Concentration of essential chemical elements in whole blood and in paranasal sinuses mucosa is related to chronic rhinosinusitis severity in children

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Objectives – to evaluate the association between essential chemical element levels in whole blood and in pathologic mucosa and chronic rhinosinusitis severity in children.

Material and methods. A total of 154 children aged from 6 to 17 years were examined. Among them, 88 children had chronic rhinosinusitis (CRS) and underwent functional endoscopic sinus surgery (FESS). The 66 healthy children were included in the control group. Life quality was assessed using SNOT-20 (Sino-Nasal Outcome Test-20). Endoscopic and computer tomography findings were evaluated using Lund – Kennedy and Lund – Mackay scales, respectively. The assessment of essential element levels in whole blood samples was performed using inductively-coupled plasma mass-spectrometry.

Results. The obtained data demonstrate that total SNOT-20 scores in CRS patients were 68% higher than in controls. At the same time, whole blood calcium, selenium, zinc, and magnesium levels were 6%, 28%, 20%, and 3% lower than the respective control values. The analysis of pathologic mucosa demonstrated that the chemical element contents were reducing in the following order: Ca > Mg = Fe > Zn > Cu> Mn > Se. However, only whole blood selenium level correlated significantly with its tissue level. In multiple regression models, the whole blood Se level was inversely associated with SNOT-20 and Lund – Mackay total scores.

Conclusion. Therefore, the obtained data allow to propose the potential role of altered calcium, magnesium, zinc and selenium metabolism in CRS progression.

About the authors

Svetlana I. Alekseenko

St. Petersburg Research Institute of Ear, Throat, Nose and Speech; North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov; St. Petersburg Children’s municipal multi-specialty clinical center of high medical technology named after K.A. Rauhfus

Author for correspondence.
Email: svolga-lor@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3377-8711

PhD, Associate professor, Chief researcher at the Department of high-technology treatment methodology development; Associate professor of the Chair of Otorhinolaryngology; Head of the ENT department

Russian Federation, St. Petersburg

Vladimir V. Dvoryanchikov

St. Petersburg Research Institute of Ear, Throat, Nose and Speech

Email: v.v.dvoryanchikov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0925-7596

PhD, Professor, Director

Russian Federation, St. Petersburg

Anatolii V. Skalny

Sechenov First Moscow State Medical University; RUDN University

Email: skalny3@microelements.ru
ORCID iD: 0000-0001-7838-1366

PhD, Professor, Head of the Department of Medical Elementology; Head of the Laboratory of Molecular Dietetics

Russian Federation, Moscow

Igor A. Anikin

St. Petersburg Research Institute of Ear, Throat, Nose and Speech; St. Petersburg Children’s municipal multi-specialty clinical center of high medical technology named after K.A. Rauhfus

Email: dr-anikin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2977-2656

PhD, Professor; Head of the Department of high-technology treatment methodology development

Russian Federation, St. Petersburg

Vadim S. Isachenko

Military Medical Academy named after S.M. Kirov

Email: lor_vma@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9090-0413

PhD, Associate professor of the Chair of Otorhinolaryngology

Russian Federation, St. Petersburg

Aleksei A. Tinkov

Sechenov First Moscow State Medical University; RUDN University

Email: tinkov.a.a@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0348-6192

PhD, Associate professor, Department of Medical Elementology; Chief researcher at the Laboratory of Molecular Dietetics

Russian Federation, Moscow

References

  1. London NR Jr, Lane AP. Innate immunity and chronic rhinosinusitis: What we have learned from animal models. Laryngoscope Investigative Otolaryngology. 2016;1(3):49-56. doi: 10.1002/lio2.21
  2. Wessels I, Maywald M, Rink L. Zinc as a Gatekeeper of Immune Function. Nutrients. 2017;9(12):1286. doi: 10.3390/nu9121286
  3. Avery JC, Hoffmann PR. Selenium, Selenoproteins, and Immunity. Nutrients. 2018;10(9):1203. doi: 10.3390/nu10091203
  4. Healy C, Munoz-Wolf N, Strydom J, et al. Nutritional immunity: the impact of metals on lung immune cells and the airway microbiome during chronic respiratory disease. Respiratory Research. 2021;22(1):133. doi: 10.1186/s12931-021-01722-y
  5. Unal M, Tamer L, Pata YS, Kilic S, et al. Serum levels of antioxidant vitamins, copper, zinc and magnesium in children with chronic rhinosinusitis. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2004;18(2):189-92. doi: 10.1016/j.jtemb.2004.07.005
  6. Okur E, Gul A, Kilinc M, Kilic MA, et al. Trace elements in nasal polyps. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 2013;270(8):2245-8. doi: 10.1007/s00405-012-2319-6
  7. Kim DH, Yeo SW. Effects of normal saline and selenium-enriched hot spring water on experimentally induced rhinosinusitis in rats. International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology. 2013;77(1):117-22. doi: 10.1016/j.ijporl.2012.10.008
  8. Jaspers I, Zhang W, Brighton LE, et al. Selenium deficiency alters epithelial cell morphology and responses to influenza. Free Radical Biology and Medicine. 2007;42(12):1826-37. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.017
  9. Suzuki M, Suzuki T, Watanabe M, et al. Role of intracellular zinc in molecular and cellular function in allergic inflammatory diseases. Allergology International. 2021;70(2):190-200. doi: 10.1016/j.alit.2020.09.007
  10. Woodworth BA, Zhang S, Tamashiro E, et al. Zinc increases ciliary beat frequency in a calcium-dependent manner. American Journal of Rhinology & Allergy. 2010;24(1):6-10. doi: 10.2500/ajra.2010.24.3379
  11. Roscioli E, Jersmann HP, Lester S, et al. Zinc deficiency as a codeterminant for airway epithelial barrier dysfunction in an ex vivo model of COPD. International Journal of Chronic Obstructive Pulmonary Disease. 2017;12:3503-3510. doi: 10.2147/COPD.S149589
  12. Price ME, Sisson JH. Redox regulation of motile cilia in airway disease. Redox Biol. 2019;27:101146. doi: 10.1016/j.redox.2019.101146
  13. Deveci E, Yorgancilar E, Ekinci C, et al. Effects of manganese ethylene-bis-dithiocarbamate (maneb) on rat nasal respiratory mucosa. Acta Medica Mediterranea. 2013;29:875-878.
  14. Alekseenko SI, Skalny AV, Ajsuvakova OP, et al. Mucociliary transport as a link between chronic rhinosinusitis and trace element dysbalance. Medical Hypotheses. 2019;127:5-10. doi: 10.1016/j.mehy.2019.03.007

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Alekseenko S.I., Dvoryanchikov V.V., Skalny A.V., Anikin I.A., Isachenko V.S., Tinkov A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».