Streszczenie Zbadano wpływ witaminy E na rozwój zmian patomorfologicznych

Transkrypt

1 Streszczenie Zbadano wpływ witaminy E na rozwój zmian patomorfologicznych w narządach wewnętrznych szczurów intoksykowanych fluorkiem sodu. Szczury (samce) podzielono na 3 grupy: grupę kontrolną i 2 grupy badane, liczące po 6 zwierząt. Szczury w grupie kontrolnej otrzymywały wodę destylowaną. Zwierzętom w grupach badanych I i II podawano fluorek sodu w dawce 10 mg/ kg m.c./24h. Dodatkowo zwierzęta w grupie badanej II otrzymywały 3 mg witaminy E / szczura/24h. Eksperyment trwał 35 dni. Po tym czasie szczury usypiano dootrzewnowo 1% hexobarbitalem. Podczas sekcji do badań histopatologicznych pobierano trzustki i płuca. Oceny patomorfologicznej dokonano na podstawie preparatów wykonanych rutynową metodą parafinową, barwionych hematoksyliną i eozyną. W trzustkach oznaczono także aktywność aldolazy fruktozo 1,6 dwufosforanowej (ALD)- (E.C ) i dehydrogenazy jabłczanowej (MDH) (E.C ). W badaniach patomorfologicznch wykazano w płucach zwierząt intoksykowanych fluorkiem sodu przekrwienie, krwinkotoki, nacieki, pęcherze rozedmowe. W trzustkach- zwyrodnienie wodniczkowe i nacieki w zrębie. Podanie witaminy E z NaF hamowało przekrwienie i rozwój zmian wstecznych w narządach. Nie stwierdzono statystycznych zmian w aktywności aldolazy ALD w obydwu grupach badanych. Zaobserwowano statystyczny wzrost dehydrogenazy jabłczanowej w grupie I (NaF) w stosunku do grupy kontrolnej. Po podaniu witaminy E z NaF (Grupa II) aktywność MDH wykazała tendencje spadkowe w stosunku do aktywności w grupie I (NaF). Otrzymane wyniki wykazały korzystny wpływ witaminy E na obraz morfologiczny badanych narządów szczurów intoksykowanych fluorkiem sodu. Słowa kluczowe: fluorek sodu, witamina E, szczury, patomorfologia, płuca, trzustka Summary A study was conducted on the influence of vitamin E on the development of pathomorphological changes in the inner organs of rats intoxicated with sodium fluoride. Three groups of six rats (adult males) were used: a control group and two study groups. Rats in control group were kept on distilled drinking water. Animals in study groups I and II were supplemented with 10 mg F/kg bw/hr in their drinking water. Additionally, animals in study group II supplemented diet providing 3 mg of vitamin E/rat/24hr. The experiment lasted for 35 days. Then the rats were intraperitioneally anesthetized, using 1% thiopental. At autopsy, the pancreases and lungs were examined and collected for histopathological tests. Pathomorphological changes in these organs were assessed with slides made by the normal paraffin method stained with hematoxilin and eosin. The aldolase (ALD) and malate dehydrogenase (MDH) activities in the pancreas were determinated. Pathomorphological examinations of lungs revealed, in the case of NaF administration, that examined rats developed hyperemia, erythrorrhagia, inflammatory infiltrations, emphysematous blebs. There were focal vacuolar degeneration cells and inflammatory infiltrations noticed only in pancreases. The administration of vitamin E together with NaF had inhibitory effect on the hyperemia and the development of the regressive changes in organs. No statistically significant change in the ALD activity in the pancreas was observed in the study groups. The MDH activity increased significantly in the group I (NaF) compared with the control group. Administration of witamin E along with NaF (Group II) caused a downward tendency in the MDH activity when compared to Group I without witamin E. The obtained results showed a beneficial influence of witamin E on the morphological picture of rats organs intoxicated with sodium fluoride. Key words: natrium fluoride, vitamin E, rats, patomorphology, lungs, pancreas

