Subakútna otrava bifentrínom zvyšuje hladinu interleukínu 1ß v obličkách a pečeni myší
Feb 27, 2022
Pozadie
Bifentrín patrí medzi pyretroidné insekticídy typu I interagujúce s napäťovo riadenými sodíkovými kanálmi v neurónových membránach [1–3]. Je neurotoxický. Intoxikácia vedie v cieľových organizmoch k smrti. Verilo sa, že pyretroidy sú pre cicavce bezpečné, pretože sa metabolizujú vpečeň(štiepené na centrálnej esterovej väzbe). Metabolity: cis-3-(2-chlór-3,3,3-trifluórprop-1-en-1-yl)-2,{ Kyselina {8}}dimetylcyklopropánkarboxylová (CFMP) a kyselina 3-fenoxybenzoová (3-PBA) sa považujú za relatívne netoxické a vylučujú sa močom. Štúdie uskutočnené Wielgomasom a kol. ukázali, že pyretroidné me-tabolity boli detegované vo vzorkách moču mestskej a vidieckej populácie [4, 5]. Existujú dôkazy, že intoxikácia pyretroidmi u cicavcov (ľudí a zvierat) môže viesť k zdravotným problémom [6–8]. Akútna otrava bifentrínom u cicavcov vyvoláva agresívne sparringy, citlivosť na podnety a tremor [1, 9, 10]. Keďže bifentrín sa používa v poľnohospodárstve a záhradníctve na kontrolu škodcov, existuje riziko chronického vystavenia ľudí rezíduám pesticídov v potravinách. Zlúčenina sa považuje za stredne toxickú in vivo pre stavovce v porovnaní s inými pyretroidmi [11]. Nedávne správy o možnej imunotoxicite a prozápalovom účinku pyretroidov u stavovcov vyvíjajúcich sa v dôsledku oxidačného stresu. Glutatión-S transferázy (GST) majú funkciu v metabolizme bifentrínu. Bifentrín a iné pyretroidy inhibujú GST v kompetitívnom mechanizme vpečenenecieľových organizmov produkujúcich oxidačný stres [12–15]. Cieľom štúdie bolo overiť, či subakútna otrava bifentrínom ovplyvňuje prozápalový interleukín 1ß a tumor nekrotizujúci faktor (TNF ) vobličkyako ajpečenea funkciu týchto orgánov.
Kľúčové slová:Bifentrín, interleukín1ß, Prozápalové vlastnosti, Obličky, pečeň
CISTANCHE ZLEPŠÍ FUNKCIU OBLIČIEK/RENÁL
Metódy
nastavenieProjekt štúdie schválila miestna etická komisia v Lubline v Poľsku a Inštitucionálna komisia pre starostlivosť o zvieratá a ich používanie na Lekárskej univerzite v Lubline v Poľsku. Obaja autori absolvovali školenie v plánovaní a vykonávaní pokusov na zvieratách. Bifenthrin bol zakúpený od Organic Chemistry Institute (Annopol, Varšava, Poľsko). Fyziologický roztok bol zakúpený od Glenmark Pharmaceuticals (Varšava, Poľsko). Experiment sa uskutočnil v Centre pre experimentálnu medicínu na Lekárskej univerzite v Lubline. Boli dodržané európske, poľské usmernenia vydané Lekárskou univerzitou v Lubline na používanie zvierat. Boli tam štandardné laboratórne podmienky (cyklus 12h svetlo/12h tma, teplota 21–22 stupňov, vlhkosť vzduchu 55–60 percent). Zvieratá boli chované v Centre pre experimentálnu medicínu na Lekárskej univerzite v Lubline (chovateľ č. 077 registrovaný na Ministerstve vedy a vyššieho vzdelávania, Varšava, Poľsko). Theherd pochádza z Charles River (Kolín nad Rýnom, Nemecko). Myši mali voľný prístup k vode (sterilizované UV) a zvieraciemu krmivu ad libitum. Krmivo pre hlodavce bolo zakúpené od Altromin International (Lage, Nemecko).
