CC BY
15
In accordance with the conditions and requirements for carrying out embryonic experiments, we have provided a complete diet, drinking water and careful care for the female; the introduction of metal solutions (sensing) was carried out from the first day of pregnancy every day at the same time of day. For an embryonic study, females with a dated pregnancy were given using the method of vaginal swab.
In the work, the effects on the overall course of embryogenesis of cadmium salts (at a dose of 1.0 mg/kg) were determined experimentally with isolated administration and in combination with citrates of cerium and germanium during intragastric administration throughout the entire period of pregnancy in rats. The probable embryotoxic effect of the substances studied was assessed by the following indicators: total embryonic mortality, preimplantation mortality, post-implantation mortality, and the number of fetuses per 1 female.
Isolated intragastric administration of cadmium salts to pregnant females has shown a different degree of embryotoxicity of the compounds studied: cadmium chloride and cadmium citrate. The results of the experiment revealed a more pronounced embryotoxic effect of cadmium chloride compared to the effects of cadmium citrate at their same dose and route of administration in an experiment on rats.
The combined administration of cadmium chloride/citrate with cerium/germanium citrate significantly reduces the embryotoxic effect of cadmium, which is manifested in increasing the number of embryos in the litter and reducing overall embryonic mortality.
Key words: embryotoxicity, cadmium, cerium, germanium, nanometals.
Рецензент - проф. Блаш С. М.
Стаття надшшла 20.01.2019 року
DOI 10.29254/2077-4214-2019-1-1-148-278-281 УДК 611.12/13-053.13:616-007.7-092.9:669.018.674 Нефьодова О. О., Задесенець I. П. ВПЛИВ НИЗЬКИХ ДОЗ КАДМ1Ю ЦИТРАТУ ТА КАДМ1Ю ХЛОРИДУ НА ПОКАЗНИКИ ЕМБР1ОГЕНЕЗУ ЩУР1В ЗА УМОВ КОРЕКЦП ЦИТРАТАМИ ЦИНКУ ТА СЕЛЕНУ ДЗ «Дншропетровська медична академт МОЗ УкраТни» (м. Дншро)
izadesenec1@gmail.com
Зв'язок публшацм з плановими науково-дослщ-ними роботами. Робота виконувалась вщповщно до теми науковоТ роботи кафедри «Морфофункцюналь-ний стан оргашв I тканин експериментальних тварин та людини в онтогенез! в норм1 та пщ впливом зо-вшшшх I внутршшх чинник1в», № державноТ рее-страци 0117и003181.
Вступ. Ф1зюлопчне значення м1кроелемент1в в першу чергу обумовлено Тх роллю в склад1 фермен-тативних систем оргашзму, оптимальне функцюну-вання яких у великш м1р1 залежить в1д надходження м1кроелемент1в з навколишнього середовища. Недо-статшсть, як I Тх надлишок в середовищ1 ¡снування, може привести до захворювань, часом вкрай важ-ких, а позначаеться цей стан як м1кроелементози. Як зазначаеться багатьма дослщниками, порушення балансу надходження м1кроелемент1в до оргашзму е етюпатогенетичним фактором виникнення хвороб та вад розвитку. Особливо критичним це порушення е в перюд стр1мкого розвитку - а саме пщ час ваптносп та в дитячому вщ1 [1,2].
Вщповщно до класиф1кацп А. П. Авцина та ш., м1-кроелементози подшяються на природы екзогенш, ендогенш, техногенш та ятрогенш. Вони вщр1зня-ються певними патоморфолопчними I кл1шко-бюх1-м1чними ознаками [3].
На тепершнш час проблема забруднення до-вктля важкими металами, а саме кадм1ем, свинцем та ртуттю е особливо актуальною, осктьки останш мають найб1льш виражену токсичну д1ю [4].
Значення багатьох есенц1альних м1кроелемент1в для людини вивчеш в1дносно добре; найбтьшою м1рою це в1дноситься до зал1за, йоду, цинку, селену I ряду шших. Цинк (Zn) - один з найважливших м1кро-елемент1в, необхщних людин1 протягом усього його
життя, починаючи з внутрiшньоутробного перюду свого розвитку i закiнчyючи глибокою crapicm [5].
