Preview

Медицинский алфавит

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Роль биометаллов в патогенезе и лечении болезни Паркинсона (обзор)

https://doi.org/10.33667/2078-5631-2020-1-21-27

Полный текст:

Аннотация

Роль экзогенных факторов в возникновении нейродегенеративных заболеваний показана во множестве работ: о влиянии облучения, нейротоксикантов, пестицидов и других органических и неорганических веществ. Одним из интересных и перспективных направлений для изучения патогенеза нейродегенераций является анализ состава и соотношения микроэлементов в различных тканях и органах человека. Влиянию микроэлементов на развитие нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона (БП), болезнь Альцгеймера (БА), болезнь Гентингтона, боковой амиотрофический склероз, уделяется особое внимание, поскольку у таких пациентов обнаруживаются множественные нарушения в гомеостазе основных эндогенных биометаллов мозга (кальций, магний, цинк, железо, марганец, медь, и др.). С одной стороны, в клетке или ее компонентах, где металлы играют ключевую роль в биологических процессах, может возникать дефицит металла, с другой – металлы могут аккумулироваться в патологических протеинах, вызывая дисфункцию и гибель клетки. Протеиновая агрегация – общая черта всех нейродегенеративных заболеваний. Специфические изменения концентрации биометаллов в различных средах организма можно рассматривать в качестве ранних биомаркеров нейродегенераций. А выявление надежных биомаркеров считается первостепенной задачей для развития направления ранней терапии и профилактики заболевания, в частности БП. Изменение в распределении металла, клеточный дефицит и секвестрация в патологических протеинах – аномалии, на которые необходимо воздействовать при нейродегенерации. В настоящее время примерно 800 соединений используются или тестируются для лечения БП, из них примерно 250 имеют предполагаемые или установленные свойства хелатирования металлов (CuII, CuI, FeII, FeIII, MnII, ZnII), которые участвуют в дисгомеостазе при БП. Имеющихся на сегодня знаний о патогенезе наиболее часто встречающихся нейродегенераций, таких как БА и БП, еще недостаточно для разработки четких рекомендаций по терапии с помощью биометаллов и других микроэлементов, но работа в этом направлении активно ведется.

Об авторах

А. А. Пилипович
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова (Сеченовский университет)» Минздрава России
Россия

к. м. н., доцент

Кафедра нервных болезней Института профессионального образования

г. Москва



В. Л. Голубев
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова (Сеченовский университет)» Минздрава России
Россия

д. м. н., проф. кафедры

Кафедра нервных болезней Института профессионального образования

г. Москва



Ал. Б. Данилов
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова (Сеченовский университет)» Минздрава России
Россия

д. м. н., проф., зав. кафедрой

Кафедра нервных болезней Института профессионального образования

г. Москва



Р. Р. Тютина
ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова (Сеченовский университет)» Минздрава России
Россия

аспирант

Кафедра нервных болезней Института профессионального образования

г. Москва



Список литературы

1. Cannon JR, Greenamyre JT. Gene-environment interactions in Parkinson's disease: specific evidence in humans and mammalian models. Neurobiol Dis. 2013; 57 (9): 38–46.

2. Ratner MH, Farb DH, Ozer J, Feldman RG, Durso R. Younger age at onset of sporadic Parkinson's disease among subjects occupationally exposed to metals and pesticides. Interdiscip Toxicol. 2014; 7 (3): 123–133.

3. Carloni M., Nasuti C., Fedeli D., Montani M., Amici A., Vadhana M. S., Gabbianelli R. The impact of early life permethrin exposure on development of neurodegeneration in adulthood. Exp. Gerontol. 2012; 47: 60–66.

4. Wang A, Costello S, Cockburn M, Zhang X, Bronstein J, Ritz B. Parkinson's disease risk from ambient exposure to pesticides. Eur J Epidemiol. 2011; 26 (7): 547–55.

5. Carloni M., Nasuti C., Fedeli D., Montani M., Amici A., Vadhana M. S.D., Gabbianelli R. Early life permethrin exposure induces long-term brain changes in Nurr1, NF-kB and Nrf-2. Brain Res. 2013; 1515: 19–28.

