Психиатрия от Романа Беккера

09 March 2017 21:25

А это и есть та самая MMP-9, матриксная металлопротеиназа 9 типа, которая расщепляет внеклеточный матрикс вокруг нейрончиков и позволяет им расти,отращивать аксоны и все такое.

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:27

Учитывая все вышесказанное, представляет большой интерес подробное рассмотрение имеющихся данных как о механизмах гомеостаза цинка в ЦНС, так и о его нарушениях при тех или иных психических, неврологических и поведенческих расстройствах, и об эффективности коррекции нарушений гомеостаза цинка в лечении этих патологий. Этому будет посвящена часть III, которая пока еще пишется, в то время как в части II проставляются ссылки :)

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:25

Цинк модулирует активность множества типов рецепторов и ионных каналов, повышает активность AMPA-рецепторов и АТФ-чувствительных калиевых каналов, ингибирует активность NMDA-рецепторов и ГАМК-А рецепторов, а также активность вольтаж-зависимых ионных каналов. Кроме того, цинк ингибирует активность фермента гликоген-синтаза-киназа-3-бета (GSK-3b), важной серин/треониновой протеинкиназы, которая имеет отношение к патогенезу аффективных расстройств и является одной из важных мишеней терапевтического действия ионов лития. Цинк также является важным компонентом системы антиоксидантной защиты организма и обладает нейропротективными свойствами, защищая клетки мозга от вредного разрушающего воздействия оксидативного и нитрозативного стресса и свободных радикалов (активных форм кислорода).

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:24

Часть II. Цинк и головной мозг.

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:19

Наиболее чувствительны к дефициту цинка MMP-9, тимидин-киназа, щелочная фосфатаза и карбоксипептидаза. Их активность у экспериментальных животных снижается уже через несколько дней обеднённой цинком диеты, что приводит к нарушению всасывания в ЖКТ белков, усвоения фосфатов и к торможению биосинтеза белков и ДНК, деления клеток, роста и развития организма, и к быстрому развитию нервно-психических нарушений (нередко до появления остальных типичных симптомов дефицита цинка, например со стороны кожи, волос, ногтей, ЖКТ) [Prasad AS, 1983].

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:17

алкогольдегидрогеназа, необходимая для первого этапа обезвреживания этанола и других спиртов [Banci L, 2013];
карбоангидраза (угольная ангидраза), необходимая для регуляции pH крови и тканей, для преобразования углекислого газа, вырабатываемого тканями в процессе метаболизма, в более растворимый и менее токсичный бикарбонат, и его транспорта в лёгкие, где бикарбонат при помощи того же фермента преобразуется обратно в углекислый газ и улетучивается с выдыхаемым воздухом. Она также нужна для активной секреции бикарбоната в мочу [Kohen A, Limbach HH, 2005];
карбоксипептидаза, необходимая для расщепления и переваривания белков в желудочно-кишечном тракте [Greenwood NN, Earnshaw A, 2012];
щелочная фосфатаза, необходимая для усвоения клетками фосфатов [Prasad AS, 1983];
лактатдегидрогеназа, превращающая лактат в пируват и нуждающаяся также в НАДФ [Prasad AS et al, 1971];
малонил-дегидрогеназа и НАДФ-диафораза, необходимые для клеточного дыхания [Prasad AS et al, 1967];
тимидин-киназа, нуклеозид-фосфорилаза, РНК-полимеразы, ДНК-полимеразы, необходимые для включения в ДНК тимидина, фосфорилирования нуклеозидов, репликации ДНК и деления клеток и митохондрий [Prasad AS, Oberleas D, 1974; Prasad AS, Rabbani P, 1981; Prasad AS, 1983];
РНКаза, необходимая для катаболизма РНК [Prasad AS, 1983];
матриксные металлопротеиназы — эндопептидазы, расщепляющие внеклеточный матрикс, в частности, металлопротеиназа 9-го типа, MMP-9, очень важная для правильного развития сложнейшей нейронной сети, составляющей головной мозг [Reinhard SM et al, 2015];
дипептидил-пептидаза III, обезвреживающая ангиотензин II, эндорфины и энкефалины [Kumar P et al, 2016];
а также многие другие ферменты, перечислять которые можно бесконечно, но нецелесообразно.

