GLIKOZOAMINOGLIKANY W SUROWICY I W MOCZU U PRACOWNIKÓW PRZEWLEKLE NARAŻONYCH NA DZIAŁANIE OŁOWIU

Transkrypt

1 Medycyna Pracy 2010;61(5): Instytut Medycyny Pracy im. prof. J. Nofera w Łodzi Barbara Turczyn Anna Skoczyńska Anna Wojakowska PRACA ORYGINALNA GLIKOZOAMINOGLIKANY W SUROWICY I W MOCZU U PRACOWNIKÓW PRZEWLEKLE NARAŻONYCH NA DZIAŁANIE OŁOWIU SERUM AND URINARY GLYCOSAMINOGLYCANS IN WORKERS CHRONICALLY EXPOSED TO LEAD Akademia Medyczna im. Piastów Śląskich, Wrocław Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych, Zawodowych i Nadciśnienia Tętniczego Streszczenie Wstęp: Glikozoaminoglikany (GAG) są cząsteczkami budulcowymi proteoglikanów (PG), a te wraz z białkami kolagenowymi i niekolagenowymi stanowią podstawowe składniki macierzy pozakomórkowej (ECM). Zaburzenia ilościowe i jakościowe w syntezie ą związane z patologią narządową i układową. Celem pracy była ocena wpływu przewlekłej, zawodowej ekspozycji na działanie ołowiu na elementy macierzy pozakomórkowej w układzie krążenia. Materiał i metody: Badaniom poddano 167 pracowników huty miedzi, w tym 113 hutników (I grupa: n = 54 ze stężeniem ołowiu we krwi od µg/l, II grupa: n = 59 ze stężeniem powyżej 400 µg/l) i 54 pracowników administracyjnych stanowiących grupę kontrolną. We krwi pełnej oznaczono stężenie ołowiu i kadmu, a w surowicy stężenie cynku i miedzi metodą spektrofotometryczną. Glikozoaminoglikany i nadtlenki lipidów (LPO) oznaczano metodą kolorymetryczną, aktywność aminopeptydazy leucynowej w moczu (LAP) metodą kinetyczną i aktywność N-acetylo-β-D-glukozoaminidazy (NAG), a w moczu metodą spekrofluorymetryczną. Wyniki: Poziom ołowiu we krwi hutników wynosił 306,8±55,8 µg/l (I grupa) i 491,7±50,3 µg/l (II grupa) oraz 116±48,6 µg/l w grupie kontrolnej. Stwierdzono istotny wzrost stężenia glikozoaminoglikanów w surowicy hutników z grupy I i II w porównaniu z grupą kontrolną (odpowiednio: p < 0,01 i p < 0,05). Jednocześnie w grupie II stwierdzono wzrost stężenia LPO w odniesieniu do grupy kontrolnej (p < 0,05).Wnioski: Ołów reagując z elementami macierzy pozakomórkowej, zaburza metabolizm glikozoaminoglikanów. Glikozoaminoglikany w surowicy i moczu mogą służyć jako biomarker toksycznego działania ołowiu. Med. Pr. 2010;61(5): Słowa kluczowe: ołów, glikozoaminoglikany, macierz pozakomórkowa Abstract Background: Glycosoaminoglycans (GAGs) are the constructive elements of proteoglycans (PGs), which together with collagen and non-collagen proteins form the basal extracellular matrix (ECM) components. The quantitative and qualitative disturbances in ynthesis are associated with organ and system pathology. The aim of this study was to evaluate the impact of chronic occupational exposure to lead on ECM elements in the cardiovascular system. Material and Methods: 167 workers of the copper foundry, including 113 smelters (group I, n = 54, blood Pb (B-Pb) level of µg/l and group II, n = 59, B-Pb level over 400 µg/l) and 54 office workers (control group) were involved in the study. Blood lead and cadmium as well as serum zinc and copper s were determined spectrophotometrically. Serum glucosoaminoglycans and lipid peroxides (LPO) were measured colorimetrically. Urine N-acethyl-b-D-glucosoaminidase (NAG) activity was detected spectrofluorymetrically and leucine aminopeptidase (LAP) activity was detected kinetically. Results: B-Pb s were 306.8±55.8 µg/l (group I) and 491.7±50.3 