The content of chemical elements-antioxidants in the tissues of benign and malignant tumors

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Background. Copper, zinc, manganese, and selenium play the role of cofactors in the enzymatic link of the antioxidant system and can be singled out as a special group of antioxidant elements. Reorganizations of the antioxidant system during carcinogenesis are reflected in the levels of these bioelements.

Aim. Analysis of the antioxidant element concentrations in benign and malignant tumor tissues and assessment of the possibility of their use as markers of neoplasms.

Material and methods. Using the methods of atomic emission and mass spectrometry with inductively coupled argon plasma, the concentrations of Cu, Zn, Mn and Se were measured in the tissues of benign and malignant neoplasms (surgical material) of 131 residents of Magadan. The objects of the study were benign neoplasia of the intestine, breast and ovary, as well as malignant neoplasia of the intestine, breast, uterus and lung. The Shapiro–Wilk test, the Mann–Whitney U test, and correlation analysis were used. Changes were considered significant at p <0.05.

Results. In a benign process, all antioxidant elements, in a malignant process, Cu and Zn turned out to be differentiating. The maximum levels of Cu, Zn, Mn and Se were recorded in benign and malignant tumors of the intestine (2.09 and 2.57; 62.99 and 22.22; 0.35 and 0.29; 0.33 and 0.30 µg/g, respectively), minimal — in benign and malignant breast tumors (0.58 and 0.88; 8.74 and 10.41; 0.08 and 0.19; 0.11 and 0.21 µg/g). The value of the Cu/Zn ratio corresponded to the range of 0.074–0.111 and significantly prevailed in cancer (p <0.05). Significant correlations (p <0.037) were recorded only in tumors of the intestine and breast and differed in multidirectional dynamics. Their number decreased in bowel cancer and increased in breast cancer.

Conclusion. Malignant neoplasms are distinguished by a higher level of antioxidant elements and atypism of the microelement profile.

About the authors

Elena A. Lugovaya

Scientific Research Center “Arktika” of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: elena_plant@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6583-4175

Cand. Sci. (Biol.), Assoc. Prof., Director

Russian Federation, Magadan, Russia

Kirill I. Ageenko

Scientific Research Center “Arktika” of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kir.ageenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8297-931X

Cand. Sci. (Biol.), Researcher, Bioelementology and Functional Morphology Research Group