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:14

Ещё более интересно то, что цинк является единственным микроэлементом, потребность в котором настолько универсальна, что цинк-зависимые металлоферменты в изобилии встречаются во всех известных классах ферментов [Broadley MR et al, 2007].

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:13

Большое биологическое значение имеют и некоторые другие химические свойства цинка. В частности, важно то, что цинк — халькофильный элемент (то есть он, при прочих равных условиях, легче образует сульфиды, а не оксиды). Это приводит к тому, что цинк охотно реагирует с сульфгидрильными группами белков (например, так называемых «тиоловых ферментов»), изменяя их пространственную конфигурацию и активность [Greenwood NN, Earnshaw A, 2012]. Другими важными в биологическом контексте свойствами цинка являются его амфотерность (способность легко реагировать как с кислотами, так и с щелочами, в том числе с соляной кислотой желудка и бикарбонатами тонкой кишки), его довольно высокая химическая реактивность, его свойства сильного восстановителя и лёгкость его вовлечения в окислительно-восстановительные реакции, а также хорошая растворимость многих его солей в воде [Hinds JID, 2015].

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:12

В самом деле, как и предсказывается «законом Докинза», цинк является вторым после железа и по важности, и по содержанию в тканях, и по количественной потребности не только для нашего организма, но и для животных и растений микроэлементом [Broadley MR et al, 2007]. Кроме того, опять-таки в согласии с предсказаниями «закона Докинза», избыток цинка действительно исключительно малотоксичен для человека, по сравнению с избытком многих других микроэлементов: его рассчитанная на основании LD50 для животных смертельная доза для человека превышает 27 граммов, но употребить такое количество представляется маловероятным, потому что дозы от 225 до 400 мг/сут цинка надёжно вызывают тошноту, рвоту и диарею. Цинка сульфат столетиями использовался в таких дозах как малотоксичное по сравнению с меди сульфатом рвотное средство, при этом отравлений цинком, в отличие от отравлений медным или железным купоросом, в средневековой медицинской литературе не зафиксировано. Дозы цинка порядка 100-300 мг/сут, используемые для снижения всасывания меди при болезни Вильсона-Коновалова, на протяжении многих месяцев и лет, не причиняют особого вреда этим больным [Fosmire GJ, 1990; Ciubotariu D et al, 2015].

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:06

Биологическая роль цинка в организмах живых существ подчиняется известному закону Докинза о «биохимической эволюции». Этот закон гласит, что все живые организмы в ходе своей эволюции под давлением естественного отбора адаптировались к определённым условиям существования в своих экологических нишах, и, в частности, к определённому диапазону колебаний химического состава почвы, атмосферы, воды [Dawkins R, 2016]. При этом живые организмы, с одной стороны, научились достаточно успешно противостоять вредным токсическим воздействиям именно тех концентраций химических элементов, с которыми они чаще всего сталкивались в ходе своей эволюции, а с другой стороны — научились активно использовать те или иные химические элементы, и прежде всего — наиболее широко распространённые и доступные в окружающей среде, в своих биохимических реакциях [Dawkins R, 2016].

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:06

Введение
(общие биологические сведения)

Психиатрия от Романа Беккера

24 February 2017 13:49

Знаете ли Вы, что... клоназепам и лоразепам не только являются мощными анксиолитиками, но и обладают иммуномодулирующими свойствами и, в частности, предотвращают вызванную острым психосоциальным стрессом активацию микроглии, уменьшают выделение воспалительных цитокинов, в частности интерлейкина-6, миграцию активированных макрофагов в ЦНС, вторичную активацию стрессовой оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники, и при раннем их применении способны предотвращать развитие постстрессовой депрессии? [Ramirez K, Niraula A, Sheridan JF, 2016].

