medalphabetМедицинский алфавитMedical alphabet2078-56312949-2807ООО «Альфмед»10.33667/2078-5631-2024-35-73-78medalphabet-4136Research ArticleСтатьиПатогенетические и прогностические аспекты дефицита меди и цинка у тяжелообожженных больныхPathogenetic and prognostic aspects of copper and zinc deficiency in severely burned patientshttps://orcid.org/0000-0001-7529-2544КостинаО. В.KostinaO. V.

Костина Ольга Владимировна, к. б. н., с. н. с. отдела научно-лабораторных исследований

Kostina Olga V., PhD Bio Sci, senior researcher at Dept of Scientific and Laboratory Research

Nizhny Novgorod

olkosta@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9574-2933ГаловаЕ. А.GalovaE. A.

Галова Елена Александровна, к. м. н., заместитель директора по науке

Galova Elena A., PhD Med, deputy director for science

Nizhny Novgorod

https://orcid.org/0000-0002-3951-9403ПресняковаМ. В.PresnyakovaM. V.

Преснякова Марина Владимировна, к. б. н., биолог лаборатории биохимии и неотложной диагностики

Presnyakova Marina V., PhD Bio Sci., biologist of the laboratory of biochemistry and emergency diagnostics

Nizhny Novgorod

https://orcid.org/0000-0002-7170-7885ПушкинА. С.PushkinA. S.

Пушкин Артем Сергеевич, врач анестезиолог-реаниматолог отделения анестезиологии и реанимации ожогового центра

Pushkin Artem S., anesthesiologist-reanimatologist at Dept of Anesthesiology and Resuscitation of the Burn Center

Nizhny Novgorod

ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияPrivolzhsky Research Medical UniversityRussian Federation202423012025035Кардиология. Неотложная медицина (4)7378Copyright © Костина О.В., Галова Е.А., Преснякова М.В., Пушкин А.С., 20252025Костина О.В., Галова Е.А., Преснякова М.В., Пушкин А.С.Kostina O.V., Galova E.A., Presnyakova M.V., Pushkin A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.med-alphabet.com/jour/article/view/4136

Цель исследования. Изучить содержание меди и цинка в сыворотке крови тяжелообожженных больных и оценить их возможности в качестве прогностических критериев исхода ожоговой болезни.Материалы и методы. Обследовано 37 пациентов с площадью ожога 50,7±17,2 % поверхности тела, из них 7 человек умерли. В течение 14 суток после получения термической травмы в сыворотке крови оценивалось содержание меди, цинка, альбумина, глобулинов, преальбумина.Результаты. В период ожогового шока обнаружен дефицит меди и цинка. Мониторинг показателей выявил в дальнейшем нормализацию уровня меди и тенденцию к повышению концентрации цинка с нормализацией лишь к 14 суткам после получения ожога. Обнаружена сопряженность дефицита микроэлементов с уровнем альбумина, преальбумина и глобулинов. Выявлена корреляционная взаимосвязь дефицита меди и цинка с наличием сепсиса и вероятностью летального исхода. Установлено, что снижение уровня цинка ниже 4,7 мкмоль/л приводит к 24-кратному увеличению шансов летального исхода, снижение содержания меди ниже 13 мкмоль/л – к 10-кратному увеличению шансов. Чувствительность и специфичность оценки порогового значения концентрации цинка составила 71 % и 90 % соответственно, концентрации меди – 80 % и 75 % соответственно.Заключение. В период ожогового шока выявляются гипокупремия и гипоцинкемия. В дальнейшем отмечается нормализация уровня меди и тенденция к нормализации концентрации цинка. Выявленная ассоциация дефицита цинка и меди с развитием септических осложнений предполагает использование концентраций этих микроэлементов в качестве дополнительных биомаркеров сепсиса. Определены пороговые значения концентрации цинка и меди в сыворотке крови, определяющие риск летального исхода ожоговой болезни.

