Собранные к настоящему времени данные фундаментальных и клинических исследований позволяют утверждать, что нарушения баланса микроэлементов (МЭ) являются не только важными биомаркёрами, но и лежат в патогенетической основе сосудистой и нейродегенеративной патологии ЦНС. Учёт микроэлементного баланса важен также и в детской неврологии. Как показывают  результаты клинико-эпидемиологических исследований и системно-биологических анализов, микроэлементы являются не менее важными факторами фенотипизации различных заболеваний, чем генетические полиморфизмы. Важно отметить, что нарушенные уровни микроэлементов в биосубстратах — модифицируемые факторы риска, посредством изменения которых можно управлять активностью проявлений неблагоприятных генетических факторов. Наиболее важными «неврологическими» микроэлементами являются, на наш взгляд, магний и литий.

Роли микроэлементов в ЦНС многогранны и ассоциированы с различными патологиями. Например, исследование пациентов 67± 6 лет с дисциркуляторной энцефалопатией (ДЭП) включило анализ уровней 68 химических элементов в плазме крови (ПК). В результате проведения метрического анализа данных установлено, что при наличии у пациента постишемических очагов уровни Ca, Co, Cu, Pd, Sn, I и La в ПК достоверно выше, чем в подгруппе с начальными формами ДЭП (значения P от 0,000004 до 0,04). Уровни Cl, Fe, Br, Y, Ag, Nd в ПК были выше при начальных формах ДЭП и ниже при наличии постишемических очагов [1]. Для ДЭП в сочетании с диабетической полинейропатией установлены особые нарушения уровней МЭ [2].

Определённые нарушения микроэлементного баланса также связаны с повышенным риском ишемического инсульта (ИИ). Сравнительный анализ клинико-демографических параметров и микроэлементного состава волос у пациентов 55 ± 7 лет с ИИ на фоне артериальной гипертонии (АГ) и пациентов с ИИ без гипертонии указал на достоверные отличия микроэлементного профиля: дефициты эссенциальных магния, марганца, кобальта, меди, цинка; статистически значимое увеличение уровней натрия, токсических и условно- токсических микроэлементов (кадмия, ртути, висмута, бария др.) [3, 4]. Показано значение магния, цинка, марганца, меди и селена для поддержания функции нервной ткани [5].

Сравнительное изучение МЭ-состава мозга пациентов, умерших от ишемического инсульта и пациентов, умерших от других причин, указало на комплексные особенности профилей микроэлементов в очагах ИИ и в зеркальных полушариях, правой–левой асимметрии распределения микроэлементов у пациентов с ИИ и без ИИ, системных нарушений в уровнях микроэлементов при ИИ вне ишемических очагов. В результате исследования были получены карты распределения микроэлементов по различным отделам головного мозга. Установлено существование «фоновых» микроэлементов — тех, содержание которых практически одинаково во всех участках мозга. Показано, что асимметрия компартментализации МЭ в головном мозге гораздо более выражена при отсутствии ишемических повреждений (группа контроля),чем в случае ИИ. Локальная ишемия в любой из исследованных зон мозга приводила к достоверному нарушению содержания восьми МЭ (Cu, Cs, Zn, Sr, Co, Mn, Rb, Ag) во многих внеочаговых зонах. Цинк и медь необходимы для активации антиоксидантной защиты нейронов [6]. При наступлении ишемического повреждения различия в уровнях определённых МЭ (прежде всего молибдена, селена, брома,бария, бора) между головным мозгом и цереброспинальной жидкостью (ЦСЖ) сглаживаются. Установлено достоверное снижение таких важных нейропротекторных элементов, как селен, рубидий, калий, магний в ЦСЖ от пациентов с ИИ, сопровождаемые повышением уровней натрия и нейротоксических элементов свинца и таллия. Результаты исследования позволяют предположить, что восполнение уровней селена, рубидия, калия и магния у пациентов с ИИ может способствовать повышению эффективности нейропротекции [7, 8].

Анализ данных пациентов с боковым амиотрофическим склерозом (БАС) указал на  достоверно сниженные уровни лития (на -1,7 мкг/кг, р=2×10-12) и селена (на -37 мкг/кг, р=0,005) в крови. С использованием современных методов интеллектуального анализа данных проведен комплексный анализ взаимодействий уровней микроэлементов в плазме крови с другими показателями состояния пациентов. Результаты исследования указывают на целесообразность использования препаратов лития и селена у пациентов с БАС [9]. Заметим, что литий может усиливать нейротрофические свойства нейропептидов [10].