Якщо фiзiологiчна роль розглянутих вище мтро-елеменлв добре вщома, то роль селену вивчена зна-чно менше. Його розглядають як один з потужних антиканцерогенних чиннишв, необхщних для анти-стресовоТ захисту оргашзму, особливо в перюд ваптносп. Важливим завданням сучасноТ медичноТ науки е пошук детоксикантiв та профтактичних препаратiв, що можуть знижувати надходження важких металiв до оргашзму людини (особливо пщ час ваптносп) та зменшувати Тх шкiдливий вплив.
В даних л^ератури зyстрiчаеться велика ктьтсть наукових робiт, присвячених дослщженню впливу рiзних форм кадмiю в постнатальному перiодi [6], в той час як вплив кадм^ та його форм на хщ ембрю-генезу вивчено недостатньо. Оскiльки безпосередне моделювання порушень ембрiогенезy пiд впливом сполук кадм^ у людини та шляхiв корекцГ'' остан-нiх неможливе, вченi застосовують iндyкованi екс-периментальш моделi. За Т'х допомогою визначають спектр морфогенетичних порушень протягом ембри огенезу. На теперiшнiй момент актуальним напрям-ком морфологiчних експериментальних дослщжень е вивчення впливу кадмiю хлориду та кадм^ цитрату на загальний хщ ембрiогенезy та пошук бюанта-гонiстiв.
Мета дослiдження: експериментально визначи-ти вплив низьких доз кадм^ цитрату (наноаквахе-латна форма кадм^) та кадмiю хлориду iзольовано та в комбiнацiТ з цитратами цинку та селену на загальний хщ ембрюгенезу при внутршньошлунково-му введеннi самицям щура у продовж всього термшу вагiтностi.
Об'ект i методи дослiдження. Експеримент про-водився на молодих самицях щурiв лшп Wistar (роз-плщник «Далi 2000», м. Кшв).
Для дослщження можливо1 ембрютоксично1 дм сполук кадм^ самок вагою 170-200 г iз стiйким ритмом естрального циклу на стадiях проеструс i еструс парували з iнтактними самцями за схемою 2:1. Перший день ваптносп визначали за наявшстю сперма-тозо^в у пiхвових мазках.
Самиць щурiв з датованим термшом вагiтностi розподiлили на 9 груп:
Контрольна (тварини отримували 0,9% №С1) Кадм^ хлориду (отримувана доза 1,0 мг/кг) Кадм^ цитрату (отримувана доза 1,0 мг/кг) Кадм^ хлориду та цитрату цинку (отримуван1 дози 1,0 мг/кг та 1,5 мг/кг вщповщно)
Кадм^ цитрату та цитрату цинку (отримуван1 дози 1,0 мг/кг та 1,5 мг/кг вщповщно)
Кадмiю хлориду та цитрату селену (отримуван1 дози 1,0 мг/кг та 0,1 мг/кг вщповщно)
Кадм^ цитрату та цитрату селену (отримуван1 дози 1,0 мг/кг та 0,1 мг/кг вщповщно)
Кадм^ хлориду та композитного розчину йод+арка+селен (цитрати) - (отримуванi дози 1,0 мг/кг та 2,0 мг/кг вщповщно).
Для проведення дослщжень обрано низьку дозу солi кадмiю, яка вщображае реальну концентрацiю в добових рацюнах жiнок, в тому числi ваптних про-мислового регiону.
Згiдно загальноприйнятим шструкщям проведення експериментальних роб^, зазначенi вище розчи-ни сполук вводили самицям ентерально через зонд один раз на добу, в один i той же час, з 1-го по 19-й день ваптносп. На 13-й та 20-й день ваптносп проводили оперативний забш. Щурят вилучали з матки, перевiряли на тест «жив^мертвЬ>, зважували, фото-графували та фтсували у 10% розчиш формалшу для подальших дослщжень.