2 W licznych badaniach eksperymentalnych, klinicznych i epidemiologicznych wykazano, że fluor po przekroczeniu dawki dopuszczalnej wykazuje znaczną toksyczność w stosunku do większości tkanek ustrojowych człowieka i zwierząt doświadczalnych [1,2,3,4,5,6]. W dotychczasowych badaniach wykazano, że jon fluorkowy zaburza kluczowe procesy metaboliczne węglowodanów, białek i tłuszczów, hamując aktywność enzymów ważnych dla ich przebiegu, rzadziej prowadzi do wzrostu ich aktywności [3,6,7,8,9]. Należą do nich enzymy biorące udział w glikolizie beztlenowej oraz w cyklu Krebsa, a także enzymy biorące udział w przemianach związanych z wytwarzaniem ATP. Ponadto hamuje syntezę białek i DNA. Fluor uważany jest za truciznę protoplazmatyczną ze względu na fakt hamowania utleniania komórkowego tkanki nerwowej i mięśni prążkowanych. Ponadto wykazano, że w dawkach toksycznych powoduje wiele zmian morfologicznych prowadzących do upośledzenia funkcji różnych narządów. Zmiany te pojawiają się zwykle w narządach miąższowych takich jak nerki, wątroba, płuca, trzustka, gonady. Ponadto zaobserwowano zmiany w sercu, kościach, zębach i w naczyniach krwionośnych [1,3,10,11]. W ostatnich latach wykazano, że w mechanizmie obserwowanych zmian istotną rolę odgrywają procesy oksydoredukcyjne [13]. Fluor uczestniczy w wytwarzaniu wolnych rodników tlenowych (WRT), hamuje aktywność enzymów chroniących przed skutkami generowania reaktywnych form tlenu (RFT). i peroksydacją lipidów błonowych, takich jak: katalaza (CAT), dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), oksydaza ksantynowa (XOD) oraz peroksydaza glutationowa (PXH- PX). W wielu badaniach wykazano jego stymulujące działanie na wytwarzanie rodnika ponadtlenkowego [12,13,14,15,16,17,18]. Należy uwzględnić fakt że reaktywne formy tlenu stanowią zagrożenie dla komórek, gdyż reagują z wszystkimi jej głównymi składnikami. Utleniają glutation, askorbinian, inaktywują wiele białek enzymatycznych, strukturalnych i transbłonowych, prowadząc do zmiany przepuszczalności błon komórkowych. Zaburzenia struktury i funkcji komórki prowadzą do jej śmierci. Zmiany te powstają w wyniku naruszenia równowagi pomiędzy wytwarzaniem i eliminacją RFT [19,20,21]. Zapobieganie szkodliwemu działaniu stresu oksydacyjnego, który niewątpliwie towarzyszy narażeniu na fluor powinno zatem polegać na wzmocnieniu ustrojowego układu antyoksydacyjnego. Wydaje się, że podawanie dobrze poznanych antyoksydantów może mieć znaczenie w zapobieganiu skutkom wynikających ze zwiększonego narażenia na fluor. Celem pracy była ocena wpływu fluorku sodu na obraz morfologiczny trzustki i płuc oraz na aktywność aldolazy i dehydrogenazy jabłczanowej w trzustkach po zastosowaniu diety wzbogaconej witaminą E. Badania przeprowadzono na 18 szczurach- samcach szczepu FL Wistar pochodzących z Centralnej Zwierzętarni Doświadczalnej