Podostre zatrucie bifentryną zwiększa poziom interleukiny 1ß w nerkach i wątrobach myszy
Feb 27, 2022
Tło
Bifentryna należy do pyretroidowych insektycydów typu I oddziałujących z kanałami sodowymi bramkowanymi napięciem w błonach neuronów [1–3]. Jest neurotoksyczny. Zatrucie prowadzi do śmierci w organizmach docelowych. Uważano, że pyretroidy są bezpieczne dla ssaków, ponieważ są metabolizowane wwątroba(rozszczepione w centralnym wiązaniu estrowym). Metabolity: kwas karboksylowy cis-3-(2-chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-en-1-ylo)-2,2-dimetylocyklopropan karboksylowy (CFMP) i kwas 3-fenoksybenzoesowy (3-PBA) są uważane za stosunkowo nietoksyczne i są przekazywane z moczem. Badania przeprowadzone przez Wielgomasa i in. wykazały, że pyretroidowe me-tabolity zostały wykryte w próbkach moczu populacji miejskich i wiejskich [4, 5]. Istnieją dowody na to, że zatrucie pyretroidami u ssaków (ludzi i zwierząt) może prowadzić do problemów zdrowotnych [6–8]. Ostre zatrucie bifentryną u ssaków powoduje agresywne sparingi, wrażliwość na bodźce i drżenie [1, 9, 10]. Ponieważ bifentryna jest stosowana w rolnictwie i ogrodnictwie do zwalczania szkodników, istnieje ryzyko przewlekłego narażenia ludzi na pozostałości pestycydów w produktach spożywczych. Związek jest uważany za umiarkowanie toksyczny in vivo dla kręgowców w porównaniu z innymi pyretroidami [11]. Istnieją ostatnie doniesienia o możliwej immunotoksyczności i prozapalnym działaniu pyretroidów u kręgowców rozwijających się z powodu stresu oksydacyjnego. Transferazy glutationowo-S (GST) pełnią funkcję w metabolizmie bifentryny. Bifen- thrin i inne pyretroidy hamują GST w mechanizmie konkurencyjnym wWątrobyorganizmów niebędących przedmiotem zwalczania wytwarzających stres oksydacyjny [12–15]. Celem pracy było sprawdzenie, czy podostre zatrucie bifentryną wpływa na prozapalne 1ß interleukiny i czynnik martwicy nowotworówα (TNFα) uNerkia takżeWątrobyi funkcji tych narządów.
Słowa kluczowe:Bifentryna, interleukina1ß, Właściwości prozapalne, Nerki, wątroba
CISTANCHE POPRAWI FUKCJĘ NEREK/NEREK
Metody
UstawieniaProjekt badawczy został zatwierdzony przez Lokalny Komitet Etyczny w Lublinie oraz Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie. Obaj autorzy przeszli szkolenie w zakresie planowania i przeprowadzania eksperymentów na zwierzętach. Bifentryna została zakupiona od Instytutu Chemii Organicznej (Annopol, Warszawa, Polska). Sól fizjologiczna została zakupiona od Glenmark Pharmaceuticals (Warszawa, Polska). Eksperyment przeprowadzono w Centrum Medycyny Okołoporodowej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie. Przestrzegano europejskich, polskich i wydanych przez Uniwersytet Medyczny w Lublinie wytycznych dotyczących wykorzystywania zwierząt. Występowały standardowe warunki laboratoryjne (12h światło/12 h cykl ciemny, temperatura 21–22 °C, średnica powietrza 55–60%). Zwierzęta były hodowane w Centrum Medycyny Doświadczalnej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie (hodowca nr 077 zarejestrowany w Ministerstwie Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Warszawa). Theherd pochodzi z Charles River (Kolonia, Niemcy). Myszy miały swobodny dostęp do wody (sterylizowanej uv) i paszy dla zwierząt ad libitum. Pasza dla gryzoni została zakupiona od Altromin International (Lage, Niemcy).
Wielkość próby
Łącznie wykorzystano 32 6-tygodniowe (były to młode, nieciążące dorosłe) samice szwajcarskich myszy Albino o wadze 20-26 g na początku badania. Podzielono je losowo na 4 grupy po 8 osób: – grupy kontrolne otrzymujące sól fizjologiczną dobowo m.in. przez 28 dni – zwierzęta otrzymujące bifentrynę i.p. w dawce 1,61 mg/kg mc. przez 28 dni (grupa 1) – zwierzęta otrzymujące m.p. bifentrynę w dawce 4,025 mg/kg mc. przez 28 dni (grupa 2) – zwierzęta otrzymujące bifentrynę dożylnie w dawce 8,05 mg/kg mc. przez 28 dni (grupa 3). Dawki zostały dobrane zgodnie z naszymi wcześniejszymi doświadczeniami z tym pyretroidem [15]. Dawkę 8,05 mg/kg mc. uznano za 0,5 LD 50 [15].