Objective. To study the copper and zinc content in the severely burned patients’ blood serum and evaluate their capabilities as prognostic criteria for the burn disease outcome.Materials and methods. 37 patients with a burn area of 50,7±17,2 % of the body surface were examined, 7 of them died. The content of copper, zinc, albumin, globulins and prealbumin in blood serum was assessed within 14 days after receiving thermal injury.Results. A copper and zinc deficiency was found during the burn shock. In the future, the copper levels normalization and a tendency to the zinc concentration increase with normalization by 14 days after burn injury are noted. The micronutrient deficiency correlation with the albumin, prealbumin and globulins levels was found. The conjugacy between hypocyncemia and hypocupremia with the sepsis presence and the death probability was revealed. A decrease in zinc levels below 4,7 mmol/l leads to a 24-fold increase in the death chances and in copper content below 13 mmol/l – to a 10–fold increase in the chances. The sensitivity and specificity of the zinc concentration threshold value assessment was 71 % and 90 %, respectively, and the copper concentration was 80 % and 75 % respectively.Conclusion. During the burn shock hypocupremia and hypocyncemia are detected. Further normalization of the copper level and a tendency to zinc concentration normalization were revealed. Zinc and copper concentrations can serve as additional sepsis biomarkers. Threshold values of zinc and copper concentrations in blood serum have been determined which determine the fatal outcome risk of burn disease.

