Vliv toxických kovů na regeneraci kostí

Stáhnout PDF English version

Autoři: Korenkov Oleksii; Larina Kateryna
Působiště autorů: Sumy State University, Sumy, Ukraine
Vyšlo v časopise: Clinical Osteology 2023; 28(4): 118-124
Kategorie: Původní články

Souhrn

Úvod: V současné době může velmi často docházet k hojení zlomenin kostí v podmínkách nadměrného příjmu olova a kadmia, protože tyto prvky patří mezi deset nejčastějších znečišťujících látek v životním prostředí. Zároveň v odborné literatuře chybí práce věnované kombinovanému subchronickému účinku nadměrného množství olova a kadmia na strukturu přímých činitelů reparační osteogeneze – buněk regenerujících kost. Cíl: Zjistit subchronický účinek nadměrného množství olova a kadmia na mikro- a ultrastrukturu buněk regenerujících kost. Materiál a metody: Pokus byl proveden na 24 bílých potkanech Wistar, kteří byli rozděleni do 2 skupin. Jedinci skupiny I konzumovali pitnou vodu standardní kvality a jedinci skupiny II dostávali po dobu 3 měsíců žaludeční sondou vodu se směsí dusičnanu olovnatého a chloridu kademnatého v dávce 87,74 mg/kg a 2,14 mg/kg. U všech jedinců byl 24 a 3 dny před koncem 3měsíčního experimentu ve střední části diafýzy tibie vytvořen otvor o průměru 1,5 mm zasahující až do dutiny dřeňové. Studium mikro- a ultrastruktury buněk kostní regenerace bylo provedeno pomocí skenovací a transmisní elektronové mikroskopie. Výsledky: Bylo zjištěno, že v podmínkách subchronického příjmu nadměrného množství olova a kadmia byly v regenerovaných lymfocytech pozorovány velké perinukleární prostory a prosvětlení cytoplazmy, osteocyty regenerované kostní tkáně měly převážně krátké výběžky a v osteoblastech byly elektronově průhledné cisterny granulárního endoplazmatického retikula, invaginace jaderné membrány, oblast elektronické průhlednosti matrix a lýza krystaly mitochondrií. Závěr: Subchronický příjem nadměrného množství olova a kadmia v organizmu vede k dystrofickým a destruktivním změnám buněčných elementů kostního regenerátu a zpomalení jejich zrání.

