Вплив фториду натрію на розвиток та виживання зародків в'юна
Анотація
Актуальність. Дослідження впливу фториду на клітинному рівні, як одного з поширених забруднювачів довколишнього середовища, все ще має суттєве значення для біофізики, медицини та екології, оскільки його вплив на ембріональні об’єкти є маловивченим.
Метою роботи було: 1) дослідження впливу фториду натрію (в мінімальній концентрації для пригнічення росту) на морфологічний розвиток зародків в’юна; 2) з’ясування ступеня виживання зародків за присутності в середовищі інкубації фториду натрію та визначення коефіцієнта виживання Кв.
Матеріали і методи. Овуляцію у самок в’юна (Misgurnus fossilis L.) стимулювали внутрішньо-м’язовим введенням самкам хоріогонічного гонадотропіну (500 од.), ікру одержували через 36 год після стимуляції, запліднювали в чашках Петрі суспензією сперміїв за Нейфахом А. А. Стадії розвитку контролювали візуально під бінокулярним мікроскопом МБС-9 з фотографічною приставкою; експериментальні зародки інкубували у розчині Гольтфретера з додаванням фториду натрію до кінцевої мінімальної концентрації 500 мкмоль/л.
Результати. Фторид натрію гальмував розвиток зародків в’юна та призводив до формування дефектів розвитку. Найбільш помітними вадами розвитку, спричиненими фторидом натрію, є зменшення розмірів голови та хвоста личинок, погана пігментація тіла, зміни діаметру очей та рефлексу дотику зародків. У результаті накопичення фториду в клітинах зародків на третю добу розвитку смертність зародків зросла до 88,9%. Загальна кількість личинок, що вижили впродовж 12 діб за дії фториду натрію, становить близько 2%.
Висновки. На досліджуваній моделі зародків в’юна підтверджено пряму тератогенну дію NaF, яку спостерігали інші дослідники на моделі FETAX. Виникнення дефектів розвитку ембріонів холоднокровних, зумовлених NaF, не виключає можливість прояви тератогенних ефектів у теплокровних тварин, зокрема у людини. Уникнення надмірного потрапляння фтору в організм через обмеження споживання їжі або напоїв з високим вмістом фтору, використання фтору в засобах по догляду за зубами та інше, може потребувати окремої деталізованої оцінки.
Завантаження
Посилання
Barbier O, Arreola-Mendoza L, Del Razo LM. Molecular mechanisms of fluoride toxicity. Chem Biol Interact. 2010;188(2): 319–33. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2010.07.011
Sharma D, Singh A, Verma K, Paliwal S, Sharma S, Dwivedi J. Fluoride: A review of pre-clinical and clinical studies. Environ Toxicol Pharmacol. 2017;56:297–313. https://doi.org/10.1016/j.etap.2017.10.008
Whitford GM. Intake and metabolism of fluoride. Adv Dent Res. 1994;8(1):5–14. https://doi.org/10.1177/08959374940080011001
Palczewska-Komsa M, Kalisińska E, Stogiera A, Szmidt M. Fluorides in the human bones – selected issues. Pomeranian J Life Sci. 2016;62(1):53–9. (in Polish)
Chouhan S, Lomash V, Flora SJS. Fluoride-induced changes in haem biosynthesis pathway, neurological variables and tissue histopathology of rats. J Appl Toxicol. 2010;30(1):63–73. https://doi.org/10.1002/jat.1474
Cicek E, Aydin G, Akdogan M, Okutan H. Effects of chronic ingestion of sodium fluoride on myocardium in a second generation of rats. Hum Exp Toxicol. 2005;24(2):79–87. https://doi.org/10.1191%2F0960327105ht505oa
McIlwain BC, Ruprecht MT, Stockbridge RB. Membrane Exporters of Fluoride Ion. Annu Rev Biochem. 2021;90:559–79. https://doi.org/10.1146/annurev-biochem-071520-112507
Berbasova T, Nallur S, Sells T, Smith KD, Gordon PB, Tausta SL, et al. Fluoride export (FEX) proteins from fungi, plants and animals are 'single barreled' channels containing one functional and one vestigial ion pore. PLoS ONE. 2017;12(5):e0177096. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0177096
Wang AG, Xia T, Chu QL, Zhang M, Liu F, Chen XM, et al. Effects of fluoride on lipid peroxidation, DNA damage and apoptosis in human embryo hepatocytes. Biomed Environ Sci. 2004;17(2):217–22.
