Effect of chlorpyrifos on the profile of subpopulations immunocompetent cells B, T and NK in in vivo model

• Autorzy: Noworyta-Glowacka J. , Beresinska M. , Bankowski R. , Wiadrowska B. , Siennicka J. , Ludwicki J. K.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. Current studies have indicated many environmental factors, such as pesticides, that cause immune system disorders through inducing changes in humoral and cellular responses thereby increasing the risk of contracting infectious diseases and cancer. The literature suggests that low exposures to certain organophosphorus pesticides stimulate the immune system, whilst high exposures result in decreased function. Precise mechanisms for the fall in immunocompetence are often unclear, however it can be predicted that the intimate interaction between the nervous and immune systems can potentially lead to toxicity. Objectives. To determine the effects of organophosphorus pesticide, chlorpyrifos that is often used in Poland, on selected immunological responses, such as immune-competent cell proportions formed experimentally in-vivo by cells of Wistar rats during subchronic exposures after 45 and 90 days. Materials and Methods. The test was carried out on ten male and ten female Wistar rats in each of three test groups, who received 3 chlorpyrifos doses for 90 days intragastrically, according to OECD guidelines (No. 401). Two control groups were given olive oil. After completion, the animals were deeply anaesthetised by a mixture of ketamine (Vetaketam) and xylazine (Vetaxym). Immuno-competent cells were profiled by a commercial monoclonal antibody method. In order to measure the dynamics of any changes, the aforementioned immunological responses were investigated after 45 days using the same procedures for obtaining the relevant biological test material. Results. Test animals exposed to chlorpyrifos had altered number of white bood cells which were either increased or decreased relative to controls after 45 and 90 days for all exposure levels used. Conclusions. The study demonstrated changes in white-blood cell (lymphocyte) response profiles, reflecting an immunomodulation although such changes were equivocal, where both suppression and stimulation were observed.

PL

Wprowadzenie. Współczesne badania naukowe wskazują, iż wiele czynników środowiskowych, wliczając w to pestycydy, powoduje zaburzenia układu odpornościowego poprzez indukowanie zmian w odpowiedzi humoralnej i komórkowej, co w efekcie może prowadzić do zwiększonej zapadalności na choroby zakaźne i nowotworowe. Doniesienia literaturowe sugerują, że niskie poziomy narażenia na niektóre pestycydy fosforoorganiczne powodują stymulację układu odpornościowego, zaś wyższe, obniżenie funkcji immunologicznych. W wielu przypadkach nie jest poznany dokładny mechanizm spadku odporności, jednak poprzez związek funkcji neurologicznych i immunologicznych można przewidzieć potencjalne skutki działania toksycznego. Cel. Celem badań było określenie wpływu chloropiryfosu na wybrane parametry odpowiedzi immunologicznej, takie jak skład odsetkowy komórek immunokompetentnych w modelu doświadczalnym in vivo szczurów laboratoryjnych szczepu Wistar, w trakcie ekspozycji subchronicznej 45 i 90 dniowej. Materiał i metody. Badanie wykonano na samcach (10 szt.) i samicach (10 szt.) szczurów rasy Wistar. Zwierzętom z grupy badanej podawano dożołądkowo chloropiryfos przez 90 dni, zgodnie z zaleceniami OECD (Guideline No 401). Grupa kontrolna otrzymywała oliwę z oliwek. Po zakończeniu eksperymentu zwierzęta poddawano głębokiej narkozie przy użyciu mieszaniny: ketaminy (Vetaketam) i ksylazyny (Vetaxym). W celu określenia dynamiki ewentualnych zmian zbadano wyżej wymienione parametry immunologiczne po 45 dniach doświadczenia przy zachowaniu tych samych procedur uzyskania materiału badawczego. Wyniki. Uzyskane wyniki wskazują, że narażanie zwierząt doświadczalnych na chloropiryfos zmieniało skład odsetkowy komórek immunokompetentnych w modelu doświadczalnym in vivo zwiększając albo zmniejszając ich wartość w stosunku do poziomów oznaczonych u grupy zwierząt kontrolnych po 45 i 90 dniowej ekspozycji i na wszystkich poziomach narażania. Wnioski. Odnotowane w wyniku przeprowadzonych badań zmiany w profilu białokrwinkowym świadczące o działaniu immunomodulującym były niejednoznaczne przyjmując formę zarówno immunosupresji jak i immunostymulacji.