Zdroje

Pepa GD, Brandi M. Microelements for bone boost: the last but not the least. Clin Cases Miner Bone Metab 2016; 13(3): 181–185. Available on DOI: <https://doi.org/10.11138/ccmbm/2016.13.3.181>.
Omelyanenko NP. Histophysiology, Biochemistry, Molecular Biology. CRC Press: Boca Raton, Florida, USA 2013.
Zofkova I, Davis M, Blahos J. Trace elements have beneficial, as well as detrimental effects on bone homeostasis. Physiol Res 2017; 66(3): 391–402. Available on DOI: <https://doi.org/10.33549/physiolres.933454>.
Roberts JL, Drissi H. Advances and Promises of Nutritional Influences on Natural Bone Repair. J Orthop Res 2020; 38(4): 695–707. Available on DOI: <https://doi.org/10.1002/jor.24527>.
Nechytailo L, Danyliv S, Kuras L et al. Dynamics of changes in cadmium levels in environmental objects and its impact on the bio-elemental composition of living organisms. Braz J Biol 2023; 84: e271324. Available on DOI: <https://doi.org/10.1590/1519–6984.271324>.
Priya PS, Nandhini PP, Arockiaraj J. A comprehensive review on environmental pollutants and osteoporosis: Insights into molecular pathways. Environ Res 2023; 237(Pt 2): 117103. Available on DOI: <https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.117103>.
Rodríguez J, Mandalunis PM. A Review of Metal Exposure and Its Effects on Bone Health. J Toxicol 2018; 2018: 4854152. Available on DOI: <https://doi.org/10.1155/2018/4854152>.
Vasilenko TO, Merciful RO, Masyuk DM et al. Sanitary and Toxicological assessment of drinking water of agricultural enterprises for the content of heavy metals. Bulletin of Sumy national agrarian University. Series “Animal Husbandry” 2017; 5/2(32): 20–26.
Lu HK, Dai SJ, Yin ZQ, Yuan GP et al. Study on damage of bone in rat induced by experimental acute combined exposure to lead and cadmium. Chin Vet Sci 2012; 42(12): 1278–1282.
Carmouche JJ, Puzas JE, Zhang X et al. Lead exposure inhibits fracture healing and is associated with increased chondrogenesis, delay in cartilage mineralization, and a decrease in osteoprogenitor frequency. Environ Health Perspect 2005; 113(6): 749–755. Available on DOI: <https://doi.org/10.1289/ehp.7596>.
Tarasco M, Cardeira J, Viegas NM et al. Anti-Osteogenic Activity of Cadmium in Zebrafish. Fishes 2019; 4(1): 11. Available on DOI: <https://doi.org/10.3390/fishes4010011>.
Gur E, Waner T, Barushka-Eizik O et al. Effect of cadmium on bone repair in young rats. J Toxicol Environ Health 1995; 45(3): 249–260. Available on DOI: <https://doi.org/10.1080/15287399509531994>.
Tang L, Chen X, Bao Y et al. CT Imaging Biomarkers of Bone Damage Induced by Environmental Level of Cadmium Exposure in Male Rats. Biol Trace Elem Res 2016; 170(1): 146–151. Available on DOI: <https://doi.org/10.1007/s12011–015–0447–8>.
Browar AW, Leavitt LL, Prozialeck WC et al. Levels of Cadmium in Human Mandibular Bone. Toxics 2019; 7(2): 31–36. Available on DOI: <https://doi.org/10.3390/toxics7020031>.
Nawrot T, Geusens P, Nulens TS et al. Occupational cadmium exposure and calcium excretion, bone density, and osteoporosis in men. J Bone Miner Res 2010; 25(6): 1441–1445. Available on DOI: <https://doi.org/10.1002/jbmr.22>.
Dahl C, Søgaard AJ, Tell GS et al. Do cadmium, lead, and aluminum in drinking water increase the risk of hip fractures? A NOREPOS study. Biol Trace Elem Res 2014; 157(1): 14–23. Available on DOI: <https://doi.org/10.1007/s12011–013–9862-x>.
Wallin M, Barregard L, Sallsten G et al. Low-Level Cadmium Exposure Is Associated With Decreased Bone Mineral Density and Increased Risk of Incident Fractures in Elderly Men: The MrOS Sweden Study. J Bone Miner Res 2016; 31(4): 732–741. Available on DOI: <https://doi.org/10.1002/jbmr.2743>.
Winiarska-Mieczan A. Protective effect of tea against lead and cadmium-induced oxidative stress – a review. Biometals 2018; 31(6): 909–926. Available on DOI: <https://doi.org/10.1007/s10534–018–0153-z>.
Wang X, Bao R, Fu J. The Antagonistic Effect of Selenium on Cadmium-Induced Damage and mRNA Levels of Selenoprotein Genes and Inflammatory Factors in Chicken Kidney Tissue. Biol Trace Elem Res 2018; 181(2): 331–339. Available on DOI: <https://doi.org/10.1007/s12011–017–1041-z>.
Berroukche A, Labani A, Terras MM. Antagonist effects of cadmium and zinc on the histological structures of the lungs, liver and kidneys in Wistar rats. Environnement Risques Sante 2015; 14(2): 163–171. Available on DOI: <https://doi.org/10.1684/ers.2015.0772>.
Huang X, Liu T, Zhao M et al. Protective Effects of Moderate Ca Supplementation against Cd-Induced Bone Damage under Different Population-Relevant Doses in Young Female Rats. Nutrients 2019; 11(4): 849. Available on DOI: <https://doi.org/10.3390/nu11040849>.
Rani A, Kumar A, Lal A et al. Cellular mechanisms of cadmium-induced toxicity: a review. Int J Environ Health Res 2014; 24(4): 378–399. Available on DOI: <https://doi.org/10.1080/09603123.2013.835032>.
Patra RC, Rautray AK, Swarup D. Oxidative stress in lead and cadmium toxicity and its amelioration. Vet Med Int 2011; 2011: 457327. Available on DOI: <https://doi.org/10.4061/2011/457327>.
Al-Ghafari A, Elmorsy E, Fikry E et al. The heavy metals lead and cadmium are cytotoxic to human bone osteoblasts via induction of redox stress. PLoS One 2019; 14(11): e0225341. Available on DOI: <https://doi.org/10.1371/journal.pone.0225341>.
Beier EE, Sheu TJ, Dang D et al. Heavy metal ion regulation of gene expression: mechanism by which lead inhibits osteoblastic bone-forming activity through modulation on the Wnt/β-catenin signaling pathway. J Biol Chem 2015; 290(29): 18216–18226. Available on DOI: <https://doi.org/10.1074/jbc.M114.629204>.
Sun K, Mei W, Mo S et al. Lead exposure inhibits osteoblastic differentiation and inactivates the canonical Wnt signal and recovery by icaritin in MC3T3-E1 subclone 14 cells. Chem Biol Interact 2019; 303: 7–13. Available on DOI: <https://doi.org/10.1016/j.cbi.2019.01.039>.
Lu H, Yuan G, Yin Z et al. Effects of subchronic exposure to lead acetate and cadmium chloride on rat’s bone: Ca and Pi contents, bone density, and histopathological evaluation. Int J Clin Exp Pathol 2014; 7(2): 640–647.
Yuan G, Lu H, Yin Z et al. Effects of mixed subchronic lead acetate and cadmium chloride on bone metabolism in rats. Int J Clin Exp Med 2014; 7(5): 1378–1385.
Lopes RH, Silva CRDV, Salvador PT et al. Surveillance of Drinking Water Quality Worldwide: Scoping Review Protocol. Int J Environ Res Public Health 2022; 19(15): 8989. Available on DOI: <https://doi.org/10.3390/ijerph19158989>.
Zhao H, Liu W, Wang Y et al. Cadmium induces apoptosis in primary rat osteoblasts through caspase and mitogen-activated protein kinase pathways. J Vet Sci 2015; 16(3): 297–306. Available on DOI: <https://doi.org/10.4142/jvs.2015.16.3.297>.
Bonucci E, Barckhaus RH, Silvestrini G et al. Osteoclast changes induced by lead poisoning (saturnism). Appl Pathol 1983; 1(5): 241–250.

Štítky

Biochemie Dětská gynekologie Dětská radiologie Dětská revmatologie Endokrinologie Gynekologie a porodnictví Interní lékařství Ortopedie Praktické lékařství pro dospělé Radiodiagnostika Rehabilitační a fyzikální medicína Revmatologie Traumatologie Osteologie

Článek Několik slov úvodem

Článek Metabolizmus vápníku a jeho poruchy: hyperkalcemie a hypokalcemie

Článek Vliv vybraných těžkých kovů na metabolizmus a procesy hojení kraniofaciálních kostí

Článek Výber z najnovších vedeckých informácií v osteológii

Článek vyšel v časopise