Перспективы применения новых лекарственных препаратов на основе реструктурированного цинка в условиях изменения климата и экологии

Изменение экологии и климата сопряжено с напряжением механизмов адаптации организмов к
меняющимся условиям среды обитания. Микроэлементы являются неотъемлемой частью обмена веществ и связаны с процессами жизнедеятельности биообъектов. Реструктурированный цинк открывает новые горизонты изучения и применения микроэлементов в биологии и медицине. Представлены результаты реструктурированного цинка, полученного в реакторе нового типа (Институт физической химии и электрохимии А.Н. Фрумкина). Путем длительного термодинамического воздействия на расплав металла, был получен химически чистый цинк, обладающий новой структурой и вследствие этого, новыми химическими и физическими свойствами. Чтобы оценить химическую активность цинка образцы подвергались окислению на термогравиметрическом анализаторе TGA Q500 InterTech Corporation в среде осушенного воздуха в динамическом режиме. Температурный диапазон измерений составлял 35-600 °C при скорости нагрева 10 °C/мин.

1. К физической модели образования вакансионных кластерных трубок и изменений свойств металлов при центробежном динамическом литье. Е.М. Соловьев, В. И. Новиков, Б. В. Спицын, М. Р., Киселев, Б. А. Сорокин, А. В. Квачакидзе (Журнал «Альтернативная энергетика и экология» https://doi.org/10.15518/isjaee.2016.15-18.096-103).

2. Исследование вакансионной системы рестуктурированного цинка методом аннигиляции позитронов Е.М. Соловьев, Б.В. Спицын, Р.С. Лаптев, А.М. Лидер, Ю.С. Бордулев, А.А. Михайлов (Журнал технической физики 2018. том 88, вып. 6).

3. Клиническое значение дефицита цинка для здоровья детей: новые возможности лечения и профилактики Оригинальная статья опубликована на сайте РМЖ (Русский медицинский журнал): https://www.rmj.ru/articles/pediatriya/Klinicheskoe_znachenie_deficita_cinka_dlya_zdorovyya_detey_novye_vozmoghnosti_lecheniya_i_profilaktiki/#ixzz6ytU2xFvl.

4. National Institutes of Health: Vitamin K - Fact Sheet for Health Professionals. https://ods.od.nih.gov/factsheets/vita-minKHealthProfessional/urisimplehttps://ods.od.nih.gov/factsheets/vita-minK-HealthProfessional/ Accessed June 3, 2020.

5. Радилов А. С. Экспериментальная оценка токсичности и опасности наноразмерных материалов - Нанотехнологии и наука 2009 №1 с 86-89). Глущенко Н.Н. Токсичность наночастиц цинка и его биологические свойства/ Н.Н. Глущенко, А.В. Скальный // Актуальные проблемы транспортной медицины. — 2010. —№3, (21). — С. 118–121.

6. Maret W. Molecular aspects of human cellular zinc homeostasis: redox control of zinc potentials and zinc signals // Biometals. 2009; 22: 1: 149-157.

7. https://www.spandidos-publications.com /10.3892/ijmm.2020.4790 Zinc and SARS CoV 2: A molecular modeling study of Zn interactions with RNA dependent RNA polymerase and 3C like proteinase enzymes.

8. Beyersmann D and Haase H: Functions of zinc in signaling, proliferation and differentiation of mammalian cells. Biometals. 14:331–341. 2001.

9. Marreiro D do N, Cruz KJ, Morais JB, Beserra JB, Severo JS and Soares de Oliveira AR: Zinc and oxidative stress: Current mechanisms. Antioxidants (Basel). 6:242017.

10. Maywald M, Wessels I and Rink L: Zinc signals and immunity. Int J Mol Sci. 18:22222017.

11. Miller BD and Welch RM: Food system strategies for preventing micronutrient malnutrition. Food Policy. Wolters Kluwer-Medknow Publications; pp. 115–128. 2013.

12. Discovery of Human Zinc Deficiency: Its Impact on Human Health and Disease Ananda S. Prasad Author NotesAdvances in Nutrition, Volume 4, Issue 2, March 2013, Pages 176–190.

13. Dowd, P.S.; Kelleher, J.; Guillou, P.J. Tlymphocyte subsets and interleukin-2 production in zincdeficient rats. Br. J. Nutr. 1986, 55, 59–69.

14. Fernandes, G.; Nair, M.; Onoe, K.; Tanaka, T.; Floyd, R.; Good, R.A. Impairment of cell-mediated immunity functions by dietary zinc deficiency in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1979, 76, 457–461.

15. Nutrients 2018, 10, 199 14 of 19.

16. Golden, M.H.; Jackson, A.A.; Golden, B.E. Effect of zinc on thymus of recently malnourished children. Lancet 1977, 2, 1057–1059.