Можливу негативну дiю дослщжувано'| речовини (або комбшаци) на ембрюнальний розвиток оцшю-вали за здатшстю змiнювати рiвень показникiв емб-рюнально'| смертностi та викликати зовнiшнi вади розвитку; загальний хщ ембрiогенезу оцшювали за наступними показниками: кiлькiсть ембрюшв, кть-кiсть жовтих тiл ваптносп в яечниках самиць, вщпо-вщносп ембрiону стади розвитку за загальноприй-нятими критерiями ембрiонального розвитку щурiв, загальна, доiмплантацiйна та постiмплантацiйна смертшсть.
Ембрiотоксичну дiю дослiджуваних речовин оци нювали за нижчеперелiченими критерiями:
Загальна ембрюнальна смертнiсть = ЗСЕ= В - А де А - кiлькiсть живих плодiв В
В - кшьмсть жовтих тiл ваптносп ^ - <а+б)
Предiмплантацiйна смертшсть = _П1С=-(в—1
де А - кшьмсть живих плодiв Б - кшьмсть загиблих (резорбованих) плодiв В - кшьмсть жовтих тiл вагiтностi с
Постiмплантацiйна смертнiсть = Пост1С= де А - кiлькiсть живих плодiв
А+Б
Б - кiлькiсть загиблих (резорбованих) плодiв Кiлькiсть плодiв на 1 самку
Отримаш результати обробляли методом варiа-цшно1 статистики. Оцшку вiрогiдностi вiдмiнностей отриманих показникiв мiж групою контролю та шши-
ми групами в експеримент проводили за допомо-гою t-критерiю Ст'юдента.
Дослщження виконувались у вiдповiдностi до принцитв Хельсшксько1 деклараци (2000 р.), Кон-венцп Ради бвропи з прав людини та бюмедицини (1997 р.), «Загальним етичним принципам експери-менив над тваринами» (Кшв, 2001 р.).
Результати дослщження та Тх обговорення. Ана-лiз отриманих результатiв продемонстрував рiзний ступень ембрiотоксичностi хлориду кадмш та цитрату кадмiю в групах iзольованого впливу. Середнiй по-казник кiлькостi живих плодiв на одну самицю в грут хлориду кадмш на 13 добу ваптносп був на 16,4% нижчим, шж в грут контролю. Цей же показник в грут впливу хлориду кадмш на 20 добу ваптносп був на 12,7% нижчим, шж в вщповщнш грут контролю. В грут iзольованого впливу кадмш цитрату середш значення кiлькостi ембрюшв достодрно не вiдрiзнялися вiд групи контролю, що свiдчить про менш виражений ембрiотоксичний вплив кадмiю цитрату. Кшьмсть жовтих тiл вагiтностi на 1 самицю в уах пщдослщних групах не мала достовiрних вщмш-ностей, що не суперечить лп"ературним даним.
Показник загально'| ембрiональноí смертносп в групах кадмiю хлориду перевищував контроль-нi значення у 3,16 рази (р<0,001) на 13 добу та в 3 рази (р<0,001) на 20 добу ваптносп. В групах кадмш цитрату цей показник був у 2,35 рази вищий (р<0,05), нiж в грут контролю на 13 добу ваптносп та у 2,3 рази вищий (р<0,05), шж в грут контролю на 20 добу ваптносп. Збтьшення показнишв загально'( ембрiональноí смертностi обумовлено дост^рним зростанням показника доiмплантацiйноí смертносп в групах кадмш хлориду (в 9 разiв вiдносно контрольно'! групи на 13 добу ваптносп (р<0,01) та в 9,23 рази вщносно контрольноí групи на 20 добу ваптносп (р<0,001)). В грут кадмш цитрату цей показник достодрно перевищував показник доiмплантацiйноí смертносп в контрольнш групi у 6 разiв (р<0,05) на 13 добу ваптносп та у 7,7 рази (р<0,05) на 20 добу ваптносп. Показники постiмплантацiйноí смертност1 груп кадмш цитрату та кадмiю хлориду достодрно не вiдрiзнялись вiд групи контролю (рис. 1, 2). Так1 даш свiдчать про ембрiотоксичний вплив солей кад-мiю при "|х внутршньо шлунковому введеннi в зазна-чених дозах.
