Завантажити повний текст у PDF

Khopta NS, Romaniuk AL, Netchitajlo LJ, Ersteniuk AM. Metabolic processes in the body and bones of experimental animals under conditions of exposure by cadmium and nitrite ions. Bìol Tvarin. 2025; 27 (1): 15–20. DOI: 10.15407/animbiol27.01.015.
https://doi.org/10.15407/animbiol27.01.015
Received 13.01.2025 ▪ Revision 08.03.2025 ▪ Accepted 20.03.2025 ▪ Published online 11.04.2025

Метаболічні процеси в організмі та в кістках експериментальних тварин за умов впливу іонів кадмію та нітритів

Н. С. Хопта, А. Л. Романюк, Л. Я. Нечитайло, А. М. Ерстенюк
Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Івано-Франківський національний медичний університет, вул. Галицька, 2, м. Івано-Франківськ, 76018, Україна

Важкі метали, до яких належить кадмій, а також нітрати й нітрити відносять до найбільш поширених полютантів довкілля. Відомо, що стан кісткової тканини визначається узгодженістю процесів де- та ремінералізації, збалансованістю кальцій-фосфатного обміну, вмістом есенціальних біоелементів, активністю ензимів, що забезпечують ступінь мінеральної щільності кісток. В експерименті вивчали маркери кісткового метаболізму у плазмі крові та стегнових кістках білих щурів-самців за умов комплексної дії іонів кадмію і нітритів. Інтоксикацію тварин здійснювали упродовж десяти діб уведенням відповідної солі (водний розчин NaNO₂ з питною водою та внутрішньом’язово розчин CdCl₂) у дозі 1/10 LD₅₀ щоденно один раз на добу. Показники кісткового метаболізму досліджували на 1-шу, 14-ту та 28-му доби після завершення введення токсикантів. У плазмі крові визначали концентрацію загального й іонізованого кальцію, магнію, фосфатів, оксипроліну, активності лужної і кислої фосфатаз за стандартизованими методиками. Вміст у стегнових кістках біоелементів кальцію, магнію, цинку, купруму й токсичного кадмію визначали на атомно-абсорбційному спектрофотометрі С-115ПК. Мінеральну щільність кісткової тканини (МЩКТ) визначали методом рентгенівської денситометрії. Експеримент проводили з дотриманням вимог біоетики. Результати дослідження показали, що за умов комплексної дії досліджуваних токсикантів у плазмі крові відбуваються суттєві зміни концентрації загального й іонізованого кальцію, магнію, фосфатів. Зростає концентрація оксипроліну та активність кислої фосфатази як маркерів діяльності остеокластів. Водночас активність лужної фосфатази знижується, що свідчить про пригнічення функції остеобластів. У мінеральній фазі стегнових кісток виявили зменшення вмісту остеотропних біоелементів на тлі зростання токсичного кадмію. Також суттєво знижувалася мінеральна щільність стегнових кісток, особливо в ділянках головки та шийки. Найбільші зміни спостерігали на 14-ту і 28-му доби після введення токсикантів. Одержані результати засвідчують порушення кальцій-фосфатного обміну та процесів ремоделювання кісткової тканини в інтоксикованих щурів, зокрема про переважання процесів остеокластичної резорбції над остеосинтезом.

Ключові слова: кадмію хлорид, натрію нітрит, кісткова тканина, маркери кісткового метаболізму, остеотропні біоелементи, мінеральна щільність

1. Boykiv DP. Biochemical indicators in the norm and in pathology: Educational guide. Ed. by Sklyarova OY. Kyiv, Medicine, 2007: 320 p. (in Ukrainian)
2. Briefing on the environmental damage caused by the russia’s war of aggression against Ukraine (February 10 — February 23, 2024). EcoZagroza. Official resource of the Ministry of Environmental Protection and Natural Resources of Ukraine, 06.03.2024. Available at: https://ecozagroza.gov.ua/en/news/141
3. Chen A, Kim SS, Chung E, Dietrich KN. Thyroid hormones in relation to lead, mercury, and cadmium exposure in the National Health and Nutrition Examination Survey, 2007–2008. Environ Health Perspect. 2012; 121 (2): 181–186. DOI: 10.1289/ehp.1205239.
4. Datsko O. The impact of war on agricultural land. Research of the Sumy National Agrarian University. Ukraine War Environmental Consequences Work Group. 24.12.2024. Available at: https://uwecworkinfo/uk/seeds-of-metal-how-war-is-polluting-ukraines-farmland-and-threatening-food-security/#more-3917> (in Ukrainian)
5. Donets IM, Yeroshenko HA, Hryhorenko AS, Shevchenko KV, Kinash OV. Impact of sodium nitrite and ponсeau 4R on respiratory system: Theoretical grounding and significance at: DOI: 10.31718/2077-1096.21.4.173. (in Ukrainian)
6. Grote-Koska D, Klauke R, Brand K, Schuman G. Alkaline phosphatase activity — pH impact on the measurement result. Clin Chem Lab Med. 2017; 55 (7): 146–149. DOI: 10.1515/cclm-2016-0771.
7. Huang L, Zeng X, Sun Z, Wu A, He J, Dang Y, Pan D. Production of a safe cured meat with low residual nitrite using nitrite substitutes. Meat Sci. 2020; 162: 108027. DOI: 10.1016/j.meatsci.2019.108027.
8. Janaydeh M, Ismail A, Zulkifli SZ, Omar H. Toxic heavy metal (Pb and Cd) content in tobacco cigarette brands in Selangor state, Peninsular Malaysia. Environ Monit Assess. 2019; 191 (10): 637. DOI: 10.1007/s10661-019-7755-y.
9. Khopta NS, Bazalytska IS, Ersteniuk AM. Some aspects of toxic effects of cadmium on organism of experimental. J Ed, Health Sport. 2017; 7 (3): 559-69. Available at: https://apcz.umk.pl/JEHS/article/view/4398
10. Khopta NS, Ersteniuk AM. Metabolic changes in the bone tissue of animals under conditions of experimental cadmiosis. ScienceRise Biol Sci. 2018; 5 (14): 31–35. DOI: 10.15587/2519-8025.2018.147090. (in Ukrainian)
11. Lemoine A, Pauliat-Desbordes S, Challier P, Tounian P. Adverse reactions to food additives in children: A retrospective study and a prospective survey. Arch Pédiatr. 2020; 27 (7): 368–371. DOI: 10.1016/j.arcped.2020.07.005.
12. Millán JL. Alkaline phosphatases: Structure, substrate specificity and functional relatedness to other members of a large superfamily of enzymes. Purinerg Signall. 2006; 2: 335–341. DOI: 10.1007/s11302-005-5435-6.
13. Muniyan S, Chaturvedi NK, Dwyer JG, LaGrange CA, Chaney WG, Lin MF. Human prostatic acid phosphatase: Structure, function and regulation. Intern J Mol Sci. 2013; 14 (5): 10438–10464. DOI: 10.3390/ijms140510438.
14. Nechytailo The content of Cadmium and Zinc in the ecosystem of Ciscarpathian region and the impact of Cadmium intoxication on the trace element status of the body of experimental animals. Med Clin Chem. 2018; 20 (4): 60–65. Available at: https://ojs.tdmu.edu.ua/index.php/MCC/article/view/9797 (in Ukrainian)
15. Nechytailo L, Danyliv S, Kuras L, Shkurashivska S, Buchko Dynamics of changes in cadmium levels in environmental objects and its impact on the bio-elemental composition of living. Brazil J Biol. 2024; 84: e271324. DOI: 10.1590/1519-6984.271324.
16. Nenonen A, Cheng S, Ivaska KK, Alatalo SL, Lehtimäki T, Schmidt-Gayk H, Uusi-Rasi K, Heinonen A, Kannus P, Sievänen H, Vuori I, Väänänen HK, Halleen JM. Serum TRACP 5b is a useful marker for monitoring alendronate treatment: comparison with other markers of bone turnover. J Bone Miner Res. 2005; 20 (10): 1804–1812. DOI: 10.1359/JBMR.050403.
17. Nosivets DC. Study of the level of bone alkaline phosphatase in blood serum of rats with experimental equivalents of hypothyroidism and osteoarthritis against the background of nonsteroidal anti-inflammatory drugs and paracetamol. Ukr J Med Biol Sports. 2021; 6 (1): 33–36. DOI: 26693/jmbs06.01.032. (in Ukrainian)
18. Pinto E, Cruz M, Ramos P, Santos A, Almeida A. Metals transfer from tobacco to cigarette smoke: Evidences in smokers’ lung tissue. J Hazard Mater. 2017; 325: 31–35. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2016.11.069.
19. Radike M, Warshawsky D, Caruso J, Goth-Goldstein R, Reilman R, Collins T, Yaeger M, Wang J, Vela N, Olsen L, Schneider J. Distribution and accumulation of a mixture of arsenic, cadmium, chromium, nickel, and vanadium in mouse small intestine, kidneys, pancreas, and femur following oral administration in water or feed. J Toxicol Environ Health. 2002; 65 (23): 2029–2052. DOI: 10.1080/00984100290071324.
20. Shatorna VF, Onul NM, Zemlany OA, Stryzhak OV. Changes in the morphogenesis of bone tissue under the influence of heavy metals (review of scientific literature data). Persp Innov Sci Ser Med. 2024; 2 (36): 1308–1318. DOI: 10.52058/2786-4952-2024-2(36)-1308-1318. (in Ukrainian)
21. Tiron OI. Main exogenous and endogenous factors that can influence the morphofunctional characteristics of the thyroid gland (literature review). Rep Vinnytsia Nat Med Univer. 2018; 22 (4): 760–765. DOI: 10.31393/reports-vnmedical-2018-22(4)-32. (in Ukrainian)
22. Trakhtenberg IM, Babienko VV. Biological consequences of environmental pollution with nitrites and nitrates. J Integr Anthropol. 2013; 1 (21): 37–39. Available at: https://anthropology.odmu.edu.ua/?p=5088&lang=en (in Ukrainian)
23. Weiß CH. StatSoft, Inc., Tulsa, OK.: Statistica, version 8. AStAAdv.Stat. Analysis. 2007; 91 (3): 339–341. DOI: 10.1007/s10182-007-0038-x.
24. Wexler P (ed.). Encyclopedia of Toxicology. A reference Work. 3^rd Academic Press; 2014: 5220. ISBN 978-0-323-85434-4. Available at: https://www.sciencedirect.com/referencework/9780323854344/encyclopedia-of-toxicology
25. Zaitseva OV, Shandrenko SG, Veliky MM. Biochemical markers of collagen type I metabolism in bone tissue. Ukr Biochem J. 2015; 87 (1): 21–32. DOI: 10.15407/ubj87.01.021.