Dental and Medical Problems

Dent Med Probl
Index Copernicus (ICV 2020) – 128.41
MEiN – 70 pts
CiteScore (2021) – 2.0
JCI – 0.5
Average rejection rate (2021) – 81.35%
ISSN 1644-387X (print)
ISSN 2300-9020 (online)
Periodicity – quarterly

Download PDF

Dental and Medical Problems

2013, vol. 50, nr 3, July-September, p. 282–290

Publication type: original article

Language: Polish

Wpływ kadmu i/lub cynku na wybrane enzymatyczne parametry bariery antyoksydacyjnej w śliniance podjęzykowej szczura

The Impact of Cadmium and/or Zinc on Specific Enzymatic Parameters of the Antioxidative Barrier in Sublingual Gland in Rat

Paula Kostecka-Sochoń1,A,B,C,E,F, Ewa Dąbrowska1,A,D,F

1 Zakład Stomatologii Społecznej i P rofilaktyki Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku, Białystok, Polska

Streszczenie

Wprowadzenie. Kadm należy do głównych czynników skażenia środowiska zarówno dla populacji ogólnej, jak i zawodowej. Jest pierwiastkiem toksycznym, który kumuluje się w organizmie, zaburzając czynności wielu układów i narządów z powodu stresu oksydacyjnego wywołanego jego działaniem. Za utrzymanie równowagi oksydacyjnoredukcyjnej podczas wydzielania wolnych rodników pod wpływem kadmu i innych metali ciężkich odpowiadają antyoksydacyjne systemy enzymatyczne i nieenzymatyczne z udziałem wybranych biopierwiastków. Z punktu widzenia stomatologa na szczególną uwagę zasługuje prooksydacyjne działanie kadmu w śliniance podjęzykowej przy środowiskowym narażeniu na ten metal. Cynk jest biopierwiastkiem, któremu przypisuje się rolę antyoksydanta w barierze antyoksydacyjnej. Jest kofaktorem wielu enzymów, w tym dysmutazy ponadtlenkowej.
Cel pracy. Ocena wybranych enzymatycznych wskaźników bariery antyoksydacyjnej: dysmutazy ponadtlenkowej (SOD), katalazy (CAT) i peroksydazy glutationowej (GPx) w śliniance podjęzykowej szczurów eksponowanych na kadm i/lub cynk.
Materiał i metody. Materiał biologiczny pochodził od 72 zwierząt, którym podawano chlorek kadmu i/lub chlorek cynku w stężeniu 5 i 50 mg Cd/dm3 oraz 30 i 60 mg Zn/dm3 w postaci wodnych roztworów przez 12 miesięcy. Ocenę aktywności SOD, CAT i GP x przeprowadzono po zhomogenizowaniu tkanki ślinianek podjęzykowych za pomocą gotowych zestawów diagnostycznych.
Wyniki. Wykazano, że kadm zmniejszał aktywność SOD i GP x w zależności od jego stężenia, a cynk tylko w niektórych układach z kadmem zapobiegał obniżeniu SOD i CA T w tkance ślinianki podjęzykowej.
Wnioski. Zmiany w aktywności badanych wskaźników bariery antyoksydacyjnej mogą sugerować zaburzenia równowagi oksydacyjno-redukcyjnej w tkance ślinianki podjęzykowej szczurów narażonych na kadm i/lub cynk.

Abstract

Background. Cadmium is one of the chief pollutants in both general and professional environment. It is a toxic element that accumulates in the organism, disrupting the functioning of a number of systems and organs due to oxidative stress arising from cadmium activity. Maintaining the oxidoreductive balance during the generation of free radicals under the influence of cadmium and other heavy metals is the responsibility of enzymatic and nonenzymatic antioxidative systems, with the participation of specific bioelements. From the dentist’s perspective, particular attention should be given to pro-oxidative activity of cadmium in the sublingual gland in the environmental exposure to this metal. Zinc is a bioelement that is attributed the antioxidant’s role in the antioxidative barrier. It is the co-factor of a number of enzymes, including superoxide dismutase.
Objectives. The objective of this paper is to assess the specific enzymatic parameters of the antioxidative barrier: superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx) in the sublingual gland of rats exposed to cadmium and/or zinc. Materials and Methods. The biological material was collected from 72 animals who were administered cadmium chloride and/or zinc chloride in the concentration of 5 and 50 mg Cd/dm3, and 30 and 60 mg Zn/dm3 in the form of aqueous solutions for 12 months. The activity of SOD, CAT and GPx was assessed after homogenizing the tissue of sublingual glands using standard diagnostic kits.
Results. The conducted analysis has revealed that cadmium reduced the activity of SOD and GPx depending on its concentration, while zinc prevented the reduction of SOD and GPx in the sublingual gland tissue only in some combination with cadmium.
Conclusion. The changes in the activity of analyzed antioxidative barrier indicators may suggest a disruption of the oxidoreductive balance in the sublingual gland tissue of rats exposed to cadmium and/or zinc.

