Subakutni zastrupitvi z bifentrinom poveča raven Interleukina 1ß pri miših Ledvice in jetra
Feb 27, 2022
Ozadje
Bifentrin spada med piretridne insekticide tipa I, ki v nevronske membrane sodijo v stik z napetostno-gated natrijevimi kanalci [1–3]. Nevrotoksičen je. Zastrupitev vodi v smrt v ciljnih organizmih. Verjeli so, da so piretrioidi varni za sesalce, saj so se presnavljali vjetra(iztisnjene na centralni ester vez). Presnovki: cis-3-(2-kloro-3,3,3-trifluoroprop-1-en-1-yl)-2,2-dimetil Ciklopropan karboksilna kislina (CFMP) i 3-fenoksibenzoinska kislina (3-PBA) se smatra relativno netoksičnom i prolaže se s urinom. Študije, ki so jih izvedli wielgomas et al. so pokazale, da so bili piretroidni me-taboliti odkriti v vzorcih urina mestnega in podeželskega prebivalstva [4, 5]. Obstajajo dokazi, da lahko zastrupitev s piretrioidi pri sesalcih (ljudeh in živalih) povzroči zdravstvene težave [6–8]. Akutna zastrupljanja z bifenthrinom pri sesalcih proizvajajo agresiven sparing, občutljivost na dražljaje in tremor [1, 9, 10]. Ker se bifenthrin uporablja v kmetijstvu in hortikulturi za nadzor nad nadlogami, obstaja tveganje kronične izpostavljenosti ljudi z ostanki pesticidov v živilskih proizvodih. Spojine se štejejo za zmerno strupene in vivo za vretenčarje v primerjavi z drugimi pirehroidi [11]. Obstajajo nedavna poročila o morebitni imunotoksičnosti in protivnetnem učinku pirehroidov pri vretenčarji, ki se razvijajo zaradi oksidacijskega stresa. Glutaion-S transferaze (GST) imajo funkcijo pri presnovi bifentrina. Bifen- thrin in drugi pireteroidi zavirajo GST v konkurenčnem mehanizmu vJetraneciljnih organizmov, ki proizvajajo oksidativni stres [12–15]. Cilj študije je bil preveriti, ali subakutni zastrupitvi z bifenthrinom vplivajo na vnetni interlevkin 1ß in faktor tumorske nekroze (TNFα) vLedvicekot tudiJetrain delovanje teh organov.
Ključne besede:Bifentrin, interleukin1ß, Protivnetne lastnosti, Ledvice, jetra
CISTANCHE BO IZBOLJŠAL LEDVIČNO/LEDVIČNO FUKCIJO
Metode
NastavitveŠtudijski projekt je odobril Lokalni etični odbor v Lublinu na Poljskem in institucionalni odbor za oskrbo in uporabo živali na Medicinski univerzi v Lublinu na Poljskem. Oba avtorja sta imela usposabljanje za načrtovanje in izvajanje poskusov na živalih. Bifenthrin je bil kupljen obrazec Organska kemija Inštitut (Annopol, Varšava, Poljska). Saline so kupili pri zdravilu Glenmark Pharmaceuticals (Varšava, Poljska). Eksperiment je bil izveden v Centru za eks perimentalno medicino na Medicinski univerzi v Lublinu. Sledili so evropski, poljski in izdani s smernicami Medicinske univerze v Lublinu za uporabo živali. Obstajajo standardne laboratorijske razmere (12h svetlobni/12 h temni cikel, temperatura 21–22 °C, zrak hu-midity 55–60 %). Živali so vzrejale v Centru za eksperimentalno medicino na Medicinski univerzi v Lublinu (vzrejalec št. 077 registriran na Ministrstvu za znanost in visoko šolstvo, Varšava, Poljska). Ded izvira iz Reke Charles (Köln, Nemčija). Miši so imele prost dostop do vode (sterilizirane z UV) in ad libitumom za živalsko krmo. Krmo za glodavci so kupili pri Altromin International (Lage, Nemčija).