цинкмедьожоговая болезньzinccopperburn diseaseReferencesŻwierełło W., Styburski D., Maruszewska A. et al. Bioelements in the treatment of burn injuries – The complex review of metabolism and supplementation (copper, selenium, zinc, iron, manganese, chromium and magnesium). J Trace Elem Med Biol. 2020; 62: 126616. DOI: 10.1016/j.jtemb.2020.126616Żwierełło W., Styburski D., Maruszewska A. et al. Bioelements in the treatment of burn injuries – The complex review of metabolism and supplementation (copper, selenium, zinc, iron, manganese, chromium and magnesium). J Trace Elem Med Biol. 2020; 62: 126616. DOI: 10.1016/j.jtemb.2020.126616Костина О. В., Преснякова М. В., Альбицкая Ж. В. Биологическая роль меди в патогенезе расстройств аутистического спектра у детей: обзор литературы. Экология человека. 2020; 27(4): 42–47. DOI: 10.33396/1728–0869–2020–4–42–47Kostina O. V., Presnyakova M. V., Albitskaya Z. V. Biological role lf copper in pathogenesis of autism in children: a literature review. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2020; 27(4): 42–47. DOI: 10.33396/1728–0869–2020–4–42–47Ребров В. Г., Громова О. А. Витамины, макро- и микроэлементы. М.: ГЭО-ТАР-Медиа; 2008. 960 c.Rebrov V. G., Gromova O. A. Vitaminy, makro- i mikroelementy [Vitamins, macro- and microelements]. Moscow: GEOTAR-Media Publ.; 2008. 960 p.Ogen-Shtern N., Chumin K., Silberstein E. et al. Copper Ions Ameliorated Thermal Burn-Induced Damage in ex vivo Human Skin Organ Culture. Skin Pharmacol Physiol. 2021; 34(6): 317–327. DOI: 10.1159/000517194Ogen-Shtern N., Chumin K., Silberstein E. et al. Copper Ions Ameliorated Thermal Burn-Induced Damage in ex vivo Human Skin Organ Culture. Skin Pharmacol Physiol. 2021; 34(6): 317–327. DOI: 10.1159/000517194Borkow G., Okon-Levy N., Gabbay J. Copper oxide impregnated wound dressing: biocidal and safety studies. Wounds. 2010; 22(12): 301–10. PMID: 25901580Borkow G., Okon-Levy N., Gabbay J. Copper oxide impregnated wound dressing: biocidal and safety studies. Wounds. 2010; 22(12): 301–10. PMID: 25901580Landriscina M., Bagalá C., Mandinova A. et al. Copper induces the assembly of a multiprotein aggregate implicated in the release of fibroblast growth factor 1 in response to stress. J Biol Chem. 2001; 276(27): 25549–57. DOI:10.1074/jbc.M102925200Landriscina M., Bagalá C., Mandinova A. et al. Copper induces the assembly of a multiprotein aggregate implicated in the release of fibroblast growth factor 1 in response to stress. J Biol Chem. 2001; 276(27): 25549–57. DOI:10.1074/jbc.M102925200Sen C. K., Khanna S., Venojarvi M. et al. Copper-induced vascular endothelial growth factor expression and wound healing. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2002; 282(5): H1821–7. DOI: 10.1152/ajpheart.01015.2001Sen C. K., Khanna S., Venojarvi M. et al. Copper-induced vascular endothelial growth factor expression and wound healing. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2002; 282(5): H1821–7. DOI: 10.1152/ajpheart.01015.2001Лебедева С. А., Галенко-Ярошевский (мл.) П.А., Рычка В. О. и соавт. Молекулярные аспекты ранозаживляющего действия цинка как эссенциального микроэлемента. Микроэлементы в медицине. 2022; 23(1): 14–23. DOI: 10.19112/2413–6174–2022–23–1–14–23Lebedeva S. A., Galenko-Yaroshevsky (Jr.) P.A., Rychka V. O. et al. Molecular aspects of the wound healing effect of zinc as an esential trace element. Trace elements in medicine. 2022; 23(1): 14–23. DOI: 10.19112/2413–6174–2022–23–1–14–23Skrovanek S., DiGuilio K., Bailey R. et al. Zinc and gastrointestinal disease. World J Gastrointest Pathophysiol. 2014; 5(4): 496–513. DOI: 10.4291/wjgp.v5.i4.496Skrovanek S., DiGuilio K., Bailey R. et al. Zinc and gastrointestinal disease. World J Gastrointest Pathophysiol. 2014; 5(4): 496–513. DOI: 10.4291/wjgp.v5.i4.496Коваль М. Г., Сорокина Е. Ю., Пыхтеева Е. Д. Дефицит эссенциальных микроэлементов как предиктор течения ожоговой болезни. Медицина невiдкладних станiв. 2020; 16 (3): 99.Koval’ M.G., Sorokina E. Yu., Pyhteeva E. D. Essential trace elements deficiency as a predictor of the burn disease course. Emergency medicine. 2020; 16 (3): 99.Khorasani G., Hosseinimehr S. J., Kaghazi Z. The alteration of plasma’s zinc and copper levels in patients with burn injuries and the relationship to the time after burn injuries. Singapore Med J. 2008; 49(8): 627–30. PMID: 18756346Khorasani G., Hosseinimehr S. J., Kaghazi Z. The alteration of plasma’s zinc and copper levels in patients with burn injuries and the relationship to the time after burn injuries. Singapore Med J. 2008; 49(8): 627–30. PMID: 18756346Voruganti V. S., Klein G. L., Lu H. X. et al. Impaired zinc and copper status in children with burn injuries: need to reassess nutritional requirements. Burns. 