Психиатрия от Романа Беккера

09 March 2017 11:34

А знаете ли вы, что впервые дефицит цинка у человека был описан в 1961 году английским военным врачом полковником Анандой Прасадом, индусом по происхождению, работавшим в Иране по приглашению тогдашнего шахского правительства? В 1958 году полковник Прасад столкнулся с интереснейшим случаем 21-летнего мальчика, забракованного призывной комиссией из-за недостаточного веса. Юноша весил 35 килограммов и в свои 21 год выглядел 10-летним ребенком, был маленького роста, абсолютно без половых волос, половые органы были детского размера, голос также детский. Кроме того, у него отмечены были сухая и грубая кожа, жёсткие и легко ломающиеся волосы, отставание в интеллектуальном развитии (оно соответствовало 8-10 годам), сонливость и заторможенность до степени почти летаргии, депрессия, симптомы похожие на аутизм, пикацизм (геофагия) и тяжёлая железодефицитная анемия с гемоглобином 50 г/л. Интересно, что ни одного из позже описанных как патогномоничные симптомы тяжелого дефицита цинка - ни акродерматита, ни поносов, ни облысения - у мальчика не было отмечено. Уровень цинка в крови оказался очень низким. Лечение железодефицитной анемии препаратами железа не дало улучшения. В то же время, когда полковник Прасад назначил юноше цинка сульфат, уже через неделю его психическое состояние стало заметно улучшаться, а через две недели начался бурный пубертатный рост волос и прибавка массы тела. Позже полковник Прасад описал еще 10 подобных случаев среди иранских призывников, когда задержка или отставание в росте и развитии и психические симптомы вызывались дефицитом цинка.

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:26

Нарушения гомеостаза цинка в ЦНС связывают со множеством психических и поведенческих нарушений, таких, как анорексия, пикацизм (поедание несъедобных веществ и материалов), дисфория (раздражительность, агрессивность), ангедония, депрессивные и тревожные состояния, обсессивно-компульсивное поведение, нарушения сна, нарушения обучаемости и когнитивных функций (памяти, концентрации внимания) и др. Кроме того, нарушения обмена цинка в ЦНС связывают также с рядом неврологических расстройств, таких, как мигрень, эпилепсия, болезнь Альцгеймера и некоторые другие деменции. Данных об участии цинка в регуляции высшей нервной деятельности накоплено очень много. Показана, в частности, корреляция между дефицитом цинка и нарушением функции эпифиза, и наличие прямой взаимосвязи между концентрацией цинка и секрецией мелатонина.

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:25

Цинк критически необходим для нормального протекания таких разнообразных биологических процессов, как регуляция экспрессии многих генов, ферментативный катализ множества биохимических процессов, биосинтез ряда гормонов, их хранение и активация, реализация их действия, репарация повреждённых тканей, репликация ДНК, необходимая для деления клеток и клеточных митохондрий, транскрипция ДНК и биосинтез белков, регуляция работы иммунной, эндокринной и нервной систем, ЖКТ и др. В дополнение к этому, цинк также является важной межклеточной и внутриклеточной сигнальной молекулой. Цинк присутствует во всех без исключения органах и тканях нашего организма, во всех типах клеток, в том числе и в ЦНС. В частности, цинк обнаруживается во всех без исключения областях мозга. Наиболее высока концентрация цинка в коре больших полушарий головного мозга (особенно в префронтальной коре), эпифизе (шишковидной железе), гиппокампе, а также в гипоталамусе и гипофизе. Именно в этих областях мозга цинк, по-видимому, играет особенно важную физиологическую роль. Менее 5% общего содержания цинка в ЦНС находится в специальных синаптических пузырьках (везикулах) в цинк-содержащих нервных терминалях. Везикулярная концентрация цинка в наиболее богатых этими пузырьками моховидных волокнах гиппокампа (hippocampal mossy fibers) составляет от 300 до 350 мкмоль. Цинк играет важную роль в регуляции работы шишковидной железы и уровня лептина. Везикулярный цинк играет важную роль в регуляции синаптической нейротрансмиссии (особенно дофаминергической и глутаматергической) и служит важным эндогенным нейромедиатором и нейромодулятором. Цинк является важным модулятором как ингибирующего (тормозящего, угнетающего), так и стимулирующего (возбуждающего, активирующего) типов синаптической нейротрансмиссии.

