EFFECT OF CADMIUM ON SELECTED PARAMETERS OF CELL IMMUNITY OF POULTRY
Naď P., Pistl J.*, Skalická M., Koréneková, B.
Katedra výživy, dietetiky a chovu zvierat, Ustav mikrobiológie a imunológie*, Univerzita veterinárskeho lekárstva, Košice
Abstract
The individual influence of Cd and in interaction with Zn and Se was observed on cell immunity of Japanese quail. Quails (n=70) were divided into 7 groups with 10 animals per group. Group K was the control group. In the group Cd1 cadmium was administered in dose 0,12 mg/day/animal. Group Cd2 - cadmium was administered in dose 0,24 mg/day/animal. In Se group selenium was administered daily in dose 0.016 mg for one quail. In Zn group zinc was administered in dose 4,0 mg/day/quail. The group Cd+Zn combination of zinc and cadmium and the group Cd+Se combination of selenium and cadmium were added. In conclusion, we recorded important immuno-depresive effect of Cd as well as protective effect of Zn against negative influence of Cd. In our work we observed protective effect of increased dose of Se, however in lower level in comparison to protective effect of Zn.
Úvod
Medzi najvýznamnejšie anorganické polutanty životného prostredia patria olovo, kadmium, ortuť a arzén. K ich vstupu do potravinového reťazca prispieva celý rad antropogenných i naturálnych zdrojov. Prienik kadmia do potravinového reťazca vo veľkej miere závisí od jeho koncentrácie v pôde a dostupnosti rastlinám. Pravidelný, aj keď nie vysoký, príjem kadmia potravou je považovaný za rizikový, pre jeho kumuláciu v cieľových orgánoch a tkanivách. Z tohto pohľadu je nevyhnutné hľadať spôsoby a postupy pre obmedzovanie migrácie kadmia v prostredí a metódy eliminácie neho negatívneho účinku na živý organizmus. Jedným z významných antagonistov kadmia je zinok. Zinok je súčasťou mnohých metalo enzýmov a ovplyvňuje viaceré systémy organizmu, obzvlášť reprodukčný aparát a imunitný systém. Prvkom, ktorý výrazne ovplyvňuje odolnosť a zdravie ľudí i zvierat, je selén. Významne sa podieľa na znižovaní výskytu kardiovaskulárnych a nádorových ochorení odbúravaním voľných radikálov. V rámci Slovenska je výskyt selénu pomerne nízky v pôdach a tým následne aj v rastlinách, obilí, zvieratách a ďalších článkoch
potravového reťazca. Príjem selénu v našej populácií sa pohybuje v rozmedzí 27 – 43 ug/deň, čo je nízke v porovnaní s odporúčaným príjmom 1 ug/deň na kilogram hmotnosti u ľudí (Maďarič, 1997). Cieľom riešenia bolo sledovanie vplyvu kadmia na zdravie a jednotlivé systémy organizmu u hydiny, s dôrazom na imunitný systém, a eliminovanie jeho negatívneho účinku interakciou s vybranými esenciálnymi prvkami - zinkom a selénom.
Materiály a metódy
V experimente boli použité japonské prepelice vo veku 3 týždňov. Po týždňovej aklimatizácií v experimentálnych priestoroch boli rozdelené do skupín. Kontrolná skupina (K) kŕmená klasickou kŕmnou zmesou bez prídavkov, skupina (Cd 1) s prídavkom kadmia v dávke predstavujúcej 6 násobok prípustného limitu v kŕmnej zmesi (KZ), skupina (Cd2) s prídavkom kadmia v dávke predstavujúcej 12 násobok limitu Cd v KZ , skupina (Zn) s prídavkom zinku v dávke rovnajúcej sa 2 násobku doporučeného obsahu v KZ, skupina (Se) s prídavkom selénu v dávke rovnajúcej sa 2 násobku doporučeného obsahu v KZ a skupiny s prídavkom kadmium + zinok (Cd+Zn) a kadmium + selén (Cd+Se). Prepelice boli kŕmené kŕmnou zmesou HYD 06 a od začiatku znášky kŕmnou zmesou HYD 10. Kadmium vo forme chloridu kademnatého, zinok ako síran zinočnatý a selén ako seleničitán sodný, boli vo vodnom roztoku podávané pri rannom napájaní v malom objeme vody. Odber vzoriek krvi bol vykonaný na 37., 58. a 118. deň od začiatku podávania prípravkov. Pre analýzu imunologických parametrov boli zvolené testy hodnotiace funkčnú aktivitu fagocytárnych buniek (metabolická aktivita fagocytov) a lymfocytov (polyklónová aktivácia lymfocytov).