6. Nasuti C., Carloni M., Fedeli D., Gabbianelli R., Di Stefano A., Cerasa L. S., Isabel S., Domingues V., Ciccocioppo R. Effects of early life permethrin exposure on spatial working memory and on monoamine levels in different brain areas of pre-senescent rats. Toxicology. 2013; 303: 162–168.

7. Chen P, Chakraborty S, Peres TV, Bowman AB, Aschner M. Manganese-induced Neurotoxicity: From C. elegans to Humans. Toxicol Res (Camb). 2015; 4 (2): 191–202.

8. Di Lorenzo F Iron and Parkinson's disease.Neuro Endocrinol Lett. 2015; 36 (1): 24–27.

9. Логинова Н. В. Металлокомплексы в медицине: от дизайна к химиотерапии и диагностике. Мн.: БГУ, 2006 203 с.

10. Biometals in neurodegenerative diseases. Mechanisms and Therapeutics. Edited by: White AR, Ascher M, Lucio GC, Bush AI. Academic Press. Elsevier 2017, 374.

11. Andersen, A.D.; Binzer, M.; Stenager, E.; Gramsbergen, J. B. Cerebrospinal fluid biomarkers for Parkinson’s disease – A systematic review. Acta Neurol. Scand. 2016.

12. Genoud S., Roberts B. R., Gunn A. P., Halliday G. M., Lewis S. J.G., Ball H. J., Hare D. J., Double K. L. Double Subcellular compartmentalisation of copper, iron, manganese, and zinc in the Parkinson's disease brain. Metallomics. 2017, 9: 1447–1455.

13. Caudle, M.W.; Guillot, T.S.; Lazo, C.R.; Miller, G. R. Industrial toxicants and Parkinson’s disease. Neurotoxicology 2012, 33, 178–188.

14. Goldman, S. M. Environmental Toxins and Parkinson’s Disease. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2014, 54, 141–164.

15. Song, J.; Kim, J. Degeneration of Dopaminergic Neurons Due to Metabolic Alterations and Parkinson’s Disease. Front. Aging Neurosci. 2016, 8, 65–76.

16. Willis, A.W., Evanoff, B.A., Lian, M., Galarza, A., Wegrzyn, A., Schootman, M., Racette, B. A. Metal Emissions and Urban Incident Parkinson Disease: A Community Health Study of Medicare Beneficiaries by Using Geographic Information Systems. Am. J. Epidemiol. 2010, 172, 1357–1363.

17. Dusek P., Roos P. M., Litwin T., Schneider S. A., Flaten T. P., Aaseth J. The neurotoxicity of iron, copper and manganese in Parkinson's and Wilson’s diseases. J. Trace Elem. Med. Biol. 2015; 31: 193–203.

18. Hare D, Ayton S, Bush A, Lei P. A delicate balance: Iron metabolism and diseases of the brain. Front Aging Neurosci. 2013; 5: 34.

19. Вerg D., Hochstrasser H. Iron Metabolism in parkinsonian syndromes. Mov Disord 2006; 21: 9: 1299–1310.

20. Федотова Е. Ю., Чечеткина А. О., Шадрина М. И. с соавт. Транскраниальная сонография при болезни Паркинсона. Журнал неврологии и психиатрии 2011; 1: 49–55.

21. Jinsmaa Y., Sullivan P., Gross D., Cooney A., Sharabi Y., Goldstein D. S. Divalent metal ions enhance dopal-induced oligomerization of alpha-synuclein. Neurosci. Lett. 2014, 569: 27–32.

22. Walter U, Dressler D, Probst T, et al. Transcranial brain sonography findings in discriminating between parkinsonism and idiopathic Parkinson disease. Arch Neurol. 2007; 64 (11): 1635–1640.

23. Doepp F., Plotkin M., Siegel L. et al. Brain parenchyma sonography and 123I-FP-CIT SPECT in Parkinson’s disease and essential tremor. Mov Disord 2008; 23: 405–410.