17. DePasquale-Jardieu, P.; Fraker, P.J. The role of corticosterone in the loss in immune function in the zincdeficient A/J mouse. J. Nutr. 1979, 109, 1847–1855.

18. Aydemir, T.B.; Liuzzi, J.P.; McClellan, S.; Cousins, R.J. Zinc transporter ZIP8 (SLC39A8) and zinc influence IFN-γ expression in activated human T cells. J. Leukoc. Biol. 2009, 86, 337–348.

19. Wessels, I.; Maywald, M.; Rink, L. Zinc as a gatekeeper of immune function. Nutrients 2017, 9, 1286.

20. Синергидное применение цинка и витамина С для поддержки памяти, внимания и снижения риска развития заболеваний нервной системы Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2017;117(7): 112-1190.

21. Huskisson E., Maggini S., Ruf M. The influence of micronutrients on cognitive function and performance // J. Int. Med. Res. 2007, v. 35, p. 1–19.

22. Maylor E. A., Simpson E. E., Secker D. L. et al. Effects of zinc supplementation on cognitive function in healthy middle-aged and older adults: the ZENITH study // Br. J. Nutr. 2006, p. 752–760.

23. Yoan Cherasse * and Yoshihiro Urade: Dietary Zinc Acts as a Sleep Modulator Int. J. Mol. Sci. 2017, 18, 2334.

24. Tamano H., Koike Y., Nakada H. et al. Signifi cance of synaptic Zn2+ signaling in zincergic and non zincergic synapses in the hippocampus in cognition // J. Trace Elm. Med. Biol. 2016 Vol. 38 P. 93–98.

25. Hie M., Tsukamoto I. Administration of zinc inhibits osteoclastogenesis through the suppression of RANK expression in bone // Eur. J.Pharmacol. 2011 Vol. 668, N1. Р. 140–146.

26. Журавлева Е.А., Каменская Е.Н., Бульина Е.А. и соавт. Роль цинка и меди в микронутриентном статусе новорожденного // Экология человека. 2007 № 11 С. 23–28.

27. Williams R.J. Zinc in evolution // J. Inorg. Biochem. 2012 Vol. 111 P. 104–109.

28. Журавлева Е.А., Каменская Е.Н., Бульина Е.А. и соавт. Роль цинка и меди в микронутриентном статусе новорожденного // Экология человека. 2007 № 11 С. 23–28.

29. Синергидное применение цинка и витамина С для поддержки памяти, внимания и снижения риска развития заболеваний нервной системы Журнал: Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2017;117(7): 112-119.

30. Torshin I.Yu. Bioinformatics in the post-genomic era: sensing the change from molecular genetics to personalized medicine. Nova Biomedical Books, NY, USA, 2009, In «Bioinformatics in the Post-Genomic Era» series, ISBN: 978-1-60692-217-0.

31. Шейбак В.М. Синтез и секреция инсулина: роль катионов цинка// Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2015 № 1 С. 5–8.

32. Zinc and SARS-CoV-2: A molecular modeling study of Zn interactions with RNA-dependent RNA-polymerase and 3C-like proteinase enzymes. Ali Pormohammad, Nadia K. Monych, and Raymond J. Turner Int J Mol Med. 2021 Jan; 47(1): 326–334.

33. Read SA, Obeid S, Ahlenstiel C, Ahlenstiel G. The role of zinc in antiviral immunity. Adv Nutr. 2019;10:696–710. doi: 10.1093/advances/nmz013. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

34. Korant BD, Butterworth BE. Inhibition by zinc of rhinovirus protein cleavage: Interaction of zinc with capsid polypeptides. J Virol. 1976; 18:298–306. doi: 10.1128/JVI.18.1.298-306.1976. [PMC free article][PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

35. Kaushik N, Subramani C, Anang S, Muthumohan R, Shalimar, Nayak B, Ranjith-Kumar CT, Surjit M. Zinc salts block hepatitis E virus replication by inhibiting the activity of viral RNA-dependent RNA polymerase. J Virol. 2017; 91:e00754–e00717. doi: 10.1128/JVI.00754-17. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

36. Korant BD, Kauer JC, Butterworth BE. Zinc ions inhibit replication of rhinoviruses. Nature. 1974; 248:588–590. doi: 10.1038/248588a0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

37. te Velthuis AJ, van den Worml SH, Sims AC, Baric RS, Snijder EJ, van Hemert MJ. Zn2+ inhibits coronavirus and arterivirus RNA polymerase activity in vitro and zinc ionophores block the replication of these viruses in cell culture. PLoS Pathog. 2010;6:e1001176. doi: 10.1371/journal.ppat.1001176.[PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

38. Hsu JTA, Kuo CJ, Hsieh HP, Wang YC, Huang KK, Lin CPC, Huang PF, Chen X, Liang PH. Evaluation of metal-conjugated compounds as inhibitors of 3CL protease of SARS-CoV. FEBS Lett. 2004;574:116–120.

