Роль микроэлементного гомеостаза в патогенезе заболеваний верхних дыхательных путей | И.Е. Берест,  Т.П. Тананакина

Роль микроэлементного гомеостаза в патогенезе заболеваний верхних дыхательных путей

    Актуальность проблемы

    В результате промышленного загрязнения окружающей среды происходит накопление токсичных веществ в различных биологических средах человека. Поскольку содержание элементов в организме сбалансировано, увеличение содержания какого-либо токсичного элемента приводит к снижению концентрации антагонистов, эссенциальных элементов, играющих важную роль в жизнедеятельности организма [1]. В настоящее время особое внимание уделяется проблемам микроэлементного гомеостаза организма, нарушения которого, как показывают исследования, могут сопровождать многие патологические состояния различных органов и систем [2–6]. Ухудшение экологической обстановки в последние годы приводит к резкому увеличению числа аллергических и воспалительных заболеваний верхних дыхательных путей (ВДП) [7, 8], что обусловливает актуальность изучения роли дисэлементозов в этиологии и патогенезе данных заболеваний.

    Тяжелые металлы и их биологическая роль  в организме

    Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением является загрязнение тяжелыми металлами. К тяжелым металлам относятся более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева, масса атомов которых составляет свыше 50 атомных единиц. Свинец (Pb), цинк (Zn), кадмий (Cd), ртуть (Hg), молибден (Mo), хром (Cr), марганец (Mn), никель (Ni), олово (Sn), кобальт (Co), титан (Ti), медь (Cu), железо (Fe), ванадий (V) являются тяжелыми металлами [9].
    Многие тяжелые металлы, такие Fe, Cu, Zn, Mo, участвуют в биологических процессах и в определенных количествах являются необходимыми для функционирования организма человека микроэлементами, т. е. обладают эссенциальными (от лат. essentialis — сущностный) свойствами. Эта группа элементов активно участвует в биологических процессах, входя в состав многих ферментов.
    Тяжелые металлы обладают высокой способностью к многообразным химическим, физико-химическим и биологическим реакциям. Многие из них имеют переменную валентность и участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Тяжелые металлы и их соединения способны перемещаться и перераспределяться в биосредах [9].
    Fe, Zn, Cu, Mn, Co, Cr выполняют в организме множество функций: транспорт кислорода, катализ метаболических реакций окисления/восстановления, обеспечение трехмерной структуры некоторых молекул. Металлы, не играющие полезной роли в биологических процессах, такие как Pb и Hg, определяются как токсичные [1].

    Влияние тяжелых металлов на дыхательные пути

    Проникая через дыхательные пути, тяжелые металлы даже в низких концентрациях вызывают значительные повреждения клеток организма [10]. Металлы могут проникать внутрь клетки через кальциевые ионные каналы L-типа или вступать в реакции с поверхностными структурами клетки. Во внеклеточном пространстве тяжелые металлы могут повредить клеточные стенки, ионные каналы. Если тяжелые металлы преодолели клеточную стенку и проникли в клетку, то они в первую очередь начинают влиять на ферменты и ферментные системы, которые необходимы для производства энергии, приводя к окислительному стрессу, индуцированному свободными радикалами [1]. Также внутри клетки металлы могут быть включены в различные клеточные компоненты, что приводит к дальнейшему повреждению клетки (нарушение синтеза белка, ДНК, потеря клеточной энергии). Кроме того, они могут повредить клетки иммунной системы путем уменьшения их количества или инактивировать их, что приводит к иммунодефицитным заболеваниям. Отмечается, что накопление Cd в бронхиальном секрете приводит к снижению защитных механизмов против бактериальных инфекций за счет уменьшения количества альвеолярных макрофагов [10, 11]. Кроме того, высокие или низкие концентрации металлов могут вызывать дисбаланс в продукции про- и противовоспалительных цитокинов, что приводит к иммуносупрессивным состояниям [11, 12]. В многочисленных исследованиях выхлопные газы от дизельных двигателей у мышей в экспериментальных условиях приводили к увеличению продукции иммуноглобулинов класса Е, эозинофилии, увеличению продукции Т-лимфоцитами хелперами II типа (Th 2) цитокинов, гиперплазии бокаловидных клеток и гиперреактивности бронхов [13–15]. В исследованиях Т. Kobayashi (2000) при воздействии выхлопных газов от дизельного топлива у сенсибилизированных морских свинок появлялись симптомы аллергического ринита, эозинофильного воспаления [16].
    Таким образом, токсичные металлы могут нарушать все основные функции клеток и органов.

