Цинк, мозг, поведение

Обложка
  • Авторы: Якимовский А.Ф.1,2
  • Учреждения:
    1. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
    2. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физиологии имени И.П. Павлова Российской академии наук»
  • Выпуск: Том 19, № 1 (2021)
  • Страницы: 23-35
  • Раздел: Научные обзоры
  • Статья получена: 14.05.2021
  • Статья одобрена: 14.05.2021
  • Статья опубликована: 21.05.2021
  • URL: https://journals.eco-vector.com/RCF/article/view/70600
  • DOI: https://doi.org/10.17816/RCF19123-35
  • ID: 70600


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Целью обзора было проанализировать современные представления о роли эссенциального биоэлемента цинка в деятельности головного мозга и, следовательно, в поведении. В начале обзора приводятся основные сведения об обмене цинка в организме. Далее описаны факты о вовлечении цинка в патогенез ряда неврологических заболеваний и когнитивную сферу человека. Излагаются итоги собственных исследований влияния системной нагрузки цинком и его внутримозговых микроинъекций на нормальное и патологическое двигательное поведение крыс. В частности, показано, что цинк, в зависимости от его дозы и режима поступления в организм, может ослаблять и предупреждать развитие пикротоксинового неостриарного гиперкинеза у крыс (аналога хореи Гентингтона у человека), но может и усугублять его проявления и даже самостоятельно вызывать у крыс двигательную стеротипию. На основе собственных исследований и литературных данных сделано предположение о различной чувствительности мембранно-клеточных структур нейрона к определенной концентрации цинка, от чего в итоге зависит реализация конкретной формы поведения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Андрей Федорович Якимовский

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физиологии имени И.П. Павлова Российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: jakim2010@gmail.com
SPIN-код: 7151-8991