ŚUM w Katowicach o początkowej masie ciała 401,7g. Zwierzęta podzielono na 3 grupy: grupę kontrolną i 2 grupy badane, liczące po 6 zwierząt: Grupę kontrolną - zwierzętom podawano wodę destylowaną; Grupę badaną I (NaF) - Szczurom podawano fluorek sodu w dawce 10 mg/ kg m.c./24h; Grupę badaną II (NaF+Wit.E) - Zwierzęta otrzymywały fluorek sodu w dawce 10 mg / kg m. c. /24h i witaminę E w dawce 3 mg/ szczura/24h. Potem wszystkie zwierzęta piły wodę destylowaną ad libitum i jadły paszę standardową dowoli. Eksperyment trwał trzydzieści pięć dni. Przez cały okres doświadczenia każde zwierzę było przechowywane w oddzielnej klatce. Po zakończeniu eksperymentu szczury usypiano dootrzewnowo 1% hexobarbitalem. Podczas sekcji do badań histopatologicznych pobierano trzustki i płuca. Oceny patomorfologicznej dokonano na podstawie preparatów wykonanych rutynową metodą parafinową, barwionych hematoksyliną i eozyną [22]. Mikrofotografie wykonano w mikroskopie firmy Olympus za pomoca kamery cyfrowej Olympus. W trzustkach oznaczono także aktywność aldolazy fruktozo 1,6 dwufosforanowej (ALD)- (E.C ) i dehydrogenazy jabłczanowej (MDH) (E.C ) metodami kolorymetrycznymi [23]. Analiza statystyczna Analizę statystyczną przeprowadzono w oparciu o program StatSoft, Inc. (2001). STATISTICA. Dla wykazania różnic pomiędzy grupą kontrolną, a grupami badanymi oraz między grupami badanymi zastosowano test U Manna-Whitneya. Za znamienne statystyczne przyjęto zmiany przy poziomie istotności p 0,05. I. OCENA PATOMORFOLOGICZNA Zastosowana dawka NaF spowodowała zmiany w płucach i trzustkach badanych zwierząt. Płuca: W płucach szczurów grupy badanej I(NaF) zaobserwowano przekrwienie przegród międzypęcherzykowych i krwinkotoki. Obecne były także liczne makrofagi w zrębie. Ponadto, u czterech zwierząt obserwowano nacieki ropne w miąższu płuc w pobliżu naczyń krwionośnych (Ryc. 2-3). U 3 szczurów zaobserwowano ogniska rozedmowe. Ściany pęcherzyków objętych rozedmą były cienkie (Ryc. 4). W świetle pojedynczych oskrzeli obecny był złuszczony nabłonek i makrofagi. W grupie badanej II (NaF +Wit.E), otrzymującej codziennie z fluorkiem sodu witaminę E, stwierdzono mniejszy stopień nasilenia obserwowanych zmian, niż w grupie badanej I (NaF) (Ryc. 5). Na rycinie 1 przedstawiono obraz płuca szczura z grupy kontrolnej. Trzustka: W trzustkach w grupie badanej I (NaF) zaobserwowano zwyrodnienie wodniczkowe (Ryc. 7) w komórkach pęcherzyków części zewnątrzwydzielniczej. Zmiany obecne były w 2-4 płacikach u 4 zwierząt. Obserwowano także niewielkie nacieki w zrębie w okolicy naczyń krwionośnych (Ryc. 8). W wysepkach trzustkowych poza prze-

3

4 krwieniem (u 2 szczurów) nie obserwowano żadnych zmian patologicznych. Podanie witaminy E w grupie badanej II (NaF+wit.E) spowodowało zahamowanie obserwowanych zmian (Ryc. 9). Jedynie u dwóch zwierząt w tej grupie w pojedynczych zrazikach pojawiły się małe wodniczki (dotyczyły 1-2 płacików). Obraz mikroskopowy trzustki szczurów z grupy kontrolnej ilustruje rycina 6. Wyniki oznaczenia aktywności ALD przedstawione w tabeli 1 nie wykazały istotnie statystycznych różnic w rozkładzie wartości aktywności ALD pomiędzy grupą kontrolną, a grupami badanymi (p>0,05). Nie stwierdzono także różnic znamiennych w wartościach aktywności ALD pomiędzy grupą badaną I i II (p= 0,4920).

