Influence of arsenic on selected biochemical blood parameters in rats fed diet with different fat and protein content

• Autorzy: Bronkowska M. , Lozna K. , Figurska-Ciura D. , Styczynska M. , Orzel D. , Biernat J. , Troskiewicz P. , Bogusz J. , Waligora P.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. Arsenic is widely distributed in the environment. The main routes of absorption of inorganic arsenic compounds are the lungs and the gastrointestinal tract. Arsenates both (III) and (V) are absorbed from the gastrointestinal tract in 55-95%, while the organic arsenic compounds in 75-85%. Arsenic poisoning leads to damage the activities and morphological changes in the stomach and intestines, causing the occurrence of nausea, vomiting and diarrhoea. Arsenic compounds may also be the cause of the development of certain cancers (lung, skin and liver). The first changes caused by arsenic poisoning usually remain unnoticed. Arsenic affects haematological and both lipid and carbohydrate metabolism. It also causes changes in the organs involved in metabolism, so biochemical parameters or enzymes activity are therefore a good indicator of poisoning changes. Objective. The aim of this study was to examine the influence of protein and fat content in diet on selected biochemical blood parameters in rats. Materials and Methods. Rats (11 groups n = 88) were fed with 5 types of diet: control, low-protein, high-protein, low- fat and high-fat. Animals received water without arsenic (control group) or water with 10 or 20 μg As/mL. Results. In animals fed a low protein diets, regardless of the dose of arsenic, it was a decreasing of total cholesterol, triglycerides, and glucose in serum observed, compared to the control group. In the groups fed with low-protein diet revealed a significantly less damage in the liver as compared to the control group. In animals fed high-protein diets and with varying addition of arsenic a significant higher concentration of various biochemical parameters were found, in comparison to the respective control groups. In animals fed the high protein diet and poisoned with 20 μg As/mL of the arsenic significantly higher liver damage were found, compared to control group. Conclusions. Symptoms of arsenic hepatotoxicity measured with enzyme activity were highest in the groups of animals fed with low-protein diet. The parameters of lipid and carbohydrate metabolism depended mostly on diet than the dose of arsenic.

PL

Wprowadzenie. Arsen jest pierwiastkiem szeroko rozpowszechnionym w środowisku człowieka. Głównymi drogami wchłaniania nieorganicznych związków arsenu są płuca oraz przewód pokarmowy. Arseniany (III) i arseniany (V) wchłaniają się z przewodu pokarmowego z wysoką wydajnością rzędu 55-95%. Organiczne związki arsenu ulegają wchłanianiu z przewodu pokarmowego z wydajnością 75-85%. Zatrucia związkami arsenu prowadzą do uszkodzenia czynności oraz zmian morfologicznych w żołądku i jelitach, powodują wystąpienie nudności, wymiotów i biegunki. Związki arsenu mogą być również przyczyną rozwoju nowotworów (płuc, skóry i wątroby). Cel. Celem badań była ocena wpływu zawartości białka i tłuszczu w diecie szczurów na wybrane parametry biochemiczne krwi szczurów zatruwanych arsenem. Materiał i metody. Szczury (11 grup samców n=88) karmiono 5 rodzajami diet: kontrolną, nisko- i wysokobiałkową oraz nisko- i wysokotłuszczową, oraz zatruwano arsenem w ilości 10 i 20 μg/ml. Wyniki. U szczurów karmionych dietami niskobiałkowymi, niezależnie od dawki arsenu, stwierdzono tendencję do obniżania się stężenia cholesterolu ogółem, triglicerydów i glukozy w surowicy krwi w porównaniu do grupy kontrolnej. W grupach oxazwierząt, które spożywały dietę niskobiałkową wykazano istotnie statystycznie mniejsze uszkodzenie wątroby w porównaniu do grup kontrolnych. U zwierząt karmionych dietami wysokobiałkowymi oraz z różnym dodatkiem arsenu stwierdzono istotne statystycznie wyższe stężenie poszczególnych parametrów biochemicznych w porównaniu do odpowiednich grup kontrolnych. U zwierząt karmionych dietą wysokobiałkową zatruwanych arsenem w ilości 20 μg/ml wykazano istotnie większe uszkodzenie wątroby w porównaniu z grupą kontrolną. Wnioski. Objawy hepatotoksyczności arsenu mierzone aktywnością enzymów były największe w grupie zwierząt karmionych dietą niskobiałkową. Na parametry gospodarki lipidowej i węglowodanowej większy wpływ miała zastosowana dieta niż dawka arsenu.

Słowa kluczowe

EN

arsenic; selected parameter; biochemical parameter; blood parameter; rat; diet; fat content; protein content

• Wydawca: -
• Czasopismo: Roczniki Państwowego Zakładu Higieny
• Rocznik: 2015
• Tom: 66
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.233-237,ref.

Twórcy

autor

Bronkowska M.

• Department of Human Nutrition, Faculty of Food Science, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Chelmonskiego 37/41, 51-630 Wroclaw, Poland

autor

Lozna K.

• Department of Human Nutrition, Faculty of Food Science, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Chelmonskiego 37/41, 51-630 Wroclaw, Poland

autor

Figurska-Ciura D.

• Department of Human Nutrition, Faculty of Food Science, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Chelmonskiego 37/41, 51-630 Wroclaw, Poland

autor

Styczynska M.

• Department of Human Nutrition, Faculty of Food Science, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Chelmonskiego 37/41, 51-630 Wroclaw, Poland

autor

Orzel D.

