Метаболизм свинца и механизмы его цитотоксического действия в организме млекопитающих

Метаболизм свинца и механизмы его цитотоксического действия в организме млекопитающих

Автор: Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Полякова И.В., Губина О.А.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Обзоры, проблемы

Статья в выпуске: 6 т.53, 2018 года.

Бесплатный доступ

В России загрязнение окружающей среды соединениями свинца считается наиболее распространенным (В.В. Снакин, 1998). Изучение механизмов влияния, закономерностей поступления в организм, последующего распределения и выведения этого токсичного тяжелого металла необходимо для обоснования допустимых пределов его воздействия на млекопитающих и оценки биологических эффектов. Эти данные постоянно пополняются, а их обобщение требует актуализации с учетом изменения климатических и экологических условий, антропогенных воздействий, расширения географии наблюдений. Процесс всасывания свинца в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) млекопитающих зависит от проницаемости мембраны эпителиальных клеток кишечника. На интенсивность всасывания влияют физико-химические свойства (концентрация, размер частиц, минералогический состав, растворимость соединения в жидкой среде ЖКТ, величина ионного потенциала, атомная масса) и физиологические особенности организма (пол, возраст, живая масса, обмен веществ, беременность, лактация), а также состав рациона и содержание в нем протеина, клетчатки, кальция, цинка, железа, марганца и витамина D (J.A...

Еще

Свинец, цитотоксическое действие, кальций, кровь, орган, корма, всасывание, перекисное окисление липидов

Короткий адрес: https://sciup.org/142220061

IDR: 142220061   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2018.6.1131rus

Список литературы Метаболизм свинца и механизмы его цитотоксического действия в организме млекопитающих