24. Gaenslen A., Unmuth B., Godau J. et al. The specificity and sensitivity of transcranial ultrasound in the differential diagnosis of Parkinson’s disease: a prospective blinded study. Lancet Neurol 2008; 7: 417–424.

25. Vlaar A. M., de Nijs T., van Kroonenburgh M.JPG. et al. The predictive value of transcranial duplex sonography for the clinical diagnosis in undiagnosed parkinsonian syndromes: comparison with SPECT scans. BMC Neurology 2008; 8: 42.

26. Godani et al. Journal of Diagnostic Imaging in Therapy. 2014; 1 (1): 110–128.

27. Zeynep S. A., Cannon J. R. Dietary Factors in the Etiology of Parkinson’s Disease. BioMed Research International. 2015, 2015, 16 р.

28. Logroscino G., Gao X., Chen H., Wing A., Ascherio A. Dietary iron intake and risk of Parkinson's disease. Am. J. Epidemiol. 2008, 168: 1381–1388.

29. Cheng P., Yu J., Huang W., Bai S., Zhu X., Qi Z., Shao W., Xie P. Dietary intake of iron, zinc, copper, and risk of Parkinson's disease: a meta-analysis. Neurol. Sci. 2015, 36 (12): 2269–2275.

30. Biometals in neurodegenerative diseases. Edited by White A., Aschner M., Costa L., Bush A. Academic Press. 2017; 439 p.

31. Pitts MW, Kremer PM, Hashimoto AC, et al. Competition between the brain and testes under selenium-compromised conditions: insight into sex differences in selenium metabolism and risk of neurodevelopmental disease. J. Neurosci. 2015; 35 (46): 15326–15338.

32. Haratake M, Koga K, Inoue M, Fuchigami T, Nakayama M. Absorption snd retention characteristics of selenium in dorsal root ganglion neurons. Metallomics. 2011; 3 (10): 1019–1026.

33. Kryukov GV, Castellano S, Novoselov SV, et al. Characterization of mammalian selenoproteomes. Science. 2003; 300: 1439–1443.

34. Biometals in neurodegenerative diseases. Edited by White A., Aschner M., Costa L., Bush A. Academic Press. 2017; 439 p.

35. Ajsuvakova OP, Tinkov AA, Willkommen D, Skalnaya AA, Danilov AB, Pilipovich AA, Aschner M, Skalny AV, Michalke B, Skalnaya MG. Assessment of copper, iron, zinc and manganese status and speciation in patients withParkinson's disease: A pilot study. J Trace Elem Med Biol. 2019 Oct 28: 126423.

36. Kwakye G. F., Paoliello M. M., Mukhopadhyay S., Bowman A. B., Aschner M. Manganese-Induced Parkinsonism and Parkinson’s Disease: Shared and Distinguishable Features. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2015, 12: 7519–7540.

37. Sanchez-Betancourt I., Anava-Martinez V., Gutierrrez-Valdez AL., Ordonez-Librado IL., Montiel-Flores E., Espinosa-Villanuevaj, et al. Manganese mixture inhalation is a reliable Parkinson disease model in rats. Neurotoxocology. 2012; 33 (5): 1346–1355.

38. Zeynep S. A., Cannon J. R. Dietary Factors in the Etiology of Parkinson’s Disease. BioMed Research International. 2015, 16 р.

39. Lechpammer M., Clegg MS., Muzar Z., Huebner PA., Jin

40. Leyva-Illades D., Chen P., Zogzas CE., Hutchens S., Mercsdo GM., Swaim CD., et al. SLC 3-A10 is a cell surfacelocalized manganese efflux transporter, and parkinsonism-causing mutations block its intracellular trafficking and efflux activity. J Neurosc. 2014; 34 (42): 14079–14095.

41. Lobner D., Canzoniero L. M., Manzerra P., Gottron F., Ying H., Knudson M., Tian M., Dugan L. L., Kerchner G. A., Sheline C. T., Korsmeyer S. J., Choi D. W. Zinc-induced neuronal death in cortical neurons. Cell Mol. Biol. (Noisy-le-grand). 2000, 46 (4): 797–806.

