Διερεύνηση της δράσεως του καδμίου σε απομονωθέντα δακτύλιο αορτής, στη δραστηριότητα των ενζύμων του εγκεφάλου: ακετυλοχονεστεράσης, Na+/K+-ATPασης, Mg2+-ATPασης και στην ιστολογική εικόνα νεφρών, 'ήπατος και όρχεων κατόπιν οξείας και χρόνιας χορηγήσεως σε επιμύες

Abstract

Cadmium (Cd), a heavy metal, with recognized toxic environmental action, is thought to be implicated in hypertension as well as lung and renal damage. The mechanisms through which Cd²⁺can affect cardiovascular regulation remain obscure and are open to extensive research. The present study concentrates on Cd²⁺ effects on isolated aortic rings, on brain AChE, Na⁺/K⁺-ATPase, and Mg²⁺-ATPase as well as on the liver, kidneys and testis of rats after chronic and acute administration. Male Wistar rats of 300-390g BW were used. The animals were housed in temperature and light controlled space with ad libitum access to food and water. For chronic effect, 1mg Cd²⁺/Kg /day i.m for 4 months was administered. The controls received the same volume of NaCI 0,9% i.m for the same period. For acute effect each animal received an i.m injection of 5mg Cd²⁺/Kg 8hrs before sacrifice. Aortic Rings (A.R): The KCI tension (ΤKCI), ΤmaxKCI, Phe tension (TPhe) TmaxPhe, and the maximum relaxation of Ach (RelmaxACh%) were measured, on isolated A.R. A statistically significant (s.s) increase in the KCI responses of chronic Cd²⁺ treated rats in both endothelium (E+) and endothelium (E-) A.R was observed. In the acute Cd²⁺ treated rats a s.s increase in KCl was observed only in (E+) A.R. No s.s difference was recorded regarding response to Phe and ACh of chronically Cd²⁺ treated rats. On the contrary a s.s decrease in the Phe responses was observed only in (E-) A.R in the Cd²⁺ acute treated rats. Brain Enzymes: An increase of AChE activity after chronic Cd²⁺ administration and a decrease after acute was observed. Na⁺/K⁺-ATPase activity increased both after chronic (65,5%) and acute (215%) Cd²⁺ administration. Mg²⁺-ATPase activity increased only after acute Cd²⁺ administration (163%). Medium degree opaque intumescence was observed in the proximal tubular cells of kidneys in the chronic Cd²⁺ treated group of rats. Decrease of mobility, lack of energy, easy hair and weight loss during chronic Cd²⁺ treatment were observed. 11,5% mortality was observed during the acute Cd²⁺ treatment. The above observations lead to the following conclusions: 1. Chronic low dose Cd²⁺ treatment in rats provokes increase of KCI constrictions in (E+) and (E) A.R but not in the Phe. This means no correlation of Cd²⁺ with a₁-adrenergic receptors but with Ca²⁺. 2. There was an increase in KCI of A.R constrictions in (E+) A.R and a tendency of decrease in the (E-) A.R after acute Cd²⁺ administration. A decrease was observed in Phe of A.R constrictions in (E-) A.R after acute Cd²⁺ administration. This effect could be attributed to the blocking of Ca²⁺ channels by high Cd²⁺ concentration. 3. There is no change in through ACh dilation of A.R in any case. 4. An increase of brain AChE and Na⁺/K⁺-ATPase activity after chronic administration was observed, an effect that could have implications for neurotransmission particularly for the cholinergic CNS system. On the other hand, a decrease of AChE activity, an increase of Na⁺/K⁺-ATPase and of Mg²⁺-ATPase activity was observed after acute Cd²⁺ administration. 5. Kidney damage opaque intumescence Cd²⁺ administration was observed. 6. Weight and hair loss, decrease of mobility and lack of energy were observed after chronic Cd2* administration and 11,5% mortality after acute Cd²⁺ administration.

