Ocena niektórych parametrów biochemicznych świadcz¹cych o

Ocena niektórych parametrów biochemicznych
œwiadcz¹cych o funkcji nerek w surowicy krwi
szczurów poddanych ostremu zatruciu alkoholami.
Nr 11-12/2007
Estimation of some biochemical parameters indicating kidney function
in the serum of rats acutely intoxicated with alcohols.
Dr n. farm. Magdalena Izdebska
Katedra i Zak³ad Toksykologii, Akademia Medyczna im. prof. Feliksa Skubiszewskiego
w Lublinie, 20-093 Lublin, ul. ChodŸki 8, tel. 081-7405880
Kierownik Katedry: Prof. dr hab. n. farm. Ewa Jagie³³o-Wójtowicz
Streszczenie
Problemem współczesnej toksykologii są niewątpliwie zatrucia alkoholami zarówno etanolem jak
również metanolem czy glikolem etylenowym. Celem niniejszej pracy była ocena stężenia wybranych
parametrów biochemicznych świadczących o zaburzeniu funkcji nerek szczurów poddanych ostremu
zatruciu alkoholami. Doświadczenia przeprowadzono na szczurach, samcach szczepu Wistar. Po 24
godz. oraz po 10 dniach od ostrego zatrucia etanolem (3 g/kg ip), metanolem (4,5 g/kg ip) lub glikolem etylenowym (3,5 g/kg ip) oznaczono w surowicy krwi tych zwierząt stężenia mocznika, kreatyniny i beta-2-mikroglobuliny (>-2-M). Istotne
zwiększenie stężenia wszystkich oznaczanych parametrów biochemicznych w porównaniu z wartościami grup kontrolnych notowano po 24 godz. od
ostrego zatrucia w/w alkoholami. Natomiast po 10
dniach od ostrego zatrucia szczurów badanymi alkoholami notowano istotne zwiększenie stężenia
mocznika oraz kreatyniny (tylko dla metanolu) a także zmniejszenie stężenia >-2-M w surowicy w porównaniu z grupą kontrolną.
Abstract
Alcohols intoxications both ethanol, methanol
or ethylene glycol are the problem of current
toxicology. The aim of this study was estimation of
some biochemical parameters indicating kidney
dysfunction of rats acutely intoxicated with
alcohols. The study was carried out on male Wistar
rats. Twenty four hrs as well as 10 days after the
acute intoxication with ethanol (3 g/k ip), methanol
(4,5 g/kg ip) or ethylene glycol (3,5 g/kg ip) was
determined in the serum of rats the concentration
of urea, creatinine and beta-2-mikroglobulin (>-2M).
Significantly increase the concentration of all
biochemical parameters was observed twenty four
hrs after acute intoxication with the above alcohols
in comparison with the control group. Whereas,
10 days after acute poisoning rats by alcohols was
observed significant increase the concentration of
urea and creatinine (only for methanol group) and
also decrease in the level of >-2-M in comparison
with the control group.
słowa kluczowe: ostre zatrucia alkoholami, mocznik, kreatynina, beta-2-mikroglobulina
key words: acute poisoning by alcohols, urea,
creatinine, beta-2-mikroglobulin
Materia³ i Metody
Badania przeprowadzono na szczurach, samcach
szczepu Wistar o masie ciała 220±10g. Zwierzęta
pochodziły od licencjonowanego dostawcy (Hodowla
Zwierząt Laboratoryjnych, Teresa Górzkowska, Warszawa, Polska). Szczury przebywały w klatkach, w pomieszczeniu o standardowych warunkach laboratoryjnych (temp. 20±1 oC, stała wilgotność, hałas) z za-
chowaniem naturalnego cyklu dobowego. Miały swobodny dostęp do wody i paszy. Po 3 dniach adaptacji
zwierzęta rozdzielano losowo do 8 grup doświadczalnych liczących po 8 sztuk. Procedury eksperymentalne badań uzyskały zgodę i zostały zatwierdzone przez
I Lokalną Komisję Etyczną d/s Doświadczeń na Zwierzętach przy Akademii Medycznej w Lublinie.
Wodne roztwory etanolu (3 g/kg), metanolu (4,5
Farmaceutyczny
Przegl¹d Naukowy
!'
Ocena niektórych parametrów biochemicznych œwiadcz¹cych o funkcji nerek w surowicy krwi ...
g/kg) lub glikolu etylenowego (3,5 g/kg) przygotowywano ex tempore i podawano szczurom jednorazowo (1x), dootrzewnowo (ip), w stałej objętości 0,5
ml/100g m.c. Zwierzęta grup kontrolnych otrzymywały identyczne objętości rozpuszczalnika tj. 0,5 ml/
100 g m.c.