Velikost vzorca
Na začetku študije so uporabili skupno 32 od 6-tedenskih (bili so mladi netrdnih odraslih) samic Albino Švicarske miši, ki so tehtale 20–26g. Naključno so jih razdelili v 4 skupine po 8: – kontrole, ki so dnevno prejemale slano i.p. 28 dni – živali, ki so prejemale bifenthrin i.p. U doze od 1,61 mg/kg 28 dan (skupina 1) – živali, ki su dobivale bifenthrin i.p. u doze od 4,025 mg/kg 28 dan (skupina 2) – živali, ki su dobivale bifenthrin i.p. u doze od 8,05 mg/kg 28 dan (skupina 3). Odmerki so bili izbrani v skladu z našimi prejšnjimi izkušnjami s tem pirehroidom [15]. Odmerek 8,05 mg/kg je bil 0,5 LD 50 [15].
Preskusi in meritve
29. dan so živali žrtvovali z obglavljenjem. Prej ni bilo anesteze, ker nas je skrbelo za biokemične krvne parametre. Pridobljeni so bili vzorci vensko kri. VJetrainLedvicetehtale z laboratorijskimi tehtnicami (MFD manu- factued by A&D CO., LTD, Seoul, Korea). Organi so bili homogenizirani z mehanskim mešalnikom MPW-120 (MPW Med. Instruments, Varšava, Poljska) v 0,1mol puferju Tris-HCl, s pH 7,4. Vzorec 0,5 g tkiva se je zlil v 5ml puferja. Homogenati so bili centrifugirana 15 min (5000×g) dvakrat. Uporabljena je bila centrifuga Sigma1-6P (Polygen, Engelwood, NY, ZDA). Supernatant je bil uporabljen za merilno koncentracijo IL-1ß in TNFα s preskusi ELISA. Kompleta IL-1ß in TNFα ELISA sta bila kupljena pri themanufacturerju (Cloud-Clone Corp., Houston, TX, ZDA). Koncentracijo kreatinina in aktivnost alanin transaminaze (ALT) v seri v krvi so merili z biokemično analizo ErbaMannheim XL-600 (Mannheim, Nemčija).
Statistična analiza
Rezultati so bili analizirani z IBM SPSS Statistics (v. 21) (Statsoft Sp.zo.o., Cracow, Poljska). Skladnost porazdelitve spremenljivk s hipotetično normalno porazdelitvijo je bila pregledana s shapiro-Wilkovim preskusom normalnosti. Pridobljeni rezultati so bili predstavljeni z uporabo osnovnih elementov opisne statistike (± sd, saj so bili rezultati običajno porazdeljeni). Primerjalna analiza za raziskane spremenljivke je bila izvedena z uporabo parametričnih statističnih preskusov. Za kvantitativne značilnosti neprekinjenega značaja z normalnimi porazdelitvijo je bil uporabljen parametrični Študentov t-test, pri tem pa so primerjali rezultate iz dveh skupin. V preostalih primerih so Mann-Whitney U uporabili za dva vzorca za kvantitativne lastnosti. Opažene razlike so bile statistično pomembne pri p<>
Rezultati
Ledvicase masa med skupinami ni razlikujela. Bila je (Mean± SD) 0,16 ±0,02 g v kontrolah, 0,16± 0,01 g v skupini 1, 0,16 ±0,03 g v skupini 2 in 0,16± 0,04 g v skupini 3. Prav tako nijetramase 1,24 ±0,18g v kontrolnih sistemih, 1,33 ±0,16 g v skupini 1, 1,35 ±0,2 g v skupini 2, 1,35± 0,2g v skupini 3. Koncentracija kreatinina se med skupinami ni razlikujela in je bila 0,2± 0,0mg/dl v kontrolni skupini, 0,2± 0,02mg/dl u skupini 1, 0,2± 0,03mg/dl u skupini 2 i 0,2 ±0,04 mg/dl u skupini 3. Aktivnost ALT je bila 51± 12U/l v kontrolah, 60±13 U/l v skupini 1, 80±9 U/l v skupinah 2 in 135± 20U/l v skupini 3. Razlika med skupino 3 in kontrolami je bila statistično pomembna (p<0.05). the="" interleukin="" 1ß="" concentration="" in="" the="">Jetra53,5 ±23,9 pg/ml, v skupini 1–54,1± 33,5pg/ml, 2–59,1± 60,0pg/ml (p<0.05), 3–99="" ±79.9="" pg/ml="" (p=""><0.05 vs="" controls).="" in="" the="">Ledvice3,9±2,3 pg/ml, skupina 1–6,8 ± 10,6 pg/ml, 2–9,8± 7,9pg/ml in 3–11,2 ±5,2pg/ml. Med kontrolnimi skupinami 1,2 in 3 je bila statistično pomembna razlika (p<0.05). the="" tnfα="" levels="" did="" not="" significantly="" differ="" in="" the="" groups="" exposed="" to="" bifenthrin="" in="" comparison="" with="" controls="" neither="" in="" the="">Jetraniti vLedvice. Vjetrabiomarkerji so bili prikazani v preglednici 1 inledvicabiomarkerji v preglednici 2.
