Subakutní otrava bifenthrinem zvyšuje hladinu interleukinu 1ß v myších ledvinách a játrech
Feb 27, 2022
Pozadí
Bifenthrin patří k pyrethroidním insekticidům typu I interagujícím s napěťově řízenými sodíkovými kanály v membránách neuronů [1–3]. Je neurotoxický. Intoxikace vede u cílových organismů ke smrti. Věřilo se, že pyretroidy jsou pro savce bezpečné, protože byly metabolizovány vjátra(odštěpeno na centrální esterové vazbě). Metabolity: cis-3-(2-chlor-3,3,3-trifluoroprop-1-en-1-yl)-2,{ Kyselina {8}}dimethylcyklopropankarboxylová (CFMP) a kyselina 3-fenoxybenzoová (3-PBA) jsou považovány za relativně netoxické a vylučují se močí. Studie provedené Wielgomasem a kol. ukázaly, že pyrethroidní me-tabolity byly detekovány ve vzorcích moči městské a venkovské populace [4, 5]. Existují důkazy, že intoxikace pyretroidy u savců (lidí i zvířat) může vést ke zdravotním problémům [6–8]. Akutní otrava bifenthrinem u savců vyvolává agresivní sparring, citlivost na podněty a třes [1, 9, 10]. Jelikož se bifenthrin používá v zemědělství a zahradnictví pro kontrolu škůdců, existuje riziko chronické expozice lidí reziduím pesticidů v potravinářských produktech. Sloučenina je považována za středně toxickou in vivo pro obratlovce ve srovnání s jinými pyretroidy [11]. Nedávné zprávy o možné imunotoxicitě a prozánětlivém účinku pyretroidů u obratlovců vyvíjejících se v důsledku oxidačního stresu. Glutathion-S transferázy (GST) mají funkci v metabolismu bifenthrinu. Bifenthrin a další pyretroidy inhibují GST v kompetitivním mechanismu vjátranecílových organismů produkujících oxidační stres [12–15]. Cílem studie bylo ověřit, zda subakutní otrava bifenthrinem ovlivňuje prozánětlivý interleukin 1ß a tumor nekrotizující faktor (TNF ) vledvinystejně jakojátraa funkci těchto orgánů.
klíčová slova:Bifenthrin, interleukin1ß, Prozánětlivé vlastnosti, Ledviny, játra
CISTANCHE ZLEPŠÍ FUNKCI LEDVIN/RENÁL
Metody
NastaveníProjekt studie byl schválen místní etickou komisí v Lublinu v Polsku a institucionálním výborem pro péči o zvířata a jejich použití na Lékařské univerzitě v Lublinu v Polsku. Oba autoři měli školení v plánování a provádění pokusů na zvířatech. Bifenthrin byl zakoupen od Organic Chemistry Institute (Annopol, Varšava, Polsko). Fyziologický roztok byl zakoupen od Glenmark Pharmaceuticals (Varšava, Polsko). Experiment byl proveden v Centru pro experimentální medicínu na Lékařské univerzitě v Lublinu. Byly dodrženy evropské, polské a vydané pokyny lékařské univerzity v Lublinu pro používání zvířat. Byly standardní laboratorní podmínky (cyklus 12h světlo/12h tma, teplota 21–22 stupňů, vlhkost vzduchu 55–60 procent). Zvířata byla chována v Centru experimentální medicíny na Lékařské univerzitě v Lublinu (chovatel č. 077 registrovaný na Ministerstvu vědy a vysokého školství, Varšava, Polsko). Theherd pochází z Charles River (Kolín nad Rýnem, Německo). Myši měly volný přístup k vodě (sterilizované UV) a krmivu pro zvířata ad libitum. Krmivo pro hlodavce bylo zakoupeno od Altromin International (Lage, Německo).