  • Снакин В.В. Свинец в биосфере. Вестник РАН, 1998, 68(3): 214-224.
  • Доклад о свинцовом загрязнении окружающей среды Российской Федерации и его влиянии на здоровье населения. М., 1997.
  • Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Вып. 3. Свинец. Женева, 1980.
  • Jamieson J.A., Taylor C.G., Weiler H.A. Marginal zinc deficiency exacerbates bone lead accumulation and high dietary zinc attenuates lead accumulation at the expense of bone density in growing rats. Toxicol. Sci., 2006, 92(1): 286-294 ( ) DOI: 10.1093/toxsci/kfj201
  • Levander O.A. Lead toxicity and nutritional deficiencies. Environ. Health Persp., 1979, 29: 115-125.
  • Phillips C.J.C., Mohamed M.O., Chiy P.C. Effects of duration of exposure to dietary lead on rumen metabolism and the accumulation of heavy metals in sheep. Small Ruminant Research, 2011, 100:113-121 ( )
  • DOI: 10.1016/j.smallrumres.2011.06.004
  • Elgawish R.A.R., Abdelrazek H.M.A. Effects of lead on testicular function and caspase-3 expression with respect to the protective effect of cinnamon in albino rats. Toxicology Reports, 2014, 1: 795-801 ( )
  • DOI: 10.1016/j.toxrep.2014.10010
  • Pareja-Carrera J., Mateo R., Rodrigues-Estival J. Lead (Pb) in sheep exposed to mining pollution: Implications for animal and human health. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2014, 108: 210-216 ( )
  • DOI: 10.1016/j.ecoenv.2014.07.014
  • MacLachlan D.J., Budd K., Connolly J., Derrick J., Penrose L., Tobin T. Arsenic, cadmium, cobalt, copper, lead, mercury, molybdenum, selenium and zinc concentrations in liver, kidney and muscle in Australian sheep. Journal of Food Composition and Analysis, 2016, 50: 97-107 ( )
  • DOI: 10.1016/j.jfca.2016.05.015
  • Москалев Ю.И. Минеральный обмен. М., 1985.
  • Сельскохозяйственная радиоэкология/Под ред. Р.М. Алексахина, Н.А. Корнеева. М., 1992.
  • Dieter M., Mathews H.B., Jeffcoat R.A., Moseman R.F. Comparison of lead bioavailability in F344 rats fed lead acetate, lead oxide, lead sulfide, or lead ore concentrate from Skagway, Alaska. J. Toxicol. Env. Health, 1993, 39(1): 79-93 ( )
  • DOI: 10.1080/15287399309531737
  • Корнеев Н.А., Сироткин А.Н. Основы радиоэкологии сельскохозяйственных животных. М., 1987.
  • Aungst B.J., Dolce J.A., Fung H.L. The effect of dose on the disposition of lead in rats after intravenous and oral administration. Toxicol. Appl. Pharm., 1981, 61(1): 48-57 ( )
  • DOI: 10.1016/0041-008X(81)90006-5
  • Kostial K. Specific features of metal absorption in suckling animals. In: reproductive and developmental toxicity of metals/T.W. Clarkson, G.F. Nordberg, P.R. Sager (eds.). Springer, Boston, MA, 1983: 727-744.
  • Трахтенберг И.М., Сова Р.Е., Штефтель В.О., Оникиенко Ф.А. Проблема нормы в токсикологии (современные представления и методические подходы, основные параметры и константы). М., 1991.
  • Bellinger D.C. Teratogen update: lead and pregnancy. Birth Defects Research Part A: Clinical and Molecular Teratology, 2005, 73: 409-425 ( )
  • DOI: 10.1002/bdra.20127
  • Keller C.A., Doherty R.A. Bone lead mobilization in lactating mice and lead transfer to sucking offspring. Toxicol. Appl. Pharm., 1980, 55: 220-228.
  • Bhattacharyya M.H. Bioavailability of orally administered cadmium and lead to the mother, fetus and neonate during pregnancy and lactation: an overview. Sci. Total Environ., 1983, 28(1-3): 327-342 ( )
  • DOI: 10.1016/s0048-9697(83)80030-8
  • Solaiman D., Jonah M.M., Miyazaki W., Ho G., Bhattacharyya M.H. Increased metallothionein in mouse liver, kidneys and duodenum during lactation. Toxicol. Sci., 2001, 60: 184-192.
  • Андриянова Т.Г. Морфологические и функциональные изменения в органах и тканях животных при поступлении в организм соединений свинца и кадмия. Автореф. докт. дис. М., 2003.