µg/l (group II) in smelters and 116±48.6 µg/l in the control group. In comparison with controls, the significantly increased serum were observed in groups I and II (p < 0.01 and p < 0.05, respectively), whereas the increased serum LPO was also found in group II (p < 0.05). Conclusion: Lead interacts with ECM, disturbing the metabolism of glucosoaminoglycans. Glycosoaminoglycans can be used as a sensitive indicator of lead toxicity. Med Pr 2010;61(5): Key words: lead, glycosoaminoglycans, extracellular matrix Adres autorek: Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych, Zawodowych i Nadciśnienia Tętniczego, Akademia Medyczna im. Piastów Śląskich, ul. Pasteura 4, Wrocław, bturczyn@ak.am.wroc.pl Nadesłano: 15 czerwca 2009 Zatwierdzono: 7 czerwca 2010 WSTĘP Macierz pozakomórkowa wypełnia przestrzeń między komórkami i jednocześnie jest ich spoiwem. Głównymi składnikami macierzy są: białka kolagenowe, niekolagenowe oraz proteoglikany (PG). Proteoglikany są cząsteczkami złożonymi z białek i łańcuchów glikozoaminoglikanów (GAG), przyłączonych wiązaniami kowalencyjnymi do rdzenia białkowego. Charakteryzują się one dużą gęstością ujemnego ładunku elektrycznego i wchodzą w interakcje (głównie poprzez oddziaływania elektrostatyczne) z różnego typu cząsteczkami:

2 554 B. Turczyn i wsp. Nr 5 enzymami, efektorami enzymów, czynnikami wzrostu i ich receptorami, czynnikami transkrypcyjnymi i białkami strukturalnymi macierzy pozakomórkowej. Rdzenie białkowe proteoglikanów są rozkładane przez cynkozależne metaloproteinazy. Enzymy te degradując większość składników macierzy pozakomórkowej i błon podstawnych, biorą udział w powstawaniu i progresji zmian naczyniowych charakterystycznych dla starzenia się i miażdżycy. Glikozoaminoglikany złożone są z powtarzających się podjednostek sacharydowych, tj. hialuronianu, siarczanu heparanu, heparyny, siarczanu keratanu, siarczanu 4-chondroityny, siarczanu 6-chondroityny i siarczanu dermatanu. Proteoglikany biorą udział w procesach krzepnięcia, odpowiadają za turgor komórek oraz ułatwiają ich ruch i szybką dyfuzję rozpuszczalnych w wodzie cząsteczek przez błony komórkowe. Mogą wiązać się ze sobą, a także z innymi składnikami macierzy pozakomórkowej, tj. kolagenem, elastyną i fibronektyną, chroniąc strukturę i właściwości mechaniczne komórek. Zaburzenia ilościowe i jakościowe w syntezie ą związane z patologią narządową, także w układzie krążenia. Zawodowe narażenie na metale ciężkie takie jak ołów, kadm i rtęć jest związane ze zwiększoną częstością występowania chorób układu krążenia. Liczba badań dotyczących tych zależności stale zwiększa się od czasu opublikowania teorii o śródbłonku naczyniowym jako docelowym narządzie dla toksycznego działania metali ciężkich (1). Ołów, podobnie jak kadm, indukuje nadciśnienie tętnicze i zmiany miażdżycowe u zwierząt doświadczalnych (2). W hodowli komórek śródbłonka ołów nie wykazuje bezpośredniej toksyczności, ale hamuje procesy naprawcze w przypadku uszkodzenia śródbłonka przez inne czynniki (3,4). Jest to spowodowane hamowaniem syntezy czynników wzrostu fibroblastów, w czym pośredniczy hamowanie przez ołów syntezy perlekanu, dużego proteoglikanu siarczanowo-heparanowego. Być może poprzez ten mechanizm ołów zmniejsza aktywność fibrynolityczną i działa w ścianie naczyń prokoagulacyjnie (5). W warstwie środkowej ściany naczyń ołów sprzyja proliferacji komórek