2005; 31(6): 711–6. DOI: 10.1016/j.burns.2005.04.026Voruganti V. S., Klein G. L., Lu H. X. et al. Impaired zinc and copper status in children with burn injuries: need to reassess nutritional requirements. Burns. 2005; 31(6): 711–6. DOI: 10.1016/j.burns.2005.04.026Gutowska I., Żwierełło W., Piorun K. et al. The Extent of Burn Injury Significantly Affects Serum Micro- and Macroelement Concentrations in Patients on the First Day of Hospitalisation. Nutrients. 2022; 14(20): 4248. doi: 10.3390/nu14204248Gutowska I., Żwierełło W., Piorun K. et al. The Extent of Burn Injury Significantly Affects Serum Micro- and Macroelement Concentrations in Patients on the First Day of Hospitalisation. Nutrients. 2022; 14(20): 4248. doi: 10.3390/nu14204248Pantet O., Stoecklin P., Charrière M. et al. Trace element repletion following severe burn injury: A dose-finding cohort study. Clin Nutr. 2019; 38(1): 246–251. DOI: 10.1016/ j.clnu.2018.01.025Pantet O., Stoecklin P., Charrière M. et al. Trace element repletion following severe burn injury: A dose-finding cohort study. Clin Nutr. 2019; 38(1): 246–251. DOI: 10.1016/ j.clnu.2018.01.025Wang X. X., Zhang M. J., Li X. B. [Advances in the research of zinc deficiency and zinc supplementation treatment in patients with severe burns]. Zhonghua Shao Shang Za Zhi. 2018; 34(1): 57–59. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1009–2587.2018.01.012Wang X. X., Zhang M. J., Li X. B. [Advances in the research of zinc deficiency and zinc supplementation treatment in patients with severe burns]. Zhonghua Shao Shang Za Zhi. 2018; 34(1): 57–59. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1009–2587.2018.01.012Berger M. M., Reintam-Blaser A., Calder P. C. et al. Monitoring Nutrition in the ICU. Clin. Nutr. 2019; 38: 584–593. DOI: 10.1016/j.clnu.2018.07.009.Berger M. M., Reintam-Blaser A., Calder P. C. et al. Monitoring Nutrition in the ICU. Clin. Nutr. 2019; 38: 584–593. DOI: 10.1016/j.clnu.2018.07.009.Jafari P., Thomas A., Haselbach D. et al. Trace element intakes should be revisited in burn nutrition protocols: A cohort study. Clin Nutr. 2018; 37(3): 958–964. DOI: 10.1016/j.clnu.2017.03.028Jafari P., Thomas A., Haselbach D. et al. Trace element intakes should be revisited in burn nutrition protocols: A cohort study. Clin Nutr. 2018; 37(3): 958–964. DOI: 10.1016/j.clnu.2017.03.028Berger M. M., Binnert C., Chiolero R. L. et al. Trace element supplementation after major burns increases burned skin trace element concentrations and modulates local protein metabolism but not whole-body substrate metabolism. Am. J. Clin. Nutr. 2007; 85: 1301–1306. DOI: 10.1093/ajcn/85.5.1301Berger M. M., Binnert C., Chiolero R. L. et al. Trace element supplementation after major burns increases burned skin trace element concentrations and modulates local protein metabolism but not whole-body substrate metabolism. Am. J. Clin. Nutr. 2007; 85: 1301–1306. DOI: 10.1093/ajcn/85.5.1301Berger M. M., Cavadini C., Bart A. et al. Cutaneous copper and zinc losses in burns. Burns. 1992; 18(5): 373–80. DOI: 10.1016/0305–4179(92)90035-sBerger M. M., Cavadini C., Bart A. et al. Cutaneous copper and zinc losses in burns. Burns. 1992; 18(5): 373–80. DOI: 10.1016/0305–4179(92)90035-sSkrovanek S., DiGuilio K., Bailey R. et al. Zinc and gastrointestinal disease. World J Gastrointest Pathophysiol. 2014; 5(4): 496–513. DOI: 10.4291/wjgp.v5.i4.496Skrovanek S., DiGuilio K., Bailey R. et al. Zinc and gastrointestinal disease. World J Gastrointest Pathophysiol. 2014; 5(4): 496–513. DOI: 10.4291/wjgp.v5.i4.496He H., Wang Y., Yang Z. et al. Association between serum zinc and copper concentrations and copper/zinc ratio with the prevalence of knee chondrocalcinosis: a cross-sectional study. BMC Musculoskelet Disord. 2020; 21(1): 97. DOI: 10.1186/s12891–020–3121-zHe H., Wang Y., Yang Z. et al. Association between serum zinc and copper concentrations and copper/zinc ratio with the prevalence of knee chondrocalcinosis: a cross-sectional study. BMC Musculoskelet Disord. 2020; 21(1): 97. DOI: 10.1186/s12891–020–3121-zКостина О. В., Загреков В. И., Преснякова М. В. и соавт. Взаимосвязь уровня цинка с патогенетически значимыми нарушениями гомеостаза у тяжелообожженных пациентов. Клиническая лабораторная диагностика. 