  • Ильязов Р.Г., Ахметзянов Ф.К., Зайсанов Р.Р., Гилемханов М.И. Обеспечение экологической безопасности продукции животноводства в условиях нефтегазового техногенеза республики Татарстан. В кн.: Проблемы радиологии и агроэкологии: Доклады научно-практической конференции, посвященной 40-летию основания ГНУ ВНИИСХРАЭ Россельхозакадемии/Под ред. Р.М. Алексахина. Обнинск, 2012: 295-300.
  • Андрушайте Р.Е., Гайлите Б.Э. Особенности действия витамина Д на обмен свинца в организме животных. Доклады ВАСХНИЛ, 1987, 10: 35-37.
  • Грачева О.Г., Бокова Т.И. Влияние повышенного уровня витамина Д в рационе цыплят бройлеров на аккумуляцию свинца и кадмия в мышцах птицы. Труды Новосибирского государственного аграрного университета, 2003, 183(1): 287-292.
  • U.S. Environmental Protection Agency. Air quality criteria for lead. (Final Report, 2006). U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC. EPA/600/R-5/144aF-bF, 2006.
  • U.S. Environmental Protection Agency. Integrated science assessment (ISA) for lead (Final Report, Jul. 2013). U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC, EPA/600/R-10/075F, 2013.
  • Луговской С.П., Легкоступ Л.А. Механизмы биологического действия свинца на пищеварительную систему. Современные проблемы токсикологии, 2002, 2: 45-50.
  • Любченко П.Н. Интоксикационные заболевания органов пищеварения. Воронеж, 1990.
  • Луговський С.П. Вплив мiкроелементiв залiза та цинку на всмоктування свинцю слизовою оболонкою рiзних вiддiлiв тонкої кишки щурiв. Фiзiологiчний журнал, 2001, 47(2): 41-45.
  • Луговской С.П. Накопление и распределение свинца в ультраструктурах гепатоцитов крыс. Современные проблемы токсикологии, 2004, 1: 22-26.
  • Smith D., Hernandez-Avila M., Téllez-Rojo M.M., Mercado A., Hu H. The relationship between lead in plasma and whole blood of women. Environ. Health Persp., 2002, 110(3): 263-268 ( )
  • DOI: 10.1289/ehp.02110263
  • Bergdahl I.A., Sheveleva M., Schütz A., Artamonova V.G., Skerfving S. Plasma and blood lead in humans: capacity-limited binding to δ-aminolevulinic acid dehydratase and other lead-binding components. Toxicol. Sci., 1998, 46(2): 247-253 ( )
  • DOI: 10.1093/toxsci/46.2.247
  • Al-Modhefer A.J.A., Bradbury M.W.B., Simons T.J.B. Observations on the chemical nature of lead in human blood serum. Clin. Sci., 1992, 81(6): 823-829 ( )
  • DOI: 10.1042/cs0810823
  • Carbone R., Laforgia N., Crollo E., Mautone A., Iolascon A. Maternal and neonatal lead exposure in southern Italy. Biol. Neonate, 1998, 73: 362-366 ( )
  • DOI: 10.1159/000013998
  • IPCS Environmental health criteria 165. Inorganic lead. World Health Organization. Geneva, 1995.
  • Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Полякова И.В., Губина О.А., Фролова Н.А. Содержание металлотионеинов в органах овец при хроническом поступлении свинца с рационом. Сельскохозяйственная биология, 2015, 50(6): 839-846 ( )
  • DOI: 10.15389/agrobiology.2015.6.839rus
  • Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Полякова И.В., Губина О.А., Фролова. Н.А. Синтез ДНК в лимфоцитах периферической крови овец при хроническом поступлении свинца с рационом. Токсикологический вестник, 2015, 6: 32-36.
  • Roy A., Kordas K. The relation between low-level lead exposure and oxidative stress: a review of the epidemiological evidence in children and non-occupationally exposed adults. Curr. Envir. Health Rpt., 2016, 3: 478-492 ( )
  • DOI: 10.1007/s40572-016-0115-y
  • Ighodaro O.M., Akinloye O.A. First line defense antioxidants-superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (CPX): Their fundamental role in the entire antioxidants defense grid. Alexandria Journal of Medicine, 2018, 54: 287-293 ( )
  • DOI: 10.1016/j.ajme.2017.09.001
  • Flora G., Gupta D., Tiwani A. Toxicity of lead: A review with recent updates. Interdiscip. Toxicol., 2012, 5(2): 47-58 ( )
  • DOI: 10.2478/v10102-012-0009-2
