и МК отмечалась положительная корреляционная связь с большинством атерогенных липидных фракций, в то время как с «эссенциальными» МЭ и МК отмечалась отрицательная корреляционная связь. Эти результаты согласуются с весьма немногочисленными данными литературы о влиянии «токсичных» МЭ и МК на усиление модификации плазменных и клеточных липидов. Имеются сведения, что снижение «эссенциальных» МЭ и МК способствует нарушению системы антиоксидантной защиты, а это, в свою очередь, ускоряет процессы атерогенеза и развития сердечно-сосудистой патологии [3]. При сравнении концентрации МЭ и МК у лиц, страдающих МС, в группах с нарушением углеводного обмена и с нормальной гликемией статистически значимые отличия выявлены в отношении 7 химических элементов. Получены достоверно более высокие уровни Fe, Cu, Cr, Al, Cd, Pb и низкие - Zn у больных МС с гипергликемией при сравнении с пациентами без гипергликемии (табл. 3). Уровни Co, Se, Ni статистически значимо не различались в подгруппах больных МС с наличием и отсутствием гипергликемии (см. табл. 3). Анализ взаимосвязи уровня МЭ и МК и уровня HbAlc показал достоверную положительную корреляционную связь: Cu (r=0,30; p<0,05), Cr (r=0,26; p<0,05), Al (r=0,28; p<0,05), Pb (r=0,28; p<0,05), Cd (r=0,35; p<0,05) и отрицательную с Zn (r=-0,3; p<0,05; рис. 4). Полученные результаты свидетельствуют, что у пациентов с нарушениями углеводного обмена содержание «токсичных» МЭ и МК достоверно выше, чем у лиц без гипергликемии. Выявленное достоверное снижение содержания Zn, входящего в состав многих ферментов и являющегося важным «эссенциальным» элементом в организме человека, при нарушении углеводного обмена может свидетельствовать о нарушении обменных процессов, регулируемых инсулином, который, как известно, является цинксодержащим гормоном. Обсуждение В проведенном исследовании выявлено достоверное повышенное содержание «токсичных» (Al, Cd, Pb) и снижение «эссенциального» МЭ (Zn) у больных МС. Так, при наличии МС уровень Al, Cd и Pb практически в 5 раз превышал показатели контрольной группы, а уровень Zn был на 40% ниже, чем у лиц без МС (см. табл. 2). Анализ изучаемых показателей от отдельных компонентов МС выявил разнонаправленные результаты - так, к примеру, если уровень «токсичных» МЭ и МК (Al, Pb) отрицательно коррелировал с величиной ЛПВП: Al (r=-0,31; p<0,05) и Pb (r=-0,27; p<0,05), то «эссенциальный» МЭ Zn проявлял положительную корреляционную связь (r=0,35; p<0,05) с данным параметром. Это может свидетельствовать о взаимосвязи таких клинических компонентов МС, как абдоминальное ожирение, липидные нарушения и расстройства углеводного обмена с микроэлементным метаболизмом. Следовательно, «токсичные» и «эссенциальные» МЭ и МК оказывали противоположный эффект на липидный обмен при МС. Особый интерес вызывает наличие отрицательной корреляционной связи между уровнем Zn и показателем ОТ. В литературе имеются немногочисленные исследования, подтверждающие снижение уровня Zn у больных с ожирением [7]. Авторы объясняют это повышенной продукцией кортизола и адипоцитокинов в условиях избыточного накопления жировой ткани, что приводит к экспрессии цинкового транспортера ZipM и связанного с ним Zn и способствует снижению содержания последнего в плазме крови. По данным А.П. Авцына и соавт., пониженные показатели Zn и Cr, входящих в состав антиоксидантных систем, у больных с ожирением и инсулинорезистентностью также свидетельствуют о взаимосвязи метаболических нарушений с расстройством микроэлементного состава крови, участвующего в процессах атерогенеза [2]. Согласно исследованиям указанной группы авторов, повышение содержания «токсичных» МЭ и МК приводит к активации перекисного окисления липидов, что также способствует развитию атеросклеротического поражения сосудов. Результаты нашей работы, выявившие повышение уровня «токсичных» (Al, Cd, Pb) МЭ и МК у больных МС, подтверждают взаимосвязь изучаемых показателей с ДЛ, которая составляет патогенетическую основу сердечно-сосудистой патологии, в том числе и при МС. По результатам проведенного исследования, наибольшие изменения МЭ и МК (Fe, Cu, Zn, Cr, Al, Cd, Pb) выявлены при наличии нарушений углеводного обмена (см. табл. 3). Известно, что в условиях «хронической» гипергликемии происходят процессы гликозилирования как плазменных, так и находящихся на поверхности биомембран клеток, белково-липидных соединений [8]. Допускают, что МЭ и МК, входящие в состав многих белково-липидных биоактивных соединений, также могут подвергаться гликозилированию, что приводит к нарушению их содержания в организме [2]. Таким образом, наличие МС и таких его компонентов, как гиперлипидемия и гипергликемия, в значительной степени взаимосвязаны с метаболизмом МЭ и МК, что в ряде случаев требует их медикаментозной коррекции. Заключение У больных МС достоверно снижено содержание Zn и повышен уровень Al, Cd, Pb. У больных МС с наличием ДЛ выявлена прямая корреляционная взаимосвязь между содержанием Fe, Cu, Cr, Al, Pb, Cd и уровнями ОХС, ЛПНП и ТГ и обратная взаимосвязь с уровнем Zn. Отмечено достоверное повышение уровней Fe, Cu, Cr, Al, Pb, Cd и снижение уровня Zn у больных МС с нарушением углеводного обмена. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

V I Podzolkov

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Moscow, Russia

T V Korolyova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Moscow, Russia

M G Kudryavtseva

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: mariya.georgievna@inbox.ru
Moscow, Russia

References

Supplementary files