д-р мед. наук, профессор

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6/8; Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Андрусишина И.Н., Голуб И.А., Лампека Е.Г., и др. Нарушения обмена микроэлементов у пациентов с диагнозом Вильсона–Коновалова // Микроэлементы в медицине. 2011. Т. 12, № 1–2. С. 47–50.
  2. Бабаниязова З.Х., Бабаниязов Х.Х., Радионов И.А., и др. Ацизол в решении проблем цинкодефицитных состояний // Микроэлементы в медицине. 2010. Т. 11, № 1. С. 25–30.
  3. Котенко К.В., Беляев И.К., Бузулуков Ю.П., и др. Экспериментальное исследование биокинетики наночастиц оксида цинка у крыс после однократного перорального введения с использованием технологии меченых атомов // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2011. Т. 56, № 2. C. 5–10.
  4. Лебедева С.А., Бабаниязова З.Х., Бабаниязов Х.Х., Радионов И.А. Новые подходы фармакологической коррекции гипоксических состояний // Вестник ОГУ. 2011. № 15. С. 78–81.
  5. 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. 2018. Т. 19, № 3. C. 18–23. doi: 10.19112/2413-6174-2018-19-3-18-32
  6. Оберлис Д., Скальный А.И., Скальная М.Г., и др. Патофизиология микроэлементов. Сообщение 2. Цинк // Патогенез. 2015. Т 13, № 4. C. 9–17.
  7. Подзолков В.И., Покровская А.Е. Трудности диагностики и лечения болезни Вильсона–Коновалова // Клиническая медицина. 2017. Т. 95, № 5. С. 465–470. doi: 10.18821/0023-2149-2017-95-5-465-470
  8. Сальникова Е.В. Потребность человека в цинке и его источники (Обзор) // Микроэлементы в медицине. 2016. Т. 17, № 4. С. 11–15. doi: 10.19112/2413-6174-2016-17-4-11-15
  9. Скальный А.В., Фесюн А.Д., Ивашкив И.И., и др. Влияние препарата цинка «Ацизол» на элементарный статус и уровень функциональных резервов в условиях повышенных психоэмоциональных и физических нагрузок // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2011. Т. 9, № 6. С. 47–55.
  10. Фесенко А.Г. Микроэлементарная коррекция функционального состояния организма профессиональных регбисток в соревновательный период // Вестник ОГУ. 2011. № 15. С. 144–149.
  11. Халиуллина С.В. Клиническое значение дефицита цинка в организме ребенка (обзор литературы) // Вестник современной клинической медицины. 2013. T. 6, № 3. C. 72–78. doi: 10.20969/VSKM.2013.6(3).72-78.
  12. Шантырь И.И., Яковлева М.В., Власенко М.А. Цинк-дефицитные состояния жителей Санкт-Петербурга // Профилактическая и клиническая медицина. 2015. № 4. C. 12–16.
  13. Шаповалова К.Б. Неостриатум и регуляция произвольного движения. СПб.: Наука, 2015. 153 с.
  14. Якимовский А.Ф. Влияние хлорида цинка, введенного в неостриатум, на двигательное поведение крыс // Журнал высшей нервной деятельности. 2011. T. 61, № 2. C. 212–218.
  15. Якимовский А.Ф. Способность цинка восстанавливать условный рефлекс избегания, нарушенный у крыс внутристриарным введением пикротоксина // Микроэлементы в медицине. 2014. Т. 15, № 3. С. 27–32.
  16. Якимовский А.Ф. Нейробиология цинка // Успехи современной биологии. 2019. Т. 139, № 3. С. 267–279. doi: 10.1134/S0042132419030104
  17. Якимовский А.Ф. Влияние алиментарной нагрузки цинком на нормальное и патологическое двигательное поведение крыс // Микроэлементы в медицине. 2020. Т. 21, № 2. C. 34–40. doi: 10.19112/2413-6174-2020-21-2-34-40
  18. Якимовский А.Ф., Варшавская В.М. Этиопатогенез хореи Гентингтона: итоги и перспективы экспериментального моделирования // Медицинский академический журнал. 2006. Т. 6, № 2. С. 28–40.
  19. Якимовский А.Ф., Занин К.В. Влияние донатора цинка ацизола на двигательное поведение крыс // Медицинский академический журнал. 2018. Т. 18, № 1. С. 89–93.
  20. Якимовский А.Ф., Крыжановская С.Ю. Влияние внутристриарных введений ацетата цинка на нормальное и патологическое двигательное поведение крыс // Медицинский академический журнал. 2015. Т. 15, № 2. С. 50–54.
  21. Якимовский А.Ф., Крыжановская С.Ю. Хлорид и ацетат цинка, введенные в неостриатум, разнонаправленно влияют на двигательное поведение крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2015. T. 160, № 8. C. 252–254.
  22. Якимовский А.Ф., Степанов И.И Влияние хлорида цинка на пикротоксиновый гиперкинез зависит от его концентрации в растворе, инъецируемом в неостриатум крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2010. Т. 150. № 12. C. 604–606.
  23. Якимовский А.Ф., Шантырь И.И., Власенко М.А., Яковлева М.В. Влияние ацизола на содержание цинка в плазме крови и головном мозге крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2016. T. 162, № 9. C. 268–270.
  24. Якимовский А.Ф., Шантырь И.И., Власенко М.А., и др. Влияние ацизола на содержание биоэлементов в плазме крови, паренхиматозных органах и головном мозге крыс // Биомедицинская химия. 2018. Т. 64, № 2. C. 183–187. doi: 10.18097/PBMC20186402183
  25. Amani R., Saeidi S., Nazari Z., Nematpour S. Correlation between dietary zinc intakes and its serum levels with depression scales in young female students // Biol Trace Elem Res. 2010. Vol. 137, No. 2. P. 150–158. doi: 10.1007/s12011-009-8572-x
  26. Bitanihirwe B.K., Cunningham M.G. Zinc: the brains dark horse // Synapse. 2009. Vol. 63, No. 11. P. 1029–1049. doi: 10.1002/syn.20683.
  27. Brewer G.J., Kanzer S.H., Zimmerman E.A., et al. Subclinical zinc deficiency in Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease // Am J Alzheimers Dis Other Demen. 2010. Vol. 25, No. 7. P. 572–575. doi: 10.1177/1533317510382283