Το Κάδμιο (Cd), ένα βαρύ μέταλλο με ισχυρή τοξική περιβαλλοντική επίδραση, συσχετίζεται με την υπέρταση, με πνευμονικές και με νεφρικές βλάβες. Ειδικότερα, οι μηχανισμοί επίδρασης του Cd²⁺ στο καρδιαγγειακό σύστημα, παραμένουν αδιευκρίνιστοι και ανοικτοί για περαιτέρω ερευνητική προσπάθεια. Η παρούσα μελέτη επικεντρώνεται στην επίδραση του Cd²⁺ σε απομονωθέντες αορτικούς δακτυλίους, στα ένζυμα του εγκεφάλου AChE, Na⁺/K⁺-ΑΤΡαση, Mg²⁺-ΑΤΡαση και στο ήπαρ, στα νεφρά και στους όρχεις επιμύων μετά από χρόνια και οξεία χορήγηση. Χρησιμοποιήθηκαν άρρενες επίμυες τύπου Wistar (300-390g). Τα ζώα φυλάσσονταν σε χώρο ρυθμιζόμενου φωτισμού και θερμοκρασίας και προσλάμβαναν τροφή και ύδωρ ad libitum. Για την χρόνια επίδραση, χορηγήθηκε 1mgCd²⁺/Kg /ημέρα Ε.Μ για 4 μήνες. Οι μάρτυρες έλαβαν τον ίδιο όγκο NaCl 0,9% για τη ίδια χρονική περίοδο. Για την οξεία επίδραση σε κάθε ζώο χορηγήθηκε 5mgCd²⁺/Kg Ε.Μ 8 ώρες πριν από την θυσία. Αορτικοί Δακτύλιοι (Α.Δ): Η τάση του KC1 (ΤKCI) και η ΤmaxKCI, της Phe (TPhe) και η TmaxPhe, η μεγίστη χάλαση της ACh (Rei maxACh%) μετρήθηκαν, στον απομονωθέντα Α.Δ. Στατιστικώς σημαντική (σ.σ) αύξηση παρατηρήθηκε στην απάντηση στο KCI στους επίμυες σε χρόνια χορήγηση Cd²⁺ και στις δύο ομάδες με ενδοθήλιο (Ε+) και χωρίς ενδοθήλιο (Ε-) Α.Δ. Στην οξεία χορήγηση Cd²⁺ παρατηρήθηκε σ.σ αύξηση στο KCΙ μόνο στους (Ε+) Α.Δ. Καμιά σ.σ διαφορά δεν καταγράφηκε στην Phe και την Ach κατά τη χρόνια χορήγηση Cd²⁺. Αντίθετα παρατηρήθηκε σ.σ ελάττωση στην Phe των (Ε-) Α.Δ κατά τη οξεία χορήγηση Cd²⁺. Ένζυμα Εγκεφάλου: Παρατηρήθηκε αύξηση σ.σ της δραστηριότητας της AChE κατά τη χρόνια χορήγηση Cd²⁺ και ελάττωση κατά την οξεία. Η δραστηριότητα της Na⁺/K⁺-ΑΤΡασης αυξήθηκε και στην χρόνια (65,5%) και στην οξεία (215%) χορήγηση Cd²⁺. Η δραστηριότητα της Mg²⁺-ΑΤΡασης αυξήθηκε μόνο κατά την οξεία χορήγηση (163%). Νεφροί : Παρατηρήθηκε μέτριου βαθμού θολερά εξοίδηση των εγγύς σωληνάριων. Μακροσκοπικές παρατηρήσεις: Ελάττωση της κινητικότητας, έλλειψη ενεργητικότητας, εύκολη απόπτωση του τριχώματος και απώλεια σωματικού βάρους παρατηρήθηκαν κατά την χρόνια χορήγηση. Κατά την οξεία χορήγηση παρατηρήθηκε 11,5% θνητότητα. Από τις πειραματικές παρατηρήσεις αυτές, εξάγονται τα ακόλουθα συμπεράσματα. 1. Χρόνια χορήγηση μικρών δόσεων Cd²⁺ σε επίμυες προκαλεί αύξηση των συστολών από το KCI σε (Ε+) και σε (Ε-) Α.Δ αλλά όχι από την Phe. Αυτό δείχνει ότι δεν υπάρχει σχέση της δράσης του Cd²⁺ με τους α₁-αδρενεργικούς υποδοχείς αλλά με το Ca²⁺. 2. Στην οξεία χορήγηση παρατηρήθηκε σ.σ αύξηση των συστολών στο KCI σε (Ε+) Α.Δ και μια τάση ελάττωσης των συστολών στους (Ε-) Α.Δ. Ελάττωση επίσης των συστολών παρατηρήθηκε στους (Ε-) Α.Δ στη Phe . Αυτό μπορεί να αποδοθεί σε αναστολή των διαύλων Ca²⁺από την υψηλή συγκέντρωση Cd²⁺. 3. Δεν υπήρξε καμιά μεταβολή στην μέσω ACh προκαλούμενη χάλαση σ’ όλες τις περιπτώσεις. 4. Παρατηρήθηκε αύξηση της δραστηριότητας της AChE και Na⁺/Κ⁺-ΑΤΡασης στην χρόνια χορήγηση Cd²⁺, γεγονός που θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις στην νευροδιαβίβαση ιδιαίτερα στο χολινεργικό ΚΝΣ. Στην οξεία χορήγηση παρατηρήθηκε σημαντική μείωση της δραστηριότητας της AChE, αύξηση της Na⁺/Κ⁺-ΑΤΡασης και αύξηση της Mg²⁺⁻- ΑΤΡασης. 5. Στους νεφρούς κατά την χρόνια χορήγηση Cd²⁺ παρατηρήθηκε μέτριου βαθμού θολερά εξοίδηση των εγγύς σωληνάριων. 6. Απώλεια βάρους, απόπτωση του τριχώματος, ελάττωση της κινητικότητας και έλλειψη ενεργητικότητας παρατηρήθηκαν κατά την χρόνια χορήγηση Cd²⁺, ενώ κατά την οξεία χορήγηση παρατηρήθηκε θνητότης 11,5%.