Metabolická aktivita fagocytov bola hodnotená na základe tetrazolium– reduktázovej aktivity buniek počas fagocytózy(Goldová a kol., 2001). Suspenzia leukocytov (1.107.ml-1) bola rozdelená na 2 časti a inkubovaná
pri 40 oC 45 min. Jedna časť suspenzie heterofilov bola inkubovaná so
škrobom (1% suspenzia Amylum oryzae vo fosfátovom pufri) a druhá časť bunkovej suspenzie bola inkubovaná za rovnakých podmienok, ale bez škrobu. Všetky suspenzie buniek obsahovali 0,1 % INT (3/4–iodofenyl–2- /4-nitrofenyl/-5-fenyl/-tetrazolium chlorid, Lachema, Brno). Po inkubácii a lýze buniek metanolom, obsah formazanu bol stanovený spektrofotometricky pri 485 nm. Výsledky boli vyjadrené vo forme indexu metabolickej aktivity heterofilov na základe pomeru priemernej optickej denzity (OD485) leukocytárnych suspenzií so škrobom (aktuálne
fagocytujúce bunky – zvýšený metabolizmus) k OD485 leukocytárnych
Agarózový MIT bol vykonaný podľa Bendixena a kol. (1976) a bol použitý na hodnotenie polyklónovej aktivácie lymfocytov. Leukocytárne suspenzie (1.107.ml-1) v kultivačnom médiu boli rozdelené na dve časti. K jednej časti
bunkovej suspenzie bol pridaný mitogén (fytohemaglutinín, PHA, Sigma, Nemecko) v dávke 20 µg.ml-1 s následnou inkubáciou (40 oC, 1 h), druhá
časť bunkovej suspenzie bola inkubovaná len s kultivačným médiom bez mitogénu, pre hodnotenie spontánnej migrácie leukocytov. Po uvedenej dobe boli jednotlivé leukocytárne suspenzie aplikované do piatich jamiek v 0,8% agaróze s obsahom RPMI, 10 % fetálneho bovinného séra, 100 µg.ml-1 streptomycínu a 100 IU.ml-1 penicilínu a inkubované pri 40 oC, 24 h
v 5% atmosfére CO2. Priemer migračných zón leukocytov bol meraný po
zväčšení kolmo na seba a výsledky boli vyjadrené ako migračný index. Výsledky analýz boli štatisticky spracované t-testom.
Výsledky a diskusia
V experimente bol sledovaný účinok dvoch dávok kadmia samostatne, i v kombinácií so zinkom a selénom na prepelice. Sledované hodnoty metabolickej aktivity fagocytov a mobility leukocytov v krvi utratených zvierat, na konci experimentu, sú uvedené v tabuľke č. 1.