    Исследования микроэлементного гомеостаза

    Ю.В. Митин с соавт. (1994) изучали минеральный обмен в тканях носа при различных формах хронического ринита. Авторы исcледовали кусочки тканей нижних носовых раковин, полученные при их резекции, выполненной по поводу гипертрофической, вазомоторной и аллергической форм хронического ринита, на содержание в них различных микроэлементов. Было установлено, что содержание таких химических элементов, как кремний (Si), хлор (Cl), Fe, при хроническом гипертрофическом рините в 2–2,5 раза превышает их содержание при вазомоторном рините, а количество фосфора (P), серы (S), кальция (Ca) и калия (K), напротив, повышено при вазомоторном рините в сравнении с таковым при гипертрофической форме хронического ринита [17].
    Широко используется методика оценки элементного статуса по результатам исследования минерального состава волос [5, 18–20]. Так, в работе С.В. Нотовой (2005) при обследовании пациентов с ОРВИ выявлено достоверное повышение содержания в волосах Cа и магния (Мg), снижение содержания К и Р. У больных с аллергическими реакциями отмечается снижение относительного содержания Hg. Автор указывает, что в литературе отсутствуют данные о клинических проявлениях пониженного содержания Hg в организме, и предполагает, что данный химический элемент обладает эссенциальными свойствами. Такие изменения химических элементов автор не относит к элементозам, но акцентирует внимание на том, что они требуют коррекции [21].
    Д.И. Столяровым (2010) проводилось обследование группы детей с хроническим аденоидитом, ассоциированным с дисбиозом кишечника [22]. В результате определения содержания Cа и Мg в носовом секрете было установлено, что у данной группы больных коэффициент отношения Cа к Мg значительно выше, чем у здоровых детей. Автор предлагает использовать полученные данные в качестве критерия дифференциальной диагностики и контроля лечения хронического аденоидита, ассоциированного с дисбиозом кишечника и без него.
    Сравнительный анализ микроэлементного состава крови у подростков, проживающих в промышленном регионе, показал, что содержание токсичных элементов — Hg, Cd достоверно выше, вместе с тем наблюдается пониженное содержание жизненно важного элемента — селена (Se) [23]. При оценке защитной функции ВДП на метаболическом и клеточном уровне выявлена высокая информативность цитологических показателей риноцитограммы, указывающая на накопление дегенеративных и безъядерных клеток, кариорексис и фагоцитированные апоптозные клетки в виде остаточных телец [23–25].
    Интересны исследования зарубежных авторов, которые выявили повышенное содержание Ni, Cr и мышьяка (As) в полипозной ткани у больных с хроническим полипозным этмоидитом в сравнении с нормальной слизистой оболочкой полости носа [26].
    При параназальных синуситах М.А. Неродо (2014) предлагает корректировать колебания содержания макро- и микроэлементов в экссудате околоносовых пазух препаратами, влияющими на элементный статус больного, что будет способствовать скорейшему выздоровлению и уменьшению количества рецидивов [27].
    Вопрос связи загрязнения воздуха тяжелыми металлами с возникновением аллергических ринитов остается дискутабельным. Ряд работ подтверждает сильные корреляции между степенью загрязнения воздуха и развитием аллергических ринитов и бронхиальной астмы у проживающих в промышленных районах [28, 29]. В противоположность этим результатам в других исследованиях не нашли значимой связи [30, 31]. Также авторы отмечают, что тяжелые металлы могут взаимодействовать с другими аллергенами в воздухе, это может приводить к усилению их аллергизирующих свойств [27, 28, 30]. Для повышения эффективности лечения аллергического ринита Ю.Ю. Самуйловым (2008) был рекомендован алгоритм, включающий предварительную комплексную оценку степени тяжести с последующим контролем эффективности проведенного лечения посредством определения выраженности симптомов, концентрации калия в носовом секрете и индекса иммунного напряжения слизистой оболочки полости носа [32].

    Заключение

    Исследования минерального обмена при различных заболеваниях ВДП являются весьма актуальными, т. к. данные последних лет подтверждают наличие различных микроэлементозов, нарушения соотношений эссенциальных и токсичных элементов в биологических средах у больных. Так называемые дисэлементозы весьма характерны для жителей крупных промышленных городов. Участие тяжелых металлов в биохимических и молекулярных процессах, их влияние на иммунную систему, участие в патогенезе заболеваний ВДП требуют дальнейшего всестороннего изучения данной проблемы с использованием современных методов диагностики.

Поделитесь статьей в социальных сетях

Предыдущая статья

Следующая статья