EFEKTI KADMIJUMA NA TRANSPORTNE PROCESE U PROKSIMALNIM TUBULSKIM ĆELIJAMA BUBREGA

  • Teodora Pejović Institut za patološku fiziologiju „dr Ljubodrag Buba Mihailović”, Medicinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, Republika Srbija
  • Sanjin Kovačević Institut za patološku fiziologiju „dr Ljubodrag Buba Mihailović”, Medicinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, Republika Srbija
  • Jelena Nešović Ostojić Institut za patološku fiziologiju „dr Ljubodrag Buba Mihailović”, Medicinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, Republika Srbija
Ključne reči: kadmijum, proksimalni tubuli, transport, nefrotoksičnost

Sažetak


Kadmijum (Cd) je ekstremno toksičan metal koji je u prirodi široko rasprostranjen. Zbog svojih povoljnih osobina masovno se upotrebljavao u industriji za izradu alkalnih baterija, akumulatora, pigmenata, bojenih legura. Ipak, pokazano je da izlaganje kadmijumu u malim koncentracijama dovodi do oštećenja brojnih organa i organskih sistema te se upotreba ovog metala u industriji smanjuje, a zamenjuju ga drugi, manje štetni materijali. Danas je važan izvor izloženosti kadmijumu sagorevanje fosilnih goriva i konzumiranje cigareta. Brojne studije ispitivale su štetne efekte kadmijuma i one ističu bubrege, jetru i gonade kao organe koji trpe najveća oštećenja. Bubrezi, kao glavno mesto deponovanja kadmijuma u organizmu, u najvećoj meri izloženi su njegovim toksičnim efektima. U proksimalnim tubulskim ćelijama bubrega izlaganje kadmijumu remeti transportne procese. Iako se smatra da je jonizovani kadmijum (Cd2+) u najvećoj meri odgovoran za oštećenja koja nastaju, ne može se zanemariti ni uloga kompleksa kadmijuma i metalotioneina (Cd-MT). Peritubularno izlaganje jonizovanom kadmijumu dovodi indirektno do smanjenja aktivnosti Na+/L-alanin kotransportera i smanjenja brzine spore repolarizacije luminalne membrane, dok kompleks Cd-MT dovodi i do direktne i do indirektne inhibicije ovog transportera. Takođe, Cd-MT kompleks inhibira aktivnost Na+/glukoza kotransportera. Izlaganje kadmijumu dovodi i do smanjenja preuzimanja niskomolekularnih proteina putem olakšane endocitoze što je praćeno mikroalbuminurijom.

Reference

1. WHO – World Health Organisation. Available at: www.who.int (cited 18.05.2022.)

2. CDC – Center for Disease Control. Available at: www.cdc.gov (cited 18.05.2022.)

3. Dunglison R, Dunglison R. Medical lexicon. Philadelphia:Henry C. Lea; 1874.

4. ATSDR - Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Available at: www.atsdr.cdc.gov (cited 18.05.2022.)

5. Rani A, Kumar A, Lal A, Pant M. Cellular mechanisms of cadmium-induced toxicity: a review. Int J Environ Health Res 2014; 24(4):378-99. doi: 10.1080/09603123.2013.835032

6. Ninkov MN. Intestinalni i sistemski imunski efekti oralnog unosa kadmijuma kod pacova [disertacija]. Beograd:Biološki fakultet Univerziteta u Beogradu; 2016.

7. Pešić BČ. Patofiziologija: mehanizmi poremećaja zdravlja, I deo. 1st ed. Belgrade: Medicinski fakultet Univerziteta, CIBID; 2015.                                                                                                                                                         

8. Vidaković A, Bulat P, Milačić S, Milovanović A, Pavlović M, Torbica N, et al. editors. Osnovi medicine rada. 1st ed. Belgrade: Medicinski fakultet Univerziteta, CIBID; 2014.

9. Ryu DY, Lee SJ, Park DW, Choi BS, Klaassen CD, Park JD. Dietary iron regulates intestinal cadmium absorption through iron transporters in rats. Toxicol Lett 2004; 152(1):19-25. doi: 10.1016/j.toxlet.2004.03.015

10. Zalups RK, Ahmad S. Molecular handling of cadmium in transporting epithelia. Toxicol Appl Pharmacol 2003; 186(3):163-88. doi: 10.1016/s0041-008x(02)00021-2

11. Li Y, Huang YS, He B, Liu R, Qu G, Yin Y, et al. Cadmiumbinding proteins in human blood plasma. Ecotoxicol Environ Saf 2020; 188:109896. doi: 10.1016/j.ecoenv.2019.109896

12. Sabolić I, Breljak D, Skarica M, Herak-Kramberger CM. Role of metallothionein in cadmium traffic and toxicity in kidneys and other mammalian organs. Biometals 2010; 23(5):897-926. doi: 10.1007/s10534-010-9351-z

13. Klaassen CD, Liu J, Diwan BA. Metallothionein protection of cadmium toxicity. Toxicol Appl Pharmacol 2009; 238(3):215-220. doi:10.1016/j.taap.2009.03.026 

14. Jin T, Lu J, Nordberg M. Toxicokinetics and biochemistry of cadmium with special emphasis on the role of metallothionein. Neurotoxicology 1998; 19(4-5):529-35.