Velikost vzorku
Bylo použito celkem 32 6-týdenních (byli to mladé netěhotné dospělé) samiček myší Albino Swiss o hmotnosti 20–26 g na začátku studie. Byli náhodně rozděleni do 4 skupin po 8: – kontroly dostávající fyziologický roztok denně ip po dobu 28 dní – zvířata dostávající bifenthrin ip v dávce 1,61 mg/kg po dobu 28 dní (skupina 1) – zvířata dostávající bifenthrin ip v dávce 4,025 mg /kg po dobu 28 dnů (skupina 2) – zvířata dostávající bifenthrin ip v dávce 8,05 mg/kg po dobu 28 dnů (skupina 3). Dávky byly zvoleny podle našich dosavadních zkušeností s tímto pyretroidem [15]. Dávka 8,05 mg/kg byla považována za 0,5 LD 50 [15].
Testy a měření
V den 29 byla zvířata usmrcena dekapitací. Předtím nebyla žádná anestezie, protože jsme měli obavy z biochemických krevních parametrů. Byly odebrány vzorky žilní krve. Thejátraaledvinybyly váženy laboratorní váhou (MFD výrobce A&D CO., LTD, Soul, Korea). Orgány byly homogenizovány pomocí mechanického mixéru MPW-120 (MPW Med. Instruments, Varšava, Polsko) v 0,1mol pufru Tris-HCl, pH 7,4. Vzorek 0,5 g tkáně byl smíchán v 5 ml pufru. Homogenáty byly dvakrát centrifugovány po dobu 15 minut (5000 x g). Byla použita centrifuga Sigma{12}}P (Polygen, Engelwood, NY, USA). Supernatant byl použit pro měření koncentrací IL-1ß a TNF pomocí testů ELISA. Sady IL-1}ß a TNF ELISA byly zakoupeny od výrobce (Cloud-Clone Corp., Houston, TX, USA). Koncentrace kreatininu a aktivita alanintransaminázy (ALT) v krevním séru byly měřeny biochemickým analyzátorem ErbaMannheim XL{16}} (Mannheim, Německo).
Statistická analýza
Výsledky byly analyzovány pomocí IBM SPSS Statistics (v. 21) (Statsoft Sp.zo.o., Krakov, Polsko). Soulad rozdělení proměnných s hypotetickým normálním rozdělením byl kontrolován Shapiro-Wilkovým testem normality. Získané výsledky byly prezentovány pomocí základních prvků deskriptivní statistiky (průměr ± SD, protože výsledky byly normálně rozděleny). Srovnávací analýza pro studované proměnné byla provedena pomocí parametrických statistických testů. Pro kvantitativní znaky spojitého charakteru s normálním rozdělením byl použit parametrický Studentův t-test, porovnávající výsledky ze dvou skupin. Ve zbývajících případech byl Mann-Whitney U použit pro dva vzorky pro kvantitativní znaky. Pozorované rozdíly byly považovány za statisticky významné u p<>
Výsledek
ledvinyhmotnost se mezi skupinami nelišila. Bylo to (střední hodnota ± SD) {{0}}.16 ±0.02 g v kontrolách, 0.16± 0.{101} {14}}1 g ve skupině 1, 0,16 ± 0,03 g ve skupině 2 a 0,16 ± 0,04 g ve skupině 3.játrahmotnost, jaká byla 1,24 ± 0,18 g v kontrolách, 1,33 ± 0,16 g ve skupině 1, 1,35 ± 0},2 g ve skupině 2, 1,35 ± {{16 }},2g ve skupině 3. Koncentrace kreatininu se mezi skupinami nelišila a byla 0,2± 0.0mg/dl v kontrolní skupině, 0 0,2± 0.02 mg/dl ve skupině 1, {{30}},2± 0,03 mg/dl ve skupině 2 a 0,2 ±0,04 mg/dl ve skupině 3. Aktivita ALT byla 51±12U/l u kontrol, 60±13U/l ve skupině 1, 80±9 U/l ve skupině 2 a 135±20U/l ve skupině 3. Rozdíl mezi skupinou 3 a kontrolami byla statisticky významná (str<0.05). the="" interleukin="" 1ß="" concentration="" in="" the="">játrakontrol bylo 53,5 ± 23,9 pg/ml, ve skupině 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="">ledvinykontrol to bylo 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. Mezi skupinami 1, 2 a 3 byl statisticky významný rozdíl oproti kontrolám (str<0.05). the="" tnfα="" levels="" did="" not="" significantly="" differ="" in="" the="" groups="" exposed="" to="" bifenthrin="" in="" comparison="" with="" controls="" neither="" in="" the="">játraani vledviny. Thejátrabiomarkery poškození byly ukázány v tabulce 1 aledvinabiomarkery v tabulce 2.