mięśni gładkich i wpływa na syntezę zewnątrzkomórkowych elementów tkanki łącznej, np. hamuje syntezę wersikanu, dużego proteoglikanu siarczanowo-chondroitynowego (6). Ołów oddziałuje także na syntezę prostacykliny oraz hamuje adhezję i agregację płytek. Jednocześnie obniża aktywność fibrynolityczną śródbłonka, hamując syntezę tkankowego aktywatora plazminogenu i indukując syntezę inhibitora typu I aktywatora plazminogenu (7). Wpływ ołowiu na krzepnięcie krwi jest związany także z obniżeniem zawartości siarczanu heparanu, jednego z podstawowych glikozoaminoglikanów obecnych w ścianie naczyń (8). Obecny na powierzchni śródbłonka siarczan heparanu bierze udział w zapobieganiu tworzenia skrzeplin, a zawarty w przestrzeni podśródbłonkowej hamuje proliferację mięśni gładkich, a także pośredniczy w syntezie prostacykliny (9). Wpływając na elementy macierzy łącznotkankowej ściany naczyń, ołów może pośrednio oddziaływać na peroksydację lipidów w LDL, ponieważ glikozoaminoglikany wytwarzane przez komórki śródbłonka nasilają utlenianie lipidów (10). W niniejszej pracy podjęto próbę oceny wpływu przewlekłej ekspozycji na działanie ołowiu na elementy macierzy zewnątrzkomórkowej w ścianie naczyń krwionośnych. Oceniono zawartość glikozoaminoglikanów i jednocześnie nadtlenków lipidów w surowicy krwi hutników zatrudnionych w narażeniu na działanie metali ciężkich oraz w grupie kontrolnej. Celem pracy było poszukiwanie nowych markerów miażdżycowego działania ołowiu oraz określenie zależności między stopniem intoksykacji ołowiem, zmianami w metabolizmie glikozoaminoglikanów i aktywnością układu oksydoredukcyjnego. MATERIAŁ I METODY Badaniom klinicznym poddano 167 mężczyzn, w tym 113 hutników z wydziału metalurgicznego i przygotowania wsadu huty miedzi (wytapiaczy metali, rafiniarzy, konwertorowych) o średnim stażu pracy 18,5±8,4 lat (3 34 lata) i 54 pracowników administracyjnych huty stanowiących grupę kontrolną. Stężenie ołowiu we krwi u 59 hutników przekraczało 400 µg/l, a u 54 hutników mieściło się w granicach µg/l. Badani pracownicy nie różnili się zasadniczo pod względem narażenia środowiskowego, ponieważ wszyscy mieszkali w promieniu do 15 km od huty miedzi. Charakterystykę badanych przedstawiono w tabeli 1. Wartość stężenia ołowiu we krwi 400 µg/l przyjęto jako kryterium podziału badanych na grupy ze względu na wyniki badań epidemiologicznych. Wskazywały one na występowanie ścisłej zależności między ekspozycją na ołów a chorobami układu krążenia w tej populacji, w której stężenie ołowiu we krwi jest podwyższone, ale nie przekracza 400 µg/l.

3 Nr 5 Glikozoaminoglikany w surowicy i w moczu 555 Tabela 1. Charakterystyka badanych hutników (wiek, staż pracy oraz ilość wypalanych papierosów w poszczególnych grupach) Table 1. Characteristics of the study population (age, employment duration, tobacco smoking in each group) Zawartość ołowiu we krwi (liczba badanych) Blood lead (number of respondents) Wiek [w latach] Age [years] Staż pracy [w latach] Employment duration [years] Papierosy [n liczba lat] Smoking [unit years] < 200 μg/l (n = 54) - grupa kontrolna / control group 45,3±10,0 19,3±10,3 202,4±261, μg/l (n = 54) - grupa Pb-I / group Pb-I 43,6±9,3 19,0±9,3 234,5±281,9 > 400 μg/l (n = 59) - grupa Pb-I / group Pb-II 41,9±9,3 17,7±8,5 265,9±311,7 Do badań wykorzystano próbki krwi żylnej i moczu. Krew pobierano do probówek wytrawionych stężonym kwasem