15. Yang H, Shu Y. Cadmium transporters in the kidney and cadmium-induced nephrotoxicity. Int J Mol Sci 2015; 16(1):1484-94. doi: 10.3390/ijms16011484

16. Swiergosz-Kowalewska R. Cadmium distribution and toxicity in tissues of small rodents. Microsc Res Tech 2001;55(3):208-22. doi: 10.1002/jemt.1171

17. Atanacković M et al. editors. Patologija. 3rd ed. Belgrade: Medicinski fakultet Univerziteta, CIBID; 2009.       

18. Bumbaširević V, Lačković V, Milićević N, Mujović S, Obradović M, Pantić S et al, editors. Histologija. 2nd ed. Belgrade: Medicinski fakultet Univerziteta, CIBID; 2007.

19. Kojić Z, Stanojlović O, editors. Fiziologija za studente medicine: odabrana poglavlja, II deo. 2nd ed. Belgrade: Medicinski fakultet Univerziteta, CIBID 2014.

20. Liu J, Liu Y, Michalska AE, Choo KH, Klaassen CD. Metallothionein plays less of a protective role in
cadmium-metallothionein-induced nephrotoxicity than in cadmium chloride-induced hepatotoxicity. J Pharmacol Exp Ther 1996; 276(3):1216-23.

21. Zelikovic I, Chesney RW. Sodium-coupled amino acid transport in renal tubule. Kidney Int 1989; 36(3):351-9. doi: 10.1038/ki.1989.203

22. Čemerikić AD. Elektrofiziologija bubrežnog transporta. In: Mujović MV, Čemerikić AD, editors. Fiziologija bubrega. Beograd: Naučna knjiga, 1987: 15-36.

23. Lang F, Messner G, Rehwald W. Electrophysiology of sodium-coupled transport in proximal renal tubules. Am J Physiol 1986; 250(6Pt2):F953-62. doi: 10.1152/ajprenal.1986.250.6.F953

24. Li S, Yu J, Zhu M, Zhao F, Luan S. Cadmium impairs ion homeostasis by altering K+ and Ca2+ channel activities in rice root hair cells. Plant Cell Environ 2012; 35(11):1998-2013. doi: 10.1111/j.1365-3040.2012.02532.x

25. Nešović-Ostojić J, Čemerikić D, Dragović S, Milovanović A, Milovanović J. Low micromolar concentrations of cadmium and mercury ions activate peritubular membrane K+ conductance in proximal tubular cells of frog kidney. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 2008; 149(3):267-74. doi: 10.1016/j.cbpa.2007.12.006

26. Nešović J, Cemerikić D. Characterization of luminal and peritubular membrane K+ selectivity in proximal tubularcells of frog kidney. Ann N Y Acad Sci 2005; 1048:441-4. doi: 10.1196/annals.1342.059

27. Nešovic-Ostojić J, Kovačević S, Spasić S, Lopičić S, Todorović J, Dinčić M, et al. Modulation of luminal L-alanine transport in proximal tubular cells of frog kidney induced by low micromolar Cd2+ concentration. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol 2019; 216:38-42. doi: 10.1016/j.cbpc.2018.11.007

28. Tsuruoka S, Sugimoto K, Muto S, Nomiyama K, Fujimura A, Imai M. Acute effect of cadmium-metallothionein on glucose and amino acid transport across the apical membrane of the rabbit proximal tubule perfused in vitro. J Pharmacol Exp Ther 2000; 292(2):769-77.

29. Frömter E, Diamond J. Route of passive ion permeation in epithelia. Nat New Biol 1972; 235(53):9-13. doi: 10.1038/newbio235009a0

30. Fujishiro H, Yamamoto H, Otera N, Oka N, Jinno M, Himeno S. In vitro evaluation of the effects of cadmium on endocytic uptakes of proteins into cultured proximal tubule epithelial cells. Toxics 2020; 8(2):24. doi: 10.3390/toxics8020024

Objavljeno
2022/07/09
Rubrika
Pregledni rad