CISTANCHE ZLEPŠÍ BOLESTI LEDVIN/RENÁL
Diskuse
V našem experimentu bylo prokázáno, že došlo k významnému zvýšení interleukinu 1ß u myšíjátraaledviny. Byl úměrný dávce bifenthrinu použité v experimentálním modelu subakutní otravy. Theledvinybyli více ovlivněni xenobiotiky nežjátra.Ve studii Pawara et al. bylo vysvětleno, že intoxikace pyretroidy vyvolala oxidační stres vledviny.To bylo potvrzeno detekcí významného poklesu hladin thiolů vledvinyzvířat vystavených pyretroidu. Intoxikace xenobiotikem způsobila významný pokles aktivity superoxiddismutázy (SOD) a katalázy vledviny.Histopatologické hodnoceníledvinyodhalila hemoragie v kortexu a core, tubulární degenerativní změny s uzávěrem lumen a zmenšením prostoru Bowmanova pouzdra [16]. V naší studii jsme z důvodu omezených finančních zdrojů nemohli provést histopatologické vyšetření vnitřních orgánů. Hepatotoxický účinek bifenthrinu byl v naší studii viditelný, protože jsme zaznamenali zvýšenou aktivitu ALT ve skupině vystavené nejvyšší dávce pesticidu a významné zvýšení koncentrace interleukinu 1ß ve skupině. IL-1 a TNF jsou syntetizovány v makrofázích a monocytech. Vylučují se do krve, díky čemuž působí systémově. TNF je jedním z prvních cytokinů, které se objevují během zánětu [17]. TNF stimuluje zvýšenou produkci interleukinu 1ß, k čemuž dochází při oxidativním stresu trvajícím delší dobu [18]. To může vysvětlovat, proč se v průběhu našeho experimentu trvajícího 28 dní mezi experimentálními skupinami významně nelišil TNF a interleukin 1ß ano. V jiné studii provedené na našem oddělení bylo prokázáno, že subakutní otrava jiným pyretroidním lambdacyhalotrinem také způsobila významné zvýšení interleukinu 1ß u myšíledvinyajátra [19].
V podobné studii s bifenthrinem byl použit v dávce 8 mg/kg a snížil lokomotorickou aktivitu u myší, což potvrdilo jeho neurotoxický účinek. Navíc zvýšil aktivitu ALT v krevním séru myší a vedl k tvorbě lymfocytárních infiltrací vjátrapo subakutní otravě, která ukazuje, že kromě neuronů vzniká otrava bifenthrinemjátrataké nefunkční [15]. V této studii jsme nemohli provést histopatologické vyšetření, ale na základě citované publikace jsme očekávali podobné změny vjátraThejátraje velmi pravděpodobné, že se poškodí všemi xenobiotiky, která jsou v tomto orgánu metabolizována. Bifenthrin prochází oxidativním metabolismem vedoucím k tvorbě 4′-hydroxy-bifenthrinu a hydrolýze jaterních mikrozomů u hlodavců i u lidí [20, 21]. V naší studii jsme použili mladé dospělé myši, protože mladí hlodavci mají nižší schopnost metabolizovat pyretroidy. U mláďat hlodavců vystavených bifenthrinu může pesticid překročit hematoencefalickou bariéru, akumulovat se v mozku a způsobit logatraktivní neurobehaviorální deficity [22]. Dar a kol. podávání bifenthrinu krysám po dobu až 30 dnů vyvolalo oxidační stres vjátra, ledvinya plíce [23]. Existují publikace o imunotoxických účincích bifenthrinu na embrya zebřiček. V experimentu provedeném Jinem a kol. bylo prokázáno, že expozice bifenthrinu zvýšila hladinu interleukinu 1ß, interleukinu 8, kaspázy 9 a 3 u embryí vystavených působení S-cisbifenthrinu [14]. Park a kol. potvrdili, že intoxikace bifenthrinem během embryogeneze zebrafish vyvolala vývojovou toxicitu, zánět a snížila angiogenezi [20].