azotowym z EDTA jako antykoagulantem oraz na skrzep. Ołów i kadm we krwi pełnej oznaczano metodą bezpłomieniową w kuwecie grafitowej przy użyciu spektrofotometru absorbcji atomowej PU-9100 firmy Philips. Miedź i cynk w surowicy oznaczano metodą płomieniową w płomieniu powietrzno-acetylenowym przy użyciu ww. spektrofotometru. Poprawność oznaczeń kontrolowano, stosując próbki referencyjne Seronorm TM Trace Elements Serum firmy SERO (Billingstad) Norway. Do oznaczania nadtlenków lipidów (LPO) w surowicy zastosowano metodę kolorymetryczną według Satoha z wykorzystaniem kwasu tiobarbiturowego (thiobarbituric acid TBA). Zasadą metody jest reakcja malonylodialdehydu (malondialdehyde MDA) z kwasem tiobarbiturowym w środowisku kwaśnym w podwyższonej temperaturze (11). Stężenie glikozoaminoglikanów w surowicy i w moczu oznaczono zmodyfikowaną metodą kolorymetryczną według Whitemana (12). Zasadą metody jest pomiar stężenia utworzonego kompleksu kationowego alcianu błękitu z glikozoaminoglikanami. Ocenę nefrotoksycznego działania metali przeprowadzono, oznaczając aktywność enzymów świadczących o uszkodzeniu cewek nerkowych: aminopeptydazy leucynowej (LAP) i N-acetylo-β-D-glukozoaminidazy (NAG) w moczu. Do oznaczenia aktywności LAP wykorzystano test firmy Boehringer Mannheim, a aktywność NAG oznaczono metodą według Merlego (13) polegającą na spektrofluorymetrycznym pomiarze 4-methylo-umbeliferonu uwolnionego z substratu przez NAG w środowisku alkalicznym. Wszyscy badani wyrazili pisemną zgodę na przeprowadzenie badań, uzyskano też zgodę Komisji Bioetycznej przy Akademii Medycznej we Wrocławiu. Wyniki badań poddano analizie statystycznej przy zastosowaniu pakietu do obliczeń statystycznych Statistica PL 6.0 (Stat Soft, Polska), Dla wszystkich grup badanych obliczono średnie arytmetyczne i odchylenia standardowe. Różnice pomiędzy grupami określono, wykorzystując analizę wariancji (ANOVA) i testy post-hoc Neumana-Keulsa. Za istotną statystycznie przyjęto różnicę na poziomie p < 0,05. Wyznaczano także korelacje cząstkowe między wybranymi wskaźnikami w poszczególnych grupach badanych. WYNIKI Grupę badanych hutników podzielono na dwie podgrupy: pracowników z niskim stężeniem ołowiu we krwi, mieszczącym się w zakresie µg/l oraz z wysokim stężeniem ołowiu, tj. powyżej 400 µg/l. Średnie stężenie ołowiu w grupie kontrolnej (116,0±48,6) było niższe od stężenia ołowiu we krwi osób narażonych (p < 0,001), natomiast średnie stężenia pozostałych metali (kadmu, miedzi i cynku) nie różniły się zasadniczo w poszczególnych grupach (tab. 2). Stosunkowo wysokie stężenie kadmu we krwi osób z grupy kontrolnej prawdopodobnie wynikało z palenia przez te osoby papierosów (tab. 1). Stężenia GAG w surowicy i w moczu osób zawodowo narażonych na działanie ołowiu i w grupie kontrolnej przedstawiono w tabeli 3. W grupie hutników ze stężeniem ołowiu we krwi w zakresie µg/l średnie stężenie GAG w surowicy było wyższe niż w grupie hutników ze stężeniem ołowiu wyższym od 400 µg/l (p < 0,01) oraz w grupie kontrolnej (p < 0,05). Z kolei stężenia GAG w moczu były podobne we wszystkich badanych grupach. Średnie stężenie nadtlenków lipidów w surowicy było natomiast najwyższe w grupie hutników ze stężeniem ołowiu większym od 400 µg/l (tab. 3). Nie stwierdzono istotnych różnic między badanymi grupami w odniesieniu do aktywności LAP i NAG w moczu w przeliczeniu na mg kreatyniny (tab. 4).

