Biološki odgovor prirodnih populacija sjevernojadranskog škampa Nephrops norvegicus na akumulirane teške metale (arsen, krom, mangan, kadmij, olovo, živa) istraživan je na 144 jedinke oba spola u 3 ...veličinske kategorije i 6 organa, na dvije lokacije i sezone. Akumulacija metala ovisi o samom metalu te je tkivno i veličinski specifična te ovisi o sezoni i lokaciji. Sadržaj metalotioneina i reaktivnih kisikovih vrsta mora prelaziti graničnu vrijednost (200 µg/g metalotioneina, 40 µM/mg ROS) u više od 15% istraživane populacije ukoliko se želi utvrditi prisustvo zagađenja. Aktivnost acetilkolinesteraze mora biti manja od granične vrijednosti (1.8 nmol/min/mg proteina). Povećan je rizik od izloženosti škampa arsenu i živi zbog njegove velike akumulacijske sposobnosti ta dva metala. Preporuča se praćenje količine arsena i žive u konzumnim jedinkama. Osnovna razina žive u prirodnoj, zdravoj populaciji škampa prelazi dozvoljenu količinu (PTWI/WHO, 2007). Međutim, konzumiranjem 10 škampa tjedno ukupan unos žive u ljudski organizam ne predstavlja rizik za konzumenta.
In this study the biological response to bioaccumulated heavy metals (arsenic, chromium, manganese, cadmium, lead, mercury) has been investigated in the population of shrimp Nephrops norvegicus sampled from a pristine site. Data were collected from 144 specimens of both sexes and induced 3 shrimp sizes. The biological response has been investigated in 6 organs. Shrimps were collected at two location during two seasons. Metal accumulation is tissue and size specific depending on metal itself, season and location. In order to assess the pollution metallothionein and reactive oxygen species content should be above limits of 200 µg/g and 40 µm/mg ROS respectively, in more than 15% investigated population. Acetylcholinesterase activity should be less than 1,8 nmol/min/mg prot. Accumulation capacity for arsenic and mercury increase risk to shrimp and continuous monitoring is recommended. Mercury baseline in natural shrimp population is above recommended value (PTWI/WHO, 2007). However, consummation of 10 shrimps per meal is bellow provisional tolerable weekly intake.
Cilj istraživanja:
Cilj istraživanja je bio utvrditi postoje li razlike u konstitutivnom i inducibilnom izražaju stresnih bjelančevina metalotioneina I+II (MT I+II) i bjelančevine toplinskog šoka ...glikoproteina 96 (Gp96) između štakora DA i AO soja tijekom razvoja eksperimentalnog autoimunosnog encefalomijelitisa. Pošto su citokini IL-6 i TGF-β (od engl. transforming growth factor β), kao i transkripcijski čimbenik NF-kB (od. engl. nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells), važni za odvijanje patogeneze multiple skleroze i EAE-a, istovremeno su se ispitivale pridružene razlike njihovog izražaja u spomenutim tkivima. Budući da je izražaj MT I+II usko vezan uz tkivne metale, ispitivale su se razlike u tkivnim sadržajima iona cinka i bakra.
Materijali i metode:
Istraživanja provedena su na mužjacima štakora AO i DA soja, starosti 2-3 mjeseca. Uzorci za analizu uključivali su tkivo jetre, velikog i malog mozga i zasebno hipokampusa iz intaktnih neimuniziranih životinja te imuniziranih životinja žrtvovanih u predkliničkoj fazi bolesti (7. dan) i trenutku najintenzivnije kliničke slike (12. dan). Promjene izražaja bjelančevina utvrđene su imunohistokemijskim bojanjem na parafinskim tkivnim rezovima te Western blot analizom, uporabom odgovarajućih protutijela. Indukcija MT-I gena utvrđena je metodom reverzne transkripcije u realnom vremenu. Koncentracije tkivnih metala određene su spektrofotometrijski, a tkivni sadržaj i distribucija slobodnih cinkovih iona prikazani bojanjem na parafinskim tkivnim rezovima uporabom specifičnog fluorescentnog kelatora cinkovih iona Zinquina. Dodatna obrada rezultata je uključivala kvantifikaciju inteziteta imunohistokemijskoh bojanja, inteziteta bojanja Zinquinom te intenziteta signala bendova dobivenih Western blotom u odgovarajućim softverskim programima.