Ha J, Chu Q, Wang A, Xia T, Yang K. Effects on DNA damage and apoptosis and p53 protein expression induced by fluoride in human embryo hepatocytes. Wei Sheng Yan Jiu. 2004;33(4):400–2. (in Chinese)
Jeng JH, Hsieh CC, Lan WH, Chang MC, Lin SK, Hahn LJ, et al. Cytotoxicity of sodium fluoride on human oral mucosal fibroblasts and its mechanisms. Cell Biol Toxicol. 1998;14:383–9. https://doi.org/10.1023/a:1007591426267
Agalakova NI, Gusev GP. Molecular Mechanisms of Cytotoxicity and Apoptosis Induced by Inorganic Fluoride. International Scholarly Research Notices. 2012:403835. https://doi.org/10.5402/2012/403835
Toft G, Rignell-Hydbom A, Tyrkiel E, Shvets M, Giwercman A, Lindh CН, et al. Semen quality and exposure to persistent organochlorine pollutants. Epidemiology. 2006;17(4):450–8. https://doi.org/10.1097/01.ede.0000221769.41028.d2
Hansen C, Luben TJ, Sacks JD, Olshan A, Jeffay S, Strader L, et al. The effect of ambient air pollution on sperm quality. Environ Health Perspect. 2010;118(2):203–9. https://doi.org/10.1289/ehp.0901022
Ghosh S, Ghosh D. Impact of fluoride toxicity on fresh water fishes: A mini review. Int J Adv Innov Res. 2019;6(2(II)):13–8. Available from: https://iaraedu.com/pdf/ijair-volume-6-issue-2-ii-april-june-2019.pdf
Cao J, Chen J, Wang J, Wu X, Li Y, Xie L. Tissue distributions of fluoride and its toxicity in the gills of a freshwater teleost, Cyprinus carpio. Aquat Toxicol. 2012;130–131:68–76. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2012.11.022
Bhatnagar C, Bhatnagar M, Regar BC. Fluoride-induced histopathological changes in gill, kidney, and intestine of fresh water teleost, Labeo rohita. Fluoride. 2007;40(1):55–61.
Shi X, Zhuang Р, Zhang L, Feng G, Chen L, Liu J, et al. Growth inhibition of Siberian Sturgeon (Acipenser Baerii) from dietry and waterborne fluoride. Fluoride. 2009;42(2):137–41. Available from: https://www.fluorideresearch.org/422/files/FJ2009_v42_n2_p137-141.pdf
Vishal R, Gaur R. Impact of high sodium fluoride concentration on length-weight relationship and condition factor in Puntius ticto of lake Nainital, India. Journal of Global Biosciences. 2015;4(1):1180–5. Available from: https://www.mutagens.co.in/jgb/vol.04/1/09.pdf
Chen S, Boling L, Lin S, Huang Y, et. al. Change of urinary fluoride and bone metabolism indicators in the endemic fluorosis areas of southern china after supplying low fluoride public water. BMC Public Health. 2013;13:156. Availble from: http://www.biomedcentral.com/1471-2458/13/156
Bajpai S, Tripathi M. Retardation of growth after fluoride exposure in catfish, Heteropneustes fossilis (Bloch). In: Bioresources Rural Livelihood. Vol-I Genetics, Biochemistry and Toxicology. 2010. Bio-Green Books. P. 67–173.
Yadav SS, Kumar R, Tripathi M. Effects of fluoride exposure on some enzymatic and histopathological changes in the liver of Heteropneustes fossilis (Bloch). Int J Fauna Biol Stud. 2014;1(5):80–4. Available from: https://www.faunajournal.com/archives/2014/vol1issue5/PartB/16.1-632.pdf
Kale MD, Muley DV. Biochemical Alternation In Fresh Water Fish Labeo Rohita Exposed To The Sodium Fluoride (NAF). IOSR J Environ Sci Toxicol Food Technol. 2015;9:48–52. https://doi.org/10.9790/2402-09134852
Tripathi N, Bajpai S, Tripathi M. Genotoxic alterations induced by Fluoride in Asian catfish, Clarias batrachus (Linn.). Fluoride. 2009;42(4):292–6. Available from: https://fluorideresearch.org/424/424/files/FJ2009_v42_n4_ p292-296.pdf
Ghosh S, Pal S, Ghosh D, Saha K, Syamal AK. Hepatotoxic effects of Sodium Fluoride on Channapunctatus. Int J Sci Res Rev. 2018;7(3):1458–69. Available from: https://www.ijsrr.org/down_1316.php