CISTANCHE BO IZBOLJŠAL LEDVIČNO/LEDVIČNO BOLEČINO
Razpravo
V našem poskusu se je izkazalo, da se je interlevkin 1ß povečal pri mišihJetrainLedvice. Sorazmeren je bil z odmerkom bifenthrina, uporabljenega v poskusnem modelu subakutnega zastrupljanja. VLedviceso bili bolj prizadeti s ksenobiotiko kotJetra.V študiji zdravila Pawar et al. je bilo pojasnjeno, da je zastrupitev s piretruloidiLedvice.Potrjeno je bilo z odkrivanjem znatnega zmanjšanja ravni tiola vLedviceživali, ki so izpostavljene pirehroidu. Zastrupitev s ksenobiotikom je povzročila znatno zmanjšanje superoksid dismutaze (SOD) in katalaze vLedvice.Histopatološka ocenaLedvicerazkrite krvavitve v korteksu in jedru, tubularne degenerativne spremembe z zaprtjem lumena in zmanjšanjem prostora Bowmanova kapsula [16]. V študiji zaradi omejenih finančnih sredstev nismo mogli opraviti histopatološkega pregleda notranjih organov. Hepatotoksična učinkovina bifenthrina je bila vidna v naši študiji, saj smo zaznali povečano aktivnost ALT v skupini, izpostavljeni najvišjemu odmerku pesticida in znatnem povečanju koncentracije interlevkina 1ß v skupini. IL-1β in TNFα se sintetizujeta v makrofagih in monocitih. Izločajo se v kri, zahvaljujoč kateri imajo sistemski učinek. TNFα je eden prvih citokinov, ki se pojavijo med vnetjem [17]. TNFα spodbuja vse večjo proizvodnjo interlevkina 1ß, kar se zgodi med oksidativnim stresom, ki traja dlje časa [18]. To lahko pojasni, zakaj se v času našega poskusa, ki je trajal 28 dni, TNFα ni bistveno razlikujel med eksperimentalnimi skupinami, interleukin 1ß pa. V drugi študiji, opravljeni na našem oddelku, se je izkazalo, da je subakutni zastrupitev z drugim pireteroidnim lambdacihalothrin tudi znatno povečanje interlevkina 1ß pri mišihLedviceinJetra[19].
V podobni študiji z bifenthrinom so ga uporabljali v odmerku 8mg/kg in zmanjšali aktivnost lokomotorja pri miših, ki potrjujejo njegov nevrotoksičen učinek. Poleg tega je povečala aktivnost ALT pri miših v krvi in povzročila infiltracije limfocita vJetrapo subakutni zastrupitvi, ki kaže, da razen nevronov, zastrupitev z bifenthrin proizvajajetrav okvari [15]. V sedanji študiji nismo mogli opraviti histopatološkega pregleda, vendar smo se učili iz navedene publikacije, pričakovali podobne spremembe vJetraVjetrazelo lahko poškodujejo vsi ksenobiotiki, ki se presnavljajo v tem organu. Bifentrinunderguje oksidativno presnovo, ki vodi v nastanek 4′-hidroksi-bifentrina in hidrolize jetrnih mikrosomov pri glodavcih in pri ljudeh [20, 21]. V naši študiji smo uporabljali mlade odrasle miši, saj imajo mladi glodavci nižjo sposobnost presnove piretraoidov. Pri glodavcih, ki so izpostavljeni bifenthrinu, lahko pesticid prečka svojo krvno-možgansko pregrado, se kopiči v možganih in ustvari hlod trajajoča nevrobehavioralna primanjkljaja [22]. Zdravilo Dar et al. daje bifenthrin podganam do 30 dni inducirat oksidativni stres vJetra Ledvicepljuč [23]. Obstajajo publikacije o imunotoksični učinki bifenthrin na zarodke zebrafish. V poskusu, ki ga je opravil Jin et al. se je izkazalo, da je izpostavljenost bifenthrin povečala raven interlevkina 1ß, interlevkina 8, kaspaze 9 in 3 pri zarodki, izpostavljenih S-cis- bifenthrin [14]. Park et al. je potrdil, da je bifenthrin v- toksikacijo med embriogenezo zebrafish privedla do razvojne toksičnosti, vnetja in zmanjša angiogenezo [20].