Rezultati:
Rezultati su pokazali veći konstitutivni izražaj MT I+II u hipokampusu, malom mozgu i jetri štakora AO soja u odnosu na DA soj. Izražaj MT I+II nije se znatno mijenjao nakon imunizacijskog protokola za indukciju EAE-a. U štakora DA soja je utvrđena znatna indukcija MT I+II u istim tkivima nakon imunizacije. Transkripcijska aktivnost MT-I gena ponašala se prema identičnom obrascu u oba soja. Prateći porast izražaja MT I+II nakon indukcije EAE-a, u DA soja povećala se i ukupna koncentracija tkivnog cinka u navedenim tkivima, posebice u jetri, gdje je utvrđen i porast bakra, dok se količina slobodnih cinkovih iona u mozgu i jetri štakora DA soja nije znatno mijenjala nakon imunizacijskog protokola. U AO soja sadržaj slobodnih cinkovih iona porastao je nakon imunizacije u hipokampusu i jetri, dok se ta razina značajno smanjila u malome mozgu. Izražaji citokina TGF-β i IL-6 ponašali su se prema obrascu izražaja MT I+II u oba soja. Utvrđen je viši konstitutivni izražaj transkripcijskog čimbenika NF-kB u jetri štakora AO soja, u odnosu na DA soj, koji je značajno snižen nakon imunizacije u štakora AO soja. U mozgu intaktnih štakora oba soja nije utvrđena znatna razlika tog čimbenika, te je on ostao gotovo nepromijenjen nakon imunizacije u štakora AO soja, a u hipokampusu DA soja se znatno povisio. Izražaj bjelančevine toplinskog šoka Gp96 pokazao je sličnost s izražajima MT I+II i citokina u štakora AO soja, dok se u DA soja izražaj istoga smanjio u dentatnom girusu hipokampusa nakon imunizacije.
Zaključci:
Između štakora DA i AO soja postoje razlike u inducibilnosti i konstitutivnom izražaju stresnih bjelančevina MT I+II i Gp96, što doprinosi različitoj sklonosti razvoju EAE-a.
Osim toga, različitoj sklonosti, barem djelomično, doprinose i različiti izražaji citokina TGF-β i IL-6, kao i transkripcijskog čimbenika NF-kB u mozgu i jetri, molekula s dobro poznatom ulogom u upalnim i imunosnim procesima.
Objectives:
The aim of this study was to determine differences of constitutive and inducibile expression of stress proteins metallothioneins I+II (MT I+II) and heat shock protein glycoprotein 96 (Gp 96) between DA and AO rat strains which were subjected to immune protocol for induction of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Concomitantly, the difference of expression of cytokines IL-6 and TGF-β as well as transcription factor NF-kB was examined, since it is known that they have important role in pathogenesis of multiple sclerosis and EAE. Considering that MT I+II are closely related to tissue metals, concentrations of Zn and Cu ions were additionally assessed in the studied tissues.
Materials and methods:
The study was performed on male AO and DA rat strains, aged 2-3 months. The samples included hepatic, cerebral, cerebellar and hippocampal tissue from intact (nonimmunized) and immunized animals sacrificed in preclinical (7th day) phase of disease as well as in the moment of the most intensive clinical symptoms (12th day). Protein expression was determined by immunohistochemistry on paraffin-embedded tissue sections and by Western blot analysis using antibodies of interest. The gene expression of MT-Ia was analyzed by absolute quantitative real-time polymerase chain reaction. Tissue metal concentrations were determined spectrometricaly, while tissue content and distribution of free zinc ions was determined using ion chelator Zinquin. The intensity of immunohistochemical and Zinquin staining and Western blot bends was quantficated using computer software.
