Intestinalni i sistemski imunski efekti oralnog unosa kadmijuma kod pacova
Intestinal and systemic immune effects of oral cadmium intake in rats
Аутори:
Ninkov, MarinaОстала ауторства
Popov Aleksandrov, AleksandraKataranovski, Milena
Popov Aleksandrov, Aleksandra
Kataranovski, Milena
Matović, Vesna
Тип документа:
Докторска теза (Објављена верзија)
Метаподаци
Приказ свих података о документуАпстракт:
Kadmijum (Cd) je teški metal koji se nalazi u svim delovima životne sredine,
nema poznatu biološku funkciju i ima štetno dejstvo na žive sisteme. Najčešći put
izloženosti Cd je oralni, preko kontaminirane vode i hrane, kada je primarna meta
toksičnosti ovog metala gastrointestinalni trakt. Poznato je da Cd oštećuje tkivo creva i
remeti funkciju epitelne barijere koja je neophodna za održavanje imunske homeostaze,
međutim mehanizmi imunotoksičnosti u ovoj regiji nisu dovoljno ispitani. Dodatno,
poznato je da toksični efekti Cd mogu da zavise i od genetske osnove / soja
eksperimentalnih životinja, ali sojne razlike u intestinalnoj toksičnosti oralnog unosa Cd
do sada nisu ispitane.
Ova disertacija je imala za cilj karakterizaciju efekta subhronične oralne primene
Cd na imunski sistem creva pacova. Pacovi su bili 30 dana oralno (u vodi za piće)
izloženi Cd u obliku kadmijum hlorida (CdCl2) u koncentraciji 5 ppm (5 mg Cd/l) i 50
ppm (50 mg Cd/l) Cd, što odgovara dozama prisutnim u životnoj sredini. U okviru
lokalnog imunomodulatornog efekta Cd ispitivani su osnovni parametri imunskog
odgovora u duodenumu (kao mestu najveće apsorpcije Cd) i mezenteričnim limfnim
čvorovima (MLČ) koji dreniraju intestinum. U duodenumu su ispitani pokazatelji
tkivnog oštećenja, oksidativnog stresa i zapaljenskih promena, a u MLČ su ispitane
osnovne fenotpiske karakteristike i parametri aktivnosti ćelija ovog limfnog tkiva
(celularnost, proliferacija, citokinski odgovor, urođeno-imunska aktivnost ćelija). Pored
lokalnog, ispitan je i sistemski odgovor na oralni unos Cd uključujući humoralne i
ćelijske parametre zapaljenske reakcije u krvi (promene hematoloških parametara,
prisustvo medijatora inflamacije i oksidativnog stresa), kao i oksidativni stres i osnovne
karakteristike urođenog i adaptivnog imunskog odgovora u slezini, limfnom organu u
kome se uspostavlja imunski odgovor na antigene iz krvi. U cilju ispitivanja uticaja
genetske osnove na intestinalnu i sistemsku imunotoksičnost oralne izloženosti Cd,
lokalni i sistemski efekti su analizirani kod dva soja pacova, Dark Agouti (DA) i Albino
Oxford (AO), koji uspostavljaju kvalitativno i / ili kvantitativno različit imunski
odgovor na iste stimuluse.
Studija je pokazala da oralni tretman Cd dovodi do dozno zavisne akumulacije
metala u crevu, MLČ i slezini, slično kod DA i AO pacova, što pokazuje da genetska
osnova ne utiče na nivoe deponovanog metala. I pored sličnih koncentracija Cd u crevu
oba soja, izraženiji infiltrat mononuklearnih leukocita u tkivu creva, veći stepen nekroze
enterocita [meren povećanjem markera nekroze HMGB1 (engl., High Mobility Group
Box 1) molekula] i povećana produkcija proinflamatornih citokina (faktora nekroze
tumora/TNF, interferona-gama/IFN-γ, interleukina-17/IL-17) pokazani su u tkivu creva
DA pacova u odnosu na pacove AO soja. Promena aktivnosti osnovnih enzima
antioksidativne odbrane (superoksid dismutaze/SOD i katalaze/CAT), u crevu DA
pacova i SOD kod AO pacova, koja predstavlja pokušaj domaćina da ukloni reaktivne
kiseonične vrste (engl., Reactive Oxygen Species/ROS) i ograniči oštećenje tkiva, kao i
glutation-s-transferaze/GST (enzima odgovornog za vezivanje elektrofilnih supstanci
kao što je Cd za redukovani glutation, GSH) bila je takođe izraženija kod pacova DA
soja. Ovakav tip promena je verovatno u osnovi povećanja nivoa lipidnih peroksida
(mereno promenama malondialdehida/MDA) kod AO pacova. Oralni tretman Cd
dovodi do smanjene zastupljenosti laktobacila u crevu DA pacova što može doprineti
razvoju proinflamatornog citokinskog odgovora na Cd, dok relativno očuvanje
komensalne flore kod AO pacova (uz značajan porast zastupljenosti L. johnsonii i L.
murinus) može biti od značaja za očuvanje integriteta crevne barijere i izostanak
lokalnog inflamatornog citokinskog odgovora kod ovog soja pacova.