Testy i pomiary
W dniu 29 zwierzęta zostały poświęcone przez dekapitację. Wcześniej nie było znieczulenia, ponieważ obawialiśmy się o biochemiczne parametry krwi. Uzyskano próbki krwi żylnej. TenWątrobyiNerkibyły ważone wagami laboratoryjnymi (MFD manu- factured przez A&D CO., LTD, Seul, Korea). Narządy homogenizowano za pomocą blendera mechanicznego MPW-120 (MPW Med. Instruments, Warszawa, Polska) w buforze 0,1 mola Tris-HCl o pH 7,4. Próbkę 0,5 g tkanki zmieszano w 5 ml buforu. Homogenaty odwirowano dwukrotnie przez 15 minut (5000×g). Zastosowano wirówkę Sigma1-6P (Polygen, Engelwood, NY, USA). Supernatant został użyty do pomiaru stężeń IL-1ß i TNFα za pomocą testów ELISA. Zestawy IL-1ß i TNFα ELISA zostały zakupione od producenta (Cloud-Clone Corp., Houston, TX, USA). Stężenie kreatyniny i aktywność aminotransferaz alaninowych (ALT) w surowicy krwi mierzono za pomocą analizatora biochemicznego ErbaMannheim XL-600 (Mannheim, Niemcy).
Analiza statystyczna
Wyniki zostały przeanalizowane z IBM SPSS Statistics (v. 21) (Statsoft Sp.zo.o., Kraków, Polska). Zgodność rozkładu zmiennych z hipotetycznym rozkładem normalnym sprawdzono za pomocą testu normalności Shapiro-Wilka. Uzyskane wyniki zostały przedstawione z wykorzystaniem podstawowych elementów statystyki opisowej (średnia ± SD, ponieważ wyniki były normalnie rozłożone). Analizę porównawczą badanych zmiennych przeprowadzono z wykorzystaniem parametrycznych testów statystycznych. Dla cech ilościowych o charakterze ciągłym z rozkładami normalnymi zastosowano parametriczny test t Studenta, porównując wyniki z dwóch grup. W pozostałych przypadkach Mann-Whitney U został użyty do dwóch próbek dla cech ilościowych. Obserwowane różnice uznano za statystycznie istotne przy p<>
Wyniki
Nerkamasa nie różniła się między grupami. Było to (średnia± SD) 0,16 ±0,02 g w grupie kontrolnej, 0,16± 0,01 g w grupie 1, 0,16 ±0,03 g w grupie 2 i 0,16± 0,04 g w grupie 3. Nie zrobił tego równieżwątrobamasa wynosiła 1,24 ±0,18 g w grupie kontrolnej, 1,33 ±0,16 g w grupie 1, 1,35 ±0,2 g w grupie 2, 1,35± 0,2 g w grupie 3. Stężenie kreatyniny nie różniło się w poszczególnych grupach i wynosiło 0,2± 0,0 mg/dl w grupie kontrolnej, 0,2± 0,02 mg/dl w grupie 1, 0,2± 0,03 mg/dl w grupie 2 oraz 0,2 ±0,04 mg/dl w grupie 3. Aktywność AlAT wynosiła 51± 12U/l w grupie kontrolnej, 60±13 U/l w grupie 1, 80±9 U/l w grupie 2 i 135± 20U/l w grupie 3. Różnica między grupą 3 a grupą kontrolną była istotna statystycznie (p<0.05). the="" interleukin="" 1ß="" concentration="" in="" the="">Wątrobygrupy kontrolnej wynosiło 53,5 ±23,9 pg/ml, w grupie 1–54,1± 33,5 pg/ml, 2–59,1± 60,0pg/ml (p<0.05), 3–99="" ±79.9="" pg/ml="" (p=""><0.05 vs="" controls).="" in="" the="">Nerkigrupy kontrolnej wynosiło 3,9±2,3 pg/ml, grupa 1–6,8 ± 10,6 pg/ml, 2–9,8± 7,9pg/ml i 3–11,2 ±5,2pg/ml. Stwierdzono statystycznie istotną różnicę między grupą 1,2 i 3 a grupą kontrolną (p<0.05). the="" tnfα="" levels="" did="" not="" significantly="" differ="" in="" the="" groups="" exposed="" to="" bifenthrin="" in="" comparison="" with="" controls="" neither="" in="" the="">Wątrobyani wNerki. Tenwątrobabiomarkery uszkodzeń pokazano w Tabeli 1 inerkabiomarkery w Tabeli 2.
