Общетоксическое и кардиовазотоксическое действие наночастиц оксида кадмия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Предприятия цветной металлургии являются одним из основных источником поступления наноразмерных частиц кадмия в воздух рабочих помещений и атмосферу населённых мест.

Материал и методы. Внутрибрюшинные введения суспензии наночастиц оксида кадмия (НЧ CdO) проводили 3,5-месячным аутбредным крысам-самцам 3 раза в неделю на протяжении 6 нед (всего 18 введений) в разовой дозе 0,25 мг/кг массы тела. По завершении экспозиции состояние организма крыс оценивалось по большому числу (свыше пятидесяти) общепризнанных критериев токсического действия (включая биохимические и цитоморфометрические). Статистический анализ полученных результатов проводился с использованием t-критерия Стьюдента.

Результаты. Гематотоксическое действие НЧ CdO проявилось снижением содержания гемоглобина, ростом числа ретикулоцитов, эозинофилов и моноцитов. НЧ CdO влияли на порфириновый обмен (рост δ-аминолевуленовой кислоты в моче). Токсическое поражение печени характеризовалось увеличением массы органа, снижением содержания альбуминов, А/Г-индекса, а также повышением уровня γ-глутамилтранспептидазы и липопротеидов высокой плотности в сыворотке крови. Отмечено усиление оксидативного стресса (снижение активности каталазы и содержания церулоплазмина).

Показано снижение содержания эндотелина-1, следствием чего может являться обнаруженное снижение показателей артериального давления (статистически значимое для среднего АД).

Заключение. При субхронической экспозиции к НЧ CdO была получена интоксикация умеренной степени тяжести. Она характеризовалась массовыми гематологическими, биохимическими и цитоморфометрическими изменениями. Обнаружен слабовыраженный, но явный кардиовазотоксический эффект кадмия.

Об авторах

Светлана Владиславовна Клинова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Автор, ответственный за переписку.
Email: klinova.svetlana@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0927-4062

Науч. сотр. лаб. промышленной токсикологии отдела токсикологии и биопрофилактики ФБУН «Екатеринбургский медицинский – научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург.

e-mail: klinova.svetlana@gmail.com

Россия

И. А. Минигалиева

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
Россия

Б. А. Кацнельсон

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-8750-9624
Россия

С. Н. Соловьева

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-8580-403X
Россия

Л. И. Привалова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-1442-6737
Россия

В. Б. Гурвич

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-6475-7753
Россия

Ю. В. Рябова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-2677-0479
Россия

И. Н. Чернышов

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-2018-5386
Россия

Т. В. Бушуева

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-5872-2001
Россия

Р. Р. Сахаутдинова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-2726-9259
Россия

В. Я. Шур

УЦКП «Современные нанотехнологии» ИЕНиМ УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-6970-7798
Россия

Е. В. Шишкина

УЦКП «Современные нанотехнологии» ИЕНиМ УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-2574-7472
Россия

М. П. Сутункова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-1743-7642
Россия