4 556 B. Turczyn i wsp. Nr 5 Tabela 2. Średnie stężenie oznaczanych metali we krwi hutników i grupie kontrolnej Table 2. Mean blood of metals in the study and control groups Badana grupa Respondents Zawartość ołowiu we krwi Blood lead [µg/l] ołów we krwi blood lead Średnie stężenie metali Mean of metals [µg/l] kadm we krwi blood cadmium miedź w surowicy serum cooper cynk w surowicy serum zinc Grupa kontrolna / < ,0±48,6 2,03±1,61 102,9±12,5 99,7±15,0 Control group (n = 54) Pb-I (n = 54) ,8±55,8*** 2,66±2,40 99,7±13,8 97,3±14,6 Pb-II (n = 59) > ,7±50,3*** 2,90±2,84 103,0±16,3 98,2±12,4 *** p < 0,001 różnice statystycznie istotne w odniesieniu do grupy kontrolnej / statistically significant differences as compared with the control group. Tabela 3. Średnie stężenie glikozoaminoglikanów (GAG) w surowicy i w moczu oraz nadtlenków lipidów (LPO) w surowicy u hutników i w grupie kontrolnej Table 3. Mean serum and urine glycosoaminoglycans (GAG) s and serum lipid peroxides in the study and control groups Badana grupa Respondents Zawartość ołowiu we krwi Blood lead [µg/l] GAG w surowicy GAG in serum Stężenia Concentration [µg/ml] GAG w moczu GAG in urine LPO w surowicy LPO in serum Grupa kontrolna / < 200 2,79±1,24 1,46±1,20 3,51±2,51 Control group (n = 54) Pb-I (n = 54) ,59±0,99** 1,87±1,06 4,29±1,97 Pb-II (n = 59) > 400 3,28±0,79* 1,77±1,02 4,8±1,93* * p < 0,05. ** p < 0,01 różnice statystycznie istotne w odniesieniu do grupy kontrolnej / statistically significant differences as compared with the control group. Tabela 4. Aktywność LAP i NAG w moczu hutników i w grupie kontrolnej Table 4. Activity of LAP and NAG in urine in the study and control groups Badana grupa Respondents Zawartość ołowiu we krwi Blood lead [µg/l] aminopeptydaza leucynowa leucine aminopeptidase [U/l] Średnia wartość aktywności enzymów oznaczana w moczu Mean value activity enzyme in urine N-acetylo-β-D-glukozoaminidaza [nmol/h/mg kreatyniny] N-acethyl-β-D-glucosoaminidase [nmol/h/mg creatinine] Grupa kontrolna / Control group (n = 54) < 200 2,26±1,66 30,0±23,16 Pb-I (n = 54) ,60±1,46 24,92±19,67 Pb-II (n = 59) > 400 2,87±1,84 26,37±18,64 W grupie hutników ze stężeniem ołowiu w zakresie µg/l stwierdzono występowanie dodatnich zależności liniowych między stężeniami cynku w surowicy a glikozoaminoglikanów zarówno w surowicy, jak i w moczu (tab. 5). W grupie hutników ze stężeniem ołowiu we krwi ponad 400 µg/l wystąpiła dodatnia zależność liniowa między stężeniami cynku w surowicy a GAG w moczu oraz ujemna między kadmem we krwi a GAG w moczu. Podobnie przeciwstawne współczynniki korelacji (dodatni i ujemny) dotyczyły zależności między stężeniami kadmu we krwi i aktywności NAG w moczu oraz cynku w surowicy i aktywności NAG w moczu (tab. 6).

5 Nr 5 Glikozoaminoglikany w surowicy i w moczu 557 Tabela 5. Współczynniki korelacji liniowej między oznaczanymi parametrami w grupie hutników ze stężeniem ołowiu we krwi w zakresie µg/l Table 5. Coefficients of linear correlation between the measured parameters in workers with blood lead of µg/l Parametry Parameters Współczynniki korelacji w grupie hutników Pb-I Correlation coefficients in group Pb-I 1,00 0,25 0,23 0,04 0,00 0,03 0,08 0,07 0,17 0,25 1,00 0,24 0,08 0,15 0,04 0,29* 0,13 0,15 0,23 0,24 1,00 0,04 0,15 0,23 0,18 0,24 0,10 0,04 0,08 0,04 1,00 0,28* 0,22 0,36* 0,14 0,06 0,00 0,15 0,14 0,28* 1,00 0,00 0,15 0,00 0,10 0,03 0,04 0,23 0,22 0,00 1,00,23 0,03 0,06 0,08 0,29* 0,18 0,36* 0,14 0,23 1,00 0,12 0,06 0,07 0,13 0,24 0,14 0,00 0,03 0,12 1,00 0,08 0,17 0,14 0,10 0,06 