CISTANCHE POPRAWI BÓL NEREK /NEREK
Dyskusja
W naszym eksperymencie wykazano, że u myszy wystąpił znaczny wzrost interleukiny 1ßWątrobyiNerki. Była ona proporcjonalna do dawki bifentryny zastosowanej w eksperymentalnym modelu zatrucia podostrego. TenNerkibyły bardziej dotknięte ksenobiotykiem niżWątroby.W badaniu Pawara i in. wyjaśniono, że zatrucie pyretroidami powodowało stres oksydacyjny wNerki.Potwierdzono to poprzez wykrycie znacznego spadku poziomu tioli wNerkizwierząt narażonych na pyretroid. Zatrucie ksenobiotykiem spowodowało znaczny spadek aktywności dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) i katalazy wNerki.Histopatologiczna ocenaNerkiujawniły krwotoki w korze i rdzeniu, rurkowate zmiany zwyrodnieniowe z zamknięciem światła i zmniejszeniem przestrzeni kapsuły Bowmana [16]. W naszym badaniu, ze względu na ograniczone środki finansowe, nie mogliśmy wykonać badania histopatologicznego narządów wewnętrznych. Hepatotoksyczne działanie bifentryny było widoczne w naszym badaniu, ponieważ wykryliśmy zwiększoną aktywność ALT w grupie narażonej na najwyższą dawkę pestycydu i znaczny wzrost stężenia interleukiny 1ß w grupie. IL-1β i TNFα są syntetyzowane w makrofagach i monocytach. Są wydzielane do krwi, dzięki czemu mają działanie ogólnoustrojowe. TNFα jest jedną z pierwszych cytokin pojawiających się podczas stanu zapalnego [17]. TNFα stymuluje zwiększenie produkcji interleukiny 1ß, co ma miejsce podczas stresu oksydacyjnego trwającego dłużej [18]. To może wyjaśniać, dlaczego w trakcie naszego eksperymentu trwającego 28 dni TNFα nie różnił się istotnie między grupami eksperymentalnymi, a interleukina 1ß tak. W innym badaniu przeprowadzonym na naszym oddziale wykazano, że podostre zatrucie inną pyretroidową lambdacyhalotryną również spowodowało znaczny wzrost interleukiny 1ß u myszyNerkiiWątroby[19].
W podobnym badaniu z bifentryną stosowano ją w dawce 8 mg/kg mc. i zmniejszano aktywność lokomotoryczną u myszy, potwierdzając jej działanie neurotoksyczne. Ponadto zwiększał aktywność AL-ALT w surowicy krwi myszy i prowadził do formacji nacieków limfocytów wWątrobypo podostrym zatruciu pokazującym, że oprócz neuronów, zatrucie bifentryną powodujewątrobanieprawidłowe działanie również [15]. W niniejszym badaniu nie mogliśmy wykonać badania histopatologicznego, ale wyciągając wnioski z cytowanej publikacji, spodziewaliśmy się podobnych zmian wWątrobyTenwątrobajest bardzo prawdopodobne, że zostanie uszkodzony przez wszystkie ksenobiotyki, które są metabolizowane w tym narządzie. Bifentryna przyczynia się do metabolizmu oksydacyjnego prowadzącego do powstawania 4′-hydroksy-bifentryny i hydrolizy mikrosomów wątrobowych u gryzoni, a także u ludzi [20, 21]. W naszym badaniu wykorzystaliśmy młode dorosłe myszy, ponieważ młode gryzonie mają mniejszą zdolność do metabolizowania pyretroidów. U szczeniąt gryzoni narażonych na bifentrynę pestycyd może przekroczyć barierę krew-mózg, gromadzić się w mózgu i wytwarzać logarytmiczne trwałe deficyty neurobehawioralne [22]. Dar i in. podawali bifentrynę szczurom przez okres do 30 dni, wywołując stres oksydacyjny wWątroby Nerkii płuc [23]. Istnieją publikacje na temat immunotoksycznego wpływu bifentryny na zarodki danio pręgowanego. W eksperymencie przeprowadzonym przez Jin i in. wykazano, że ekspozycja na bifentrynę zwiększała poziom interleukiny 1ß, interleukiny 8, kaspazy 9 i 3 w zarodkach narażonych na S-cis-bifentrynę [14]. Park i in. potwierdzili, że zatrucie bifentryną podczas embriogenezy danio pręgowanego indukowało toksyczność rozwojową, stan zapalny i zmniejsza angiogenezę [20].