Список литературы

  1. WHO. Air quality guidelines for Europe. Copenhagen; 2000: 136-8. Available at: http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0005/74732/E71922.pdf
  2. Сутункова М.П., Макеев О.Г., Привалова Л.И., Минигалиева И.А., Гурвич В.Б., Соловьева С.Н. и соавт. Генотоксический эффект воздействия некоторых элементных или элементнооксидных наночастиц и его ослабление комплексом биопротекторов. Медицина труда и промышленная экология. 2018; 58(11): 10-5. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2018-11-10-16
  3. Peters J.L., Perlstein T.S., Perry M.J., McNeely E., Weuve J. Cadmium exposure in association with history of stroke and heart failure. Environ. Res. 2010; 110(2): 199-206. https://doi.org/10.1016/j.envres.2009.12.004
  4. Lee M.S., Park S.K., Hu H., Lee S. Cadmium exposure and cardiovascular disease in the 2005 Korea National Health and Nutrition Examination Survey. Environ. Res. 2011; 111(1): 171-6. https://doi.org/10.1016/j.envres.2010.10.006
  5. Caciari T., Sancini A., Fioravanti M., Capozzella A., Casale T., Montuori L., et al. Cadmium and hypertension in exposed workers: A meta-analysis. Int. J. Occup. Med. Environ. Health. 2013; 26(3): 440-56. https://doi.org/10.2478/s13382-013-0111-5
  6. Tellez-Plaza M., Jones M.R., Dominguez-Lucas A., Guallar E., Navas-Acien A. Cadmium exposure and clinical cardiovascular disease: a systematic review. Curr. Atheroscler. Rep. 2013; 15(10): 356. https://doi.org/10.1007/s11883-013-0356-2
  7. Myong J.P., Kim H.R., Jang T.W., Lee H.E., Koo J.W. Association between blood cadmium levels and 10-year coronary heart disease risk in the general Korean population: the Korean national health and nutrition examination survey 2008-2010. PLoS One. 2014; 9(11): e111909. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0111909
  8. Borné Y., Barregard L., Persson M., Hedblad B., Fagerberg B., Engström G. Cadmium exposure and incidence of heart failure and atrial fibrillation: a population-based prospective cohort study. BMJ Open. 2015; 5(6): e007366. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2014-007366
  9. Tellez-Plaza M., Guallar E., Howard B.V., Umans J.G., Francesconi Kevin A., Goessler W., et al. Cadmium exposure and incident cardiovascular disease. Epidemiol. 2013; 24(3): 421-9. https://doi.org/10.1097/EDE.0b013e31828b0631
  10. Larsson S.C., Wolk A. Urinary cadmium and mortality from all causes, cancer and cardiovascular disease in the general population: systematic review and meta-analysis of cohort studies. Int. J. Epidemiol. 2016; 45(3): 782-91. https://doi.org/10.1093/ije/dyv086
  11. Lebedová J., Bláhová L., Večeřa Z., Mikuška P., Dočekal B., Buchtová M., et al. Impact of acute and chronic inhalation exposure to CdO nanoparticles on mice. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2016; 23(23): 24047-60. https://doi.org/10.1007/s11356-016-7600-6
  12. Rana K., Verma Y., Rani V., Rana S.V.S. Renal toxicity of nanoparticles of cadmium sulphide in rat. Chemosphere. 2018; 193: 142-50. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.11.011
  13. Papp A., Oszlánczi G., Horváth E., Paulik E., Kozma G., Sápi A., et al. Consequences of subacute intratracheal exposure of rats to cadmium oxide nanoparticles: Electrophysiological and toxicological effects. Toxicol. Ind. Health. 2012; 28(10): 933-41. https://doi.org/10.1177/0748233711430973
  14. Blum J.L., Rosenblum L.K., Grunig G., Beasley M.B., Xiong J.Q., Zelikoff J.T. Short-term inhalation of cadmium oxide nanoparticles alters pulmonary dynamics associated with lung injury, inflammation, and repair in a mouse model. Inhal. Toxicol. 2014; 26(1): 48-58. https://doi.org/10.3109/08958378.2013.851746
  15. Blum J.L., Edwards J.R., Prozialeck W.C., Xiong J.Q., Zelikoff J.T. Effects of maternal exposure to cadmium oxide nanoparticles during pregnancy on maternal and offspring kidney injury markers using a murine model. J. Toxicol. Environ. Health A. 2015; 78(12): 711-24. https://doi.org/10.1080/15287394.2015.1026622
  16. Blum J.L., Xiong J.Q., Hoffman C., Zelikoff J.T. Cadmium associated with inhaled cadmium oxide nanoparticles impacts fetal and neonatal development and growth. Toxicol. Sci. 2012; 126(2): 478-86. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfs008
  17. Ladhar C., Geffroy B., Cambier S., Treguer-Delapierre M., Durand E., Brèthes D., et al. Impact of dietary cadmium sulphide nanoparticles on Danio rerio zebrafish at very low contamination pressure. Nanotoxicol. 2014; 8(6): 676-85. https://doi.org/10.3109/17435390.2013.822116
  18. Ellman G., Lysko H. A precise method for the determination of whole blood and plasma sulfhydryl groups. Anal. Biochem. 1979; 93(1): 98-102. https://doi.org/10.1016/S0003-2697(79)80122-0