The results showed higher constitutive hippocampal, cerebellar and hepatic expression of MT I+II proteins in AO rats in comparison to DA rats. Expression of MT I+II did not change significantly after immunization protocol for EAE induction in AO rats. In DA rats, high induction of MT I+II proteins was found after immunization in all analyzed tissues. Transcriptional activity of MT-Ia gene correlated with protein expression in both rat strains. Concurrently with MT I+II expression in DA rats after EAE induction, totally tissue zinc concentration has also increased, especially in liver, where increase of total copper concentration has also been observed. Furthermore, brain and hepatic level of free zinc ion did not change significantly after immunization. Hippocampal and hepatic level of free zinc ions increased, but cerebellar level decreased after immunization in AO rats. TGF-β and IL-6 expression correlated with MT I+II expression in both rat strains. Furthermore, higher constitutive hepatic NF-kB expression was found in AO rats in comparison to DA rats, and expression decreased significantly after immunization. No differences of NF-kB expression was found between brain tissues of both intact rat strains, but after immunization this transcription factor was significantly upregulated in hippocampus of DA rats, while in AO strain remained at a basal level. Expression of heat shock protein Gp96 showed similarity with MT I+II and cytokines expressions in AO rats, but this expression decreased in hippocampal dentate gyrus in DA rats after immunization.
Conclusions:
There is a different constitutive and inducible expression of stress proteins MT I+II and Gp96 between AO and DA rats, suggesting their role in different susceptibility to immune mediated encephalomyelitis. Moreover, different sensitivity could also be, at least partly, attributed to different expression of TGF, IL-6 and NF-kB, molecules with well-known role in the inflammatory and immune processes.
Kako bi se mogao ocijeniti prostorni raspored i vremenski trendovi onečišćenja metalima u priobalnom moru Slovenije, razina metalotioneina (MT) utvrđena je u dagnjama na tri mjesta uzorkovanja, dva ...puta godišnje za razdoblje od 10 godina. Koncentracije MT kretale su se od 45 do 163 μg g-1 mokre težine u ožujku, te od 47 do 144 μg g-1 mokre težine u rujanskom uzorkovanju. Sadržaj metala utvrđen je u cijelom tkivu dagnji na dvjema postajama, jednom godišnje. Koncentracija kadmija (Cd) kretala se u rasponu od 0,50 do 1,11 mg kg-1, dok je koncentracija žive (Hg) kolebala u rasponu od 0,70 do 0,237 mg kg-1. Rezultati nisu pokazali značajne sezonske razlike ili razliku između postaja glede sadržaja metalotioneina tijekom uzorkovanja, dok se sadržaj kadmija i žive u tkivu školjki mijenjao tijekom promatranog razdoblja. Prisutnost metalotioneina i metala u dagnjama nije usko povezana što ukazuje na druge moguće čimbenike kao uzroke fluktuacija promatranih tijekom godina. To podržava ideju da se podaci iz biomonitoringa moraju tumačiti oprezno, uzimajući u obzir razne druge čimbenike koji mogu utjecati na indukciju metalotioneina (MT).
Cilj istraživanja:
Cilj istraživanja bio je utvrditi obrazac izražaja metalotioneina (MT I+II) i proteina
toplinskog šoka Gp96 na genskoj i proteinskoj razini u procesima proliferacije i
...diferencijacije stanica tijekom normalnog rasta i embriogeneze, njihov izražaj u limfatickim
organima, te pratece promjene fenotipskih i funkcionalnih karakteristika limfatickih stanica, u
razlicitim vremenskim intervalima tijekom regeneracije jetre nakon jednotrecinske parcijalne
hepatektomije. Buduci da je izražaj metalotioneina usko vezan uz razinu tkivnih metala,
nastojale su se ispitati i promjene njihovih koncentracija tijekom regeneracije jetre.
Osim toga, analiziran je izražaj metalotioneina i Gp96 na fetomaternalnom spojištu i
placentarnim tkivima tijekom normalnog rasta i razvoja u sklopu singenicne trudnoce, kako bi
se utvrdio njihov znacaj u procesima placentacije.