Уровни микроэлементов в волосах являются информативными неврологическими маркёрами, интеллектуальный анализ данных о которых позволяет разрабатывать различные методы неинвазивной биохимической нейродиагностики. Например, анализ данных о содержании 68 элементов в волосах здоровых добровольцев позволил разработать способ неинвазивной оценки среднего уровня нейротрофического фактора мозга (BDNF) в плазме крови на основе показателей микроэлементного анализа волос. Способ включает определение уровней содержания фосфора, меди и лития в образцах волос в количестве от 3 до 5 длиной 1 см от корня волоса, состриженных с затылочной части головы. На основании этих данных можно оценить средний уровень содержания BDNF в плазме крови по формуле BDNF(пкг/мл) = 33*Р(мкг/кг) + 345*Cu(мкг/кг) + 48178*Li(мкг/кг) + 23810 [11]. Данный метод, естественно, применим у пациентов без выраженных нарушений обмена  фосфора, меди и лития.

Интеллектуальный анализ данных о содержании МЭ в крови и в других биосубстратах позволяет устанавливать достаточно нетривиальные взаимодействия уровней МЭ с другими показателями состояния пациентов. Например, анализ выборки пациентов с эпилепсией [12] показал, что деформированный минеральный баланс тесно связан с широким спектром патологий и повышает судорожную готовность мозга при эпилепсии. Недостаточность магния действительно приводит к нарушению биохимии мышечного сокращения и к судорогам (которые, к слову сказать, являются одним из характерных клинических признаков дефицита магния в организме [13-15]. В частности, у пациентов с эпилепсией отмечено достоверное снижение K+ и Mg2+ в цельной крови, и достоверно более высокий уровень потребления пересоленной пищи (вызывающей гипернатриемию) и острой пищи (раздражающей ЖКТ). Уровни калия и магния в цельной крови являются значимыми предикторами эпилепсии (Рис. 1).

Рис. 1. Классификация пациентов на основе уровней калия и магния в цельной крови как предикторов с использованием алгоритмов логических правил и опорных векторов. Отмечена зона сниженных уровней калия и магния, соответствующая более чем 11-кратному повышению риска эпилепсии.

Магний является важным микроэлементом и для психиатрии. Например, некоторые из фундаментальных молекулярных механизмов, посредством которых возникают алкогольная зависимость и осложнения алкоголизма, могут блокироваться посредством специальных магниевых препаратов [16]. Анализ данных пациентов с пограничными психическими расстройствами (ППР) указал на дефицит магния как на один из важных факторов риска ППР. Установлена высокая частота сверхнизкого содержания магния в эритроцитах (<0,3 ммоль/л при норме 1,65-2,5 ммоль/л) у пациентов с ППР по сравнению с контролем (пациенты без ППР, уровень магния 1,62±0,48 ммоль/л). Низкие уровни магния в плазме и эритроцитах ассоциированы с достоверным повышением риска развития следующих заболеваний: F07 «Расстройства личности и поведения вследствие дисфункции головного мозга» (p<0,0016), F21 «Шизотипическое расстройство» (p<0,0005) и F34 «Хронические аффективные расстройства» (p<0,0001). Применение препаратов на основе органических солей магния позволило увеличить уровень магния в плазме и эритроцитах, привести к компенсации тревожной и депрессивной симптоматики, улучшению сна и общего состояния пациентов, а также снижению потребности в антидепрессантах [17].