Tabuľka č. 1 K Cd1 Cd2 Zn Se Cd+Zn Cd+Se min. 2,56 2,08 2,05 2,57 2,76 2,67 2,29 max. 3,36 2,63 2,55 3,33 3,61 3,13 2,76 x 2,99 2,32 2,23 3,02 3,14 2,79 2,56 IMAF SD 0,239 0,127 0,135 0,246 0,261 0,178 0,125 min. 0,39 0,63 0,55 0,42 0,48 0,61 0,58 max. 0,84 0,88 0,85 0,75 0,64 0,75 0,77 x 0,62 0,76 0,71 0,58 0,55 0,69 0,68 IML SD 0,122 0,068 0,085 0,075 0,048 0,066 0,095
IMAF – index metabolickej aktivity fagocytov, IML – index migrácie leukocytov
Najvyššie priemerné hodnoty IMAF sme zistili v skupine prijímajúcej selén (3,14), zinok (3,02) a v kontrolnej skupine (2,99). Najnižšia hodnota (2,23) bola v skupine s prídavkom kadmia vo vyššej koncentrácií. Štatisticky významne rozdiely na hladine významnosti P>0,001 boli medzi kontrolnou skupinou a skupinami Cd1, Cd2 a CdSe, medzi skupinou Cd1 a skupinami Zn, Se a CdZn, medzi Cd2 a Zn, Se a CdZn. Hladinu významnosti P>0,01 sme zistili medzi skupinami K : CdSe, Cd2 : CdSe, Se : CdSe a Zn : CdSe. Významný rozdiel na hladine P>0,05 bol medzi skupinou Cd1 : CdSe. Z týchto zistení je výrazne preukázaný negatívny
účinok kadmia, v nižšej i vyššej dávke, na aktivitu leukocytov a výraznejší protektívny účinok zinku než u selénu.
Index migrácie leukocytov bol štatistický významne nižší (P>0,01) medzi skupinami Zn:Cd1, CdZn:Se a Cd2:Se. Na hladine významnosti P>0,05 medzi skupinami K:Cd1, Zn:Cd2. Medzi ostatnými skupinami neboli zistené štatisticky významné rozdiely.
Sledovaním vplyvu kadmia na imunitný systém a ovplyvňovanie jeho účinku zinkom, sa zaoberali Vasilyeva a kol.. Zistili, že v nízkych dávkach Cd stimuluje imunitný systém, vyššie koncentrácie pôsobia imunodepresívne. Ujamik a kol. sledovali vplyv rôznych dávok kadmia na vybrané biochemické parametre, pričom negatívny účinok zistili až pri vysokých dávkach (100mg/kg ž.h.).
Záver
Pri sledovaní účinku kadmia na vybrané ukazovatele bunkovej imunity u japonských prepelíc, bol preukázaný jeho výrazný immunodepresivný účinok a vysoký protektívny vplyv zvýšených dávok zinku proti negatívnemu pôsobeniu Cd a taktiež ochranný účinok zvýšenej dávky selénu, na nižšej úrovni v porovnaní s účinkom zinku.
Literatúra
11. BENDIXEN, G., BENTZEN, K., CLAUSEN, J. E., et al. (1976): Inhibition of human leucocyte migration. In Natvig, eds. Lymphocytes. Isolation, Fractionation and Characterization. Scand. I. Immunol.,
Suppl. 5, Universitetsforlaget, Nyegaard, Oslo, pp. 244 – 267.
12. GOLDOVÁ M., REVAJOVÁ V., PISTL J., LETKOVÁ V., LEVKUT M., WAGSHAL G., CSIZSMÁROVÁ G., LOÓSZOVÁ A.: Eimeria colchici and immunocompetent cells in specific and nonspecific hosts.
Acta Parasitologica 46, 2001, 39-44
13. UYANIK, F. – EREN, M. - ATASEVER, A. – TUNOKU, G. – KOLSUZ, H.: Changes in some biochemical parameters and organs of broilers exposed to cadmium and effect of zincon cadmium induced alteration, Izrael Vet. Med. Asotiation, 56, (4), 2001
14. VASILYEVA,C., BERZINA,H., REMEZ, I.: Complex of methods for the estimation of Cd and Zn action on chicken immunity methods of esti-mation of chicken immunity. Baltic J. Lab. Anim.
Sci.,11,2001:149-159
POROVNANIE KINETIKY SÉROVÝCH HLADÍN