Materijali i metode:
Istraživanja su provedena na C57/Bl6 soju miševa starosti 2 - 3 mjeseca. Promjene
proteinskog izražaja utvrdene su imunohistokemijski na parafinskim tkivnim rezovima,
odnosno citospin pripravcima, uporabom monoklonskih protutijela i DAKO EnVision +
System kita. Indukcija MT-I gena utvrdena je metodom reverzne transkripcije i klasicne
lancane reakcije polimerazom, dok su promjene transkripcijske aktivnosti Gp96 gena
ustanovljene kvantitativnom lancanom reakcijom polimerazom u realnom vremenu.
Apoptoticne stanice detektirane su TUNEL metodom na parafinskim tkivnim rezovima.
Koncentracije tkivnih metala odredene su spektrometrijski. Imunofenotipizacija limfatickih
stanica izvedena je metodom izravne imunofluorescencije i analizom protocnim citometrom,
kojim su detektirane i mrtve stanice u sklopu funkcijskog testa citotoksicnosti.
Fetalna i placentarna tkiva analizirana su 16. dana gestacije. Rezultati:
Nakon jednotrecinske parcijalne hepatektomije utvrden je brzi porast izražaja stresnih
proteina metalotioneina i glikoproteina 96 u regenerirajucoj jetri, slezeni, timusu i koštanoj
srži, uz promjene transkripcijske aktivnosti MT-I i Gp96 gena. Istovremeno je zabilježen i
porast koncentracija Zn2+, Ca2+, Mg2+ i Fe2+ iona u tkivu regenerirajuce jetre, pracen padom
koncentracija ovih metala u slezeni, te padom koncentracije Zn2+ u timusu. Podrucja
regenerirajuce jetre u kojih je ustanovljeno prisustvo apoptoticnih hepatocita pokazivala su
inverzan odnos sa podrucjima u kojima je bio prisutan snažan izražaj MT I+II proteina.
Porast izražaja stresnih proteina MT I+II i Gp96 nakon parcijalne hepatektomije bio je
pracen porastom udjela aktiviranih NKT stanica u jetri, T regulacijskih stanica u jetri i timusu,
te aktiviranih dendritickih stanica u jetri i slezeni. Nadalje, utvrdeno je da je parcijalnom
hepatektomijom potaknut izražaj TLR2 u slezeni i timusu, gdje je ujedno znacajno porastao
udio timocita koji podliježu apoptozi. Istodobno, mononuklearne limfaticke stanice jetre i
slezene stekle su veci stupanj NKT i NK citotoksicne aktivnosti.
Izražaj MT I+II i Gp96 proteina bio je prisutan u mnogim fetalnim tkivima, napose u
epitelnima, kao i u podrucju fetomaternalnog spojišta.
Zakljucak:
Porast izražaja MT I+II i Gp96 proteina u tkivu jetre i limfatickih organa nakon
parcijalne hepatektomije, kao i njihovo prisustvo u fetalnim i placentarnim tkivima, ukazuju
na ulogu ovih proteina u proliferacijskim zbivanjima tijekom tkivnog rasta, te u indukciji i
aktivaciji autoreaktivnih klonova stanica, kao što su NKT i T regulacijski limfociti, koji bi
mogli sudjelovati u kontroli reparacijskog procesa i kompenzatornog rasta, ali i u održanju
imunološke tolerancije nakon tkivnog oštecenja.
Objectives:
The aim of this study was to assess the expression pattern of methalothioneins
(MT I+II) and heat shock protein Gp96 at gene and protein level during proliferative and
differentiation processes in the course of normal growth and embryogenesis, their expression
in lymphatic organs as well as the concomitant phenotypical and functional changes of
lymphatic cells, at different time points during the liver regeneration induced by one-third
partial hepatectomy. Since metallothionein expression is closely related to metal tissue
content, during the regenerative process we examined the tissue concentrations of Zn2+, Ca2+,
Mg2+ and Fe2+.