Słowa kluczowe

EN

chlorpyrifos; pesticide; human exposure; immunomodulation; B cell; T cell; natural killer cell; in vivo model; immune system; lymphocyte; organophosphorus pesticide

• Wydawca: -
• Czasopismo: Roczniki Państwowego Zakładu Higieny
• Rocznik: 2014
• Tom: 65
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.311-316,fig.,ref.

Twórcy

autor

Noworyta-Glowacka J.

• Department of Toxicology and Risk Assessment, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, 24 Chocimska Street, 00-791 Warsaw, Poland

autor

Beresinska M.

• Department of Toxicology and Risk Assessment, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, 24 Chocimska Street, 00-791 Warsaw, Poland

autor

Bankowski R.

• Department of Toxicology and Risk Assessment, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, 24 Chocimska Street, 00-791 Warsaw, Poland

autor

Wiadrowska B.

• Department of Toxicology and Risk Assessment, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, 24 Chocimska Street, 00-791 Warsaw, Poland

autor

Siennicka J.

• Department of Virology, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, Warsaw, Poland

autor

Ludwicki J. K.

• Department of Toxicology and Risk Assessment, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Astroff A.B., Freshwater K.J., Eigenberg D.: Comparative organohposphateinduced effects in adult and neonatal Sprague-Dawley rats during the conduct of multigeneration toxicity studies. Reprod Tox 1998;12(6):619-45.
• 2. Blakley B.R., Yole M.J., Brousseau P., Boermans H., Fournier M.: Effect of chlorpyrifos on immune function in rats. Vet Hum Toxicol 1999;41(3):140-4.
• 3. Casale G.P., Cohen S.D., DiCapua R.A.: The effects of organophosphate-induced cholinergic stimulation on the antibody response to sheep erythrocytes in inbred mice. Toxicol Appl Pharmacol 1983;68(2):198-205.
• 4. Casale A.S., Reitz B.A., Greene P.S., Augustine S., Baumgartner W.A.: Immunosuppression after heart transplantation: prednisone and cyclosporine with and without azathioprine. J Thorac Cardiovasc Surg 1989;98(5 Pt 2):951-5.
• 5. Casale G.P., Vennerstrom J.L., Bavari S, Wang T.L.: Inhibition of interleukin 2 driven proliferation of mouse CTLL2 cells, by selected carbamate and organophosphate insecticides and congeners of carbaryl. Immunopharmacol Immunotoxicol. 1993;15(2-3):199-215.
• 6. Casida J.E., Quistad G.B.: Organophosphate toxicology: safety aspects of nonacetylcholinesterase secondary targets. Chem Res Toxicol 2004;17(8):983-98.
• 7. Duramad P., Harley K., Lipsett M., Bradman A., Eskenazi B., Holland N.T., Tager I.B.: Early environmental exposures and intracellular Th1/Th2 cytokine profiles in 24-month-old children living in an agricultural area. Environ Health Perspect 2006;114(12):1916-22.
• 8. Ercegovich C.: Relationship of pesticides to immune responses. Fed Proc. 1973;32(9):2010-6.
• 9. Galloway T. Handy R.: Immunotoxicity of organophosphorous pesticides. Ecotoxicology 2003;12(1-4):345
• 10. Gupta R.C.: Special issue on anticholinesterases. Toxicol Appl Pharmacol 2007;219(2-3):95-6.
• 11. Hermanowicz A., Kossman S.: Neutrophil function and infectious diseases in workers occupationally exposed to phosphoorganic pesticides. Clin. Immunol. Immunopathol 1984; 33:13–22.