  • Reddy U.A., Prabhakar P.V., Rao G.S., Rao P.R., Sander K., Rahman M.F., Kumari S.I., Grover P., Khan H.A., Mahboob M. Biomarkers of oxidative stress in rat for assessing toxicological effects of heavy metal pollution in river water. Envir. Sci. Pollut. Res., 2015, 22(17): 13453-13463 ( )
  • DOI: 10.1007/s11356-015-4381-2
  • Linnane A.W., Kios M., Vitetta L. Healthy aging: regulation of the metabolome by cellular redox modulation and prooxidant signaling systems: the essential roles of superoxide anion and hydrogen peroxide. Biogerontology, 2007, 8(5): 445-467 ( )
  • DOI: 10.1007/s10522-007-9096-4
  • Veal E.A., Day A.M., Morgan B.A. Hydrogen peroxide sensing and signaling. Mol. Cell, 2007, 26(1): 1-14 ( )
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2007.03.016
  • Sandström B.E. Effects of quin2 acetoxymethyl ester on H2O2-induced DNA single-strand breakage in mammalian cells: H2O2-concentration-dependent inhibition of damage and additive protective effect with the hydroxyl-radical scavenger dimethyl sulphoxide. Biochem. J., 1995, 305(1): 181-185 ( )
  • DOI: 10.1042/bj3050181
  • Бурлакова Е.Б., Храпова Н.Г. Перекисное окисление липидов мембран и природные антиоксиданты. Успехи химии, 1985, 54(9): 1540-1558.
  • Jahn R., Lang T., Sǘdhof T.C. Membrane fusion. Cell, 2003, 112(4): 519-533 ( )
  • DOI: 10.1016/s0092-8674(03)00112-0
  • Kahn-Kirby A.H., Danrzker L.M., ApiCella A.J. Specific polyunsaturated fatty acids drive TRPV-dependent sensory signaling in vivo. Cell, 2004, 119(6): 889-900 ( )
  • DOI: 10.1016/j.cell.2004.11.005
  • Бурлакова Е.Б. Роль мембран в повреждении структурных и функциональных характеристик клеток при облучении животных в малых дозах. Мат. Межд. конф. «Новые направления в радиобиологии». М., 2007: 3-9.
  • Simons T.J.B. The affinity of human erythrocyte porphobilinogen synthase for Zn2+ and Pb2+. FEBS J., 1995, 234(1): 178-183 ( )
  • DOI: 10.1111/j.1432-1033.1995.178_c.x
  • Ahamed M., Verma S., Kumar A., Siddigui M.K.J. Delta-aminolevulinic acid dehydratase inhibition and oxidative stress in relation to blood lead among urban adolescents. Hum. Exp. Toxicol., 2006, 25(9): 547-553 ( )
  • DOI: 10.1191/0960327106het657oa
  • Sakai T., Morita Y. δ-Aminolevulinic acid in plasma or whole blood as a sensitive indicator of lead effects, and its relation to the other home-related parameters. Int. Arch. Occup. Environ Health, 1996, 68(2): 126-132 ( )
  • DOI: 10.1007/BF00381245
  • Hermes-Lima M., Pereira B., Bechara E.J.H. Are free radicals involved in lead poisoning? Xenobiotika, 1991, 21(8): 1085-1090 ( )
  • DOI: 10.3109/00498259109039548
  • Monteiro M.F., Abdalla D.S.P., Augusto O., Bechara E.J.H. Free radicals generation during delta-aminolevulinic acid autoxidation: induction by hemoglobin and connections with porphyrinpathies. Arch. Biochem. Biophys., 1989, 271(1): 206-216 ( )
  • DOI: 10.1016/0003-9861(89)90271-3
  • Khan D.A., Qayyum S., Saleem S., Khan F.A. Lead-induced oxidative stress adversely affects health of the occupational workers. Toxicol. Ind. Health, 2008, 24(9): 611-618 ( )
  • DOI: 10.1177/0748233708098127
  • Ni Z., Hou S., Barton C.H., Vaziri N.D. Lead exposure raises superoxide and hydrogen peroxide in human endothelial and vascular smooth muscle cells. Kidney Int., 2004, 66(6): 2329-2336 ( )
  • DOI: 10.1111/j.1523-1755.2004.66032.x
  • Harman A.W., Maxwell M.J. An evaluation of the role of calcium in cell injury. Annu. Rev. Pharmacol., 1995, 35: 129-144 ( )
  • DOI: 10.1146/annurev.pa.35.040195.001021
  • Орлов С.Н. Механизмы регуляции внутриклеточного распределения кальция. Успехи современной биологии, 1981, 91(1): 19-34.
  • Carafoli E. Calcium -a universal carrier of biological signals. FEBS J., 2005, 272(5): 1073-1089 ( )
  • DOI: 10.1111/j.1742-4658.2005.04546.x