Słowa kluczowe

kadm, cynk, bariera anytyoksydacyjna, ślinianka podjęzykowa, szczur

Key words

cadmium, zinc, antioxidative barrier, sublingual gland, rat

References (34)

  1. Abraham-Inpijn L.: The significance of endocrine factors and microorganisms in the adevelopment of gingivitis in pregnant women. Stomatol. 1996, 75, 15–18.
  2. Ciężka E., Pioruńska-Stolzmann M., Surdacka A.: Assessment of selected antioxidants in the saliva of pregnant women with PGDM. Dent. Forum, 2011, 39, 31–37 [in Polish].
  3. Liu J., Qu W., Kadilska M.B.: Role of oxidative stress in cadmium toxicity and carcinogenesis. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2009, 238, 209–2014.
  4. Brock G.R., Butterworth C.J., Matthews J.B., Chapple I.L.: Local and systematic total a antioxidant capacity in periodontitis and health. J. C lin. Periodontol. 2004, 31, 515–521.
  5. Czeczot H., Skrzycki M.: Enzymatic and non-enzymatic antioxidants of saliva a literature review. Czas. Stomatol. 2003, 56, 817–823 [in Polish].
  6. Konopka T., Gmyrek-Marciniak A., Kozłowski Z., Kaczmarek U., Wnukiewicz J.: Antioxidative potential of saliva with peridontitis and squamous cell carcinoma of lower oral cavity. Dent. Med. Probl. 2006, 43, 354–362 [in Polish].
  7. Li W., Kagan H.M., Chou I.N.: Alternations in cytoskeletal organization and homeostasi of cellular thiols in cadium resistant cell. Toxicol. Appl. Pharmacol. 1994, 126, 114–123.
  8. Malara P., Langowska-Adamczyk H., Kwapuliński J., Malara B.: The impact of smoking on the presence of cadmium and lead in dental hard tissues. Czas. Stomatol. 2005, 58, 335–342 [in Polish].
  9. Brzóska M.M., Rogalska J.: Protective effect of zinc supplementation against cadmium-induced oxidative stress and RANK/RANKL/OPG system imbalance in the bone tissue of rats. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2013, 272, 208–220.
  10. Jomova K., Valko M.: Advances in metal-induced oxidative and human disease. Toxicol. 2011, 283, 65–87.
  11. Bagchi D., Vuchetich P.J., Bagchi M., Tran M.X., Krohn R.L., Ray S.D., Stohs S.J.: Protective effects of zinc salts on TPA – induced hepatic and brain lipid peroxidation, glutathione depletion, DNA damage and peritoneal macrophage activation in mice. Gen. Pharm. 1998, 10, 43–50.
  12. Prasad A.S., Bao B., Beck F.W.J., Kucuk O., Sarkar F.H.: Antioxidant effect of zinc in humans. Free Radic. Biol. Med. 2004, 37, 1182–1190.
  13. Valko M., Morris H., Cronin M.T.D.: Metals, toxicity and oxidative stress. Curr. Medicin. Chem. 2005, 12, 1161–1208.
  14. Brzóska M.M., Rogalska J., Gałażyn-Sidorczuk M., Jurczuk M., Roszczenko A., Kulikowska-Karpińska E., Moniuszko-Jakoniuk J.: Effect of zinc supplementation on bone metabolism in male rats chronically exposed to cadmium. Toxicol. 2007, 237, 89–103.
  15. Kulikowska-Karpińska E.: The impact of zinc on oxidoreductive processes in the organism of a rat exposed to various concentrations of cadmium or lead. Habilitation dissertation. Białystok 2004 [in Polish].
  16. Brzóska M.M., Gałażyn-Sidorczuk M., Rogalska J., Roszczenko A., Jurczuk M., Majewska K., Moniuszko-Jakoniuk J.: Beneficial effect of zinc supplementation on biomechanical properties of femoral distal end and femoral diaphysis of male rats chronically expose to cadmium. Chem. Biol. Interact. 2008, 171, 312–324.