Interleukin 1 je signální molekula, která reguluje imunitní odpověď, zprostředkovává fungování leukocytů, lymfocytů, působí jako pyrogen a zprostředkovává rozvoj chronického zánětu [24]. Proto byl v našem experimentu zvolen jako marker tkáňového stresu a zánětlivé reakce na xenobiotika. TNF je také prozánětlivý cytokin, který hraje roli při autoimunitních poruchách a vývoji novotvarů. Výsledky naší studie jsou podobné výsledkům získaným Wangem et al. kteří provedli experiment na myších samcích vystavených bifenthrinu po dobu 3 týdnů a potvrdili imunotoxický účinek pyretroidu [25]. Další studie publikovaná Wangem a kol. objasnil mechanismy imunotoxicity bifenthrinu u myších makrofágů. Expozice bifenthrinu inhibovala hladiny transkripce interleukinu 6 a TNF v důsledku stimulace lipopolysacharidů. Intoxikace bifenthrinem zvýšila reaktivní formy kyslíku a vedla k dysregulaci genů souvisejících s oxidativním stresem [26].
V nedávné publikaci Jin et al. potvrdilo, že orální expozice samců myší bifenthrinu v dávce 20 mg/kg po dobu 3 týdnů zvýšila hladiny prozánětlivých cytokinů a snížila aktivitu antioxidačních enzymů (SOD, glutathionperoxidáza) v důsledku oxidačního stresu v průběhu otravy pyretroidem [27]. Mnoho dalších autorů souhlasí s tím, že pyretroidy poškozují vnitřní orgány prostřednictvím oxidačního stresu [28–30]. Existují také údaje o imunomodulačním účinku pyretroidů u lidí. Ve studii provedené Netaet al. četné prozánětlivé cytokiny byly měřeny ve vzorcích krve získaných z pupeční šňůry při narození od 300 novorozených dětí (včetně interleukinu 1ß, TNF , interleukinu 6, interleukinu 10) s prenatální expozicí permetrinu. Autoři zjistili u těchto dětí pokles interleukinu 10, což by mohlo zvýšit riziko alergických onemocnění a astmatu v pozdějším věku [31]. Mezitím permethrin, stejně jako bifentrin patřící k pyrethroidům typu I, doporučuje Světová zdravotnická organizace pro prevenci malárie i pro těhotné ženy [32]. Přínos z jeho užívání musí jistě převážit nad možnými vedlejšími účinky.
CISTANCHE ZLEPŠÍ ONEMOCNĚNÍ LEDVIN/RENÁL
Naše studie ukazuje, že i nízká dávka bifenthrinu způsobuje významné zvýšení interleukinu 1ß u myšíledvinacož dokazuje, že zánět vledvinase vyskytuje i při velmi nízkých dávkách. Souvisí to se skutečností, že metabolity pyretroidu jsou vylučovány močí. 3-PBA je nejčastěji detekovaným metabolitem několika pyretroidů v moči [33]. Je detekován v moči dětí a dospělých z venkovských a městských oblastí, což potvrzuje rozšířenou expozici lidské populace těmto sloučeninám [4]. Studie na zvířecích modelech toto tvrzení podporují. Amin a kol. potvrdila nefrotoxicitu deltametrinu u sumců [34]. Abdel-Daim a kol. také zaznamenali nefrotoxický účinek pyrethroidů u tilapie [35]. Přestože jsou moderní laboratoře schopny měřit různé biomarkery imunotoxicity, hepatotoxicity a nefrotoxicity, z důvodu omezených finančních zdrojů jsme vybrali pouze několik z výše uvedených.
Závěry
Subakutní otrava bifenthrinem významně zvyšuje koncentraci interleukinu 1ß vjátraaledvinyv úrovni úměrné dávce. Je doprovázena zvýšením ALT. Potvrzuje nefrotoxický a hepatotoxický a prozánětlivý účinek bifenthrinu u necílových organismů.