0,10 0,06 0,06 0,08 1,00 stężenie ołowiu we krwi / Pb b blood lead, stężenie kadmu we krwi / Cd blood cadmium, Cu stężenie miedzi w surowicy / b s / serum cooper, stężenie cynku w surowicy / serum zinc, GAG stężenie GAG w surowicy / serum GAG, LPO stężenie s s LPO w surowicy / serum LPO, stężenie GAG w moczu / GAG urine GAG, NAG aktywność NAG w moczu / NAG NAG activity u m u in urine, aktywność LAP w moczu / LAP u LAP activity in urine. * p < 0,05 współczynnik korelacji istotny statystycznie / statistically significant correlation coefficient. Tabela 6. Współczynniki korelacji liniowej między oznaczanymi parametrami w grupie hutników ze stężeniem ołowiu we krwi powyżej 400 µg/l Table 6. Coefficients of linear correlation between the measured parameters in workers with blood lead higher than 400 µg/l Parametry Parameters Współczynniki korelacji w grupie hutników Pb-II Correlation coefficients in group Pb-II 1,00 0,03 0,12 0,04 0,08 0,15 0,00 0,05 0,11 0,03 1,00 0,33 0,24 0,04 0,07 0,27 0,28* 0,01 0,12 0,03 1,00 0,05 0,05 0,19 0,29 0,04 0,13 0,04 0,24 0,05 1,00 0,18 0,07 0,44* 0,30* 0,05 0,08 0,04 0,05 0,18 1,00 0,05 0,34 0,06 0,16 0,15 0,07 0,19 0,07 0,05 1,00 0,17 0,11 0,21 0,00 0,27* 0,29 0,44* 0,34 0,17 1,00 0,09 0,05 0,05 0,28* 0,06 0,30* 0,06 0,12 0,09 1,00 0,09 0,11 0,00 0,12 0,05 0,16 0,22 0,05 0,09 1,00 Objaśnienia jak w tabeli 5 / Abbreviations as in Table 5. W grupie kontrolnej stwierdzono występowanie zależności liniowych między licznymi wskaźnikami. Stężenie GAG w surowicy było zależne od stężenia nadtlenków lipidów, natomiast zawartość GAG w moczu była tym większa, im wyższe było stężenie ołowiu we krwi. Ponadto stwierdzono ujemną zależność między stężeniami GAG w moczu a aktywnością NAG oraz dodatnią zależność między GAG w moczu a aktywnością LAP (tab. 7).

6 558 B. Turczyn i wsp. Nr 5 Tabela 7. Współczynniki korelacji liniowej między oznaczanymi parametrami w grupie kontrolnej Table 7. Coefficients of linear correlation between the measured parameters in the control group Parametry Parameters Współczynniki korelacji liniowej w grupie kontrolnej Correlation coefficients in the control group 1,00 0,24 0,14 0,09 0,10 0,13 0,37* 0,07 0,23 0,24 1,00 0,01 0,11 0,02 0,04 0,04 0,18* 0,10 0,14 0,01 1,00 0,21 0,03 0,43* 0,03 0,31 0,00 0,09 0,11 0,20 1,00 0,28 0,02 0,19 0,10 0,03 0,10 0,02 0,04 0,28 1,00 0,30* 0,56* 0,33* 0,15 0,13 0,04 0,43* 0,01 0,30* 1,00 0,37 0,51* 0,32* 0,37* 0,04 0,03 0,19 0,56* 0,37* 1,00 0,42* 0,31* 0,08 0,18 0,31 0,09 0,33* 0,51* 0,42* 1,00 0,38* 0,23 0,10 0,00 0,03 0,15 0,32* 0,31* 0,39* 1,00 Objaśnienia jak w tabeli 5 / Abbreviations as in Table 5. OMÓWIENIE WYNIKÓW Wyniki przeprowadzonych badań wskazują na istotny wzrost stężenia glikozoaminoglikanów (GAG) w surowicy hutników narażonych na działanie ołowiu w porównaniu z grupą kontrolną. Zwiększona zawartość GAG w krwioobiegu może świadczyć o uszkodzeniu ciągłości śródbłonka wyścielającego naczynia krwionośne. Najwyższy poziom glikozoaminoglikanów w surowicy wystąpił w grupie hutników ze stężeniem ołowiu we krwi mieszczącym się w zakresie µg/l, a nieco niższe wartości GAG stwierdzono w grupie osób ze stężeniem większym od 400 µg/l. Jest to zgodne z obserwacjami częstego występowania chorób układu krążenia w populacji narażonej na ołów w stężeniu do 400 µg/l (14). Jednocześnie największe stężenia GAG w moczu stwierdzono także w grupie mężczyzn ze stężeniem ołowiu we krwi między 200 a 400 µg/l. Wynika stąd, że ołów w zakresie stosunkowo małych stężeń we krwi powoduje wydalanie z moczem dużych