42. Jin X, Liu M.-Y., Zhang D.-F., Gao H, Wei M.-J. Elevated circulating magnesium levels in patients with Parkinson’s disease: a meta-analysis. Neuropsychiatric Disease and Treatment 2018: 14. 3159–3168.

43. Golts N., Snyder H., Frasier M., Theisler C., Choi P., Wolozin B. Magnesium inhibits spontaneous and iron-induced aggregation of α-synuclein. J. Biol. Chem. 2002, 277 (18): 16116–16123.

44. Hashimoto T., Nishi K., Nagasao J., Tsuji S., Oyanagi K. Magnesium exerts both preventive and ameliorating effects in an in vitro rat Parkinson disease model involving 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP+) toxicity in dopaminergic neurons. Brain Research. 2008, 1197: 143–151.

45. Ådén, E.; Carlsson, M.; Poortvliet, E.; Stenlund, H.; Linder, J.; Edström, M.; Forsgren, L.; Håglin, L. Dietary intake and olfactory function in patients with newly diagnosed Parkinson’s disease: A case-control study. Nutr. Neurosci. 2011, 14, 25–31.

46. Miyake Y., Tanaka K., Fukushima W., Sasaki S., Kiyohara C., Tsuboi Y., Yamada T., Oeda T., Miki T., Kawamura N., Sakae N., Fukuyama H., Hirota Y., Nagai M. Lack of association of dairy food, calcium, and vitamin D intake with the risk of Parkinson's disease: a case-control study in Japan. Parkinsonism Relat. Disord. 2011, 17: 112–116.

47. Calì T., Ottolini D., Brini M. Calcium signaling in Parkinson's disease. Cell Tissue Res. 2014, 357 (2): 439–454.

48. Post M. R., Lieberman O. J., Mosharov E. V., Can Interactions Between α-Synuclein, Dopamine and Calcium Explain Selective Neurodegeneration in Parkinson's Disease? Front. Neurosci. 2018, 14 (12): 161.

49. Oyanagi K., Kawakami E., Kikuchi-Horie K., Ohara K., Ogata K., Takahama S., Wada M., Kihira T., Yasui M. Magnesium deficiency over generations in rats with special references to the pathogenesis of the parkinsonism-dementia complex and amyotrophic lateral sclerosis of Guam. Neuropathology. 2006, 26 (2): 115–128.

50. Miyake Y., Tanaka K., Fukushima W., Sasaki S., Kiyohara C., Tsuboi Y., Yamada T., Oeda T., Miki T., Kawamura N., Sakae N., Fukuyama H., Hirota Y., Nagai M. Lack of association of dairy food, calcium, and vitamin D intake with the risk of Parkinson's disease: a case-control study in Japan. Parkinsonism Relat. Disord. 2011, 17: 112–116.

51. Nasuti, C.; Ferraro, S.; Giovannetti, R.; Piangerelli, M.; Gabbianelli, R. Metal and Microelement Biomarkers of Neurodegeneration in Early Life Permethrin-Treated Rats. Toxics 2016, 4, 3.

52. Ferraro S., Nasuti C., Piangerelli M., Guidi M., Giovannetti R.a, Ferri A., Gabbianelli R. Hair Microelement Profile as a Prognostic Tool in Parkinson’s Disease. Toxics. 2016 Dec; 4 (4): 27.

53. Forte G., Alimonti A. Violante N., Di Gregorio M., Senofonte O., Petrucci F., Sancesario G., Bocca B. Calcium, copper, iron, magnesium, silicon and zinc content of hair in Parkinson's disease. J. Trace Elem. Med. Biol. 2005, 19 (2–3): 195–20.

54. Gupta V., Ansari N. G., Garg R. K., Khattri S. Determination of Cd, Cr, Pb and Ni contents among Parkinson's disease individuals: a casecontrol study. Int. J. Neurosci. 2017, 127 (9): 770–775.