  28. Cole TB., Wenzel H.J., Kafer K.E., et al. Elimination of zinc from synaptic vesicles in the intact mouse brain by disruption of the ZnT3 gene // PNAS USA. 1999. Vol. 96, No. 4. P. 1716–1721. doi: 10.1073/pnas.96.4.1716
  29. Dorofeeva N.A., Tikhonov D.B., Barygin O.I., et al. Action of extracellular divalent cations on native alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate (AMPA) receptors // J Neurochem. 2005. Vol. 95, No. 6. P. 1704–1712. doi: 10.1111/j.1471-4159.2005.03533.x
  30. Fantin M., Marti M., Auberson Y.P., Morari M. NR2A and NR2B subunit containing NMDA receptors differentially regulate striatal output pathways // J Neurochem. 2007. Vol. 103, No. 6. P. 2200–2211. doi: 10.1111/j.1471-4159.2007.04966.x
  31. Frederickson C.J., Koh J.Y., Bush A.I. The neurobiology of zinc in health and disease // Nat Rev Neurosci. 2005. Vol. 6. No. 6. P. 449–462. doi: 10.1038/nrn1671
  32. Genoud S., Roberts B.R., Gunn A.P., et al. Subcellular compartmentalization of copper, iron, manganese, and zinс in the Parkinson’s disease brain // Metallomics. 2017. Vol. 9. No. 10. P. 1447–1455. doi: 10.1039/C7MT00244K
  33. Graybiel A.M. The basal ganglia // Curr Biol. 2000. Vol. 10, No. 14. P. R509–R511. doi: 10.1016/S0960-9822(00) 00593-5
  34. Irmish G., Schlaefke D., Richter J. Zinc and fatty acids in depression // Neurochem Res. 2010. Vol. 35, No. 9. P. 1376–1383. doi: 10.1007/s11064-010-0194-3
  35. Kambe T., Tsuji T., Hashimoto A., Itsumura N. The physiological, biochemical and molecular roles of zinc transporters in zinc homeostasis and metabolism // Physiol Rev. 2015. Vol. 95, No. 3. P. 749–784. doi: 10.1152/physrev.00035.2014
  36. King J.C., Brown K.H., Gibson R.S., et al. Biomarkers of nutrition for development (BOND) – zinc review // J Nutr. 2016. Vol. 146, No. 4. P. 858S-885S. doi: 10.3945/jn.115.220079
  37. Lonnerdal B. Dietary factors influencing zinc absorption // J Nutr. 2000. Vol. 130. No. 5. P. 1378S-1383S. doi: 10.1093/jn/130.5. 1378S
  38. Mabrouk O.S., Mela F., Calcagno M., et al. GluN2A and GluN2B NMDA receptor subunits differentially modulate striatal output pathways and contribute to levodopa-induced abnormal involuntary movements in dyskinetic rats // ACS Chem Neurosci. 2013. Vol. 4, No. 5. P. 808–816. doi: 10.1021/cn4000016d
  39. Marcellini M., Di Ciommo V., Callea F., et al. Treatment of Wilson’s disease with zinc from the time of diagnosis in pediatric patients: a single-hospital, 10-year follow-up study // J Lab Clin Med. 2005. Vol. 145, No. 3. P. 139–143. doi: 10.1016/j.lab.2005. 01.007
  40. Maret W. Zinc biochemistry: from a single zinc enzyme to a key element of life // Adv Nutr. 2013. Vol. 4, No. 1. P. 82–91. doi: 10.3945/an.112.003038
  41. Mlyniec K., Nowak G. Zinc deficiency induces behavioral alterations in the tail suspension test in mice. Effect of antide-pressants // Pharmacol Rep. 2012. Vol. 64, No. 2. P. 249–255. doi: 10.1016/s1734-1140(12)70762-4
  42. Modabbernia A., Arora M., Reichenberg A. Environmental exposure to metals, neurodevelopment, and psychosis // Curr Opin Pediatr. 2016. Vol. 28, No. 2. P. 243–249. doi: 10.1097/MOP.0000000000000332
  43. Nations S.P., Boyer P.J., Love L.A. et al. Denture cream: An unusual source of excess zinc, leading to hypocupremia and neurologic disease // Neurology. 2008. Vol. 71, No. 9. P. 639–643. doi: 10.1212/01.wnl.0000312375.79881.94
  44. Прасад А.С. Цинк в организме человека: расстройства здоровья и лечебные эффекты // Микроэлементы в медицине. 2014. T. 15, № 1. С. 3–12.
  45. Rivas-Garcia T.E., Marcelo-Pons M., Martinez-Arnau F., et al. Blood zinc levels and cognitive and functional evaluation in non-demented older patients // Experim Gerontol. 2018. Vol. 108, No. 15. P. 28–34. doi: 10.1016/j.exger.2018.03.003
  46. Rulon L.L., Robertson J.D., Lovell M. A., et al. Serum zinc levels and Alzheimer’s disease // Biol Trace Elem Res. 2000. Vol. 75, No. 1–3. P. 79–85. doi: 10.1385/BTER:75:1-3:79
  47. Sternlieb I. Wilsons disease // Clinics in liver disease. 2000. Vol. 4, No. 1. P. 229–239. doi: 10.1016/S1089-3261(05)70105-7
  48. Szewczyk B. Zinc homeostasis and neurodegenerative disorders // Front Aging Neurosci. 2013. Vol. 5. P. 33. doi: 10.3389/fnagi.2013.00033
  49. Takeda A., Tamano H. Cognitive decline due to excess synaptic Zn signaling in the hippocampus // Front Aging Neurosci. 2014. Vol. 6. P. 26. doi: 10.3389/fnagi.2014.00026
  50. Tepper J., Lee C. GABA-ergic control of substantia nigra dopaminergic neuron // Prog Brain Res. 2007. Vol. 160. P. 189–208. doi: 10.1016/S0079-6123(06)60011-3
  51. Vastagh C., Gardoni F., Bagetta V., et al. N-Methyl-D-aspartate (NMDA) receptor composition modulates dendritic spine morphology in striatal medium spiny neurons // J Biol Chemistry. 2012. Vol. 287, No. 22. P. 18103–18114. doi: 10.1074/jbc.M112. 347427
  52. Warthon-Medina M., Moran V.H., Stammers A.-L., et al. Zinc intake, status and indices of cognitive function in adults and children: a systematic review and meta-analysis // Eur J Clin Nutr. 2015. Vol. 69, No. 4. P. 649–661. doi: 10.1038/ejcn. 2015.60
  53. Yelnik J. Functional anatomy of the basal ganglia // Mov Disord. 2002. No. 17. Suppl. 3. P. S15–S21. doi: 10.1002/mds.10138

© Якимовский А.Ф., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65565 от 04.05.2016 г.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах