Bìol. Tvarin, 2018, volume 20, issue 1, pp. 123–129
ОСОБЛИВОСТІ ЦИТОТОКСИЧНОГО ВПЛИВУ КАДМІЙ ХЛОРИДУ НА КЛІТИНИ IN VITRO
О. В. Штапенко, І. І. Гевкан, Ю. І. Сливчук
Інститут біології тварин НААН,
вул. В. Стуса, 38, м. Львів, 79034, Україна
Досліджено динаміку змін проліферативних і метаболічних процесів у клітинах ембріонального фібробласту плодів корів за різної тривалості дії хлориду кадмію. Встановлено залежність росту клітин від тривалості культивування з хлоридом кадмію. За присутності хлориду кадмію у культуральному середовищі спостерігалось відновлення проліферативного росту клітин впродовж 3 та 6 год, тоді як тривала дія сполуки (48 та 72 год) викликала цитотоксичний вплив. Зниження інтенсивності проліферації клітин, зумовленої хлоридом кадмію, супроводжувалася змінами метаболічних процесів у культурі клітин. На початку стресової дії значних змін у вмісті загального протеїну у кондиційному середовищі контрольної та дослідної груп не спостерігали, проте 24-, 48- та 72-годинна дія хлориду кадмію призводила до вірогідного зниження вмісту протеїну. За дії хлориду кадмію вміст глюкози у кондиційному середовищі дослідної групи вірогідно зростав (P<0,001), що зумовлено незначним рівнем споживання глюкози внаслідок зниження рівня біосинтетичних процесів. Зниження рівня обмінних процесів за дії хлориду кадмію підтверджується і динамікою змін концентрації Кальцію та Фосфору. На 48–72 годину досліджень спостерігалось вірогідне підвищення вмісту Фосфору (P<0,001) та зниження Кальцію у кондиційному середовищі дослідної групи, що збігається зі зниженням проліферативної активності клітин у ці періоди культивування.
Результати досліджень показали, що дія хлориду кадмію призводить до зниження проліферативного росту та життєздатності культури клітин ембріонального фібробласту плодів впродовж усього періоду культивування, однак більш виражений вплив виявлено за тривалої дії сполуки.
Ключові слова: КУЛЬТУРА КЛІТИН, КАДМІЙ ХЛОРИД, ПРОЛІФЕРАЦІЯ, ЦИТОТОКСИЧНІСТЬ
- Agbalyan E. V., Shynkaruk E. V. Characterization of the genotoxic and citotoxic effects of small doses of cadmium. International journal of Applied and Fundamental Research, 2015, 6–3, pp. 427–431. (in Russian)
- Antonyak H. L., Babych N. O., Biletska L. P., Panas N. E. Cadmium in human and animal organisms. III. Effect on reproductive system. Studia Biologica, 2011, vol. 5, no. 2, pp. 141–152. (in Ukrainian)
- Arustamian O. M., Tkachyshyn V. S., Aleksiichuk O. Yu. Influence of cadmium compounds on the human body. Journal of Emergency Medicine, 2016, no. 7, pp. 109–114. (in Ukrainian) https://doi.org/10.22141/2224-0586.7.78.2016.86103
- Aziz R., Rafiq M. T., Yang Jie, Liu Di, Lu L., He Z., Daud M. K., Li T., Yang X. Impact assessment of cadmium toxicity and its bioavailability in human cell lines (Caco-2 and HL-7702). BioMed Research International, 2014, p. 8. Article ID 839538. https://doi.org/10.1155/2014/839538
- Belyaeva E. A. Cd2+-promoted mitochondrial permeability transition: a comparison with other heavy metals. Acta Biochimica Polonica, 2004, vol. 51, no. 2, pp. 545–551.
- Bezruchko N. V., Rubtsov G. K., Grigorieva O. M. Metallothionein: relationship with oxidative modification of proteins and lipids, monitoring methods. Bulletin of Tomsk state university, 2015, vol. 11, no. 164, pp. 161–168. (in Russian)
- Dmytrukha N. N. On the problem of immunotoxicity lead and cadmium (literature review). Modern problems of toxicology, 2009, 1, pp. 4–9.
