Subakut förgiftning med bifentrin ökar nivån av interleukin 1ß i möss njurar och lever
Feb 27, 2022
Bakgrund
Bifentrin tillhör typ I pyretroidinsekticider som interagerar med spänningsstyrda natriumkanaler i neuronmembran [1–3]. Det är neurotoxiskt. Berusning leder till döden hos målorganismer. Man trodde att pyretroider var säkra för däggdjur eftersom de metaboliserades ilever(klyvs vid den centrala esterbindningen). Metaboliterna: cis-3-(2-klor-3,3,3-trifluorprop-1-en-1-yl)-2,{ {8}}dimetylcyklopropankarboxylsyra (CFMP) och 3-fenoxibensoesyra (3-PBA) anses vara relativt icke-toxiska och transporteras med urin. Studierna utförda av Wielgomas et al. visade att pyretroid-me-taboliter detekterades i urinprover från stads- och landsbygdsbefolkningar [4, 5]. Det finns bevis för att pyretroidförgiftning hos däggdjur (människor och djur) kan leda till hälsoproblem [6–8]. Akut förgiftning med bifentrin hos däggdjur ger aggressiv sparring, känslighet för stimuli och tremor [1, 9, 10]. Eftersom bifentrin används inom jordbruk och trädgårdsodling för skadedjursbekämpning finns det risk för kronisk exponering av människor med rester av bekämpningsmedel i livsmedel. Föreningen anses vara måttligt giftig in vivo för ryggradsdjur jämfört med andra pyretroider [11]. Det finns färska rapporter om möjlig immuntoxicitet och proinflammatorisk effekt av pyretroider hos ryggradsdjur som utvecklas på grund av oxidativ stress. Glutation-S-transferaser (GST) har en funktion i bifentrinmetabolismen. Bifentrin och andra pyretroider hämmar GSTs i en konkurrensmekanism ileverav icke-målorganismer som producerar oxidativ stress [12–15]. Syftet med studien var att kontrollera om subakut förgiftning med bifentrin påverkar proinflammatoriskt interleukin 1ß och tumörnekrosfaktor (TNF ) injurarsåväl somleveroch funktionen hos dessa organ.
Nyckelord:Bifentrin, interleukin1ß, Pro-inflammatoriska egenskaper, Njure, lever
CISTANCHE KOMMER FÖRBÄTTRA NJUR-/NJURFUKTIONEN
Metoder
inställningarStudieprojektet godkändes av den lokala etiska kommittén i Lublin, Polen och den institutionella kommittén för djurvård och användning vid medicinska universitetet i Lublin, Polen. Båda författarna hade utbildning i att planera och genomföra experiment på djur. Bifenthrin köptes från Organic Chemistry Institute (Annopol, Warszawa, Polen). Saltlösning köptes från Glenmark Pharmaceuticals (Warszawa, Polen). Experimentet utfördes vid Center for Experimental Medicine vid The Medical University of Lublin. De europeiska, polska och utfärdade av Medical University of Lublin riktlinjer för användning av djur följdes. Det fanns standardlaboratorieförhållanden (12 timmar ljus/12 timmar mörkercykel, temperatur 21–22 grader, luftfuktighet 55–60 procent). Djuren föddes upp vid Center for Experimental Medicine vid The Medical University of Lublin (uppfödare nr 077 registrerad vid ministeriet för vetenskap och högre utbildning, Warszawa, Polen). Theherd härstammar från Charles River (Köln, Tyskland). Mössen hade fri tillgång till vatten (steriliserat med UV) och djurfoder ad libitum. Fodret för gnagare köptes från Altromin International (Lage, Tyskland).
Provstorlek
Totalt användes 32 av 6-veckogamla (de var unga icke-gravida vuxna) honalbino schweiziska möss som vägde 20–26 g i början av studien. De delades slumpmässigt in i 4 grupper om 8: – kontroller som fick koksaltlösning dagligen ip i 28 dagar – djur som fick bifentrin ip i dosen 1,61 mg/kg i 28 dagar (grupp 1) – djur som fick bifentrin ip i dosen 4,025 mg /kg i 28 dagar (grupp 2) – djur som får bifentrin ip i dosen 8,05 mg/kg i 28 dagar (grupp 3). Doserna valdes enligt vår tidigare erfarenhet av denna pyretroid [15]. Dosen på 8,05 mg/kg ansågs vara 0,5 LD 50 [15].
Tester och mätningar
På dag 29 avlivades djuren genom halshuggning. Det fanns ingen anestesi tidigare då vi var oroliga över biokemiska blodparametrar. Prover av venöst blod togs. Deleverochnjurarvägdes med en laboratorievåg (MFD tillverkad av A&D CO., LTD, Seoul, Korea). Organen homogeniserades med en mekanisk mixer MPW-120 (MPW Med. Instruments, Warszawa, Polen) i 0.1 mol buffert av Tris-HCl, med pH 7,4. Provet på 0,5 g vävnad blandades i 5 ml buffert. Homogenaten centrifugerades under 15 minuter (5000 xg) två gånger. Sigma1-6P-centrifugen (Polygen, Engelwood, NY, USA) användes. Supernatanten användes för att mäta IL-1ß- och TNF-koncentrationer med ELISA-tester. IL-1ß- och TNF ELISA-kiten köptes från tillverkaren (Cloud-Clone Corp., Houston, TX, USA). Kreatininkoncentration och alanintransaminas (ALT) aktivitet i blodserum mättes med ErbaMannheim XL-600 biokemianalysator (Mannheim, Tyskland).
Statistisk analys
Resultaten analyserades med IBM SPSS Statistics (v. 21) (Statsoft Sp.zo.o., Cracow, Polen). Överensstämmelsen mellan fördelningen av variabler och den hypotetiska normalfördelningen kontrollerades med Shapiro-Wilks normalitetsteste. De erhållna resultaten presenterades med hjälp av de grundläggande delarna av beskrivande statistik (medelvärde ± SD eftersom resultaten var normalfördelade). Den jämförande analysen för de studerade variablerna utfördes med hjälp av parametriska statistiska tester. För kvantitativa egenskaper av kontinuerlig karaktär med normalfördelningar användes det parametriska Students t-test, där resultaten från två grupper jämfördes. I de återstående fallen användes Mann-Whitney U för två prover för kvantitativa egenskaper. De observerade skillnaderna ansågs statistiskt signifikanta vid sid<>
Resultat
Njuremassan skiljde sig inte åt mellan grupperna. Det var (medelvärde±SD) {{0}}.16 ±0.02 g i kontroller, 0.16± 0.{ {14}}1 g i grupp 1, 0,16 ±0,03 g i grupp 2 och 0,16± 0,04 g i grupp 3. Inte hellerlevermassa som den var 1,24 ±0,18 g i kontrollerna, 1,33 ±0,16 g i grupp 1, 1,35 ±0,2 g i grupp 2, 1,35± {{16 }}.2g i grupp 3. Kreatininkoncentrationen skilde sig inte mellan grupperna och den var 0.2± 0.0mg/dl i kontrollgruppen, 0 .2± 0.02mg/dl i grupp 1, {{30}}.2± 0.03mg/dl i grupp 2 och 0.2 ±0.04 mg/dl i grupp 3. ALT-aktiviteten var 51± 12 U/l i kontroller, 60±13 U/l i grupp 1, 80±9 U/l i grupp 2 och 135± 20 U/l i grupp 3. Skillnaden mellan grupp 3 och kontroller var statistiskt signifikant (s<0.05). the="" interleukin="" 1ß="" concentration="" in="" the="">leverav kontrollerna var 53,5 ±23,9 pg/ml, i grupp 1–54,1± 33,5 pg/ml, 2–59,1± 60,0 pg/ml (p<0.05), 3–99="" ±79.9="" pg/ml="" (p=""><0.05 vs="" controls).="" in="" the="">njurarav kontrollerna var det 3,9±2,3 pg/ml, grupp 1–6,8 ± 10,6 pg/ml, 2–9,8± 7,9 pg/ml och 3–11,2 ±5,2pg/ml. Det fanns en statistiskt signifikant skillnad mellan grupp 1,2 och 3 jämfört med kontroller (s<0.05). the="" tnfα="" levels="" did="" not="" significantly="" differ="" in="" the="" groups="" exposed="" to="" bifenthrin="" in="" comparison="" with="" controls="" neither="" in="" the="">leverinte heller injurar. Deleverskada biomarkörer visades det Tabell 1 ochnjurebiomarkörer i tabell 2.
CISTANCHE KOMMER FÖRBÄTTRA NJUR-/NJÄRSMÄRTA
Diskussion
I vårt experiment visade det sig att det fanns en signifikant ökning av interleukin 1ß hos mössleverochnjurar. Den var proportionell mot dos av bifentrin som användes i den experimentella modellen för subakut förgiftning. Denjurarvar mer påverkade av främlingsfientliga änlever.I studien av Pawar et al. det förklarades att berusning med pyretroider producerade oxidativ stress injurar.Det bekräftades genom att detektera en signifikant minskning av nivåerna av tioler injurarav djur som exponerats för en pyretroid. Förgiftning med främlingsmedlet orsakade en signifikant minskning av superoxiddismutas (SOD) och katalasaktivitet injurar.Histopatologisk utvärdering avnjuraravslöjade blödningar i cortex och kärna, tubulära degenerativa förändringar med stängning av lumen och minskning av Bowmans kapselutrymme [16]. I vår studie kunde vi på grund av begränsade ekonomiska resurser inte utföra histopatologisk undersökning av inre organ. Den hepatotoxiska effekten av bifentrin var synlig i vår studie då vi upptäckte en ökad aktivitet av ALT i gruppen som exponerades för den högsta dosen av bekämpningsmedlet och signifikant ökning av interleukin 1ß-koncentrationen i gruppen. IL-1 och TNF syntetiseras i makrofager och monocyter. De utsöndras i blodet, tack vare vilket de har en systemisk effekt. TNF är ett av de första cytokinerna som uppträder under inflammation [17]. TNF stimulerar ökad produktion av interleukin 1ß, vilket sker under oxidativ stress som varar under längre tid [18]. Detta kan förklara varför TNF under loppet av vårt experiment som varade i 28 dagar inte skilde sig signifikant mellan de experimentella grupperna, och interleukin 1ß gjorde det. I en annan studie utförd på vår avdelning visades att subakut förgiftning med en annan pyretroid lambdacyhalothrin också gav en signifikant ökning av interleukin 1ß hos mössnjurarochlever [19].
I en liknande studie med bifentrin användes den i dosen 8 mg/kg och minskad rörelseaktivitet hos möss, vilket bekräftade dess neurotoxiska effekt. Dessutom ökade det ALT-aktiviteten i möss blodserum och ledde till bildning av lymfocytinfiltrationer ileverefter subakut förgiftning som visar att förutom neuroner, producerar förgiftning med bifentrinleverfungerar också fel [15]. I den aktuella studien kunde vi inte utföra histopatologisk undersökning, men när vi lärde oss av den citerade publikationen förväntade vi oss liknande förändringar ileverDeleverär mycket sannolikt att skadas av alla främlingsfientliga läkemedel som metaboliseras i det organet. Bifenthrin genomgår oxidativ metabolism vilket leder till bildning av 4'-hydroxi-bifentrin och hydrolys av levermikrosomer hos gnagare såväl som hos människor [20, 21]. I vår studie använde vi unga vuxna möss, eftersom unga gnagare har lägre förmåga att metabolisera pyretroider. Hos gnagarungar som exponeras för bifentrin kan bekämpningsmedlet passera deras blod-hjärnbarriär, ackumuleras i hjärnan och producera log-varaktiga neurobeteendeunderskott [22]. Dar et al. administrerad bifentrin till råttor i upp till 30 dagar inducerade en oxidativ stress ilever, njuraroch lungor [23]. Det finns publikationer om de immunotoxiska effekterna av bifentrin på zebrafiskembryon. I experimentet utfört av Jin et al. Det visades att exponering för bifentrin ökade nivåerna av interleukin 1ß, interleukin 8, kaspas 9 och 3 i embryon exponerade för S-cisbifentrin [14]. Park et al. bekräftade att bifentrinförgiftning under embryogenes av zebrafisk inducerade utvecklingstoxicitet, inflammation och minskar angiogenes [20].
Interleukin 1 är en signalmolekyl som reglerar immunsvaret, förmedlar funktion av leukocyter, lymfocyter, fungerar som pyrogen och förmedlar utveckling av kronisk inflammation [24]. Därför valdes det i vårt experiment som en markör för vävnadsstress och inflammatoriskt svar på främlingsfientliga ämnen. TNF är också ett proinflammatoriskt cytokin som spelar en roll i autoimmuna störningar och neoplasmautveckling. Resultaten av vår studie liknar resultaten som erhållits av Wang et al. som genomförde ett experiment på hanmöss exponerade för bifentrin i 3 veckor och bekräftade immunotoxisk effekt av pyretroiden [25]. En annan studie publicerad av Wang et al. belyst mekanismerna för bifentrins immuntoxicitet i murina makrofager. Exponering för bifentrin hämmade transkriptionsnivåer av interleukin 6 och TNF på grund av lipopolysackaridstimulering. Berusning med bifentrin ökade reaktiva syrearter och ledde till oxidativ stressrelaterade geners dysreglering [26].
I en nyligen publicerad publikation Jin et al. bekräftade att oral exponering av hanmöss för bifentrin vid dosen 20 mg/kg i 3 veckor ökade nivåerna av proinflammatoriska cytokiner och minskade aktiviteten av antioxidantenzymer (SOD, glutationperoxidas) på grund av oxidativ stress under förgiftning med pyretroiden. [27]. Många andra författare är överens om att pyretroider skadar inre organ via oxidativ stress [28–30]. Det finns också data om immunmodulerande effekt av pyretroider hos människor. I studien utförd av Neta et al. många proinflammatoriska cytokiner mättes i blodprov från navelsträngen vid födseln från 300 nyfödda barn (inklusive interleukin 1ß, TNF, interleukin 6, interleukin 10) med prenatal exponering för permetrin. Författare fann en minskning av interleukin 10 hos dessa barn som kan öka risken för allergiska sjukdomar och astma senare i livet [31]. Samtidigt rekommenderas permetrin, liksom bifentrin som tillhör typ I-pyretroider, för förebyggande av malaria av Världshälsoorganisationen även för gravida kvinnor [32]. Visst måste fördelen med att använda det överväga de möjliga biverkningarna.
CISTANCHE KOMMER FÖRBÄTTRA NJUR-/NJÖRSJUKDOMAR
Vår studie visar att även låg dos bifentrin orsakar en signifikant ökning av interleukin 1ß hos mössnjurevilket visar att inflammation injureförekommer även vid mycket låga doser. Det är kopplat till det faktum att metaboliter av pyretroiden elimineras med urin. 3-PBA är den vanligaste detekterade urinmetaboliten av flera pyretroider [33]. Det detekteras i urin från barn och vuxna från landsbygds- och stadsområden, vilket bekräftar utbredd exponering av mänsklig befolkning för dessa föreningar [4]. Studier i djurmodeller stödjer detta påstående. Amin et al. bekräftad nefrotoxicitet av deltametrin, hos havskatt [34]. Abdel-Daim et al. registrerade också pyretroids nefrotoxiska effekt i tilapia [35]. Även om moderna laboratorier kan mäta olika biomarkörer för immuntoxicitet, hepatotoxicitet och nefrotoxicitet, valde vi på grund av begränsade ekonomiska resurser endast de fåtal som visas ovan.
Slutsatser
Subakut förgiftning med bifentrin ökar signifikant interleukin 1ß-koncentrationen ileverochnjurari en dosproportionell nivå. Det åtföljs av ALT-ökning. Det bekräftar nefrotoxiska och hepatotoxiska och pro-inflammatoriska effekter av bifentrin i icke-målorganismer.