  17. Rogalska J., Pilat-Marcinkiewicz B., Brzóska M.M.: Protective effect of zinc against cadmium hepatotoxicity depends on this bioelement intake and level of cadmium exposure: A study in a rat model. Chem. Biol. Interact. 2011, 193, 191–203.
  18. Dąbrowska E.: Effect of cadmium and zinc on submandibular salivary gland and other elements in the rat masticatory system. Habilitation dissertation, Białystok 2006 [in Polish].
  19. Kamecka-Białowarczuk E.: The impact of cadmium and zinc on specific parameters of the oxidoreductive system in submandibular gland in rats. Doctoral thesis, Białystok 2010 [in Polish].
  20. Czeczot H., Skrzycki M.: Cadmium – the useless element for the organism. Postępy. Hig. Med. Dośw. 2010, 64, 8–49 [in Polish].
  21. Noda M., Yasuda M., Kitagawa M.: Iron as possible aggravating factor for osteopathy in Itai-itai disease, a disease associated with chronic cadmium intoxication. J. Bone Miner. Res. 1991, 6, 245–255.
  22. Ziętek M., Baranowski K., Andrzejak R.: Lesions in peridontium in employees exposed to industrial pollutions. Progress stage of lesions according to seniority and smoking. Czas. Stomatol. 1999, 52, 451–463 [in Polish].
  23. Jurczuk M., Brzóska M.M., Gałażyn-Sidorczuk M., Moniuszko-Jakoniuk J., Rogowski F.: Distribution of the Fe radioisotope in the organism of a rat after a subacute exposure to cadmium. Clin. Chem. 1993, 39, 757–765 [in Polish].
  24. Friberg L., Elinder C.G., Kjellstorm T.: Cadmium. Environmental Health Criteria.134, World Health Organization. Geneva 1992. zwiększenie podaży cynku podczas narażenia na kadm chroni badaną tkankę przed oksydacyjnym uszkodzeniem, co jest ważne szczególnie z punktu widzenia zdrowia jamy ustnej.
  25. Smith J.B., Smith L., Pijuan V., Zhuang Y., Chen Y.C.: Transmembrane signals and protooncogene induction evoked by carcinogenic metals and prevented by zinc. Environ. Health Perspect. 1994, 102, 181–189.
  26. Panemangalore M., Bebe F.N.: Effects of low oral lead and cadmium exposure and zinc status on heme metabolites in weanling rats. Int. J. O ccup. Med. Environ. Health 1996, 9, 141–151.
  27. Bremner I., Campbel J.K.: The influence of dietary cooper intake on the toxicity of cadmium. Ann. N.Y. A cad. Sci. 1980, 355, 319–332.
  28. Okawara S., Kaji T., Yamamoto C., Fujiwara Y., Sakamoto M.: Interaction between cadmium and zinc in the production and sulfation of glycosaminoglycans in cultured bovine vascular endothelial cells. J. Toxicol. Environ. Health 1991, 107, 63–72.
  29. Młynek V., Skoczyńska A.: The proinflammatory activity of cadmium. Post. Hig. Med. Dosw. 2005, 59, 1–8 [in Polish].
  30. Yoshida M., Fukumoto M., Kishimoto T., Yamamura Y., Shimizu H., Sakai O.: Effects of zinc, selenium and calcium on the nephrotoxicity of cadmium in primary cultures of rat renal proximal epithelial cells. Biol. Trace Elem. Res. 1993, 36, 219–227.
  31. Dąbrowska E., Letko R., Gałażyn-Sidorczuk M., Kulikowska-Karpińska E., Łapińska J.: Effect of exposure to cadium on the level of metallothionein in the rat submandibular gland. Pol. J. E nvironm. Stud. 2009, 18, 6A, 186–189.
  32. Bartosz G.: Oxygen’s second nature. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008.
  33. Ścibior D., Czeczot H.: Catalase – structure, properties, functions. Post. Hig. Med. Dośw. 2006, 60, 170–180 [in Polish].
  34. Sies H.: Oxidative stress: oxidants and antioxidants. Exp. Physiol. 1997, 82, 291–295.