Островська С. С., Бурега І. Ю., Письменецька І. Ю., Коновалова О. С., Ковтуненко Р. В., Чобіток Л. О.

ГІПЕРПРОДУКЦІЯ АКТИВНИХ ФОРМ КИСНЮ ЯК ОСНОВНИЙ МЕХАНІЗМ РЕАЛІЗАЦІЇ ТОКСИЧНОСТІ КАДМІЮ (огляд іноземної літератури)

---

Показати/Завантажити PDF

Про автора:

Островська С. С., Бурега І. Ю., Письменецька І. Ю., Коновалова О. С., Ковтуненко Р. В., Чобіток Л. О.

Рубрика:

ОГЛЯДИ ЛІТЕРАТУРИ

Тип статті:

Наукова стаття

Анотація:

Вплив факторів навколишнього середовища на здоров’я населення є біологічною, медичною і соціальною проблемою, яка постійно знаходиться в полі зору науковців всього світу. Огляд літератури присвячений виявленню основних механізмів токсичної дії кадмію (Cd) на живі організми. Незважаючи на наявність антиоксидантного захисту в організмі (ферментів, білків, вітамінів), токсиканти, у тому числі, важкі метали, такі як кадмій (Cd), індукують гіперпродукцію активних форм кисню (АФК), що призводить до збою в антиоксидантній системі та супроводжується розвитком окисного стресу (ОС). Cd генерує ОС через пошкодження електронно-транспортних ланцюгів у мітохондріях, підвищує активність оксидів азоту та концентрацію окисно-відновних металів, завдяки яким збільшується продукція АФК, що посилює утворення радикальних гідроксилів. АФК викликають окисне пошкодження важливих макромолекул, білків, ДНК, ліпідів та фосфоліпідних клітинних мембран. Cd-індукований ОС порушує окисне фосфорилювання, що зменшує енергетичний потенціал клітин, а ушкодження антиоксидантної системи змінює ферментну топографію, що лежить в основі її каталітичної функції. OС був описаний як одна з причин патологій, викликаних кадмієм, таких як нефротоксичність, гепатотоксичність та рак. Одним з екологічних джерел негативного впливу кадмію на населення є вживання тютюну, що впливає на стан органів, кісткової тканини та сприяє виникненню патологічних змін. В огляді літератури показано, що основним механізмом токсичності кадмію є гіперпродукція АФК з каскадним впливом на важливі ланцюги біохімічних реакцій та генетичних процесів, що змінює структуру та функції білків і сприяє виникненню різних захворювань.

Теги:

Список цитованої літератури:

1. Yang C, Wang Z. The Epitranscriptomic Mechanism of Metal Toxicity and Carcinogenesis. International Journal of Molecular Sciences. 2022;23(19):11830.
2. Grioni S, Agnoli C, Krogh V, Pala V, Rinaldi S, Vinceti M, et al. Dietary cadmium and risk of breast cancer subtypes defined by hormone receptor status: A prospective cohort study. International Journal of Cancer. 2019;144:2153-2160.
3. Hernández-Cruz EY, Arancibia-Hernández YL, Loyola-Mondragón DY, Pedraza-Chaverri J. Oxidative Stress and Its Role in Cd-Induced Epigenetic Modifications: Use of Antioxidants as a Possible Preventive Strategy. Oxygen. 2022;2(2):177-212.
4. Buha A, Đukić-Ćosić D, Ćurčić M, Bulat Z, Antonijević B, Moulis JM, et al. Emerging links between cadmium exposure and insulin resistance: human, animal, and cell study data. Toxics. 2020;8(3):63.
5. Anđelković M, Djordjevic AB, Miljaković EA, Javorac D, Čolaković N, Oprić S, et al. Cadmium tissue level in women diagnosed with breast cancer – A case control study. Environmental Research. 2021;199:111300.
6. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological Profile for Cadmium. Atlanta, GA, USA: Public Health Service U.S; Department of Health and Human Services; 2012. 487 p.
7. Proshad R, Zhang D, Uddin M, Wu Y. Presence of cadmium and lead in tobacco and soil with ecological and human health risks in Sichuan province, China. Environmental Science and Pollution Research. 2020;27:18355-18370.
8. Ishibashi Y, Arizono K. Mercury Сadmium, and lead in cigarettes from international markets: Concentrations, distributions and absorption ability of filters. The Journal of Toxicological Sciences. 2021;46:401-411.
9. Wang J, Zhu H, Liu X, Liu Z. Oxidative stress and Ca2+ signals involved on cadmium-induced apoptosis in rat hepatocyte. Biological Trace Element Research. 2014;161:180-189.
10. Cirillo T, Amodio Cocchieri R, Fasano E, Lucisano A, Tafuri S, Ferrante MC, et al. Cadmium accumulation and antioxidant responses in Sparus aurata exposed to waterborne cadmium. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 2012;62(1):118-126.
11. Cuypers A, Plusquin M, Remans T, Jozefczak M, Keunen E, Opdenakker GH, et al. Cadmium stress: An oxidative challenge. BioMetals. 2010;23:927-940.
12. Albasher G, Albrahin T, Aljarba N, Alharbi RI, Alsultan N, Alsairi J, et al. Involvement of redox status and the nuclear-related factor 2 in protecting against cadmium-induced renal injury with Sana Makki (Cassia senna L) pre-treatment in male rats. Anais da Academia Brasileira de Ciencias. 2020;92(2):e20191237.
13. Cvetko F, Caldwell S.T, Higgins M, Suzuki T, Yamamoto M, Prag HA, et al. Nrf2 is activated by disruption of mitochondrial thiol homeostasis but not by enhanced mitochondrial superoxide production. Journal of Biological Chemistry. 2020;296:100169.
14. Mohajeri M, Rezaee M, Sahebkar A. Cadmium-induced toxicity is rescued by curcumin: A review. Biofactors. 2017;43(5):645-661.
15. Yan L-J, Allen DC. Cadmium-Induced Kidney Injury: Oxidative Damage as a Unifying Mechanism. Biomolecules. 2021;11:1575.
16. de Almeida AJPO, de Oliveira JCPL, da Silva Pontes LV, de Souza Júnior JF, Gonçalves TAF, Dantas SH, et al. ROS: Basic Concepts, Sources, Cellular Signaling, and its Implications in Aging Pathways. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2022;2022:1225578.
17. Sun Q, Li Y, Shi L, Hussain R, Mehmood K, Tang Z, et al. Heavy metals induced mitochondrial dysfunction in animals: Molecular mechanism of toxicity. Toxicology. 2022;469:153136.
18. Nolfi-Donegan D, Braganza A, Shiva S. Mitochondrial electron transport chain: Oxidative phosphorylation, oxidant production, and methods of measurement. Redox Biol. 2020;37:101674.
19. Schieber M, Chandel NS. ROS function in redox signaling and oxidative stress. Current Biology. 2014;24(10):453-462.
20. Zhu Y, Costa M. Metals and molecular carcinogenesis. Carcinogenesis. 2020;41(9):1161-1172.
21. Nordberg M, Nordberg GF. Metallothionein and Cadmium Toxicology -Historical Review and Commentary. Biomolecules. 2022;12:360.
22. Genchi G, Sinicropi MS, Lauria G, Carocci A, Catalano A. The Effects of Cadmium Toxicity. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020;17:378217.
23. Lech T, Sadlik JK. Cadmium concentration in human autopsy tissues. Biological Trace Element Research. 2017;179(2):172-177.
24. Balali-Mood M, Naseri K, Tahergorabi Z, Khazdair MR, Sadeghi M. Toxic Mechanisms of Five Heavy Metals: Mercury; Lead; Chromium; Cadmium; and Arsenic. Frontiers in Pharmacology. 2021;12:643972.
25. Schaefer HR, Dennis S, Fitzpatrick S. Cadmium: mitigation strategies to reduce dietary exposure. Journal of Food Science. 2020;85(2):260- 267.
26. Xu S, Pi H, Chen Y, Zhang N, Guo P, Lu Y, et al. Cadmium induced Drp1-dependent mitochondrial fragmentation by disturbing calcium homeostasis in its hepatotoxicity. Cell Death & Disease. 2013;4 (3):e540.
27. Chen X, Wang Z, Zhu G, Nordberg GF, Jin T, Ding X. The association between cumulative cadmium intake and osteoporosis and risk of fracture in a Chinese population. Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology. 2019;29(3):435-443.
28. Lv Y, Wang P, Huang R, Liang X, Wang P, Tan J, et al. Cadmium exposure and osteoporosis: a population-based study and benchmark dose estimation in southern China. Journal of Bone and Mineral Research. 2017;32(10):1990-2000.
29. Moitra S, Blanc PD, Sahu S. Adverse respiratory effects associated with cadmium exposure in small-scale jewellery workshops in India. Thorax. 2013;68(6):65-570.
30. El-Boshy ME, Risha EF, Abdelhamid FM, Mubarak MS, Hadda TB. Protective effects of selenium against cadmium induced hematological disturbances, immunosuppressive, oxidative stress and hepatorenal damage in rats. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2015;29:104-110.
31. Kong Q, Lin CL. Oxidative damage to RNA: mechanisms, consequences, and diseases. Cellular and Molecular Life Sciences. 2010;67:1817-1829.
32. Tanaka M, Chock P.B, Stadtman ER. Oxidized messenger RNA induces translation errors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2007;104:66-71.
33. Ding Q, Markesbery WR, Chen Q, Keller JN, Keller N. Ribosome dysfunction is an early event in Alzheimer’s disease. The Journal of Neuroscience. 2005;25:9171-9175.
34. Luparello C. Cadmium-Associated Molecular Signatures in Cancer Cell Models. Cancers (Basel). 2021;13(11):2823.
35. Luevano J, Damodaran C. A review of molecular events of cadmium-induced carcinogenesis. Journal of Environmental Pathology, Toxicology and Oncology. 2014;33:183-194.
36. Martinez-Zamudio R, Ha HC. Environmental epigenetics in metal exposure. Epigenetics. 2011;6:820-827.
37. Tokumoto M, Lee JY, Satoh M. Transcription factors and downstream genes in cadmium toxicity. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 2019;42:1083-1088.

Публікація статті:

«Вісник проблем біології і медицини», 2023 Випуск 2, 169, 82-88 сторінки, код УДК 612.22:546.48:616-099-008,9(048.8)

DOI:

10.29254/2077-4214-2023-2-169-82-88