Additionally, metallothionein and Gp96 expression were analyzed on feto-maternal
interface and placental tissues during normal growth and development in context of syngeneic
pregnancy, in order to appoint their importance in placentation processes.
Materials and methods:
The study was performed on mice of strain C57/Bl6, aged 2-3 months. Protein
expression was determined by immunohistochemistry on paraffin-embedded tissue sections
and citospin preparations using monoclonal antibodies and DAKO EnVision + System kit. In
order to examine MT-I gene induction, reverse transcription polymerase chain reaction was
done, whereas transcriptional changes of Gp96 gene were assessed by quantitative real-time
polymerase chain reaction. Apoptotic cells were detected by TUNEL method. Tissue metal
concentrations were investigated spectrometricaly. Phenotypic analyses of mononuclear
lymphatic cells were performed by direct immunofluorescent staining and flow cytometry,
which was also used to detect death cells during functional cytotoxicity assay. Results:
The data revealed that one-third partial hepatectomy leads to high overexpression of
stress proteins metallothioneins and Gp96 in regenerating hepatocytes, as well as in spleen,
thymus and bone marrow, accompanied by transcriptional changes of MT-I and Gp96 genes.
Simultaneously, accumulation of Zn2+, Ca2+, Mg2+ and Fe2+ ions was noticed in the
regenerating liver, while there was a concurrent decrease of all these metals in the spleen, and
the concentration of Zn2+ in the thymus. The areas containig apoptotic hepatocytes in the
regenerating liver inversely correlated with those overexpressing MT I+II proteins.
MT I+II and Gp96 upregulation after partial hepatectomy was followed by
accumulation of activated NKT cells in the liver and increased proportion of regulatory T
cells in the liver and thymus, as well as activated dendritic cells in the liver and spleen. In
addition, TLR2 induction after partial hepatectomy was observed in the spleen and thymus,
where the increased proportion of apoptotic thymocytes was also found. Simultaneously,
intrahepatic and splenic mononuclear lymphatic cells acquired enhanced NKT and NK
cytotoxic activity.
The data also showed that MT I+II and Gp96 expression is highly upregulated during
embryogenesis, particularly on several epithelial tissues, as well as at area of feto-maternal
interface.
Conclusion:
Upregulation of MT I+II and Gp96 proteins in liver and lymphatic organs following
partial hepatectomy, and their presence in fetal and placental tissues, points out the role of
these proteins in proliferative processes during tissue growth, as well as in the recruitment and
activation of autoreactive clones of cells, such are NKT and regulatory T lymphocytes, that
might participate in the control of reparatory processes and compensatory growth, and in the
maintainance immunological tolerance after tissue injury.
In coastal marine areas, the level of metallothioneins (MTs) is monitored as the specific response to trace heavy metals and is considered as a biomarker of metal exposure. Laboratory experiments ...with bivalves indicate that MT synthesis is induced by Cd, Cu, Hg, Ag and Zn ions. The results of our study, conducted with the mussel Mytilus galloprovincialis, deployed 12 months in the "hot spot" area of the Kaštela Bay, Dalmatia, Croatia, are evaluated considering the recommendation of MED POL Programme for estimating exposure of mussels to trace heavy metals by means of MTs. Our data clearly indicate that the MT level in the digestive gland of the Mediterranean mussel depends on the biotic and abiotic parameters. Beside MT level, a number of parameters, like digestive gland mass, shell mass, cytosolic metal concentration is needed in order to define if MT level in the digestive gland of mussels is indicative as a biomarker of cadmium exposure.