• Department of Human Nutrition, Faculty of Food Science, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Chelmonskiego 37/41, 51-630 Wroclaw, Poland

autor

Biernat J.

• Department of Human Nutrition, Faculty of Food Science, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Chelmonskiego 37/41, 51-630 Wroclaw, Poland

autor

Troskiewicz P.

• Department of Human Nutrition, Faculty of Food Science, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Chelmonskiego 37/41, 51-630 Wroclaw, Poland

autor

Bogusz J.

• Department of Human Nutrition, Faculty of Food Science, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Chelmonskiego 37/41, 51-630 Wroclaw, Poland

autor

Waligora P.

• Department of Human Nutrition, Faculty of Food Science, Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Chelmonskiego 37/41, 51-630 Wroclaw, Poland

Bibliografia

• 1. Alam M.G., Snow E.T., Tanaka A.: Arsenic and heavy metal contamination of vegetables grown in Samta village, Bangladesh. Sci Total Environ 2003;1: 83 – 96.
• 2. Ali Ashraf M., Badruzzaman A. B. M., Jalil M. A., Delwar Hossain M., Feroze Ahmed M., Abdullah Al M., Kamruzzaman Rahman M. A.: Arsenic in plant-soil environment in Bangladesh. Arsenic in plant-soil environment, 2001: 85 – 112.
• 3. Berg M., Tran H.C., Nguyen T.C., Pham H.V., Schertenleib R., Giger W.: Arsenic contamination of groundwater and drinking water in Vietnam: a human health treat. Environ Sci Technol 2001; 35: 2621 – 2626.
• 4. Dwivedi N., Flora S.J.S.: Sub-chronic exposure to arsenic and dichlorvos on erythrocyte antioxidant defense systems and lipid peroxidation in rats. J Environl Biol 2015; 36: 383-391.
• 5. Garcia, M.T.A. Dueñas A.H. Pampliega J.P.: Hematological effects of arsenic in rats after subchronical exposure during pregnancy and lactation: The protective role of antioxidants. Exp and Toxicol Pathol 2013; 65(5): 609-614.
• 6. Hayakawa T., Kobayashi Y., Cui X., Hirano S.: A new metabolic pathway of arsenite: arsenic–glutathione complexes are substrates for human arsenic methyltransferase Cyt19. Arch Toxicol 2005; 79: 183–191.
• 7. Hindmarsh J. T.: Caveats in hair analysis in chronic arsenic poisoning. Clin Biochem 2002; 35: 1 – 11.
• 8. Hughes M.F.: Arsenic toxicity and potential mechanisms of action. Toxicol Lett 2002; 133:1-16.
• 9. Karim M.: Arsenic in groundwater and health problems in Bangladesh. Water Res 2000; 34: 304 – 310.
• 10. Kuo C.C., Howard B. V., Umans J. G., Gribble M. O., Best L. G., Francesconi K.A., Goessler W., Lee E., Guallar E., Navas-Acien A.: Arsenic exposure, arsenic metabolism, and incident diabetes in the strong heart study. Diabetes Care 2015; 38(4): 620-627.
• 11. Messarah M., Klibet F., Boumendjelb A., Abdennour C., Bouzerna N.B, Boulakoud M.S., Feki A.E.: Hepatoprotective role and antioxidant capacity of selenium on arsenic-induced liver injury in rats. Exp Toxicol Pathol 2012; 64 (3):167-174.
• 12. Nandi D., Patra R.C., Swarup D.: Oxidative stress indices and plasma biochemical parameters during oral exposure to arsenic in rats. Food ChemToxicol 2006; 44: 1579- 1584.
• 13. Navas-Acien A., Silbergeld E.K., Streeter R.A., Clark J.M., Burke T.A., Guallar E.: Arsenic exposure and type 2 diabetes: a systematic review of the experimental and epidemiologic evidence. Environ Health Perspect 2006; 114 (5): 641-648.
• 14. Rahman M. A., Hasegawa H., Rahman M. A., Rahman M. M., Miah M.A.: Influence of cooking method on arsenic retention in cooked rice related to dietary exposure. Sci Total Environ 2006; 370: 51-60.
• 15. Savabieasfahani M., Lochmiller R. L., Rafferty D. P., Sinclair J. A.: Sensitivity of Wild Cotton rats (Sigmodon hispidus) to the immunotoxic effects of low-level arsenic exposure. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1998; 34: 289 – 296.
• 16. Smedley P.L., Nicolli H.B., Macdonald D.M.J., Barros A.J.,Tullio J.O.: Hydrogeochemistry of arsenic and other inorganic constituents in groundwaters from La Pampa, Argentina. Appl Geochem 2002; 17: 259-284.
• 17. Sobczyk M.: Statystyka. [Statistics]. Państwowe Wydawnictwo Naukowe (PWN), Warszawa 2005 (in Polish).
• 18. Wang L., Xu Z. R., Jia X. Y., Han X. Y.: Effects of dietary arsenic levels on serum parameters and trace mineral retentions in growing and finishing pigs. Biol Trace Element Res 2006; 113: 155-164.
• 19. Williams M., Fordyce F., Paijitprapapon A., Charoenchaisri P.: Arsenic contamination in surface drainage and groundwater in part of the southeast Asian tin belt, Nakhon Si Thammarat Province, southern Thailand. Environ Geol 1996; 27: 16-33.
• 20. Zachwieja Z.: Leki i pożywienie - interakcje. [Drugs and food – interactions] MedPharm 2008 (in Polish).