W przeprowadzonych doświadczeniach zwierzęta
poszczególnych grup otrzymywały kolejno:
I i V - wodę do iniekcji ip jednorazowo (1x)
II i VI - etanol (3 g/kg) 1 x
III i VII - metanol (4,5 g/kg) 1 x
IV i VIII - glikol etylenowy (3,5 g/kg) 1 x
W końcu doświadczeń zwierzęta dekapitowano
i pobierano krew na skrzep, po 24 godz. od iniekcji
(grupy I-IV) oraz po 10 dniach od iniekcji (grupy VVIII).
Krew po wykrzepnięciu była wirowana przez 15
min. przy 3000 obr./min. Następnie pobierano surowicę do probówek polistyrenowych i przechowywano
w temp. (-20 oC) do jednoczasowego oznaczania biochemicznego.
W surowicy krwi oznaczano przy użyciu gotowych
zestawów diagnostycznych stężenia: mocznika, kreatyniny (Cormay Diagnostic S.A., Lublin, Polska) oraz
>-2-M (ELISA, IBL Immuno-Biological Laboratories,
Hamburg, Niemcy).
Analizę statystyczną uzyskanych wyników przeprowadzono używając testu t-Studenta przy poziomie
istotności p<0,05.
Wyniki
Uzyskane w pracy wyniki badań przedstawiono
w postaci rycin. Z ryciny 1 wynika, że zarówno po 24
godz. jak też po 10 dniach od ostrego zatrucia szczurów etanolem (3,0 g/kg ip), metanolem (4,5 g/kg ip)
lub glikolem etylenowym (3,5 g/kg ip) dochodzi do
istotnego zwiększenia stężenia mocznika w surowicy
krwi w porównaniu z grupami kontrolnymi. Największe stężenie mocznika notowano po 24 godz. od ostrego zatrucia glikolem etylenowym (o około 300% w porównaniu z grupą kontrolną).
Na podstawie uzyskanych w pracy wyników stwierdzono także istotny wzrost stężenia kreatyniny po 24
godz. od ostrego zatrucia szczurów w/w alkoholami.
Natomiast po 10 dniach od ostrego zatrucia tylko
metanolem odnotowano zwiększenie stężenia tego
parametru biochemicznego w surowicy krwi tych
zwierząt w porównaniu z grupą kontrolną (Rycina 2).
Badania tej pracy wykazały również po 24 godz.
od ostrego zatrucia szczurów stosowanymi w pracy
alkoholami istotne zwiększenie stężenia >-2-M w surowicy krwi, natomiast po 10 dniach od zatrucia ob-
"
Farmaceutyczny
Przegl¹d Naukowy
Nr 11-12/2007
serwowano istotne zmniejszenie stężenia tego białka
w porównaniu z wartościami grup kontrolnych (Rycina 3).
Omówienie wyników
Uzyskane w niniejszej pracy wyniki wskazują, że
ostre zatrucia szczurów etanolem, metanolem lub glikolem etylenowym powodują zmiany w oznaczanych
parametrach biochemicznych sugerujących zaburzenia czynności nerek zarówno po 24 godz. jak też po
10 dniach od zatrucia.
Nerki odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu prawidłowej homeostazy organizmu. Biorą udział w regulacji gospodarki wodno-elektrolitowej i kwasowozasadowej utrzymując tym samym prawidłowy skład
chemiczny i objętość płynu pozakomórkowego. Usuwają z organizmu egzogenne substancje oraz końcowe produkty metabolizmu wielu związków [11,12].
Jak wiadomo znaczna część ksenobiotyków wykazuje
działanie nefrotoksyczne [8,13]. Zatrucie organizmu
tymi związkami prowadzi do uszkodzenia struktury
i/lub zaburzenia funkcji nerek.
Jednym z takich związków o udowodnionym działaniu nefrotoksycznym jest glikol etylenowy
[8,14,15,16,17]. Następstwem zatrucia tym alkoholem jest często niewydolność nerek z obniżeniem wielkości przesączania kłębuszkowego (GFR). Niewydolność nerek obserwowana w przebiegu zatrucia ostrego glikolem etylenowym związana jest z zaburzeniem
ukrwienia nerek w wyniku obrzęku narządu oraz z bezpośrednim uszkodzeniem cewek nerkowych przez
kryształy szczawianów wapnia [1,4,5,17]. Również
w przypadku ostrego zatrucia alkoholem etylowym lub
metylowym może dojść do zaburzenia funkcji nerek
[6,7].