Veľkosť vzorky
Celkovo sa použilo 32 6-týždňových (išlo o mladých netehotných dospelých) samíc myší Albino Swiss s hmotnosťou 20 – 26 g na začiatku štúdie. Boli náhodne rozdelení do 4 skupín po 8: – kontroly, ktoré dostávali fyziologický roztok denne ip počas 28 dní – zvieratá dostávali ip bifentrín v dávke 1,61 mg/kg počas 28 dní (skupina 1) – zvieratá dostávali bifentrín ip v dávke 4,025 mg /kg počas 28 dní (skupina 2) – zvieratá dostávajúce bifentrín ip v dávke 8,05 mg/kg počas 28 dní (skupina 3). Dávky boli zvolené podľa našich doterajších skúseností s týmto pyretroidom [15]. Dávka 8,05 mg/kg sa považovala za 0,5 LD50 [15].
Testy a merania
V deň 29 sa zvieratá usmrtili dekapitáciou. Predtým nebola žiadna anestézia, pretože sme sa obávali biochemických parametrov krvi. Boli získané vzorky venóznej krvi. Thepečeneaobličkyboli vážené laboratórnymi váhami (MFD vyrábané A&D CO., LTD, Soul, Kórea). Orgány sa homogenizovali pomocou mechanického mixéra MPW-120 (MPW Med. Instruments, Varšava, Poľsko) v 0,1 mol pufri Tris-HCl, pH 7,4. Vzorka 0,5 g tkaniva sa rozmiešala v 5 ml pufra. Homogenáty sa dvakrát odstreďovali 15 minút (5000 x g). Použila sa odstredivka Sigma{12}}P (Polygen, Engelwood, NY, USA). Supernatant sa použil na meranie koncentrácií IL-1ß a TNF pomocou testov ELISA. Súpravy IL-1ß a TNF ELISA boli zakúpené od výrobcu (Cloud-Clone Corp., Houston, TX, USA). Koncentrácia kreatinínu a aktivita alaníntransaminázy (ALT) v krvnom sére sa merali biochemickým analyzátorom ErbaMannheim XL{16}} (Mannheim, Nemecko).
Štatistická analýza
Výsledky boli analyzované pomocou IBM SPSS Statistics (v. 21) (Statsoft Sp.zo.o., Krakov, Poľsko). Súlad rozdelenia premenných s hypotetickým normálnym rozdelením bol kontrolovaný Shapiro-Wilkovým testom normality. Získané výsledky boli prezentované pomocou základných prvkov deskriptívnej štatistiky (priemer ± SD, pretože výsledky boli normálne rozdelené). Porovnávacia analýza študovaných premenných bola vykonaná pomocou parametrických štatistických testov. Pre kvantitatívne znaky spojitého charakteru s normálnymi rozdeleniami bol použitý parametrický Studentov t-test porovnávajúci výsledky z dvoch skupín. Vo zvyšných prípadoch sa Mann-Whitney U použil pre dve vzorky pre kvantitatívne znaky. Pozorované rozdiely boli považované za štatisticky významné u p<>
Výsledky
Obličkyhmotnosť sa medzi skupinami nelíšila. Bolo to (priemer ± SD) {{0}},16 ±0.02 g v kontrolách, 0,16± 0.{101} {14}}1 g v skupine 1, 0,16 ± 0,03 g v skupine 2 a 0,16 ± 0,04 g v skupine 3.pečeňhmotnosť 1,24 ±0},18 g v kontrolách, 1,33 ±{6}},16 g v skupine 1, 1,35 ±0},2 g v skupine 2, 1,35 ± {{16 }},2g v skupine 3. Koncentrácia kreatinínu sa medzi skupinami nelíšila a bola 0,2± 0.0mg/dl v kontrolnej skupine, 0 0,2± 0.02 mg/dl v skupine 1, {{30}},2± 0,03 mg/dl v skupine 2 a 0,2 ±0,04 mg/dl v skupine 3. Aktivita ALT bola 51±12U/l v kontrolnej skupine, 60±13U/l v skupine 1, 80±9 U/l v skupine 2 a 135±20U/l v skupine 3. Rozdiel medzi skupinou 3 a kontrolami bola štatisticky významná (str<0.05). the="" interleukin="" 1ß="" concentration="" in="" the="">pečenekontrol bolo 53,5 ± 23,9 pg/ml, v skupine 1–54,1 ± 33,5 pg/ml, 2–59,1 ± 60,0 pg/ml (p<0.05), 3–99="" ±79.9="" pg/ml="" (p=""><0.05 vs="" controls).="" in="" the="">obličkykontrol to bolo 3,9 ± 2,3 pg/ml, skupina 1–6,8 ± 10,6 pg/ml, 2–9,8 ± 7,9 pg/ml a 3–11,2 ± 5,2 pg/ml. Medzi skupinami 1, 2 a 3 bol štatisticky významný rozdiel v porovnaní s kontrolami (str<0.05). the="" tnfα="" levels="" did="" not="" significantly="" differ="" in="" the="" groups="" exposed="" to="" bifenthrin="" in="" comparison="" with="" controls="" neither="" in="" the="">pečeneani vobličky. Thepečeňbiomarkery poškodenia boli uvedené v tabuľke 1 aobličkybiomarkery v tabuľke 2.