U priobalnim morskim područjima razina metalotioneina (MT) prati se kao specifični odgovor na teške metale u tragovima te se smatra biomarkerom izloženosti metalima. Laboratorijski eksperimenti sa školjkama pokazuju da sintezu MT induciraju ioni Cd, Cu, Hg, Ag i Zn. Rezultati našeg istraživanja, koje je provedeno s dagnjama, Mytilus galloprovincialis, izloženim tijekom 12 mjeseci u području "vrućih točaka" u Kaštelanskom zaljevu, Dalmacija, Hrvatska, razmatrani su u skladu s preporukama MED POL programa za procjenu izloženosti dagnja teškim metalima u tragovima putem MT. Naši podaci jasno ukazuju da razina MT u probavnoj žlijezdi mediteranske dagnje ovisi o biotičkim i abiotičkim parametrima. Osim razine MT, potrebni su brojni parametri, poput mase probavne žlijezde, mase ljušture te koncentracije metala u citosolu kako bi se moglo definirati da li razina MT u probavnoj žlijezdi dagnja upućuje na njihovu izloženost kadmiju.
U priobalnim morskim područjima razina metalotioneina (MT) prati se kao specifični odgovor na teške metale u tragovima te se smatra biomarkerom izloženosti metalima. Laboratorijski eksperimenti sa ...školjkama pokazuju da sintezu MT induciraju ioni Cd, Cu, Hg, Ag i Zn. Rezultati našeg istraživanja, koje je provedeno s dagnjama, Mytilus galloprovincialis, izloženim tijekom 12 mjeseci u području "vrućih točaka" u Kaštelanskom zaljevu, Dalmacija, Hrvatska, razmatrani su u skladu s preporukama MED POL programa za procjenu izloženosti dagnja teškim metalima u tragovima putem MT. Naši podaci jasno ukazuju da razina MT u probavnoj žlijezdi mediteranske dagnje ovisi o biotičkim i abiotičkim parametrima. Osim razine MT, potrebni su brojni parametri, poput mase probavne žlijezde, mase ljušture te koncentracije metala u citosolu kako bi se moglo definirati da li razina MT u probavnoj žlijezdi dagnja upućuje na njihovu izloženost kadmiju.
Se estimó la sobrevivencia a la anoxia del mejillón verde Perna viridis después de siete días de exposición a 50 micróng L.sup.-1 de cadmio (Cd), seguido de un período de recuperación en el mar ...durante 21 días. En la glándula digestiva de los organismos experimentales se determinó los niveles de Cd acumulados, y marcadores de estrés oxidativo tales como: metalotioneínas (MT), glutatión reducido (GSH), peroxidación lipídica (TBARS) y las actividades de las enzimas catalasa (CAT), glutatión reductasa (GR) y glutatión-S-transferasa (GST). Los organismos expuestos a Cd mostraron una menor tolerancia al tratamiento anóxico, sin embargo una vez recuperados en el mar presentaron valores de sobrevivencia relativamente mayores en comparación a sus controles. Los organismos expuestos a Cd revelaron un incremento en la concentración de MT y la actividad de CAT, correlacionado al ingreso corporal de Cd. Los organismos transplantados al mar mostraron una disminución del metal acumulado, manteniendo niveles de MT incrementados. Los mejillones tratados y controles no exhibieron diferencias significativas en los marcadores de estrés oxidativo determinados (TBARS, GSH, GR y GST). El Cd acumulado posiblemente afectó algunas estrategias bioquímicas relacionadas con la tolerancia a la anoxia de P. viridis. Sin embargo, los altos niveles de MT en organismos pre-expuestos y posteriormente recuperados, podría condicionar la protección contra la toxicidad del Cd e indirectamente una mayor tolerancia a la anoxia.
Full text
Available for:
IZUM, KILJ, NUK, PILJ, PNG, SAZU, UL, UM, UPUK
En esta revisión bibliográfica se tratan algunos de los trastornos del metabolismo del
cobre, ya sea de causa genética o ambiental. El gran progreso logrado en el conocimiento del metabolismo
del ...cobre en las últimas décadas, ha permitido un tratamiento efectivo de algunos de estos
trastornos con una base fisiopatológica y racional y un estímulo a la investigación para resolver los
problemas pendientes.
In this bibliographic review some of copper metabolic disorders, whether genetic or environmental,
are discussed. In the last decades the great advances in the research of copper metabolism has
allowed on a physiopathological and RACIONAL basis an effective treatment of some of these
disorders, and has constituted a stimulus for research engaged in solving pending problems.
PDF