5 Aktywność MDH przedstawiono w tabeli 2. Wykazano istotny statystycznie wzrost aktywności tego enzymu w grupie badanej I (NaF) w stosunku do grupy kontrolnej, na poziomie istotności p < 0,02. Natomiast w grupie badanej II (NaF + Wit. E) uzyskane wartości aktywności MDH mają tendencję wzrostową do różnicy istotnej statystycznie. Wyliczone różnice w wartościach aktywności MDH miedzy grupą kontrolną, a badanymi wskazują na wzrost aktywności MDH w poszczególnych grupach badanych odpowiednio o 29,9%, 24,66%. Zaobserwowano jedynie tendencję spadkową do różnicy istotnej statystycznie (p=0,055) w aktywności MDH w grupie badanej II (NaF + Wit. E) w stosunku do grupy I(NaF). 1. Wykazano działanie prewencyjne witaminy E na obraz patomorfologiczny płuc i trzustki (obecność zmian o mniejszym nasileniu) po intoksykacji fluorem. 2. Podanie antyoksydantów nie wpłynęło znacząco na procesy metaboliczne w trzustce szczura wyrażone aktywnością ALD i MDH (proces glikolizy, cykl Krebsa). 3. Obserwowany korzystny wpływ witaminy E na obraz morfologiczny badanych narządów wskazuje na udział procesów oksydacyjnych w obserwowanych zmianach patomorfologicznych po narażeniu na fluorek sodu. 1. Chinoy N.J.: Fluoride in the environment. W: Fluoride in medicine, biology and toxicology. Edited by Dariusz Chlubek, Wydawnictwo Borgis, Warszawa, 2003; Cittanova M.L. i wsp.: Fluoride ion toxicity in human kidney collecting duct cells. Anesthesiology, 1996; 84: Chlubek D.: Fluoride in medicine, biology and toxicology. Wyd. Borgis. Warszawa, Hordyjewska A., Pasternak K.: Wpływ fluoru na organizm człowieka. J. Elem., 2004; 9: Wędzisz A.: Niektóre zagadnienia związane z występowaniem fluoru w środowisku. Bromat. Chem. Toksykol., 1997; X: Pawłowska-Góral K. i wsp.: Wpływ związków fluoru na organizm człowieka. Ann. Acad. Med. Siles., 1998; : Wędzisz A.: Oddziaływanie małych dawek fluoru na ustrój szczurów. Aktywność wybranych enzymów surowicy i wątroby. Bromat. Chem. Toksykol., 1989; 22: Machoy Z.: Biochemiczne mechanizmy działania związków fluoru. Folia Medica Cracoviensia, 1987; 28: Machoy Z.: Wpływ związków fluoru na enzymy oddechowe. Postępy Biochem., 1981; 27: Sikorska-Jaroszyńska M.H.J., Czelej G.: Fluor w stomatologii i medycynie. Wydaw. Czelej, Lublin, Shashi A., Thapar S.P.: Histopathology of myocardial damage in experimental fluorosis in rabbits. Fluoride, 2001; 34: Chinoy N.J.: Fluoride stress on antioxidant defence systems. Fluoride, 2003; 36: Chlubek D.: Fluoride and oxidative stress. Fluoride, 2003; 36: Chlubek D., Stachowska E., Bober J.: Udział fluorków w reakcjach wolnorodnikowych i ich wpływ na aktywność enzymów antyoksydacyjnych. Bromat. Chem. Toksykol. 2001; 34: Sztanke M., Pasternak K., Borzęcki A.: Zmiany aktywności enzymów antyoksydacyjnych w tkankach myszy otrzymujących fluor. J. Elementol. 2004; 9: Zhang J. i wsp.: Effects of sodium fluoride and sulfur dioxide on oxidative stress and antioxidant defenses in rat testes. Fluoride, 2006; 39: Shivarajashankara Y.M. i wsp.: Effect of fluoride intoxication on lipid peroxidation and antioxidant systems in rats. Fluoride, 2001; 34: Shivarajashankara Y.M.: Brain lipid peroxidation and antioxidant systems of young rats in chronic fluoride intoxication. Fluoride, 2001; 34: Bartosz G.: Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. Wydaw. Naukowe PWN, Warszawa, Strzałkowski A. i wsp.: Układy chroniące przed działaniem aktywnych form tlenu w organizmie żywym. Lek. Wojsk. 2004; 80: Strzałkowski A., Antoszewski Z.: Rola wolnych rodników. Pol. Merk. Lek., 2005; 18: Zawistowski.: Technika histologiczna, histologia oraz podstawy histopatologii. PZWL, Warszawa, Krawczyński J.: Diagnostyka enzymologiczna w medycynie praktycznej. Metodyka badań. PZWL, Warszawa 1972.