CISTANCHE ZLEPŠÍ BOLESŤ OBLIČIEK/OBLIVÍN
Diskusia
V našom experimente sa ukázalo, že u myší došlo k významnému zvýšeniu interleukínu 1ßpečeneaobličky. Bol úmerný dávke bifentrínu použitej v experimentálnom modeli subakútnej otravy. Theobličkyboli viac ovplyvnené xenobiotikom akopečene.V štúdii Pawara a kol. bolo vysvetlené, že intoxikácia pyretroidmi vyvolala oxidačný stres vobličky.Potvrdilo sa to zistením významného poklesu hladín tiolov vobličkyzvierat vystavených pyretroidom. Intoxikácia xenobiotikom spôsobila výrazné zníženie aktivity superoxiddismutázy (SOD) a katalázy vobličky.Histopatologické hodnotenieobličkyodhalili hemorágie v kortexe a jadre, tubulárne degeneratívne zmeny s uzavretím lúmenu a zmenšením priestoru Bowmanovho puzdra [16]. V našej štúdii sme z dôvodu obmedzených finančných zdrojov nemohli vykonať histopatologické vyšetrenie vnútorných orgánov. Hepatotoxický účinok bifentrínu bol v našej štúdii viditeľný, keďže sme zaznamenali zvýšenú aktivitu ALT v skupine vystavenej najvyššej dávke pesticídu a významné zvýšenie koncentrácie interleukínu 1ß v skupine. IL-1 a TNF sú syntetizované v makrofágoch a monocytoch. Vylučujú sa do krvi, vďaka čomu majú systémový účinok. TNF je jedným z prvých cytokínov, ktoré sa objavujú počas zápalu [17]. TNF stimuluje zvyšujúcu sa produkciu interleukínu 1ß, ku ktorej dochádza počas dlhšie trvajúceho oxidačného stresu [18]. To môže vysvetľovať, prečo sa v priebehu nášho experimentu trvajúceho 28 dní TNF medzi experimentálnymi skupinami významne nelíšil a interleukín 1ß áno. V ďalšej štúdii vykonanej na našom oddelení sa ukázalo, že subakútna otrava iným pyretroidným lambdacyhalotrínom tiež spôsobila významné zvýšenie interleukínu 1ß u myšíobličkyapečene [19].
V podobnej štúdii s bifentrínom sa použil v dávke 8 mg/kg a znížil lokomotorickú aktivitu u myší, čo potvrdilo jeho neurotoxický účinok. Okrem toho zvyšoval aktivitu ALT v krvnom sére myší a viedol k tvorbe lymfocytových infiltrácií vpečenepo subakútnej otrave, ktorá ukazuje, že okrem neurónov vzniká otrava bifentrínompečeňtiež nefunkčné [15]. V tejto štúdii sme nemohli vykonať histopatologické vyšetrenie, ale na základe citovanej publikácie sme očakávali podobné zmeny vpečeneThepečeňje veľmi pravdepodobné, že sa poškodí všetkými xenobiotikami, ktoré sa v tomto orgáne metabolizujú. Bifenthrin podlieha oxidačnému metabolizmu vedúcemu k tvorbe 4′-hydroxy-bifentrínu a hydrolýze pečeňových mikrozómov u hlodavcov, ako aj u ľudí [20, 21]. V našej štúdii sme použili mladé dospelé myši, keďže mladé hlodavce majú nižšiu schopnosť metabolizovať pyretroidy. U mláďat hlodavcov vystavených bifentrínu môže pesticíd preniknúť cez hematoencefalickú bariéru, hromadiť sa v mozgu a spôsobiť dlhotrvajúce neurobehaviorálne deficity [22]. Dar a spol. podanie bifentrínu potkanom po dobu až 30 dní vyvolalo oxidačný stres vpečene, obličkya pľúca [23]. Existujú publikácie o imunotoxických účinkoch bifentrínu na embryá zebričiek. V experimente uskutočnenom Jinom a kol. ukázalo sa, že expozícia bifentrínu zvýšila hladinu interleukínu 1ß, interleukínu 8, kaspázy 9 a 3 v embryách exponovaných S-cisbifentrínu [14]. Park a kol. potvrdili, že intoxikácia bifentrínom počas embryogenézy zebričiek vyvolala vývojovú toxicitu, zápal a znížila angiogenézu [20].
