Влияние гидроксида алюминия на формирование нефротоксических эффектов у крыс при пероральном поступлении

Введение. Тяжёлые металлы относятся к наиболее опасным загрязнителям окружающей среды из-за их высокой токсичности даже в низких концентрациях и способности к биоаккумуляции.

Цель исследования заключалась в изучении нефротоксического действия алюминия при пероральном поступлении различных доз гидроксида алюминия Al(OH)₃ в условиях субхронического эксперимента.

Материалы и методы. Исследование проведено на белых аутбредных крысах обоих полов. Животные методом случайной выборки были разделены на четыре группы: контрольная группа (К) и три экспериментальные. Для оценки токсического действия металла животным экспериментальных групп 1, 2 и 3 в течение двух месяцев пять раз в неделю вводили per os раствор гидроксида алюминия в трёх рабочих дозах. Для генетических исследований использовали тотальную РНК, выделенную из образцов тканей почек. Анализ экспрессии генов выполняли методом ПЦР в реальном времени с использованием олигонуклеотидспецифических праймеров в присутствии интеркалирующего красителя SYBR Green. Биохимический и гистологический анализ проводили по стандартным методикам.

Результаты. Биохимические показатели не продемонстрировали картины, характерной для поражения почек. Гистологическое исследование также не выявило выраженных дистрофических и некротических изменений почечных структур после двух месяцев интоксикации, однако анализ кратности экспрессии генов Mt1a и Mt2a установил ожидаемое повышение транскрипционной активности генов в ответ на введение гидроксида алюминия. Экспрессия гена Mt1a была повышена в 1,5 раза относительно контроля в группе с максимальной дозой токсиканта, тогда как экспрессия гена Mt2a показала большую чувствительность и демонстрировала повышение кратности в 1,4 раза уже при дозе 0,015 мг/кг, а при максимальной дозе превысила значения контроля в 2,5 раза.

Ограничения исследования обусловлены использованием в эксперименте ограниченного количества животных одного биологического вида.

Заключение. Полученные результаты позволяют рассматривать экспрессию генов металлотионеинов как более чувствительный и ранний индикатор интоксикации металлами по сравнению с классическими методами диагностики.

Ключевые слова: 

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» (протокол заседания № 01-02 от 08.02.2024 г.), проведено согласно общепринятым научным принципам в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (ETS N 123), директивой Европейского парламента и Совета Европейского союза 2010/63/EC от 22.09.2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей.

Участие авторов:
Валова Я.В. – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка, написание текста;
Гизатуллина А.А., Рябова Ю.В., Каримов Д.Д., Ахмадеев А.Р., Смолянкин Д.А. – сбор материала и обработка данных;
Репина Э.Ф. – редактирование;
Кудояров Э.Р. – статистическая обработка.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Отраслевая научно-исследовательская программа Роспотребнадзора на 2021–2025 гг. «Научное обоснование национальной системы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия, управления рисками здоровью и повышения качества жизни населения России» по теме «Экспериментальное обоснование высокочувствительных маркёров воздействия токсичных металлов на организм и разработка мер профилактики», № НИОКТР И124021200153-3.

Поступила: 31.01.2025 / Принята к печати: 26.03.2025 / Опубликована: 27.06.202

1. Ng C.H., Yahaya S.N.M., Majid A.A.A. Reviews on aluminum alloy series and its applications. Acad. J. Sci. Res. 2017; 5(12): 708–16.

2. Igbokwe I.O., Igwenagu E., Igbokwe N.A. Aluminium toxicosis: a review of toxic actions and effects. Interdiscip. Toxicol. 2019; 12(2): 45–70. https://doi.org/10.2478/intox-2019-0007

3. Klotz K., Weistenhöfer W., Neff F., Hartwig A., van Thriel C., Drexler H. The health effects of aluminum exposure. Dtsch. Arztebl. Int. 2017; 114(39): 653–9. https://doi.org/10.3238/arztebl.2017.0653

4. Krewski D., Yokel R.A., Nieboer E., Borchelt D., Cohen J., Harry J., et al. Human health risk assessment for aluminium, aluminium oxide, and aluminium hydroxide. J. Toxicol. Environ. Health B. Crit. Rev. 2007; 10(Suppl. 1): 1–269. https://doi.org/10.1080/10937400701597766

5. Багрянцева О.В., Шатров Г.Н., Хотимченко С.А., Бессонов В.В., Арнаутов О.В. Алюминий: оценка риска для здоровья потребителей при поступлении с пищевыми продуктами. Анализ риска здоровью. 2016; (1): 59–68. https://elibrary.ru/vuboxz