На 13 добу ембрюгенезу в порiвняннi до всiх експериментальних груп показник загально1 ембрю-нальноí смертностi найвищий спостерiгався в грут iзольованоí штоксикацп хлоридом кадмш (рис. 1). Найнижчий показник визначався в грут комбшо-ваного впливу кадмш цитрату та цитрату цинку I дорiвнював 11,24±2,16 за рахунок зниження доiмп-лантацiйноí ембрiональноí смертносп. В групах ком-бiнованого введення кадмш хлорид + цитрат селену та кадмш хлорид + цитрат цинку показники загально[ ембрiональноí смертносп були ствпадаючими i до-рiвнювали 12,07±2,48, хоча доiмплантацiйна смертшсть була вищою в групi комбшаци кадмiя та цитрату селену (0,09±0,02 проти 0,07±0,02).
На 20 добу ембрюгенезу визначалось збтьшення показника середшх значень ктькосл ембрюшв в наступних групах комбiнованого введення: кадмш хлорид+цитрат селену (9,00±0,35), кадмш хлорид+цитрат цинку (9,00±0,20), кадмш
Рис. 1. Показники загально'Г ембрюнальноТсмертносл в контрольнш та експериментальних групах на 13 добу ембрюгенезу.
Рис. 2. Показники загально'Г ембрюнальноТ смертносл в контрольнш та експериментальних групах на 20 добу ембрюгенезу.
хлорид+нанокомпозит йод, арка, селен (9,00±0,29). Пщвищення ктькосл ембрiонiв в посл^ забезпечу-валось зниженням доiмплантацiйноТ та пiсляiмплан-тацшноТ смертностi ембрiонiв.
В груш комбшованого введення кадмiю хлориду + цитрат цинку показники загальноТ ембрюнальноТ
смертносл на 20 добi розвитку ембрiонy були найнижчими i становили 8,55±2,27 за рахунок дост^рного зниження тсля-iмплантацiйноТ смертностi до 0,05±0,02. На цьому термiнi розвитку даний показник в груш iзольованого введення хлориду кадм^ становив 0,12±0,01 (рис. 2).
В грyпi комбiнованого впливу цитрату кадмiю та цитрату цинку на 20 добi показник загальноТ ембрюнальноТ смертносл недоа^рно вiдрiзнявся вiд групи впливу хлориду кадм^+цитрат цинку i дорiвнював 9,23±1,46 при зниженнi доiмплантацiйноТ смертностi до значень 0,04±0,02.
Найвищий показник загальноТ ембрюнальноТ смертносл в групах комбшованого впливу кадм^ хлориду + цитрат селену, який дорiвнював 13,40±2,27. В данiй груп1 збер^аеться високий показник доiмпланта-цшноТ смертности 0,10±0,02, а пiсляiмплан-тацiйна смертшсть ембрiонiв залишаеться на невисокому рiвнi, не перевищуе контрольн1 показники i дорiвнюе 0,04±0,02.
Такi данi свщчать про компенсаторний вплив цитратiв цинку, селену та композиту йод, арка, селен на ембрютоксичшсть спо-лук кадмш при Тх комбiнованомy введены у ш^в.
Висновки. Комбiноване введення цитра-тiв селену, цинку, нанокомпозиту (цитралв йоду, селену, сiрки) доказово знижуе емб-рiотоксичний ефект солей кадм^, що ви-ражаеться в збшьшенш кiлькостi ембрiонiв в послщ та зниженнi загальноТ ембрюнальноТ смертносл в експериментi на щурах.