Russian Federation, Magadan, Russia

References

  1. Rodriguez-Tomas E, Baiges-Gaya G, Castane H, Arenas M, Camps J, Joven J. Trace elements under the spotlight: a powerful nutritional tool in cancer. J Trace Elem Med Biol. 2021;(68):126858. doi: 10.1016/j.jtemb.2021.126858.
  2. Mattiuzzi C, Lippi G. Current cancer epidemiology. J Epidemiol Glob Health. 2019;9(4):217–222. doi: 10.2991/jegh.k.191008.001.
  3. Muravleva LYe, Sirota VB, Zhumakaeva SS, Ponamareva OA, Kabildina NA, Klyuev DA. Oxidative stress in breast cancer. Modern problems of science and education. 2019;(1):69–77. (In Russ.)
  4. Sieas H. Oxidative stress: concept and some practical aspects. Antioxidants (Basel). 2020;9(9):852. doi: 10.3390/antiox9090852.
  5. Khlusov IA, Nekrasova AM, Slepchenko GB, Zherlov GK, Kolomiets SA, Karpovich AV, Radzivil TT. Microelement balance and homeostasis parameters as prognostic criteria for digestive tract cancer progression Siberian journal of oncology. 2007;24(4):70–79. (In Russ.)
  6. Lossow K, Schwarz M, Kipp AP. Are trace element concentrations suitable biomarkers for the diagnosis of cancer? Redox Biol. 2021;(42):101900. doi: 10.1016/j.redox.2021.101900.
  7. Dreab A, Bayse CA. Molecular dynamics simulations of reduced and oxidized TFIIIA zinc fingers free and interacting with 5S RNA. J Chem Inf Model. 2022;62(4):903–913. doi: 10.1021/acs.jcim.1c01272.
  8. Kucharzewski M, Braziewisz J, Majewska U, Gozdz S. Selenium, copper and zinc concentrations in intestinal cancer tissue and in colon and rectum polyps. Biol Trace Elem Res. 2003;92(1):1–10. doi: 10.1385/BTER:92:1:1.
  9. Yusupbekov AA, Khudaykulov AT, Danilova EA. Analysis of the content of microelements in hair in patients with breast cancer. Voprosy onkologii. 2019;65(1):110–113. (In Russ.) doi: 10.37469/0507-3758-2019-65-1-110-113.
  10. Gupte A, Mumper RJ. Elevated copper and oxidative stress in cancer cells as a target for cancer treatment. Cancer Treat Rev. 2009;35(1):32–46. doi: 10.1016/j.ctrv.2008.07.004.
  11. Pramanik A, Laha D, Dash SK, Chattopadhyay S, Roy S, Das DK, Pramanik P, Karmakar P. An in vivo study for targeted delivery of copper-organic complex to breast cancer using chitosan polymer nanoparticles. Materials Sci Eng C Mater Biol Appl. 2016;(68):327–337. doi: 10.1016/j.msec.2016.05.014.
  12. Skrajnowska D, Bobrowska-Korczak B. Role of zinc in immune system and anti-cancer defense mechanisms. Nutrients. 2019;11(10):2273. doi: 10.3390/nu11102273.
  13. Woźniak A, Kujawa A, Seńczuk-Przybyłowska M, Kulza M, Gawecki W, Szybiak B, Herman M, Czarnywojtek A, Kurhańska-Flisykowska A, Chesy P, Szyfter W, Walas S, Golusiński W, Szyfter K, Krejpcio Z, Piekoszewski W, Parczewski A, Florek E. Physiological metals in the serum, hair and nails of patients with head and neck cancer. Przegl Lek. 2012;69(10):785–797. (In Pol.) PMID: 23421034.
  14. Lugovaya EA, Stepanova EM, Panchenko MA. Chemical element imbalance characteristics in cancer patients. In: Chteniya pamyati akademika K.V. Simakova. Materialy dokladov Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii. (Rea-dings in memory of Academician K.V. Simakov. Proceedings of All-Russian Scientific Conference.) Magadan: OOO “Tipografiya”; 2015. р. 197–199. (In Russ.)
  15. Gorbachev AL, Efimova AV, Lugovaya EA, Bulban AP. Features of element’s status of inhabitants of different natural-geographic territories of Magadan region. Ekologiya cheloveka. 2003;(6):12–16. (In Russ.)
  16. Averyanova IV, Lugovaya YeA. Age-related readjustments of Caucasian men’s functional reserves in the North. Advances in gerontology. 2021;34(6):814–822. (In Russ.) doi: 10.34922/AE.2021.34.6.001.
  17. Sohrabi M, Gholami A, Azar MH, Yaghoobi M, Shahi MM, Shirmardi S, Nikkhah M, Kohi Z, Salehpour D, Khoonsari MR, Hemmasi G, Zamani F, Sohrabi M, Ajdarkosh H. Trace element and heavy metal levels in colorectal cancer: comparison between cancerous and non-cancerous tissues. Biol Trace Elem Res. 2018;183(1):1–8. doi: 10.1007/s12011-017-1099-7.
  18. Zubkova LL, Kayukov VA, Dremina GA, Prudeeva EB. The distribution of selenium in humans body in the presence of different diseases (acute pneumonia, lung cancer, heart attack, pancreatitis, cervical cancer). Siberian Medical Review. 2008;(4):43 (In Russ.)
  19. Sohrabi M, Nikkhah M, Sohrabi M, Farimani AR, Shahi MM, Ziaie H, Shirmardi S, Kohi Z, Salehpour D, Tameshkel FS, Hajibaba M, Zamani F, Ajdarkosh H, Sohrabi M, Gholami A. Evaluating tissue levels of the eight trace elements and heavy metals among esophagus and gastric cancer patients: A comparison between cancerous and non-cancerous tissues. J Trace Elem Med Biol. 2021;(68):126761. doi: 10.1016/j.jtemb.2021.126761.
  20. Jeong KY. Cancer-specific metabolism: promising approaches for colorectal cancer treatment. World J Gastrointest Oncol. 2019;11(10):768–772. doi: 10.4251/wjgo.v11.i10.768.
  21. Mimata Y, Ujiie S, Himori T, Wakui A. Serum copper and the copper: zinc ratio in patients with gastric cancer. Gan No Rinsho. 1986;32(12):1533–1539. PMID: 3783978.
  22. Lin Y, Wu C, Yan W, Guo S, Liu B. Five serum trace elements associated with risk of cardia and noncardia gastric cancer in a matched case-control study. Cancer Manag Res. 2020;12:4441–4451. doi: 10.2147/CMAR.S250592.
  23. Ribeiro SM, Moya AM, Braga CB, Domenici FA, Feitosa MR, Feres O, Rocha JJ, Cunha SF. Copper-Zinc ratio and nutritional status in colorectal cancer patients during the perioperative period. Acta Cir Bras. 2016;31(Suppl 1):24–28. doi: 10.1590/S0102-86502016001300006.
  24. Zhang L, Shao J, Tan SW, Ye HP, Shan XY. Association between serum copper/zinc ratio and lung cancer: A systematic review with meta-analysis. J Trace Elem Med Biol. 2022;74:127061. doi: 10.1016/j.jtemb.2022.127061.
  25. Lugovaya EA, Stepanova EM. Regional’nye pokazateli soderzhaniya makro- i mikroelementov v organizme zhiteley g. Magadana. Nauchno-prakticheskie rekomendatsii. (Regional variables of macro- and trace element amounts in residents of Magadan city. Scientific and practical recommendations.) Magadan: Ekspress poligrafiya; 2019. 27 р. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

© 2023 Eco-Vector





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».