Литература

  1. Прокопович О.А., Волков А.Ю., Торшин И.Ю., Громова О.А., Гусев Е.И., Никонов А.А., Смарыгин С.Н. Микроэлементный состав крови пациентов с дисциркуляторной энцефалопатией. Медицинский алфавит. 2016. Т. 1. № 3 (266). С. 42-48.
  2. Прокопович О., Торшин И., Громова О., Гусев Е., Никонов А. Взаимосвязи микроэлементного состава крови у пациентов с дисциркуляторной энцефалопатией. Врач. 2015. № 10. С. 2-7.
  3. Курамшина Д.Б., Новикова Л.Б., Гришина Т.Р., Торшин И.Ю., Громова О.А. Анализ нарушений микроэлементного баланса у пациентов с ишемическим инсультом. Земский врач. 2011. № 7 (11). С. 17-20.
  4. Курамшина Д.Б., Новикова Л.Б., Никонов А.А., Торшин И.Ю., Громова О.А. Нарушение баланса микроэлементов у пациентов с ишемическим инсультом на фоне артериальной гипертонии. Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 2012. Т. 112. № 3-2. С. 42-46.
  5.  Зангиева З.К., Торшин И.Ю., Громова О.А., Никонов А.А. Содержание микроэлементов в нервной ткани и ишемический инсульт. Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 2013. Т. 113. № 3-2. С. 30-36.
  6.  Зангиева З.К., Гусев Е.И., Громова О.А., Торшин И.Ю., Ракша А.П., Волков А.Ю. Сравнительный анализ микроэлементных профилей десяти отделов головного мозга при ишемическом инсульте и без ишемический повреждений. Медицинский алфавит. 2013. Т. 2. № 11. С. 7-18.
  7. Зангиева З.К., Гусев Е.И., Громова О.А., Торшин И.Ю., Ракша А.П., Волков А.Ю., Лисица А.В., Носиков В.В. Профили уровней микроэлементов в отделах головного мозга и в ликворе при ишемическом повреждении головного мозга. Медицинский алфавит. 2013. Т. 4. № 22. С. 22-27.
  8. Зангиева З.К., Гусев Е.И., Громова О.А., Торшин И.Ю., Никонов А.А., Ракша А.П., Волков А.Ю. Сравнительный анализ микроэлементных профилей 10 отделов головного мозга при ишемическом инсульте и без ишемических повреждений. Земский врач. 2013. № 4 (21). С. 21-30.
  9. Торшин И.Ю., Громова О.А., Ковражкина Е.А., Разинская О.Д., Прокопович О.А., Стаховская Л.В. Интеллектуальный анализ данных о взаимосвязях между микроэлементным составом крови и состоянием пациентов с боковым амиотрофическим склерозом указал на сниженные уровни лития и селена. Consilium Medicum. 2017. Т. 19. № 9. С. 88-96.
  10. Громова О.А., Пронин А.В., Торшин И.Ю., Калачева А.Г., Гришина Т.Р. Нейротрофический и антиоксидантный потенциал нейропептидов и микроэлементов. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2015. Т. 7. № 4. С. 92-100.
  11. Громова О.А., Торшин И.Ю., Пепеляев Е.Г., Субботин А.В., Этенко Д.А., Белоусова Н.П., Семенов В.А. Способ неинвазивной оценки среднего уровня нейротрофического фактора мозга (BDNF) в плазме крови на основе показателей микроэлементного анализа волос. патент на изобретение RUS 2671636 07.11.2017
  12. Громова О.А., Торшин И.Ю. Магний и «болезни цивилизации». Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2018. — 800 с. : ил. ; 25 см. — Библиогр. в конце кн. — 3000 экз. — ISBN 978-5-9704-4527-3
  13. Громова О.А., Торшин И.Ю., Юдина Н.В., Грустливая У.Е., Калачева А.Г., Гришина Т.Р. Дефицит магния и судороги мышц: возможности профилактики и терапии магнеротом. Фарматека. 2012. № 14 (247). С. 34-38.
  14. Громова О., Егорова Е., Торшин И., Юдина Н. Магний и оротовая кислота в профилактике и лечении мышечных судорог. Врач. 2010. № 8. С. 31-33.
  15. Громова О.А., Gromova O.A., Yegorova Ye.Yu. Мышечные судороги, повышенная судорожная готовность: роли магния и оротовой кислоты. Фарматека. 2011. № 8. С. 27-32.
  16. Громова О., Торшин И., Егорова Е. Молекулярная роль магния и пиридоксина в антиалкогольной защите организма. Врач. 2010. № 8. С. 6-9.
  17. Копицына У.Е., Гришина Т.Р., Торшин И.Ю., Калачева А.Г., Громова О.А. Сверхнизкий уровень магния в эритроцитах как значимый фактор патогенеза пограничных психических расстройств. Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 2015. Т. 115. № 11. С. 85-96.