6. Rahimzadeh M.R., Rahimzadeh M.R., Kazemi S., Amiri R.J., Pirzadeh M., Moghadamnia A.A. Aluminum poisoning with emphasis on its mechanism and treatment of intoxication. Emerg. Med. Int. 2022; 2022: 1480553. https://doi.org/10.1155/2022/1480553

7. Большаков О.П., Незнанов Н.Г., Бабаханян Р.В. Дидактические и этические аспекты проведения исследований на биомоделях и на лабораторных животных. Качественная клиническая практика. 2002; (1): 58–61. https://elibrary.ru/vvoctr

8. Schmittgen T.D., Livak K.J. Analyzing real-time PCR data by the comparative C(T) method. Nat. Protoc. 2008; 3(6): 1101–8. https://doi.org/10.1038/nprot.2008.73

9. Bondy S.C. Low levels of aluminum can lead to behavioral and morphological changes associated with Alzheimer’s disease and age-related neurodegeneration. Neurotoxicology. 2016; 52: 222–9. https://doi.org/10.1016/j.neuro.2015.12.002

10. Mahieu S., Millen N., González M., Contini Mdel C., Elías M.M. Alterations of the renal function and oxidative stress in renal tissue from rats chronically treated with aluminium during the initial phase of hepatic regeneration. J. Inorg. Biochem. 2005; 99(9): 1858–64. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2005.06.023

11. Mahieu S., Contini Mdel C., González M., Millen N. Melatonin reduces oxidative damage induced by aluminium in rat kidney. Toxicol. Lett. 2009; 190(1): 9–15. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2009.06.852

12. Mailloux R.J., Hamel R., Appanna V.D. Aluminum toxicity elicits a dysfunctional TCA cycle and succinate accumulation in hepatocytes. J. Biochem. Mol. Toxicol. 2006; 20(4): 198–208. https://doi.org/10.1002/jbt.20137

13. Al Dera H.S. Protective effect of resveratrol against aluminum chloride induced nephrotoxicity in rats. Saudi. Med. J. 2016; 37(4): 369–78. https://doi.org/10.15537/smj.2016.4.13611

14. Belaïd-Nouira Y., Bakhta H., Haouas Z., Flehi-Slim I., Ben Cheikh H. Fenugreek seeds reduce aluminum toxicity associated with renal failure in rats. Nutr. Res. Pract. 2013; 7(6): 466–74. https://doi.org/10.4162/nrp.2013.7.6.466

15. Ghorbel I., Maktouf S., Fendri N., Jamoussi K., Ellouze Chaabouni S., Boudawara T., et al. Co-exposure to aluminum and acrylamide disturbs expression of metallothionein, proinflammatory cytokines and induces genotoxicity: Biochemical and histopathological changes in the kidney of adult rats. Environ. Toxicol. 2016; 31(9): 1044–58. https://doi.org/10.1002/tox.22114

16. Al-Qhtani S.A., Farran S.K. The protective and therapeutic effect of resveratrol in improving renal and hepatic failure induced by aluminum chloride in experimental animals. J. Am. Sci. 2017; 13(10): 26. https://doi.org/10.7537/marsjas131017.03

17. Mahieu S., del Carmen Contini M., Gonzalez M., Millen N., Elias M.M. Aluminum toxicity. Hematological effects. Toxicol. Lett. 2000; 111(3): 235–42. https://doi.org/10.1016/s0378-4274(99)00184-8

18. Håglin L., Essén-Gustavsson B., Kallner A., Lindholm A., Reiland S., Sjöberg H.E. Hypophosphatemia induced by dietary aluminium hydroxide supplementation in pigs: effects on growth, blood variables, organ weights and renal morphology. Acta Vet. Scand. 1988; 29(1): 91–9. https://doi.org/10.1186/BF03548397

19. Vašák M., Meloni G. Chemistry and biology of mammalian metallothioneins. J. Biol. Inorg. Chem. 2011; 16(7): 1067–78. https://doi.org/10.1007/s00775-011-0799-2

20. Günther V., Lindert U., Schaffner W. The taste of heavy metals: gene regulation by MTF-1. Biochim. Biophys. Acta. 2012; 1823(9): 1416–25. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2012.01.005

21. Karabulut-Bulan O., Bayrak B.B., Arda-Pirincci P., Sarikaya-Unal G., Us H., Yanardag R. Role of exogenous melatonin on cell proliferation and oxidant/antioxidant system in aluminum-induced renal toxicity. Biol. Trace Elem. Res. 2015; 168(1): 141–9. https://doi.org/10.1007/s12011-015-0320-9