Interleukina 1 jest cząsteczką sygnałową, która reguluje odpowiedź immunologiczną, pośredniczy w funkcjonowaniu leukocytów, limfocytów, działa jak pirogen i pośredniczy w rozwoju przewlekłego stanu zapalnego [24]. Dlatego został wybrany w naszym eksperymencie jako marker stresu tkankowego i odpowiedzi zapalnej na ksenobiotyk. TNFα jest również prozapalną cytokiną odgrywającą rolę w zaburzeniach autoimmunologicznych i rozwoju nowotworów. Wyniki naszego badania są podobne do wyników uzyskanych przez Wang i in., którzy przeprowadzili eksperyment na samcach myszy narażonych na bifentrynę przez 3 tygodnie i potwierdzili immunotoksyczne działanie pyretroidu [25]. Inne badanie opublikowane przez Wang et al. wyjaśniło mechanizmy immunotoksyczności bifentryny w mysich makrofagach. Ekspozycja na bifentrynę hamowała poziomy transkrypcji interleukiny 6 i TNFα z powodu stymulacji lipopolisachakowo-charydem. Zatrucie bifentryną zwiększyło reaktywne formy tlenu i doprowadziło do rozregulowania genów związanych ze stresem oksydacyjnym [26].
W niedawnej publikacji Jin i in. potwierdzili, że doustna ekspozycja samców myszy na bifentrynę w dawce 20 mg / kg przez 3 tygodnie zwiększała poziom cytokin prozapalnych i zmniejszała aktywność enzymów przeciwutleniających (SOD, peroksydaza glutationowa) z powodu stresu oksydacyjnego w trakcie zatrucia pyretroidem [27]. Wielu innych autorów zgadza się, że pyretroidy uszkadzają narządy wewnętrzne poprzez stres oksydacyjny [28-30]. Istnieją również dane dotyczące immunomodulującego działania pyretroidów u ludzi. W badaniu przeprowadzonym przez Netaet al. w próbkach krwi uzyskanych z pępowiny przy urodzeniu mierzono liczne cytokiny prozapalne uzyskane z pępowiny od 300 noworodków (w tym interleukiny 1ß, TNFα, interleukiny 6, interleukiny 10) z prenatalną ekspozycją na permetrynę. Autorzy stwierdzili spadek interleukiny 10 u tych dzieci, co może zwiększać ryzyko chorób alergicznych i astmy w późniejszym życiu [31]. Tymczasem permetryna, podobnie jak bifentryna należąca do pyretroidów typu I, jest zalecana do zapobiegania malarii przez Światową Organizację Zdrowia nawet kobietom w ciąży [32]. Z pewnością korzyści płynące z jego stosowania muszą przeważać nad możliwymi skutkami ubocznymi.
CISTANCHE POPRAWI CHOROBĘ NEREK / NEREK
Nasze badanie pokazuje, że nawet niska dawka bifentryny powoduje znaczny wzrost interleukiny 1ß u myszynerkaktóry pokazuje, że stan zapalny wnerkawystępuje nawet przy bardzo niskich dawkach. Jest to związane z faktem, że metabolity pyretroidu są eliminowane z moczem. 3-PBA jest najczęściej wykrywanym metabolitem w moczu kilku pyretroidów [33]. Wykrywa się go w moczu dzieci i dorosłych z obszarów wiejskich i miejskich, potwierdzając powszechne narażenie populacji ludzkiej na te związki [4]. Badania na modelach zwierzęcych potwierdzają to stwierdzenie. Amin i in. potwierdzili nefrotoksyczność deltametryny u sumów [34]. Abdel- Daim i in. odnotowali również nefrotoksyczne działanie pyretroida w tilapii [35]. Chociaż nowoczesne laboratoria są w stanie zmierzyć różne biomarkery immunotoksyczności, hepatotoksyczności i nefrotoksyczności, ze względu na ograniczone zasoby finansowe wybraliśmy tylko kilka pokazanych powyżej.
Wnioski
Podostre zatrucie bifentryną znacząco zwiększa stężenie interleukiny 1ß wWątrobyiNerkiw poziomie proporcjonalnym do dawki. Towarzyszy mu wzrost ALT. Potwierdza nefrotoksyczne i hepatotoksyczne oraz prozapalne działanie bifentryny w organizmach niebędących przedmiotem zwalczania.