Oralni tretman Cd je uticao na aktivnost MLČ kod oba soja pacova (porast mase i
celularnosti MLČ, produkcija ROS). Ipak, Cd je indukovao ekspresiju gena za
metalotioneine/MT kao i proinflamatorni imunski odgovor (proliferativna aktivnost
ćelija MLČ, oksidativne aktivnosti, Th1/Tip1 i Th17/tip17 odgovor) i inhibirao antiinflamatorni
odgovor (ekspresija gena i produkcija interleukina-10/IL-10) samo u MLČ
DA pacova. Veći stepen oštećenja i nekroze epitela creva koji je zapažen kod tretiranih
DA (u odnosu na AO pacove) je najverovatniji faktor koji je doveo do stimulacije
proinflamatornog odgovora u MLČ kod DA pacova. Promene u MLČ DA pacova
ukazuju da Cd remeti tolerogenu imunsku sredinu u crevu indukcijom kako urođenog
tako i stečenog imunskog odgovora.
Iako je ispitivanjem sistemskog efekta oralno unetog Cd ukazano, generalno, na
slab uticaj metala na osnovne hematološke i biohemijske parametare u perifernoj krvi,
zapažen je efekat na antioksidativne aktivnosti eritrocita kod oba soja pacova. Povećani
nivoi HMGB1 molekula u krvi samo DA pacova sugerišu veći stepen oštećenja organa i
inflamatorni karakter imunskog odgovora na Cd kod ovog soja pacova.
Iako se ista količina Cd deponuje u MLČ i slezini, odgovor u ova dva imunska
organa se razlikuje čime je pokazano da je za praćenje efekata Cd od velike važnosti i
mikrosredina ispitivanog tkiva. Za razliku od MLČ, u slezini oralni tretman Cd nije
uticao na masu i celularnost ali je doveo do smanjene vijabilnosti i smanjene
proliferativne aktivnosti ćelija slezine, dok je slično kao i u MLČ, zabeležena povećana
oksidativna aktivnost ćelija slezine (aktivnost mijeloperoksidaze/MPO, produkcija azotoksida/
NO) i povećana nestimulisana produkcija proinflamatornih citokina
(interleukina-1 beta/IL-1ß, IFN-γ, IL-17) i to samo kod DA pacova. Ovaj
proinflamatorni citokinski odgovor ćelija slezine kod DA pacova može se dovesti u
vezu sa povećanim nivoom HMGB1 molekula u slezini. Izraženiji proinflamatorni
odgovor na oralni tretman Cd u crevu kao i u MLČ i slezini DA u odnosu na AO pacove
(kod kojih su nađene slične koncentracije deponovanog Cd) pokazuju da su DA pacovi
podložniji oralnom subhroničnom tretmanu ovim metalom.
Rezultati ove studije doprinose razumevanju mehanizama koji leže u osnovi
toksičnih efekata Cd na imunski odgovor u crevu, pokazujući po prvi put uticaj ovog
metala na homeostazu urođenih i adaptivnih komponenti imunskog odgovora u MLČ.
Ona je istovremeno pokazala i značaj tkiva u ispoljavanju imunotoksičnosti Cd. Takođe,
ova studija je po prvi put ukazala na uticaj genetske osnove na efekte oralno unešenog
Cd, sugerišući na značaj pažljivog odabira soja eksperimentalnih životinja koji će se
koristiti za analizu imunotoksičnih efekata ovog metala.
Кључне речи:
Oralni unos kadmijuma; Intestinalni imunski odgovor; Mezenterični limfni čvorovi; Slezina; DA i AO pacovi; Sojne razlike; ImunotoksičnostИзвор:
University of Belgrade, Faculty of Biology, 2016, 1-139Финансирање / пројекти:
- Имуномодулаторни ефекти ксенобиотика и биотичких фактора животне средине на популације мишоликих глодара (RS-MESTD-Basic Research (BR or ON)-173039)
URI
http://uvidok.rcub.bg.ac.rs/handle/123456789/1680https://radar.ibiss.bg.ac.rs/handle/123456789/2517