  • Shin J.H., Lim K.M., Noh J.Y., Bae O.N., Chung S.M., Lee M.Y., Chung J.H. Lead-induced procoagulant activation of erythrocytes through phosphatidylserine exposure may lead to thrombotic diseases. Chem. Res. Toxicol., 2007, 20(1): 38-43 ( )
  • DOI: 10.1021/tx060114+
  • Li S., Zhengyan Z., Xielai Z., Suhang L. The effect of lead on intracellular Ca2+ in mouse lymphocytes. Toxicol. In Vitro, 2008, 22(8): 1815-1819 ( )
  • DOI: 10.1016/j.tiv.2008.08.005
  • Kharoubi O., Slimani M., Aoues A., Seddik L. Prophylactic effects of Wormwood on lipid peroxidation in an animal model of lead intoxication. Indian Journal of Nephrology, 2008, 18(2): 51-57 ( )
  • DOI: 10.4103/0971-4065.42333
  • Sivaprasad R., Nagaraj M., Varalakshmi P. Combined efficacies of lipoic asid and meso-2,3-dimercaptosuccinic asid on lead-induced erythrocyte membrane lipid peroxidation and antioxidant status in rats. Hum. Exp. Toxicol., 2003, 22(4): 183-192 ( )
  • DOI: 10.1191/0960327103ht335oa
  • Calderón-Salinas J.V., Quintanar-Escorza M.A., Hernández-Luna C.E., González-Martínez M.T. Effect of lead on the calcium transport in human erythrocyte. Hum. Exp. Toxicol, 1999, 18(3): 146-153 ( )
  • DOI: 10.1177/096032719901800303
  • Mas-Oliva J. Effect of lead on the erythrocyte (Ca2+-Mg2+)-ATPase activity Calmodulin involment. Mol. Cell. Biochem., 1989, 89(1): 87-93 ( )
  • DOI: 10.1007/BF00228283
  • Sun L.R., Suszkiw J.B. Extracellular inhibition and intracellular enhancement of Ca2+ currents by Pb2+ in bovine adrenal chromaffin cells. J. Neurophysiol., 1995; 74(2): 574-581 ( )
  • DOI: 10.1152/jn.1995.74.2.574
  • Fehlau R., Grygorczyk R., Fuhrmann G.F., Schwarz W. Modulation of the Ca2+-or Pb2+-activated K+-selective channels in human red cells. 2. Parallelisms to modulation of the activity of a membrane-bound oxidoreductase. Biochim. Biophys. Acta, 1989, 978: 37-42.
  • Markovac J., Goldstein G.W. Picomolar concentrations of lead stimulate brain protein kinase C. Nature, 1988, 334(6177): 71-73 ( )
  • DOI: 10.1038/334071a0
  • Long G.J., Rosen J.F., Schanne F.A.X. Lead activation of protein kinase C from rat brain. Determination of free calcium, lead and zinc by 19F NMR. J. Biol. Chem., 1994, 269(2): 834-837.
  • Habermann E., Growell K., Janicki P. Lead and other metals can substitute for Ca2+ in calmodulin. Arch. Toxicol., 1983, 54(1): 61-70 ( )
  • DOI: 10.1007/BF00277816
  • Richardt G., Federolf G., Habermann E. Affinity of heavy metal ions to intracellular Ca2+-binding proteins. Biochem. Pharmacol., 1986, 35(8): 1331-1335 ( )
  • DOI: 10.1016/0006-2952(86)90278-9
  • Wang L., Wang Z., Liu J. Protective effect of N-acetylcysteine on experimental chronic lead nephrotoxicity in immature female rats. Hum. Exp. Toxicol, 2010, 29(7): 581-591 ( )
  • DOI: 10.1177/0960327109357270
  • Marchlewicz M., Baranowska-Bosiaska I., Kolasa A., Kondarewicz A., Chlubek D., Wiszniewska B. Disturbances of energetic metabolism in rat epididymal epithelial cells as a consequence of chronic lead intoxication. BioMetals, 2009, 22(6): 877-887 ( )
  • DOI: 10.1007/s10534-009-9238-z
  • Parr D.R., Harris E.J. The effect of lead on the calcium-handling capacity of rat heart mitochondria. Biochemistry, 1976, 158: 289-294.
  • Simons T.J.B. Lead-calcium interactions in cellular lead toxicity. Neurotoxicology, 1993, 14(2-3): 77-85.
  • Bragadin M., Marton D., Manente S. Trialkyllead compounds induce the opening of the MTP pore in rat liver mitochondria. J. Inorg. Biochem., 2007, 101(5): 876-878 ( )
  • DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2007.01.016
  • Скулачев В.П. В своем межмембранном пространстве митохондрия таит «белок самоубийства», который, выйдя в цитозоль, вызывает апоптоз. Биохимия, 1996, 61(11): 2060-2063.
  • Rana S.V.S. Metals and apoptosis: recent developments. J. Trace Elem. Med. Bio., 2008, 22(4): 262-284 ( )
  • DOI: 10.1016/j.jtemb.2008.08.002
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp