Ионы кальция, как важное звено в нейроцитотоксическом действии кадмия

Источники кадмия в окружающей среде
Цинковые, свинцовые и медные руды
Гальванические элементы
Табачный дым
Вода и пища

Научная проблема

Цели работы

Задачи

Методика
Объект: культивированные в течение 7 дней зернистые нейроны мозжечка крыс.
Методы:
окрашивание трипановым синим для подсчета;
использование флуоресцентного зонда Fluo-4 (Са-связывающий);
электронная микроскопия.

Токсичность кадмия в культуре зернистых нейронов мозжечка
Рис.1. Зависимость (А) жизнеспособности культивируемых зернистых нейронов мозжечка (48 часов инкубации) и (В) увеличения флуоресценции Fluo-4 - Са-связывающий зонд (инкубация 24 часа) от концентрации ионов кадмия. Нейроны мозжечка из 7-дневных культур. ** Статистически значимое различие от контрольных значений p <0,01, * p <0,05.

NAC ослабляет токсическое действие кадмия в КЗН
Рис. 2. Действие NAC (A - контроль, B - Cd, C - NAC + Cd) на инкубированные с кадмием КЗН в 7-дневных культурах. Пикнотические ядра обозначены стрелками. Окраска трипановым синим. Масштаб 15 мкм. (D) количественная оценка жизнеспособности нейронов. 1 мМ NAC - черные колонки. Белые - без NAC.

Рис. 3. Влияние 5 мкМ Cd2 + и 1 мМ NAC на внутриклеточную флуоресценцию Fluo-4. (A) культура живых клеток, флуоресцентная микроскопия. Внутриклеточный флуоресцентный сигнал внутри КЗН обозначается стрелками. Масштаб 15 мкм. (B) Количественная оценка флуоресценции Fluo-4 в клеточной культуре. Черные и белые полосы, с/без Cd2+.
NAC снижает уровень внутриклеточного кальция

NAC ослабляет изменения структуры митохондрий
Рис. 4. Изменения в ультраструктуре митохондрий КЗН после воздействия CdCl2 и NАС. Просвечивающая электронная микрофотография КЗН мозжечка (A) - контроль, (B) - CdCl2, (C) - NAC + CdCl2 (D) - средний диаметр митохондрий. Масштабная шкала 2 мкм. * Статистически значимое отличие от контроля, p <0,001.

Выводы
1. Минимальная токсическая концентрация ионов кадмия для КЗН мозжечка крыс – 1 мкМ.
2. Показано возрастание концентрации кальция в цитоплазме при увеличении концентрации кадмия.
3. Кадмиевая интоксикация вызывает ультраструктурные изменения митохондрий.
4. NAC защищает нейроны от цитотоксического действия кадмия, предотвращает их кальциевую перегрузку и сохраняет морфологию митохондрий.

Исследование других антиоксидантов
Антиоксиданты 100 мкМ Trolox и 500 мкМ витамина E (VE) не влияют на выживаемость КЗН во время цитотоксической активности Cd2+. Черные столбцы: с Cd2+ (5 мкМ, 48 ч).