Fu M, Wu X, He J, Zhang Y, Hua S. Natrium Fluoride Influences Methylation Modifications and Induces Apoptosis in Mouse Early Embryos. Environ Sci Technol. 2014;48(17):10398–405. https://doi.org/10.1021/es503026e
Izquierdo-Vega JA, Sanchez-Gutierrez M, Del Razo LM. Decreased in vitro fertility in male rats exposed to fluoride-induced oxidative stress damage and mitochondrial transmembrane potential loss. Toxicol Appl Pharmacol. 2008;230(3):352–7. https://doi.org/10.1016/j.taap.2008.03.008
Spittle B. Halting the inertia of indifference: fluoride and fertility revisited. Fluoride. 2009;42(3):159–61. Available from: https://www.fluorideresearch.org/423/files/FJ2009_v42_n3_p159-161.pdf
Sun Z, Niu R, Su K, Wang B, Wang J, Zhang J, et al. Effects of sodium fluoride on hyperactivation and Ca2+ signaling pathway in sperm from mice: an in vivo study. Arch Toxicol. 2010;84:353–61 https://doi.org/10.1007/s00204-009-0508-x
Kwon WS, Rahman MS, Pang MG. Diagnosis and prognosis of male infertility in mammal: the focusing of tyrosine phosphorylation and phosphotyrosine proteins. J Proteome Res. 2014;13(11):4505–17. https://doi.org/10.1021/pr500524p
Bantle JA, Finch RA, Fort DJ, Stover EL, Hull M, Kumsher-King M, et al. Phase III interlaboratory study of FETAX part 3. FETAX validation using 12 compounds with and without an exogenous metabolic activation system. J. Appl. Toxicol. 1999;19(6):447–72. https://doi.org/10.1002/(sici)1099-1263(199911/12)19:6%3C447::aid-jat601%3E3.0.co;2-4
Fort DJ, Stover EL, Farmer DR, Lemen JK. Assessing the predictive validity of frog embryo teratogenesis assay – Xenopus (FETAX). Teratog Carcinog Mutagen. 2000;20(2):87–98. https://doi.org/10.1002/(SICI)1520-6866(2000)20:2%3C87::AID-TCM4%3E3.0.CO;2-6
Goyda ОА. Biofizicheskiye aspekty rannego ontogeneza zhivotnykh. [Biophysical aspects of animal early ontogenesis] Kiev: Naukova dumka; 1993. 224 p. (In Russian).
Boіko N, Celevycz M, Sanagurski D. The heavy metal ion influence on the Na+, K+-АТPase activity and the dynamic of transmembrane potential of loach embryos. Visnyk of Lviv University. Biological series. 2002;29:25–31. (In Ukrainian).
Semoсhko О, Bura М, Mandzynets S, Ferensovich Y, Bilyj О, Sanagurski D. Morphological changes loach embryos and larvae Misgurnus fossilis L. for action with led blue type light. Bіophysical bulletin. 2010;24:103–10. (In Ukrainian). Available from: https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/3998/3557
Verholyas MR, Honcharuk VV. Vykorystannya tsytolohichnykh biomarkeriv na rybakh dlya otsinky antropohennoho zahryaznennya morsʹkykh ta prisnykh vod [переклад англійською]. In: Kunakha VA, et all, editors. Faktory eksperymentalʹnoyi evolyutsiyi orhanizmiv: zb. nauk. pratsʹ [переклад англійською]. 2008;4:60–3 (In Ukrainian).
Neifakh АА, Timofeeva МYa. Problemy regulyatsii v molekulyarnoy biologii razvitiya. [Molecular Biology of Development: Problems of regulation]. M.: Nauka; 1978. 336 p. (In Russian).
OECD. Test No. 212: Fish, Short-term Toxicity Test on Embryo and Sac-Fry Stages. OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2. Paris: OECD Publishing, 1998. 20 р. https://doi.org/10.1787/9789264070141-en
Goh EH, Neff AW. Effects of fluoride on Xenopus embryo development. Food Chem Toxicol. 2003;41(11):1501–8. https://doi.org/10.1016/s0278-6915(03)00166-2
Belousov LV, Dabyagan NV, Chunaeva MZ. Posobiye k bol'shomu praktikumu po embriologii [The manual for a large workshop on the embryology]. М.: MSU Publishing House, 1990; P.1. 104 p. (In Russian).
Glants S. Mediko-biologicheskaya statistika [Medical and biological statistics]. M.: Praktika, 1998. 459 р. (In Russian).