• 12. Kotwicka M., Rogaczewska A.: Acute poisonings in Poland during the period 1997-1999. An analysis of files from the Krakow Poison Information Centre Przegl Lek. 2002;59(4-5):318-24.
• 13. Luster M.I., Pait D.G., Portier C., Rosenthal G.J., Germolec D.R., Comment C.E., Munson A.E., White K., Pollock P.: Qualitative and quantitative experimental models to aid in risk assessment for immunotoxicology. Toxicol Lett 1992;64-65:71-8.
• 14. Lutz W., Pałczyński C.: Immunotoxycology. Instytut Medycyny Pracy 2005;73-84. (in Polish).
• 15. Neishabouri E.Z., Hassan Z.M. Azizi E., Ostad S.N.: Evaluation of immunotoxicity induced by diazinon in C57bl/6 mice. Toxicology 2004;196:173–179.
• 16. Noworyta-Głowacka J., Bańkowski R., Siennicka J., Wiadrowska B., Beresińska M., Ludwicki J.K.: Influence of chlorpyrifos on the profile of subpopulation of immunoactive cell and their phagocytic activity in an experimental in vivo model. Ann Agric Environ Med 2012;19(3):483-486.
• 17. Oostingh G.J., Wichmann G., Schmittner M., Lehmann I., Duschl A.: The cytotoxic effects of the organophosphates chlorpyrifos and diazinon differ from their immunomodulating effects. J Immunotoxicol 2009;6(2):136-45.
• 18. Pruett S.B., Chambers J.E.: Effects of paraoxon, p-nitrophenol, phenyl saligenin cyclic phosphate, and phenol on the rat interleukin 2 system. Toxicol Lett 1988;40(1):11- 20.
• 19. Reubert M. D.: Carcinogenicity and toxicity of malathion and malaoxon. Environ Res 1985;37(1):119-53.
• 20. Street J.C., Sharma R.P.: Alteration of induced cellular and humoral immune responses by pesticides and chemicals of environmental concern: quantitative studies of immunosuppression by DDT, aroclor 1254, carbaryl, carbofuran, and methylparathion. Toxicol Appl Pharmacol 1975;32(3):587-602.
• 21. Tang J., Carr R.L., Chambers J.E.: Changes in rat brain cholinesterase activity and muscarinic receptor density during and after repeated oral exposure to chlorpyrifos in early postnatal development. Toxicol Sci 1999;51(2):265-72.
• 22. Tang J., Carr R.L., Chambers J.E.: The effects of repeated oral exposures to methyl parathion on rat brain cholinesterase and muscarinic receptors during postnatal development. Toxicol Sci 2003;76(2):400-6.
• 23. Thrasher J.D., Heuser G., Broughton A.: Immunological abnormalities in humans chronically exposed to chlorpyrifos. Arch Environ Health 2002;57(3):181-7.
• 24. Thrasher J.D., Madison R., Broughton A.: Immunological abnormalities in humans exposed to chlorpyrifos: preliminary observations. Arch. Environ. Health 1993;48:89–93.
• 25. Voccia I., Blakley B., Brousseau P., Fournier M.: Immunotoxicity of pesticides: a review. Toxicol Ind Health. 1999;15(1-2):119-32.
• 26. Wong J.G., Kasibhatla S., Nalefski E.A., Rao A.: CD3- T cells with cis- or trans-acting mutations affecting expression of T cell receptor beta-chain mRNA. J Immunol 1992; 149(12):3961-7.
• 27. Zabrodski P.F., Germanchuk V.G.: Role of activation of the sympathoadrenal system in the realization of immune reactions during acute poisoning with organophosphorus compounds. Bull Exp Biol Med 2001;132(4):966-8.