- Gordienko V. V. Features of cadmium accumulation in rats of different ages in case of long-term exposition to the salt of metal in low intensity doses. Clinical & Experimental Pathology, 2015, T. XIV, vol. 1, no. 51, pp. 40–43. (in Ukrainian)
- Grintsova N. B., Romaniuk A. M. Functional state of pituitary-ovary system of mature female rats following long-term influence of heavy metals salts and non-hormonal injection. ScienceRise: Biological Science, 2017, vol. 3, no. 6, pp. 4–7. (in Ukrainian)
- Gzhegotsky M. R., Sukhodolska N. V. Influence of cooper, zinc, cadmium and lead on arising threat of miscarriage in women. Reproductive health. Eastern Europe, 2014, no. 1, pp. 11–17. (in Russian)
- Kaminskaya I. A. Adaptive response in human cells with different ability to repair DNA damage Autoref. of PhD thesis in biol. science. Moscow, 1999, 21 p. (in Russian)
- Kippler M., Hoque A. M., Raqib R. Accumulation of cadmium in human placenta interacts with the transport of micronutrients to the fetus. Toxicol. Let. J., 2010, vol. 192, pp. 162–168. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2009.10.018
- Khyzhnyak S. V. Cell functioning under cadmium intoxication. Modern problems of toxicology, 2009, no. 1, pp. 54–58.
- Kolosova I. I. Effect of lead acetate, salts of heavy metals on reproduction. Bulletin of problems in biology and medicine, 2013, vol. 3, no. 6, pp. 4–7. (in Ukrainian)
- Krishna A. K., Mohan K. R. Risk assessment of heavy metals and their source distribution in waters of a contaminated industrial site. Environmen. Sci. Pollut. Res. Int., 2013. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24277434.
- Madich A., Sheremeta V., Hevkan I., Shtapenko O., Fedorova S., Slyvchuk Yu. Cell culture and its possible use in embryonic biotechnology. A manual for basic technique. Kyiv, ArtEkom, 2012. 144 p. (in Ukrainian)
- Marchenko M. L., Bezdenezhnykh N. A., Kudriavets Y. I. Comparative characteristics of the effect of heavy metal compounds on human cells cultivated in vitro. Ukrainian Journal of Occupational health problems, 2008, vol. 3, no. 15, pp. 27–34. Available at: http://opb.org.ua/id/eprint/2479.
- Moulis J. M. Cellular mechanisms of cadmium toxicity related to the homeostasis of essential metals. J. M. Moulis Biometals., 2010, vol. 23, no. 5, pp. 877–896. https://doi.org/10.1007/s10534-010-9336-y
- Mykhashula G., Sukhodolska N. Maternal and umbilical cord blood levels of lead, cadmium, copper and zinc. Proceeding of the 10th Bialystok International Medical Congress for Young Scientists, Bialystok, 2015, p. 388.
- Podolyanska V. V. A complex estimation of children’s health conditions that live on the territory, which is polluted by fluoride and salt of heavy metals. Autoref. of PhD thesis in medical science. Kharkiv, 2001, 16 p. (in Ukrainian)
- Pollack A. Z., Ranasinghe S., Sjaarda L. A., Mumford S. L. Cadmium and reproductive health in women: a systematic review of the epidemiologic evidence. Curr. Environ. Helth. Rep., 2014, vol. 1, no. 2, pp. 172–184. https://doi.org/10.1007/s40572-014-0013-0
- Rudenko I. V. The role of macro- and microelements in development of congenital malformations. Achievements of Biology and Medicine, 2009, vol. 1, no. 13, pp. 94–98. (in Ukrainian)
- Sakamoto M., Yasutake A., Domingo J. L. Relationships between trace element concentrations in chorionic tissue of placenta and umbilical cordtissue: potential use as indicators for prenatal exposure. Environ. Int. J., 2013, vol. 60, pp. 106–111. https://doi.org/10.1016/j.envint.2013.08.007
- Shafran L. M., Pykhteev D. M., Bolshoy D. V. Metallothionein as a biomarker in experiment and clinic. Problems of Biological, Medical and Pharmaceutical Chemistry, 2011, no. 9, pp. 60–64. (in Russian)
- Sukhodolska N. V. Content of zinc, copper lead and cadmium in system mother-placenta-fetus. Experimental and Clinical Physiology and Biochemistry, 2015, no. 2, pp. 69–77. (in Ukrainian)
- Ventskivsky B. M., Osadchuk S. V. Heavy metal content in biological substrates of “Mother-Placenta-Fetus” with the syndrome of fetal growth retardation. J. Medication of Ukraine, 2010, vol. 3, no. 12, pp. 38–41. (in Ukrainian)
- Vladimirov Yu. A. Biological membranes and non-programmed cell death. Soros Educational Journal, 2000, no 9, pp. 11–16. (in Russian)
- Wan L., Zhang H. Cadmium toxicity: effects on cytoskeleton, vesicular trafficking and cell wall construction. Plant Signal Behav., 2012, vol. 7, no. 3, pp. 345–348. https://doi.org/10.4161/psb.18992
- Wang C., Youle R. J. The role of mitochondria in apoptosis. Annual Review of Genetics, 2009, vol.43, pp.95–118. https://doi.org/10.1146/annurev-genet-102108-134850