Shi J, Dai G, Zhang Z. Relationship between bone fluoride content, pathological change in bone of aborted fetuses and maternal fluoride level. Zhonghua Yu Fang Yi Xue Za Zhi. 1995;29(2):103–5. (in Chinese)
Zhukova AG, Ulanova EV, Shcherbakova DA, Yadykina TK. Dynamics of compensatory mechanisms at early stages of fluorine intoxications. Technologies of living systems. 2011;8(1):10–7. (in Russian)
Yang S, Wang Z, Farquharson C, Alkasir R, Zahra M, Ren G, et al. Sodium fluoride induces apoptosis and alters bcl-2 family protein expression in MC3T3-E1 osteoblastic cells. Biochem Biophys Res Commun. 2011;410(4):910–5. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2011.06.094
Camargo JA. Fluoride toxicity to aquatic organisms: a review. Chemosphere. 2003;50(3):251–64. https://doi.org/10.1016/s0045-6535(02)00498-8
DenBesten P, Li W. Chronic Fluoride Toxicity: Dental Fluorosis. Monogr Oral Sci. 2011;22:81–96. https://doi.org/10.1159/000327028
Bagday А, Zdvizhkov Y, Mandzynets S, Bura M. Morphological aspects of influence of newlysynthesized polymers on the development of loach embryos and larvae during early embryogenesis. Visnyk of Lviv University. Biological series. 2014;68:69–78. (In Ukrainian). Available from: http://publications.lnu.edu.ua/bulletins/index.php/biology/article/view/4503/4541
Chowdhury C, Khijmatgar S, Kumari DP, Chowdhury A, Grootveld M, Hegde C, et al. Fluoride in fish flesh, fish bone and regular diet in south-coastal area of Karnataka state of India. Indian J Dent Res. 2018;29(4):414–7. https://doi.org/10.4103/ijdr.IJDR_653_16
Pak CY, Zerwekh JE, Antich P. Anabolic effects of fluoride on bone. Trends Endocrinol Metab. 1995;6(7):229–34. https://doi.org/10.1016/1043-2760(95)00111-t
Lau KHW, Baylink DJ. Molecular Mechanism of Action of Fluoride on Bone Cells. J Bone Miner Res. 1998;13(11):1660–7. https://doi.org/10.1359/jbmr.1998.13.11.1660
Tripathi A, Tripathi N, Kumar A, Tripathi M. Effect of fluoride on vertebral coloumn of a freshwater fish Channa punctatus. J Appl Biosci, 2006;32(2):164–7.
Strunecka A, Patocka J, Blaylock RL, Chinoy NJ. Fluoride interactions: From molecules to disease. Current Signal Transduction Therapy. 2007;2(3):190–213. https://doi.org/10.2174/157436207781745300
Dumont JN, Schultz TW, Buchanan MV, Kao GL. Frog embryo teratogenesis assay: Xenopus (FETAX)-A short-term assay applicable to complex environmental mixtures. In: Waters MD, Sandhu SS, Lewtas J, Claxton L, Chernoff N, Nesnow S. (eds) Short-Term Bioassays in the Analysis of Complex Environmental Mixtures III. Environmental Science Research, vol 27:393-405. Springer, Boston, MA. 1983. https://doi.org/10.1007/978-1-4613-3611-2_27
Mullenix PJ, Denbesten PK, Schunior A, Kernan WJ. Neurotoxicity of sodium fluoride in rats. Neurotoxicol Teratol. 1995;17(2):169-77. https://10.1016/0892-0362(94)00070-t
Bartos M, Gumilar F, Bras C, Gallegos CE, Giannuzzi L, CancelaLM, et al. Neurobehavioural effects of exposure to fluoride in the earliest stages of rat development. Physiol Behav. 2015;147:205-12. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2015.04.044
Varner JA, Jensen KF, Horvath W, Isaacson RL. Chronic administration of aluminum-fluoride or sodium-fluoride to rats in drinking water: alteration in neuronal and cerebrovascular integrity. Brain Res. 1998;784(1–2):284–98. https://doi.org/10.1016/s0006-8993(97)01336-x
Takahashi K. Fluoride-linked Down syndrome births and their estimated occurrence due to water fluoridation. Fluoride 1998;31(2):61–73. Available from: https://fluoridealert.org/wp-content/uploads/takahashi-1998.pdf
Kravtsova VV, Kravtsov OV. Inactivation of Na+,K+-ATPase from cattle brain by sodium fluoride. Ukr Biokhem J. 2004;76(1):39–47. (In Ukrainian) Available from: http://ubj.biochemistry.org.ua/index.php/en/journal-archive/2004/n-1-january-february-79760/592-inactivation-of-n-ase-from-cattle-brain-by-sodium-fluoride-kravtsova-vv-kravtsov-av
Waugh DT. Fluoride exposure induces inhibition of sodium-and potassium-activated adenosine triphosphatase (Na+, K+-ATPase) enzyme activity: Molecular mechanisms and implications for public health. Int J Environ Res Public Health. 2019;16(8):1427. https://doi.org/10.3390/ijerph16081427
Guna Sherlin DM, Verma RJ. Vitamin D ameliorates fluoride-induced embryotoxicity in pregnant rats. Neurotoxicol Teratol. 2001;23(2):197–201. https://doi.org/10.1016/s0892-0362(00)00123-9
Blakely TA, Woodward AJ. Ecological effects in multi-level studies. J Epidemiol Community Health. 2000;54(5):367–374. https://doi.org/10.1136/jech.54.5.367
Zeiger E, Shelby MD, Witt KL. Genetic toxicity of fluoride. Environ Mol Mutagen. 1993;21(4):309–18. https://doi.org/10.1002/em.2850210402
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