39. doi: 10.1016/j.febslet.2004.08.015. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [

40. Lee CC, Kuo CJ, Hsu MF, Liang PH, Fang JM, Shie JJ, Wang AH. Structural basis of mercury- and zinc-conjugated complexes as SARS-CoV 3C-like protease inhibitors. FEBS Lett. 2007;581:5454–5458. doi: 10.1016/j.febslet.2007.10.048. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

41. Krenn BM, Gaudernak E, Holzer B, Lanke K, Van Kuppeveld FJ, Seipelt J. Antiviral activity of the zinc ionophores pyrithione and hinokitiol against picornavirus infections. J Virol. 2009;83:58–64. doi: 10.1128/JVI.01543-08. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

42. Lanke K, Krenn BM, Melchers WJ, Seipelt J, van Kuppeveld FJ. PDTC inhibits picornavirus polyprotein processing and RNA replication by transporting zinc ions into cells. J Gen Virol. 2007;88:1206–1217. doi: 10.1099/vir.0.82634-0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

43. Geist FC, Bateman JA, Hayden FG. In vitro activity of zinc salts against human rhinoviruses. Antimicrob Agents Chemother. 1987; 31:622–624. doi: 10.1128/AAC.31.4.622. [PMC free article][PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

44. Hung M, Gibbs CS, Tsiang M. Biochemical characterization of rhinovirus RNA-dependent RNA polymerase. Antiviral Res. 2002;56:99–114. doi: 10.1016/S0166-3542(02)00101-8. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

45. Krenn BM, Holzer B, Gaudernak E, Triendl A, van Kuppeveld FJ, Seipelt J. Inhibition of polyprotein processing and RNA replication of human rhinovirus by pyrrolidine dithiocarbamate involves metal ions. J Virol. 2005;79:13892–13899. doi: 10.1128/JVI.79.22.13892-13899.2005. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

46. Suara RO, Crowe JE. Effect of zinc salts on respiratory syncytial virus replication. Antimicrob Agents Chemother. 2004; 48:783–790. doi: 10.1128/AAC.48.3.783-790.2004. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar].

47. Srivastava V, Rawall S, Vijayan VK, Khanna M. Influenza a virus induced apoptosis: Inhibition of DNA laddering & caspase-3 activity by zinc supplementation in cultured HeLa cells. Indian J Med Res. 2009;129:579–586. [PubMed] [Google Scholar].

48. Ghaffari H, Tavakoli A, Moradi A, Tabarraei A, Bokharaei-Salim F, Zahmatkeshan M, Farahmand M, Javanmard D, Kiani SJ, Esghaei M, et al. Inhibition of H1N1 influenza virus infection by zinc oxide nanoparticles: Another emerging application of nanomedicine. J Biomed Sci. 2019;26:70. doi: 10.1186/s12929-019-0563-4.

49. te Velthuis AJ, van den Worm SH, Sims AC, Baric RS, Snijder EJ, van Hemert MJ. Zn(2+) inhibits coronavirus and arterivirus RNA polymerase activity in vitro and zinc ionophores block the replication of these viruses in cell culture. PLoS Pathog. (2010) 6:e1001176. doi: 10.1371/journal.ppat.1001176.

50. Lian H, Zang R, Wei J, Ye W, Hu MM, Chen YD, et al. The zinc-finger protein ZCCHC3 binds RNA and facilitates viral RNA sensing and activation of the RIG-I-like receptors. Immunity. (2018) 49:438–48.e5. doi: 10.1016/j.immuni.2018.08.014.

51. Akira S, Uematsu S, Takeuchi O. Pathogen recognition and innate immunity. Cell. (2006) 124:783–801. doi: 10.1016/j.cell.2006.02.015.

52. Gammoh NZ, Rink L. Zinc in infection and inflammation. Nutrients. (2017) 9:624. doi: 10.3390/nu9060624.

53. Brooks W.A., Santosham M., Naheed A., Goswami D., Wahed M.A., Diener-West M., Faruque A.S., Black R.E. Effect of weekly zinc supplements on incidence of pneumonia and diarrhoea in children younger than 2 years in an urban, low-income population in Bangladesh: randomised controlled trial // Lancet. 2005; 366: 9490: 999-1004.

54. Amit Kumar, Yuichi Kubota, Mikhail Chernov, and Hidetoshi Kasuyac Potential role of zinc supplementation in prophylaxis and treatment of COVID-19 Med Hypotheses. 2020 Nov; 144: 109848. Published online 2020 May 25. doi: 10.1016/j.mehy.2020.109848 PMCID: PMC7247509 PMID: 32512490.