2022; 67(6): 330–333. DOI: 10.51620/0869–2084–2022–67–6–330–333Kostina O. V., Zagrekov V. I., Presnyakova M. V. et al. Relationship of zinc level with pathogenetically significant homeostasis disorders in severely burned patients. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika (Russian Clinical Laboratory Diagnostics). 2022; 67 (6): 330–333. DOI: 10.51620/0869–2084–2022–67–6–330–333Вильдяева М. В. Использование определения содержания длинноцепочечных и короткоцепочечных свободных жирных кислот в оценке эффективности лечения с использованием патогенетически обоснованных препаратов. Вестник Мордовского университета. 2013; 1–2: 41–45.Vil’dyaeva M. V. The use of determination of the content of long-chain and short-chain free fatty acids in the evaluation of the effectiveness of treatment using pathogenetically based drugs. Vestnik Mordovskogo universiteta. 2013; 1–2: 41–45.Шейбак В. М. Транспортная функция сывороточного альбумина: цинк и жирные кислоты. Вестник ВГМЦ. 2015; 14(2): 16–22.Shejbak V. M. Transport function of serum albumin: zinc and fatty acids. Vestnik VGMC. 2015; 14(2): 16–22.Нотова С. В., Казакова Т. В., Маршинская О. В., Шошина О. В. Металло-лигандные формы железа и цинка в организме. Казанский медицинский журнал. 2022; 103(2): 259–268. DOI: 10.17816/KMJ2022–259Notova SV, Kazakova TV, Marshinskaya OV, Shoshina OV. Metal-ligand forms of iron and zinc in the human body. Kazan Medical Journal. 2022; 103(2): 259–268. DOI: 10.17816/KMJ2022–259Maares M., Haase H. A Guide to Human Zinc Absorption: General Overview and Recent Advances of In Vitro Intestinal Models. Nutrients. 2020; 2(3): 762. DOI: 10.3390/nu12030762Maares M., Haase H. A Guide to Human Zinc Absorption: General Overview and Recent Advances of In Vitro Intestinal Models. Nutrients. 2020; 2(3): 762. DOI: 10.3390/nu12030762Созарукова М. М., Проскурнина Е. В., Владимиров Ю. А. Сывороточный альбумин как источник и мишень свободных радикалов в патологии. Вестник РГМУ. 2016; 1: 56–61. DOI: 10.24075/brsmu.2016–01–10Sozarukova M. M., Proskurnina E. V., Vladimirov Y. A. Serum albumin as a source of and a target for free radicals in pathology. Bulletin of RSMU. 2016; 1: 56–61. DOI: 10.24075/brsmu.2016–01–10Ciccone L., Tonali N., Shepard W. et al. Physiological Metals Can Induce Conformational Changes in Transthyretin Structure: Neuroprotection or Misfolding Induction? Crystals. 2021; 11(4): 354. DOI: 10.3390/cryst11040354Ciccone L., Tonali N., Shepard W. et al. Physiological Metals Can Induce Conformational Changes in Transthyretin Structure: Neuroprotection or Misfolding Induction? Crystals. 2021; 11(4): 354. DOI: 10.3390/cryst11040354Чекнёв С. Б. Белки γ-глобулиновой фракции, хелатирующие катионы металлов, в физиологической иммунорегуляции. Оппозитные эффекты меди и цинка. Иммунология. 2021; 42(3): 293–300. DOI: https://doi.org/10.33029/0206–4952–2021–42–3–293–300Cheknev S. B. The proteins of γ-globulin fraction, that bind metal ions, in physiological immune regulation. Opposite effects of copper and zinc. Immunologiya. 2021; 42 (03): 293–300. DOI: https://doi.org/10.33029/0206–4952–2021–42–3–293–300Gombart A. F., Pierre A., Maggini S. A Review of Micronutrients and the Immune System-Working in Harmony to Reduce the Risk of Infection. Nutrients. 2020; 12(1): 236. DOI: 10.3390/nu12010236Gombart A. F., Pierre A., Maggini S. A Review of Micronutrients and the Immune System-Working in Harmony to Reduce the Risk of Infection. Nutrients. 2020; 12(1): 236. DOI: 10.3390/nu12010236Hoeger J., Simon T. P., Beeker T. et al. Persistent low serum zinc is associated with recurrent sepsis in critically ill patients – A pilot study. PloS one. 2017; 12(5): e0176069. DOI: 10.1371/journal.pone.0176069Hoeger J., Simon T. P., Beeker T. et al. Persistent low serum zinc is associated with recurrent sepsis in critically ill patients – A pilot study. PloS one. 2017; 12(5): e0176069. DOI: 10.1371/journal.pone.0176069Alker W., Haase H. Zinc and Sepsis. Nutrients. 2018; 10(8): 976. DOI: 10.3390/nu10080976Alker W., Haase H. Zinc and Sepsis. Nutrients. 2018; 10(8): 976. DOI: 10.3390/nu10080976Fraker P. J., King L. E. Reprogramming of the immune system during zinc deficiency. Annu. Rev. Nutr. 2004; 4: 277–298. DOI: 10.1146/annurev.nutr.24.012003.132454Fraker P. J., King L. E. Reprogramming of the immune system during zinc deficiency. Annu. Rev. Nutr. 2004; 4: 277–298. DOI: 10.1146/annurev.nutr.24.012003.132454

The authors declare that there are no conflicts of interest present.