Diagnostyka laboratoryjna funkcji nerek oparta jest
m.in. na oznaczaniu w surowicy krwi substancji wydalanych głównie przez nerki takich jak mocznik czy
kreatynina. Wzrost ich stężenia w surowicy może
świadczyć o zaburzeniu funkcji nerek.
Z piśmiennictwa [11,12] wiadomo, że mocznik,
główny azotowy produkt metaboliczny rozpadu białek eliminuje się w ok. 90% przez nerki. Równocześnie oznaczanym w surowicy krwi parametrem biochemicznym jest kreatynina uznana za marker funkcji filtracyjnej kłębuszków. Stężenie kreatyniny wykazuje ujemną korelację z wielkością przesączania kłębuszkowego (GFR) [12,18,19]. Do istotnego zwiększenia stężenia kreatyniny w surowicy dochodzi wówczas kiedy wielkość przesączania kłębuszkowego obniży się poniżej połowy wielkości prawidłowej GFR.
Badania tej pracy wykazały, że już po 24 godz. od
Nr 11-12/2007
Ocena niektórych parametrów biochemicznych œwiadcz¹cych o funkcji nerek w surowicy krwi ...
Rycina 1
Stê¿enie mocznika w surowicy krwi szczurów poddanych ostremu zatruciu alkoholami : A) po 24 godz., B) po 10 dniach
Rycina 2
Stê¿enie kreatyniny w surowicy krwi szczurów poddanych ostremu zatruciu alkoholami : A) po 24 godz., B) po 10 dniach
Rycina 3
Stê¿enie >-2-M w surowicy krwi szczurów poddanych ostremu zatruciu alkoholami : A) po 24 godz., B) po 10 dniach
Farmaceutyczny
Przegl¹d Naukowy
"
Ocena niektórych parametrów biochemicznych œwiadcz¹cych o funkcji nerek w surowicy krwi ...
ostrego od ostrego zatrucia etanolem (3,0 g/kg ip),
metanolem (4,5 g/kg ip) oraz glikolem etylenowym
(3,5 g/kg ip) dochodzi do istotnego zwiększenie stężenia mocznika oraz kreatyniny w surowicy krwi. Także po 10 dniach od ostrego zatrucia szczurów w/w
alkoholami notowano zwiększenie stężenia mocznika. Zwiększone stężenie kreatyniny obserwowano tylko w grupie poddanej ostremu zatruciu metanolem
w porównaniu z grupą kontrolną.
Z pozycji literaturowych wynika także, że czułym
wskaźnikiem zmniejszenia wartości GRF oraz stopnia uszkodzenia cewek proksymalnych nerek jest
wzrost stężenia >-2-mikroglobuliny (>-2-M) w surowicy krwi [20,21,22,23,24]. W doświadczeniach
własnych stwierdzono istotne zwiększenie stężenia >2-M w surowicy krwi szczurów po 24 godz. od ostrego zatrucia etanolem, metanolem lub glikolem etylenowym. Natomiast po upływie 10 dni od zatrucia w/
w alkoholami stwierdzono obniżenie stężenia >-2-M
w surowicy krwi tych zwierząt w porównaniu z grupa
kontrolną.
Wnioski
Ostre zatrucie szczurów etanolem, metanolem lub
glikolem etylenowym powoduje zmiany (zarówno po
24 godz. jak też 10 dniach) w badanych parametrach
biochemicznych świadczących o dysfunkcji nerek
w porównaniu z wartościami grupy kontrolnej.
Piœmiennictwo
1. Bogdanik T.: Alkohol etylowy. W: Ostre Zatrucia Innymi
Związkami Chemicznymi. W: Toksykologia Kliniczna. (red.
Bogdanik T.), Wyd. Lekarskie PZWL, Warszawa, 1988:
440-454.
2. Eder A.F., McGrath C.M., Dowdy Y.G., Tomaszewski J.E.,
Rosenberg F.M., Wilson R.B., Wolf B.A., Shaw L.M.: Ethylene glycol poisoning: toxicokinetic and analytical factors
affecting laboratory diagnosis. Clin. Chem., 1998, 44(1):
168-177.
3. Klaassen C.D.: Nonmetallic Environmental Toxicants: Air
Polutants, Solvents and Vapors and Pesticides. In: Goodman & Gilman’s The Pharmacological Basis of Therapeutics. (Ed. Hardman J.G., Limbird L.E.), Mc Graw-Hill Medical Publishing Division, 2001: 1877-1902.