  19. Нарциссов Р.П. Применение п-нитротетразолия фиолетового для количественной цитохимии дегидрогеназ лимфоцитов человека. Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1969; (5): 85-91
  20. Minigalieva I.A., Katsnelson B.A., Privalova L.I., Sutunkova M.P, Gurvich V.B., Shur V.Y., et al. Combined subchronic toxicity of aluminum (III), titanium (IV) and silicon (IV) oxide nanoparticles and its alleviation with a complex of bioprotectors. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19(3): 837. https://doi.org/10.3390/ijms19030837
  21. Tietz N.W. Clinical Guide to Laboratory Tests. Philadelphia: W.B. Saunders Company; 1995.
  22. Minigalieva I.A., Katsnelson B.A., Privalova L.I., Sutunkova M.P., Gurvich V.B., Shur V.Y., et al. Attenuation of combined nickel (II) oxide and manganese (II, III) oxide nanoparticles’ adverse effects with a complex of bioprotectors. Int. J. Mol. Sci. 2015; 16(9): 22555-83. https://doi.org/10.3390/ijms160922555
  23. Minigalieva I.A., Katsnelson B.A., Panov V.G., Privalova L.I., Varaksin A.N., Gurvich V.B., et al. In vivo toxicity of copper oxide, lead oxide and zinc oxide nanoparticles acting in different combinations and its attenuation with a complex of innocuous bio-protectors. Toxicol. 2017; 380: 72-93. https://doi.org/10.1016/j.tox.2017.02.007
  24. Кривошеев Б.Н., Кривошеев А.Б., Потеряева Е.Л., Паруликова Л.В., Михайленко О.И. Клинический и биохимический синдромы острой порфиринопатии, индуцированной кадмием. Терапевтический архив. 2010; 82(10): 65-70.
  25. Кривошеев А.Б., Потеряева Е.Л., Кривошеев Б.Н., Куприянова Л.Я., Смирнова Е.Л. Токсическое действие кадмия на организм человека (обзор литературы). Медицина труда и промышленная экология. 2012; 52(6): 35-42.
  26. Vanharen M., Girard D. Activation of human eosinophils with nanoparticles: a new area of research. Inflammation. 2020; 43(1): 8-16. https://doi.org/10.1007/s10753-019-01064-4
  27. Ахполова В.О., Брин В.Б. Современные представления о кинетике и патогенезе токсического воздействия тяжелых металлов (обзор литературы). Вестник новых медицинских технологий. 2020; 27(1): 55-61. https://doi.org/10.24411/1609-2163-2020-16578
  28. Jardim-Messeder D., Caverzan A., Rauber R., de Souza Ferreira E., Margis-Pinheiro M., Galina A. Succinate dehydrogenase (mitochondrial complex II) is a source of reactive oxygen species in plants and regulates development and stress responses. New Phytol. 2015; 208(3): 776-89. https://doi.org/10.1111/nph.13515
  29. Tretter L., Patocs A., Chinopoulos C. Succinate, an intermediate in metabolism, signal transduction, ROS, hypoxia, and tumorigenesis. Biochim. Biophys. Acta. 2016; 1857(8): 1086-101. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2016.03.012
  30. Olisekodiaka M.J., Igbeneghu C.A., Onuegbu A.J., Oduru R., Lawal A.O. Lipid, lipoproteins, total antioxidant status and organ changes in rats administered high doses of cadmium chloride. Med. Princ. Pract. 2012; 21(2): 156-9. https://doi.org/10.1159/000333385
  31. Samarghandian S., Azimi-Nezhad M., Shabestari M.M., Azad F.J., Farkhondeh T., Bafandeh F. Effect of chronic exposure to cadmium on serum lipid, lipoprotein and oxidative stress indices in male rats. Interdiscip. Toxicol. 2015; 8(3): 151-4. https://doi.org/10.1515/intox-2015-0023
  32. Nawrot T.S., Staessen J.A. Low-level environmental exposure to lead unmasked as silent killer. Circulation. 2006; 114(13): 1347-9. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.106.650440
  33. Potter L.R., Abbey-Hosch S., Dickey D.M. Natriuretic peptides, their receptors, and cyclic guanosine monophosphate-dependent signaling functions. Endocr. Rev. 2006; 27(1): 47-72. https://doi.org/10.1210/er.2005-0014
  34. Андрюхин А.Н., Фролова Е.В. Клиническое значение определения натрийуретических пептидов при сердечной недостаточности. Российский семейный врач. 2008; 12(4): 24-35.
  35. Остроумова О.Д., Максимов М.Л., Дралова О.В., Ермолаева А.С. Выбор ингибитора АПФ в клинической практике. Медицинский совет. 2014; (12): 86-91.
  36. Дремина Н.Н., Шурыгин М.Г., Шурыгина И.А. Эндотелины в норме и патологии. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016; (10-2): 210-4.
  37. Островская С.С. Токсические эффекты кадмия. Вестник проблем биологии и медицины. 2014; 3(2): 33-5.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Клинова С.В., Минигалиева И.А., Кацнельсон Б.А., Соловьева С.Н., Привалова Л.И., Гурвич В.Б., Рябова Ю.В., Чернышов И.Н., Бушуева Т.В., Сахаутдинова Р.Р., Шур В.Я., Шишкина Е.В., Сутункова М.П., 2020


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 - 37884 от 02.10.2009.