cząsteczek, jakimi są GAG. W grupach badanych hutników niezależnie od stężenia ołowiu we krwi stwierdzono występowanie zależności liniowych między GAG a stężeniem cynku. Jest to prawdopodobnie związane z działaniem metaloproteinaz cynkozależnych, rozkładających rdzenia białkowe PG. Stwierdzony zatem wpływ ołowiu na wzrost stężenia oże być efektem indukowania zmian w ścianach naczyń (15). Występowanie ujemnych zależności liniowych między stężeniami GAG i kadmu oraz dodatnich między stężeniami GAG i cynku może wynikać z antagonizmu między tymi metalami w oddziaływaniu na metabolizm GAG. Interesujące jest natomiast, że wraz ze wzrostem stężenia ołowiu we krwi zanika zależność między stężeniem ołowiu a nadtlenków lipidów w surowicy. Prooksydacyjne działanie ołowiu jest dobrze udokumentowane w wielu badaniach doświadczalnych i populacyjnych (16). Obecnie przeprowadzone badania po raz pierwszy wskazują na występowanie związku między glikozoaminoglikanami a stężeniem ołowiu we krwi oraz układem redoks i jednocześnie między glikozoaminoglikanami a sprawnością mechanizmów nerkowych. Dotyczy to jednak tylko tych osób, u których stężenia ołowiu nie przekraczają 150 µg/l. Zależności GAG ołów i GAG LPO wystąpiły u hutników z wyższymi stężeniami ołowiu, z kolei u osób ze stężeniem ołowiu ponad 400 µg/l pojawiła się dodatnia korelacja między stężeniem kadmu we krwi a aktywnością NAG w moczu oraz ujemna korelacja między stężeniem cynku w surowicy a aktywnością NAG. Są to korelacje zgodne z antagonistycznym działaniem kadmu i cynku w ustroju (17). Wbrew przewidywaniom najwyższą aktywność NAG zaobserwowano w grupie kontrolnej, a najniższą w grupie pracowników ze stężeniem ołowiu µg/l (różnice te nie były jednak istotne). Lin i wsp. sugerują, że ołów w dużych dawkach powoduje zmniej-

7 Nr 5 Glikozoaminoglikany w surowicy i w moczu 559 szenie aktywności NAG w nerkach lub enzym ten staje się niewrażliwy na działanie ołowiu (18). Według Cardenasa i wsp. wzrost wydalania NAG z moczem u pracowników narażonych na ołów jest konsekwencją złożonej ekspozycji na ołów i kadm (19). Wyniki uzyskane przy oznaczaniu aktywności LAP drugiego enzymu świadczącego o uszkodzeniu cewek nerkowych różniły się od zmian obserwowanych w odniesieniu do NAG. Najwyższą aktywność LAP zaobserwowano w grupach narażonych na ołów. W literaturze opisane są badania, w których aktywność LAP w moczu zwierząt zatruwanych metalem wzrastała proporcjonalnie przez pierwszych 48 godzin, po czym wracała do poziomu wyjściowego i była w ścisły sposób związana ze stężeniem metalotionein. Ołów ma mniejszą zdolność do stymulowania syntezy metalotionein niż kadm (czy cynk), natomiast jest związany przez metalotioneiny w jelicie i indukuje syntezę tioneiny zawierającej cynk w wątrobie (20). Słabsza zdolność ołowiu do indukowania syntezy metalotionein w nerce może tłumaczyć brak istotnych zmian w aktywności LAP w moczu hutników narażonych na działanie tego metalu. Z innej strony wielu autorów podkreśla większą czułość NAG niż innych wskaźników w ocenie funkcji cewek nerkowych (19). WNIOSKI Ołów oddziałuje na elementy macierzy pozakomórkowej, zaburzając metabolizm glikozoaminoglikanów. Oznaczenie glikozoaminoglikanów w surowicy i moczu może służyć jako biomarker toksycznego działania ołowiu na układ krążenia, szczególnie w zakresie małych stężeń ołowiu we krwi. PIŚMIENNICTWO 1. Kaji T., Suzuki M., Yamamoto C., Mishima A., Sakamoto M., Kozuka H.: Severe damage of cultured vascular endothelial cell monolayer after simultaneous expose to cadmium