55. Bocca B., Alimonti A., Senofonte O., Pino A., Violante N., Petrucci F., Sancesario G., Forte G. Metal changes in CSF and peripheral compartments of parkinsonian patients. J. Neurol. Sci. 2006, 248: 23–30.

56. Рувинская Г. Р. Показатели функции слюнных желез и мироэлементный протрет слюны у пациентов с болезнью Паркинсона: диагностическое значение. Российский стоматологический журнал. 2014. № 3. С. 35–39.

57. Ambeskovic, M.; Fuchs, E.; Beaumier, P.; Gerken, M.; Metz, G. A. Hair trace elementary profiles in aging rodents and primates: Links to altered cell homeodynamics and disease. Biogerontology 2013, 14, 557–567.

58. Geier, D.A.; Kern, J.K.; King, P.G.; Sykes, L.K.; Geier, M. R. Hair toxic metal concentrations and autism spectrum disorder severity in young children. Int. J. Environ. Res. Public Health 2012, 9, 4486–4497.

59. Domingues, V.F.; Nasuti, C.; Piangerelli, M.; Correia-Sá, L.; Ghezzo, A.; Marini, M.; Abruzzo, P.M.; Visconti, P.; Giustozzi, M.; Rossi, G.; et al. Pyrethroid Pesticide Metabolite in Urine and Microelements in Hair of Children Affected by Autism Spectrum Disorders: A Preliminary Investigation. Int. J. Environ. Res. Public Health 2016, 13, 388.

60. Скальный А. В., Грабеклис А. Р., Демидов В. А., Детков В. Ю., Скальная М. Г., Березкина Е. С. Связь элементного статуса населения Центрального федерального округа с заболеваемостью. Часть 2. Эссенциальные и условно эссенциальные химические элементы. Микроэлементы в медицине. 2012. Т. 13. № 2. С. 1–7.

61. Martín-Camean, A.; Molina-Villalba, I.; Jos, A.; Iglesias-Linares, A.; Solano, E.; Camean, A.M.; Gil, F. Biomonitorization of chromium, copper, iron, manganese and nickel in scalp hair from orthodontic patients by atomic absorption spectrometry. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2014, 37, 759–771.

62. EPA. Progress Report: Metal Mixtures and Children’s Health. Available online: cfpub.epa.gov/ncer_abstracts/INDEX.cfm/fuseaction/display.abstractDetail/abstract/7978/report/2004 (accessed on 1 June 2004).

63. Nasuti C., Gabbianelli R., Falcioni M. L., Di Stefano A., Sozio P., Cantalamessa F. Dopaminergic system modulation, behavioural changes, and oxidative stress after neonatal administration of pyrethroids. Toxicology. 2007; 229: 194–205.

64. Barnham K. J., Bush A. I. Biological metals and metal-targeting compounds in major neurodegenerative diseases. Chem. Soc. Rev. 2014; 43: 6727–6749.

65. Tosato M., Di Marco V. Metal Chelation Therapy and Parkinson’s Disease: A Critical Review on the Thermodynamics of Complex Formation between Relevant Metal Ions and Promising or Established Drugs. Biomolecules. 2019; 9, 269.

66. Матюк Ю. В., Богданов Р. Р., Богданов А. Р. Анализ потребления основных микроэлементов в структуре пищевого поведения пациентов с начальными проявлениями болезни Паркинсона. Микроэлементы в медицине. 2019; 3: 18–23.


Для цитирования:


Пилипович А.А., Голубев В.Л., Данилов А.Б., Тютина Р.Р. Роль биометаллов в патогенезе и лечении болезни Паркинсона (обзор). Медицинский алфавит. 2020;(1):21-27. https://doi.org/10.33667/2078-5631-2020-1-21-27

For citation:


Pilipovich A.A., Golubev V.L., Danilov A.B., Tyutina R.R. Role of biometals in pathogenesis treatment of Parkinson's disease (overview). Medical alphabet. 2020;(1):21-27. (In Russ.) https://doi.org/10.33667/2078-5631-2020-1-21-27

Просмотров: 47


ISSN 2078-5631 (Print)