Распределение кадмия и экспрессия металлотионеина в органах крыс при острой интоксикации

Введение. В данной статье представлены результаты экспериментального моделирования острого токсического действия кадмия на организм крыс, его распределения в печени и почках. Активизация защитного механизма от токсичного металла через белок металлотионеин для снижения биодоступности свободного кадмия.

Материал и методы. Исследование проводили на крысах с массой тела 140–190 г, которым однократно внутрижелудочно вводили кадмия хлорид в количестве 1/20 LD50. Изучали временные промежутки: до интоксикации, через 1; 2; 4; 6; 24; 48 и 96 ч после затравки. Накопление кадмия в печени и почках измеряли методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Экспрессию гена металлотионеина (МТ1, МТ2А, МТ3) определяли с помощью ОТ-ПЦР на РНК, выделенной из тех же органов.

Результаты. Количественные различия по содержанию металла в печени и почках наблюдаются через 1 ч после интоксикации, с содержанием кадмия в 250 и 125 раз выше, чем в контрольных группах соответственно. Происходит накопление кадмия в печени с максимумом через 6 ч, а затем перераспределение его в почки. Выраженная экспрессия металлотионеина при однократном остром воздействии кадмия является тканеспецифичной. Так, экспрессия генов МТ1 и МТ2А была наибольшей в печени, а гена МТ3 – в почках.

Заключение. Полученные данные показывают, что однократное воздействие кадмия приводит к увеличению содержания транскрипта МТ в печени и почках одновременно с накоплением в них металла. Характер этого накопления зависит от органа, от времени воздействия, а экспрессия генов – ещё и от формы МТ.

1. Козуб С.Н. Анализ современного состояния и выбор сырья технологии вторичного кадмия. Технологический аудит и резервы производства. 2015; (1): 37-41. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2015.38113

2. Faroon O., Ashizawa A., Wright S., Tucker P., Jenkins K. Toxicological Profile for Cadmium. Atlanta, GA: Agency for Toxic Substances and Disease Registry; 2012

3. Кадникова Е.П. Химическое загрязнение среды обитания и состояние здоровья детей дошкольного возраста, по данным социально-гигиенического мониторинга. Здоровье населения и среда обитания. 2019; (2): 9-14.

4. Янин Е.П. Кадмий в пылевых выбросах промышленных предприятий и его роль в загрязнении производственной и окружающей среды. Медицина труда и промышленная экология. 2006; (9): 1-5.

5. Moulis J.M., Thévenod F. New perspectives in cadmium toxicity: an introduction. Biometals. 2010; 23(5): 763-8. https://doi.org/10.1007/s10534-010-9365-6

6. Méndez-Armenta M., Ríos C. Cadmium neurotoxicity. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2007; 23(3): 350-8. https://doi.org/10.1016/j.etap.2006.11.009

7. Лыжина А.В., Унгуряну Т.Н., Родиманов А.В. Риск здоровью населения при воздействии тяжёлых металлов, загрязняющих продовольственное сырьё и пищевые продукты. Здоровье населения и среда обитания. 2018; (7): 4-7

8. ATSDR’s Substance Priority List. Available at: https://www.atsdr.cdc.gov/spl/

9. ВОЗ. Десять самых опасных химических веществ. Available at: https://www.who.int/ipcs/assessment/public_health/chemicals_phc/ru/

10. Yu H., Wang J., Fang W., Yuan J., Yang Z. Cadmium accumulation in different rice cultivars and screening for pollution-safe cultivars of rice. Sci. Total Environ. 2006; 370(2-3): 302-9. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2006.06.013

11. Johri N., Jacquillet G., Unwin R. Heavy metal poisoning: the effects of cadmium on the kidney. Biometals. 2010; 23(5): 783-92. https://doi.org/10.1007/s10534-010-9328-y

12. Бингам Ф.Т., Коста М., Эйхенбергер Э. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. Пер. с англ. М.: Мир; 1993

13. Klaassen C.D., Liu J., Diwan B.A. Metallothionein protection of cadmium toxicity. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2009; 238(3): 215-20. https://doi.org/10.1016/j.taap.2009.03.026

14. Sears M.E. Chelation: Harnessing and enhancing heavy metal detoxification - a review. ScientificWorldJournal. 2013; 2013: 219840. https://doi.org/10.1155/2013/219840

15. Kara H., Fikret K., Canatan H., Servi K. Effects of exogenous metallothionein on acute cadmium toxicity in rats. Biol. Trace Elem. Res. 2005; 104(3): 223-32. https://doi.org/10.1385/bter:104:3:223

16. Chan H.M., Cherian M.G. Protective roles of metallothionein and glutathione in hepatotoxicity of cadmium. Toxicology. 1992; 72(3): 281-90. https://doi.org/10.1016/0300-483x(92)90179-i

17. Sabolić I., Breljak D., Škarica M., Herak-Kramberger C.M. Role of metallothionein in cadmium traffic and toxicity in kidneys and other mammalian organs. Biometals. 2010; 23(5): 897-926. https://doi.org/10.1007/s10534-010-9351-z

18. Рыспекова Н.Н., Нурмухамбетов А.Н., Аскарова А.Е., Аканов А.А. Роль тяжёлых металлов в развитии анемий (обзор литературы). Вестник Казахского Национального медицинского университета. 2013; (3): 46-51

19. Satarug S., Garrett S.H., Sens M.A., Sens D.A. Cadmium, environmental exposure, and health outcomes. Environ. Health Perspect. 2010; 118(2): 182-90. https://doi.org/10.1289/ehp.0901234

20. Messner B., Bernhard D. Cadmium and cardiovascular diseases: cell biology, pathophysiology, and epidemiological relevance. Biometals. 2010; 23(5): 811-22. https://doi.org/10.1007/s10534-010-9314-4

21. Жаксылыкова А.К., Алмабаев Ы.А., Ткаченко Н.Л. Структурная перестройка лимфатического узла печени при экзотоксикозе хлористым кадмием. Медицина и образование в Сибири. 2014; (2): 1-7

22. Reis L.S.L.S., Pardo P.E., Camargos A.S., Oba E. Mineral element and heavy metal poisoning in animals. Journal of Medicine and Medical Sciences. 2010; 1(12): 560-79.

23. Järup L., Åkesson A. Current status of cadmium as an environmental health problem. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2009; 238(3): 201-8. https://doi.org/10.1016/j.taap.2009.04.020

24. Zalups R.K., Ahmad S. Molecular handling of cadmium in transporting epithelia. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2003; 186(3): 163-88. https://doi.org/10.1016/s0041-008x(02)00021-2

25. Zalups R.K. Evidence for basolateral uptake of cadmium in the kidneys of rats. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2000; 164(1): 15-23. https://doi.org/10.1006/taap.1999.8854

26. Thévenod F. Catch me if you can! Novel aspects of cadmium transport in mammalian cells. Biometals. 2010; 23(5): 857-75. https://doi.org/10.1007/s10534-010-9309-1