Interleukín 1 je signálna molekula, ktorá reguluje imunitnú odpoveď, sprostredkováva fungovanie leukocytov, lymfocytov, pôsobí ako pyrogén a sprostredkúva rozvoj chronického zápalu [24]. Preto bol v našom experimente vybraný ako marker tkanivového stresu a zápalovej reakcie na xenobiotikum. TNF je tiež prozápalový cytokín, ktorý hrá úlohu pri autoimunitných poruchách a vývoji novotvarov. Výsledky našej štúdie sú podobné výsledkom získaným Wangom a kol. ktorý uskutočnil experiment na samcoch myší vystavených bifentrínu počas 3 týždňov a potvrdil imunotoxický účinok pyretroidu [25]. Ďalšia štúdia publikovaná Wangom a kol. objasnili mechanizmy imunotoxicity bifentrínu v myších makrofágoch. Expozícia bifentrínu inhibovala hladiny transkripcie interleukínu 6 a TNF v dôsledku stimulácie lipopolysacharidmi. Intoxikácia bifentrínom zvýšila reaktívne formy kyslíka a viedla k dysregulácii génov súvisiacich s oxidačným stresom [26].
V nedávnej publikácii Jin a kol. potvrdilo, že orálna expozícia samcov myší bifentrínu v dávke 20 mg/kg počas 3 týždňov zvýšila hladiny prozápalových cytokínov a znížila aktivitu antioxidačných enzýmov (SOD, glutatiónperoxidáza) v dôsledku oxidačného stresu v priebehu otravy pyretroidom [27]. Mnoho ďalších autorov súhlasí s tým, že pyretroidy poškodzujú vnútorné orgány prostredníctvom oxidačného stresu [28–30]. Existujú aj údaje o imunomodulačnom účinku pyretroidov u ľudí. V štúdii, ktorú uskutočnil Netaet al. početné prozápalové cytokíny sa merali vo vzorkách krvi získaných z pupočnej šnúry pri narodení od 300 novorodencov (vrátane interleukínu 1ß, TNF , interleukínu 6, interleukínu 10) s prenatálnou expozíciou permetrínu. Autori zistili pokles interleukínu 10 u týchto detí, čo môže zvýšiť riziko alergických ochorení a astmy v neskoršom veku [31]. Medzitým permetrín, podobne ako bifentrín patriaci k pyretroidom I. typu, odporúča Svetová zdravotnícka organizácia na prevenciu malárie aj pre tehotné ženy [32]. Prínos z jeho používania musí určite prevážiť nad možnými vedľajšími účinkami.
CISTANCHE ZLEPŠÍ OCHORENIE OBLIČIEK/OBLIVÍN
Naša štúdia ukazuje, že aj nízka dávka bifentrínu spôsobuje u myší významný nárast interleukínu 1ßobličkyčo dokazuje, že zápal vobličkysa vyskytuje aj pri veľmi nízkych dávkach. Súvisí to so skutočnosťou, že metabolity pyretroidu sa vylučujú močom. 3-PBA je najčastejšie detegovaný metabolit niekoľkých pyretroidov v moči [33]. Zisťuje sa v moči detí a dospelých z vidieckych a mestských oblastí, čo potvrdzuje rozsiahle vystavenie ľudskej populácie týmto zlúčeninám [4]. Štúdie na zvieracích modeloch podporujú toto tvrdenie. Amin a kol. potvrdila nefrotoxicitu deltametrínu u sumca [34]. Abdel-Daim a kol. zaznamenali aj nefrotoxický účinok pyretroidov pri tilapii [35]. Hoci moderné laboratóriá dokážu merať rôzne biomarkery imunotoxicity, hepatotoxicity a nefrotoxicity, z dôvodu obmedzených finančných zdrojov sme vybrali len niekoľko z vyššie uvedených.
Závery
Subakútna otrava bifentrínom výrazne zvyšuje koncentráciu interleukínu 1ß vpečeneaobličkyv úrovni úmernej dávke. Je sprevádzané zvýšením ALT. Potvrdzuje nefrotoxický a hepatotoxický a prozápalový účinok bifentrínu v necieľových organizmoch.