Перспективи подальших дослiджень. На наш по-гляд, досить перспективним е подальшi гiстологiчнi дослiдження можливих змiн в органогенезi ембрю-нiв щура пщ впливом дослiджyваних чинникiв.
flrrepaTypa
1. Bel'mer SV, Gasilina TV. Mikroelementy i mikroelementozy i ikh znacheniye v detskom vozraste. Voprosy sovremennoy pediatrii. 2008;7(6):91-6. [in Russian].
2. Loboda AM. Mikroyelementni porushennya u ditey. Sovremennaya pediatriya. 2009;1(23):81-92. [in Ukrainian].
3. Avtsyn AP, Zhavoronkov AA, Rish MA. Mikroelementozy cheloveka. Moskva; 1991. 496 s. [in Russian].
4. Trakhtenberg IM, Kolesnikov SV, Lukovenko VP. Tyazhelyye metally vo vneshney srede. Sovremennyye gigiyenicheskiye i toksikologicheskiye aspekty. Minsk; 1994. 123 s. [in Russian].
5. Krebs NE, Hambidge KM. Zinc metabolism and homeostasis: the application of tracer techniques to human zinc physiology. Biometals. 2001;14(3):397-412.
6. Golubkina NA, Skal'nyy AV. Selen v meditsine i ekologii. Moskva; 2002. 216 s. [in Russian].
ВПЛИВ НИЗЬКИХ ДОЗ КАДМ1Ю ЦИТРАТУ ТА КАДМ1Ю ХЛОРИДУ НА ПОКАЗНИКИ ЕМБРЮГЕНЕЗУ ЩУР1В ЗА УМОВ КОРЕКЦП ЦИТРАТАМИ ЦИНКУ ТА СЕЛЕНУ
Нефьодова О. О., Задесенець I. П.
Резюме. В робот1 експериментально визначали вплив солей кадм1ю хлориду та кадм1ю цитрату (у доз1 1,0 мг/кг) на загальний х1д ембрюгенезу при 1зольованому введены та в комбшаци з цитратами цинку та селену при внутршньошлунковому введены впродовж всього перюду ваптносл у щур1в. Можливу ембрютоксичну д1ю досл1джуваних речовин оцшювали за наступними показниками: загальна ембрюнальна смертшсть, до1мплантац1йна смертн1сть, послмплантацшна смертн1сть, к1льк1сть живих плод1в на 1 самицю.
Найбшьш виражену ембрютоксичну д1ю ми спостер1гали в груш 1зольованого введення кадм1ю хлориду. Кадм1ю цитрат продемонстрував нижч1 ембр1отоксичн1 властивосл у пор1внянн1 з групою кадм1ю хлориду при використанн1 однаковоТ дози та способу введення в експеримент1 на щурах.
Комбшоване введення хлориду та цитрату кадмш з цитратами цинку, селену, та композитного розчину виражено знижуе ембрютоксичний ефект кадмiю, що проявляеться в збiльшенi кiлькостi живих ембрюшв, зменшеннi доiмплантацiйноí та поспмплантацшно'| смертностг
Ключовi слова: ембрiотоксичнiсть, кадмiй, селен, цинк, цитрати металiв.
ВЛИЯНИЕ НИЗКИХ ДОЗ КАДМИЯ ЦИТРАТА И КАДМИЯ ХЛОРИДА НА ПОКАЗАТЕЛИ ЭМБРИОГЕНЕЗА КРЫС В УСЛОВИЯХ КОРРЕКЦИИ ЦИТРАТАМИ ЦИНКА И СЕЛЕНА
Нефедова Е. А., Задесенец И. П.
Резюме. В работе экспериментально определяли влияние солей кадмия хлорида и кадмия цитрата (в дозе 1,0 мг/кг) на общий ход эмбриогенеза изолированно и в комбинации с цитратами цинка и селена при внутрижелудочном введении в течение всего периода беременности у крыс. Возможное эмбриотоксическое действие исследуемых веществ оценивали по следующим показателям: общая эмбриональная смертность, доимплантационная смертность, постимплантационная смертность, количество живых плодов на 1 самку.