4. Jodynis-Liebert J.: Toksyczność Rozpuszczalników. W:
Toksykologia Współczesna. (red. Seńczuk W.), Warszawa,
Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2005: 500-537.
5. Jacobsen D., McMartin K.E.: Methanol and ethylene glycol poisonings. Mechnisms of toxicity, clinical course, diagnosis and treatment. Med. Toxicol., 1986, 1(5): 309-334.
6. Epstein M.: Alcohol’s impact on kidney function. Alcohol
Health Res. World, 1997, 21(1): 84-91.
"
Farmaceutyczny
Przegl¹d Naukowy
Nr 11-12/2007
7. Closs K., Solberg C.O.: Methanol poisoning. JAMA, 1970,
211(3): 497-499.
8. Starek A.: Nerki i drogi moczowe. W: Toksykologia narządowa. Wyd. Lekarskie PZWL, Warszawa, 2007: 167-188.
9. Huang H.S., Ma M.C., Chen J., Chen C.F.: Changes in the
oxidant-antioxidant balance in the kidney of rats with
nephrolithiasis induced by ethylene glycol. J. Urol., 2002,
167(6): 2584-2593.
10. Huang H.S., Chen C.F., Chien C.T., Chen J.: Possible biophasis changes of free radicals in ethylene glycol-induced
nephrolithiasis in rats. BJU Int., 2000, 85(9): 1143-1149.
11. Angielski S.: Nerki. W: Biochemia kliniczna. (red. Angielski S., Jakubowski Z., Dominiczak M.H.), Wyd. Preseusz,
Sopot, 1997: 44-78.
12. Anyszek T., Malczewska-Malec M., Dembińska-Kieć A.:
Biochemia Kliniczna i Diagnostyka Laboratoryjna Chorób Nerek. W: Diagnostyka Laboratoryjna z Elementami
Biochemii Klinicznej. (Red. Dembińska-Kieć A., Naskalski J.), Wyd.Volumed, Wrocław, 1998: 201-243.
13. Porter G.A., Bennett W.M.: Toxic Nephropathies, The Kidney, 2nd ed, Brenner B.M., Rector F.C. Jr, eds, WB Saunders Co, Philadelphia, 1981: 2045-2108.
14. Snyder R., Andrews L.S.: Toxic effects of solvents and vapors. In: Casarett & Doull’s Toxicology The Basic Science
Of Poisons. (Ed. Klaassen C. D.), McGraw Hill Companies, New York, 1995: 737-771.
15. Lobert S.: Ethanol, Isopropanol, methanol and ethylene
glycol poisoning.Crit. Care Nurse, 2000, 20(6), 41-47.
16. Olszowy Z.: Badania doświadczalne nad przebiegiem zatrucia glikolem etylenowym w aspekcie toksykologicznym
i medyczno-sądowym Cz. 2. Wybrane parametry biochemiczne w doświadczalnym zatruciu glikolem etylenowym.
Arch. Med. Sąd. Krym., 2000, 50(2), 89-101.
17. Poldelski V., Johnson A., Wright S., Rosa V.D., Zager R.A.:
Ethylene glycol-mediated tubular injury: identification of
critical metabolites and injury pathways. Am. J Kidney
Dis., 2001, 38(2): 339-348.
18. Levey A.S., Perrone R., Madias N.E.: Serum creatinine and
renal function. Annu. Rev. Med., 1988, 39: 465-490.
19. Perrone R.D., Madias N., Levey A.S.: Serum creatinnine
as an index of renal function : new insights into old concepts. Clin. Chem., 1992, 38(10): 1933-1953.
20. Bukowska C., Krzywiecka M., Kniażewska M.: Właściwości
i występowanie beta-2-mikroglobuliny oraz jej przydatność
diagnostyczna. Przegl. Pediatr., 1998, 28(3): 167-169.
21. Cylwik B., Szmitkowski M.: Przydatność diagnostyczna
beta-2-mikroglobuliny w praktyce klinicznej. Pol. Merkuriusz Lek. 1997, 2(9): 224-227.
22. Shea P.H., Maher J.F., Horak E.: Prediction of glomerular
filtration rate by serum creatinine and >2 – microglobulin. Nephron, 1981, 29: 30-35.
23. Wiela-Hojeńska A, Hurkacz M.: Znaczenie beta-2-mikroglobuliny w diagnostyce i terapii. Post. Hig. Med. Dośw.,
1998, 52(5): 507-514.
24. Bianchi C, Donadio C, Tramonti G, Consani C, Lorusso P,
Rossi G.: Reappraisal of serum beta2-microglobulin as
marker of GFR. Ren. Fail., 2001, 23: 419