and lead. Arch. Environ. Contam. Toxicol. Lett. 1995;44: Kaji T., Ohkawara S., Inada M., Yamamoto C., Sakamoto M., Kuzuka H.: Cadmium-induced alteration of glycosaminiglycans with an enhancement of heparin-like activity in cultured vascular endothelial cells. Toxicology 1994;94(1 3): Kaji T., Ohkawara S., Inada M., Yamamoto C., Sakamoto M., Kuzuka H.: Cadmium stimulation of glycosaminoglycan synthesis by cultured vascular endothelial cells: comparision of various cell types. Biol. Pharm. Bull. 1994;17(3): Kaji T., Ohkawara S., Inada M., Yamamoto C., Sakamoto M., Kuzuka H.: Alteration of glycosaminoglycans induced by cadmium in cultured vascular smooth muscle cells. Arch. Toxicol. 1994;68(9): Albertini R., Passi A., Abuja P.M., de Luca G.: The effect of glycosaminoglycans and proteoglycans on lipid peroxydation. Int. J. Mol. Med. 2000;6(2): Fujiwara Y., Yamamoto C., Kaji T.: Proteoglycans synthesized by cultured bovine aortic smooth muscle cells after exposure to lead: lead selectively inhibits the synthesis of versican, a large chondroitin sulfate proteoglycan. Toxicology 2000;154(1 3): Yamamoto C., Wakata T., Fujiwara Y., Kaji T.: Induction of synthesis of a large heparan sulfate proteoglycan, perlecan, by thrombin in cultured human coronary smooth muscle cells. Biochim. Biophys. Acta 2005;1722(1): Kaplan M., Aviram M.: Macrophage plasma membrane chondroitin sulfate proteoglycan binds oxidized low-density lipoprotein. Atherosclerosis 2000;149(1): Fujiwara Y., Kaji T.: Lead inhibits the core protein synthesis of a large heparan sulfate proteoglycan perlecan by proliferating vascular endothelial cells in culture. Toxicology 1999;133(2 3): Skoczyńska A., Smolik R.: The effect of combined exposure to lead and cadmium on serum lipids and lipid peroxides level in rats. Int. J. Occup. Med. Environ. Health 1994;7(3): Satoh K.: Serum lipid peroxide in cerebrovascular disorders determinated by a new colorimetic method. Clin. Chim. Acta 1978;90: Whiteman P.: The Quantitative Measurement of Alcian Blue- -Glycosaminoglycan Comlexes. Biochem. J. 1973;131: Merle L.J., Reidenberg M.M., Camacho M., Jones B.R., Drayer D.D.: Renal injury in patients with rheumatoid arthritis treated with gold. Clin. Pharmacol. Ther. 1980;28(2): Antonowicz-Juchniewicz J.: Środowiskowy i zawodowy wpływ metali ciężkich na rozwój zmian patologicznych w naczyniach krwionośnych [rozprawa habilitacyjna]. Akademia Medyczna, Wrocław Whatling C., Mc Pheat W., Hurt-Camejo E.: Matrix management: assigning different roles for MMP-2 and MMP-9 in vascular remodeling. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2004;24(1): Houston MC.: The role of mercury and cadmium heavy metals in vascular disease, hypertension, coronary heart disease, and myocardial infraction. Altern. Ther. Health Med. 2007;13(2):

8 560 B. Turczyn i wsp. Nr Valko M., Morris H., Cronin M.T.: Metals, toxicity and oxidative stress. Curr. Med. Chem. 2005;12: Lin J.L., Yeh K.H., Tseng H.C., Chen W.Y., Lai H.H., Lin Y.C.: Urinary N-acetylglucosaminidase excretion and environmental lead exposure. Green Cross Health Service Association Study Group. Am. J. Nephrol. 1993;13(6): Cardenas A., Roels H., Bernard A., Barbon R., Buchet J., Lauwerys R.R. i wsp.: Markers of early renal changes induced by industrial pollutants. II. Application to workers exposed to lead. Br. J. Med. 1993;50: Arizono K., Inui K., Kawazoe M., Ariyoshi T.: Effects of ethanol intake on the biliary excretion of cadmium associated with glutathione in rats. Trace Elem. Electrol. 1994;3: