Оцінка цитотоксичності малих концентрацій іонів кадмію на клітини кісткового мозку щурів in vitro
Анотація
Відомо, що іони кадмію накопичуються в клітинах, призводячи до порушень їх метаболізму. В даній роботі було вивчено вплив малих концентрацій іонів кадмію на культуру клітин кісткового мозку щурів, отриманих з os femoris, та оцінено прояви їх цитотоксичності. Для дослідження був обраний діапазон концентрацій іонів кадмію у культуральному середовищі 0,1–10 мкМ/л. Цитотоксичність кадмію оцінювали за ступенем адгезії клітин, їх морфології, щільністю культури, цілісністю мембран клітин, кількістю апоптотичних клітин. Ступінь ушкодження ДНК оцінювали за кількістю клітин з мікроядрами та фрагментацією ядерної ДНК. Показано, що довготривалий вплив іонів кадмію в концентраціях 0,1; 0,5; 1,0 та 10,0 мкМ/л на клітини кісткового мозку in vitro несе чіткий цитотоксичний ефект, при цьому ступінь проявів залежить від часу експозиції та концентрації токсиканту. Експозиція з кадмієм у концентраціях 0,1 та 0,5 мкМ/л призводить до невисокого зниження адгезії клітин, не призводить до змін середнього розміру і серйозного пошкодження клітинної мембрани, при цьому збільшується лише кількість клітин, що перебувають на ранній стадії апоптозу (на 11% и 15% при культивуванні клітин у присутності Cd2+ у концентрації 0,1 і 0,5 мкМ/л відповідно), яка є оборотною і не призводить до фрагментації ядерної ДНК. Експозиція з кадмієм у концентраціях 1,0 та 10,0 мкМ/л призводить до значного зниження адгезії клітин, зменшення середнього розміру клітин у 1,3 і 1,8 разів відповідно, сильного пошкодження клітинної мембрани. Із зростанням концентрацїї Cd2+ до 1,0 і 10,0 мкМ/л відбувається зниження кількості клітин з непошкодженою мембраною на 27 і 50% відповідно. При експозиції з Cd2+ у концентрації 1,0 і 10,0 мкМ/л на 10 і 4 добу спостереження відповідно зростає частка клітин, що перебувають як на ранній, так і на пізній стадіях апоптозу. Вплив іонів кадмію у концентрації 1,0 і 10,0 мкМ/л призводить до суттєвого зростання кількості клітин, що перебувають на необоротній стадії пізнього апоптозу, на 30 добу спостереження. Показано, що довготривалий вплив іонів кадмію в концентраціях 0,5; 1,0 та 10,0 мкМ/л на клітини кісткового мозку in vitro має чіткий генотоксичний ефект: зростає кількість мікроядер та ступінь фрагментації ДНК.
Завантаження
Посилання
Кругляков П.В., Полынцев Д.Г., Вийде С.К., Кислякова Т.В. Способ получения мезенхимальных стволовых клеток из костного мозга млекопитающих и популяция мезенхимальных стволовых клеток, полученная этим способом. Патент RU 2303632, 2007. Заявл. 04.04.2006. Опубл. 27.07.2007. Бюл. №21. /Kruglyakov P.V., Polyntsev D.G., Viyde S.K., Kislyakova T.V. The method of obtaining mesenchymal stem cells from the mammalian bone marrow and the population of mesenchymal stem cells obtained by this method. Patent RU 2303632. 2007. Declared 04.04.2006. Published 27.07.2007. Bulletin no. 21./
Сі У, Плотніков А., Пирiна I. та ін. Дослідження ступеня ушкодження ДНК клітин кісткового мозку щурів при довготривалому вживанні ними малих доз кадмію // Вісник Львівського університету. Серія біологічна. – 2016. – Вип.73. – С. 109–113. /Si Wu, Plotnikov A., Pyrina I. et al. The investigation of damage extent of DNA from rat bone marrow cells under the long-term consumption of low doses of cadmium // Visnyk of the Lviv University. Series Biology. – 2016. – Issue 73. – P. 109–113./
Широкова А.В. Апоптоз. Сигнальные пути и изменение ионного и водного баланса клетки // Цитология. – 2007. – Т.49, №5. – С. 385–394. /Shirokova A.V. Apoptosis. Signaling network and changes of cell ion and water balance // Tsitologiya. – 2007. – Vol.49, no. 5. – P. 385–394./
Benton C.B. Bone marrow isolation, crushing technique. Millipore bone marrow harvesting and hematopoietic stem cell isolation kit protocol. 2009. (http://www.bu.edu/flow-cytometry/files/2010/10/Isolation-of-Bone-Marrow-byBone-Crushing.pdf)
Cadena-Herrera D., Esparza-De Lara J.E., Ramírez-Ibañez N.D. et al. Validation of three viable-cell counting methods: Manual, semi-automated, and automated // Biotechnology Reports. – 2015. Vol.7. – P. 9–16.
Dhawan A., Bajpayee M., Pandey A.K., Parmar D. Protocol for the single cell gel electrophoresis / Сomet assay for rapid genotoxicity assessment. – Lucknow, India: Industrial Toxicology Research Centre; 2003.
(http://www.cometassayindia.org/protocol%20for%20comet%20assay.pdf)
Elsafadi M., Manikandan M., Atteya M. et al. Characterization of cellular and molecular heterogeneity of bone marrow stromal cells // Stem Cells International. – 2016. – http://doi.org/10.1155/2016/9378081.
Fenxi Zhang, Tongming Ren, Junfang Wu TGF-β1 induces apoptosis of bone marrow-derived mesenchymal stem cells via regulation of mitochondrial reactive oxygen species production // Experimental and Therapeutic Medicine. – 2015. – Vol.10, issue 3. – P. 1224–1228.
Guava Millipore Nexin protocol. Users Guide. Merck-Millipore, 2016.
Hart B.A., Keating R.F. Cadmium accumulation and distribution in human lung fibroblasts // Chemico-Biological Interactions. – 1980. – Vol.29, issue 1. – P. 67–83.
Hui Wang, Zheng Liu, Wenxiu Zhang et al. Cadmium-induced apoptosis of Siberian tiger fibroblasts via disrupted intracellular homeostasis // Biol. Res. – 2016. – Vol.49. – http://doi.org/10.1186/s40659-016-0103-6.
Jin Long-Jin, Lou Zhe-Feng, Dong Jie-Ying et al. Effects of cadmium and mercury on DNA damage of mice bone marrow cell and testicle germ cell in vitro // J. Carcinogenesis, Teratogenesis & Mutagenesis. – 2004. – Vol.16 (2). – P. 94–97.
Khan H.A., Arif I.A., Sudimack A.G., Williams J.B. Cytotoxic effects of cadmium and paraquat on avian skin fibroblasts // Annual Research & Review in Biology. – 20104. – Vol.4 (11). – P. 1757–1768.
Novoselova K.A., Zlatnik E.Yu., Lysenko I.B. et al. Analysis of apoptotic processes in bone marrow cell culture of lymphoma (L) patients (pts) // Journal of Clinical Oncology. – 2014. – Vol. 32, no. 15. – Suppl. –e14018.
Oliveira-Martins C.R., Grisolia C.K. Determination of micronucleus frequency by acridine orange fluorescent staining in peripheral blood reticulocytes of mice treated topically with different lubricant oils and cyclophosphamide // Genet. Mol. Res. – 2007. – Vol.6 (3). – P. 566–574.
Shadi Abu-Hayyeh, Minder Sian, Keith J.G. et al. Cadmium accumulation in aortas of smokers // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. – 2001. – Vol.21. P. 863–867.
Tie-Long Chen, Guang-Li Zhu, Jian-An Wang et al. Apoptosis of bone marrow mesenchymal stem cells caused by hypoxia/reoxygenation via multiple pathways // Int. J. Clin. Exp. Med. – 2014. – Vol.7 (12). – P. 4686–4697.
Toxicological Рrofile for Cadmium. U.S. Department of Health and Human Services, 2012. (http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp5.pdf)
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