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:22

В биологическом контексте очень важно также сходство некоторых химических свойств цинка со свойствами другого очень важного для функционирования живых организмов элемента, а именно магния. Оба элемента не только обладают лишь одной нормальной для них и широко распространённой в природных соединениях степенью окисления (+2), но, что важнее, ионы цинка (Zn2+) и магния (Mg2+) имеют сходный ионный радиус. Это сходство цинка с магнием имеет такие важные последствия для биологических систем, как способность цинка связываться с «магниевым сайтом» NMDA-рецепторов в ЦНС, или его способность влиять на аденилатциклазную активность рецептор-связанных G-белков подобно ионам магния. В тех случаях, когда для взаимодействия важен именно ионный радиус, ионы магния и цинка в биологических системах относительно взаимозаменяемы. Поэтому дефицит ионов магния увеличивает потребность в цинке. И наоборот — дефицит ионов цинка увеличивает потребность в магнии. Сочетанные дефициты обоих элементов протекают особенно тяжело [Prasad AS, 2008].

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:18

Так, например, без участия цинк-зависимой карбоангидразы превращение углекислого газа в бикарбонат и обратно при обычном для плазмы крови рН около 7,4 происходило бы примерно в миллион раз медленнее, или же требовало бы быстрого изменения рН плазмы до 10 и выше и обратно, что было бы губительным для любого живого организма [Cotton FA et al, 1999].

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:15

Среди цинк-зависимых металлоферментов нашего организма есть широко известные, важные и «находящиеся на слуху» и публики, и врачей и студентов-медиков:

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:14

Все вышеуказанные, крайне ценные в биологическом контексте, химические свойства цинка, вместе с его широкой распространённостью в природе, привели к тому, что цинк весьма широко используется всеми живыми организмами, в том числе и нашим организмом, для обеспечения множества биохимических реакций и регуляторных функций. Цинк является критически необходимым кофактором для работы более чем 300 различных цинк-зависимых металлоферментов нашего организма [Plum LM et al, 2010].

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:12

Важная биологическая роль цинка предопределяется также некоторыми особенностями химии цинка. Прежде всего важно то, что цинк является сильной и высокоэффективной «кислотой Льюиса». Это делает его очень удобным каталитическим агентом в реакциях гидроксилирования и во многих других ферментативных реакциях [NRC, 2016]. Кроме того, цинк имеет очень гибкую координационную геометрию. Это позволяет белкам, использующим цинк в качестве кофактора, очень быстро и энергетически эффективно менять свою пространственную конфигурацию в процессе выполнения ими своих биологических функций (ферментных, регуляторных или сигнальных) [Stipanuk MH, Caudill MA, 2013].

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:07

Из закона Докинза вытекает важное следствие, а именно — то, что, чем более широко распространён тот или иной химический элемент в почвах и в морской воде и в рационе питания тех или иных живых существ по сравнению с другими элементами, тем с большей вероятностью он в ходе эволюции будет включен этими организмами в те или иные биохимические ферментативные и регуляторные процессы, тем большее количество различных биологических процессов будут критически зависимы от его наличия в организме, тем выше будет количественная потребность организма в нём, и тем меньше будет его токсичность при передозировке [Dawkins R, 2016].

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:06

Цинк — это химический элемент периодической таблицы Менделеева, переходный металл, обозначаемый символом Zn и имеющий атомный номер 30. Он является первым элементом в 12-й группе периодической таблицы Менделеева. Цинк широко распространён в природе. Содержание цинка в земной коре составляет в среднем 75 ppm, или 0,0075% земной коры по массе. Это делает его 24-м по распространённости химическим элементом земной коры. Почва содержит от 5 до 770 ppm (от 0,0005% до 0,077%) цинка по массе, в среднем 64 ppm (0,0064%). Содержание цинка в морской воде составляет около 30 ppb, что немного, но больше, чем у ряда других переходных металлов [Emsley J, 2011].

Психиатрия от Романа Беккера

08 March 2017 21:05

Прошу прощения за задержку, дорогие подписчики канала. Подготовка обзора об обмене цинка в ЦНС и его связи с психическими заболеваниями оказалась трудоемкой работой :) Когда пишешь "для себя", а не для фирмы - перепроверяешь все факты и ссылки :) Дамская половина подписчиков пусть сочтет выкладываемую сегодня первую часть - небольшим подарочком к Восьмому Марта :)