Наиболее выраженное эмбриотоксическое действие мы наблюдали в группе изолированного введения кадмия хлорида. Кадмия цитрат продемонстрировал менее выраженные эмбриотоксические свойства по сравнению с группой кадмия хлорида при использовании одинаковой дозы и способа введения в эксперименте на крысах.
Комбинированное введение хлорида и цитрата кадмия с цитратами цинка, селена, и композитного раствора выражено снижает эмбриотоксический эффект кадмия, что проявляется в увеличении количества живых эмбрионов, уменьшении доимплантационной и постимплантационной смертности.
Ключевые слова: эмбриотоксичность, кадмий, селен, цинк, цитраты металлов.
THE EFFECT OF LOW DOSES OF CADMIUM CITRATE AND CADMIUM CHLORIDE ON THE INDICATORS OF EMBRYOGENESIS OF RATS UNDER CONDITIONS OF CORRECTION OF ZINC AND SELENIUM CITRATES
Nefodova O. O., Zadesenets I. P.
Abstract. Insufficiency, as well as the excess of trace elements in the environment, can lead to diseases. This condition is known as microelementosis, which can be exogenous, endogenous, technogenic and treatment-associated. Disturbance of the balance of trace elements is especially critical during a period of rapid development - namely during pregnancy and childhood. At present, the problem of pollution of the environment with heavy metals, namely cadmium, lead and mercury, is particularly relevant as they can significantly affect the many important processes in the human body.
Since direct modeling of embryogenesis violations under the influence of cadmium compounds in humans and ways of correction of the latter is not possible, scientists apply induced experimental models. By their help determine the spectrum of morphogenetic violations during embryogenesis. At present, the actual direction of morphological experimental research is the study of the influence of cadmium chloride and cadmium citrate on the overall course of embryogenesis.
The purpose of the study was to experimentally determine the effect of low doses of cadmium citrate (nanoa-quahelate form of cadmium) and cadmium chloride isolated and in combination with citrates of zinc and selenium on the overall course of embryogenesis with intragastric administration to female rats throughout the entire period of pregnancy.
To simulate the effects of cadmium compounds of citrate and cadmium chloride, all rats were divided into 8 groups: the first one was control (animals received 0.9% NaCl). Group 2 received cadmium chloride (dose 1.0 mg/ kg); Group 3 received cadmium citrate (dose 1.0 mg/kg); Group 4 received cadmium chloride and zinc citrate (doses of 1.0 mg/kg and 1.5 mg/kg, respectively); Group 5 received cadmium citrate and zinc citrate (doses of 1.0 mg/kg and 1.5 mg/kg respectively); Group 6 received cadmium chloride and selenium citrate (doses of 1.0 mg/kg and 0.1 mg/kg, respectively); Group 7 received cadmium citrate and selenium citrate (doses of 1.0 mg/kg and 0.1 mg/kg respectively); Group 8 received cadmium chloride and composite solution iodine + sulfur + selenium (citrates) - (doses of 1.0 mg/kg and 2.0 mg/kg respectively).
The animals were in a standard diet for pregnant female rats, and they received water ad libitum. All, mentioned above, solutions of compounds were administered to the female rats enterally through the probe once a day, at the same time from the 1st to the 19th day of pregnancy. On the 13th and 20th day of pregnancy an operative slaughter was performed.
The potential negative effect of the test substance (or combination) on embryonic development was evaluated by the following indicators: the number of live embryos per female, total, preimplantation and post-implantation mortality. The most pronounced embryotoxic activity was observed in the group of isolated introduction of cadmium chloride. Cadmium citrate has demonstrated lower embryotoxic properties compared to a cadmium chloride group at the same dose and method of administration in rats.
Combined administration of chloride and cadmium citrate with citrates of zinc, selenium, and composite solution significantly reduces the embryotoxic effect of cadmium, which manifests itself in the increased number of live embryos, reduction of preimplantation and post-implantation mortality.
Key words: embryotoxicity, cadmium, selenium, zinc, metal citrates.
Рецензент - проф. брошенко Г. А.
Стаття наджшла 22.01.2019 року