Interleukin 1 je signalna molekula, ki uravnava imunski odziv, mediatira delovanje levkocitov, limfocitov, deluje kot pirogen in mediatira razvoj kroničnega vnetja [24]. Zato je bil izbran v našem eksperimentu kot označevalec tkivnega stresa in vnetnega odziva na ksenobiotik. TNFα je tudi vnetni citokin, ki igra vlogo pri avtoimunih motnjah in razvoju neoplazme. Rezultati naše študije so podobni rezultatom, ki jih je pridobil Wang et al., ki so tri tedne izvedli poskus na miših samcev, ki so bili tri tedne izpostavljeni bifenthrinu, in potrdili imunotoksični učinek piretruoida [25]. Druga študija, ki jo je objavil Wang et al. je izučila mehanizme imunotoksičnosti bifenthrina v makrofagih z murinom. Izpostavljenost bifenthrinu zavirala koncentraciji interlevkina 6 in TNFα zaradi stimulacije lipopolizaka-karida. Zastrupitev z bifenthrinom je povečala reaktivne vrste kisika in privedla do disregulacije genov, povezanih z oksidativnim stresom [26].
V nedavni publikaciji Jin et al. Potrdilo je da je oralna izpostavljenost miša bifenthrinu u dozi od 20 mg/kg u 3 tedne povecala nivoe proinflamatornih citokina i reduciranih aktivnosti antioksidativnih encima (SOD, glutaion peroksidaza) usled oksidativnog stresa u okviru trovanja piretruoidom [27]. Mnogi drugi avtorji se strinjajo, da pireteroidi poškodujejo notranje organe preko oksidacijskega stresa [28–30]. Obstajajo tudi podatki o imunomodulacijskem učinku pirehroidov pri ljudeh. V študiji, ki jo je izvedla zdravilo Netaet al. številni protivnetni citokini, so bili izmerjeni v vzorcih krvi, pridobljenih iz popkovnice ob rojstvu 300 novorojenih otrok (vključno z interlevkinom 1ß, TNFα, interlevkinom 6, interlevkinom 10) s prenatalno izpostavljenostjo permetrinu. Avtorji so ugotovili zmanjšanje interlevkina 10 pri tistih otrocih, ki bi lahko kasneje v življenju povečali tveganje za alergijske bolezni in astmo [31]. Medtem je permetrin, kot bifentrin, ki spada v piretrioide tipa I, priporočljiv za preprečevanje malarije s strani Svetovne zdravstvene organizacije tudi za nosečnice [32]. Zagotovo je korist uporabe mora prehititi možne stranske učinke.
CISTANCHE BO IZBOLJŠAL LEDVIČNO/LEDVIČNO BOLEZEN
Naša študija kaže, da celo nizek odmerek bifenthrina povzroči znatno povečanje interlevkina 1ß pri mišihledvicaki dokazuje, da je vnetje vledvicase pojavi tudi pri zelo nizkih odmerkih. Povezan je z dejstvom, da se presnovki piretrioida izločajo z urinom. 3-PBA je najpogosteje odkrit sečni presnovek več piretrioidov [33]. Zazna se v urinu otrok in odraslih iz podeželskih in mestnih območij, kar potrjuje razširjeno izpostavljenost človeške populacije tem spojinom [4]. Študije na živalskih modelih podpirajo to izjavo. Amin et al. potrjena nefrotoksičnost deltametrina v somu [34]. Abdel- Daim et al. je zabeležil tudi piretruroidov nefrotoksični učinek pri tilapiji [35]. Čeprav so sodobni laboratoriji sposobni meriti različno imunotoksičnost, hepatotoksičnost in biomarkerje nefrotoksičnosti, smo zaradi omejenih finančnih sredstev izbrali le nekaj zgoraj prikazanih.
Sklepi
Subakutni zastrupitev z bifenthrinom znatno poveča koncentracijo interlevkina 1ß vJetrainLedviceodmerek sorazmerno. Spremlja ga zvišanje ALT. Potrjuje nefrotoksik in hepatotoksik in pro-vnetni učinek bifenthrina v neciljnih organizmih.