Вплив хлориду алюмінію на кістки щурів за умов дієти з високим вмістом цукру

I. Khodakov, S. Stryzhak

Анотація


Актуальність. Алюміній є одним із компонентів забруднення районів бойових дій в Україні. Екстремальне забруднення призводить до накопичення алюмінію в організмі людини, що може стимулювати розвиток захворювань різних органів, зокрема, кісткової системи. Споживання їжі з високим вмістом цукру як компенсація емоційного та фізичного стресу може посилювати вплив алюмінію через негативний ефект значних доз цукру на організм людини.

Мета роботи. Дослідити вплив хлориду алюмінію AlCl3∙6H2O (ХА) на щільність і органіко-мінеральний склад кісток білих щурів на тлі тривалого споживання корму з високим вмістом цукру.

Матеріали та методи. Експеримент проведено протягом 56 діб на самцях щурів з початковою масою 63–70,1 г, розподілених на чотири групи по 10 особин у кожній: 1 – інтактна (повноцінний стандартний корм), 2 – інтоксикація ХА на тлі повноцінної дієти (ПД), 3 – високосахарозна дієта (ВСД), 4 – інтоксикація ХА на тлі ВСД. Як ВСД використали модифіковану дієту Бугайової та Нікітіна (2023) з вмістом цукру 57 %. Інтоксикацію алюмінієм створювали за допомогою щоденного введення ХА у дозі 240 мг/кг у вигляді 12 %-ного водного розчину перорально. У стегнових, великогомілкових кістках і поперекових хребцях визначали щільність, вміст сухих речовин (СР), органічного (ОК) та мінерального (МК) компонентів гравіметричними методами, обчислювали індекс об’єму кісток.

Результати. Введення ХА знизило щільність кісток на 0,4–1,7 % на тлі повноцінної дієти, на 2,60–6,37 % на тлі високосахарозної дієти, вміст СР у кістках – на 0,2–1,8 % та 6,7–10,0 %, вміст МК – на 0,6–6,5 % та 11,7–29,4 %, підвищило вміст ОК у стегнових і великогомілкових кістках на 0,97–3,7 % та 6,7–7,0 % відповідно до споживання цих дієт. У поперекових хребцях додавання ХА призвело до несуттєвого зниження вмісту органіки. ХА пригнічував мінералізацію і водночас посилював синтез ОК у трубчастих кістках, що призвело до збільшення відносного об’єму кісток та зниження щільності кісток. Споживання ВСД призводить до посилення негативного впливу хлориду алюмінію на стан кісток щурів.


Ключові слова


щури; хлорид алюмінію; високосахарозна дієта; щільність кісток; склад кісток

Повний текст:

PDF

Посилання


Богуцька К. І., Прилуцький Ю. І., Ноздрен Д. М. Використання алюмінію та його сполук у біомедичних дослідженнях // Фізіол. журнал. 2014. Т. 60. Вип. 1. С. 91-97.
https://doi.org/10.15407/fz60.01.091

Галкін Н., Кириленко Н., Хромагіна Л., Кара М. Остеодистрофія в умовах експериментальної інтоксикації алюмінієм як наслідок порушень у травному тракті щурів // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. біол. 2023. Вип. 89. С. 75-84. https://doi.org/10.30970/vlubs.2023.89.08
https://doi.org/10.30970/vlubs.2023.89.08

Голубцов О., Сорокіна Л., Сплодитель А., Чумаченко С. Вплив війни росії проти України на стан українських ґрунтів. Результати аналізу. К.: ГО «Центр екологічних ініціатив «Екодія», 2023. 32 с.

Макаренко О. А., Хромагіна Л. М., Ходаков І. В. та ін. Методи дослідження стану кишечнику та кісток у лабораторних щурів: довідник. Одеса: Видавець С. Л. Назарчук, 2022. 81 с.

Понирко А. О., Рябенко Т. В. Порівняльна характеристика стану кісткової тканини у щурів різних вікових груп за умов індукованої гіперглікемії // Укр. журнал медицини, біології та спорту. 2019. Т. 4. № 5 (21). С. 67-71.
https://doi.org/10.26693/jmbs04.05.067

Ходаков І. В. Спосіб визначення щільності кісток лабораторних тварин // Досягнення біології та медицини. 2004. № 2 (4). С. 38-41.

Ходаков І. В., Макаренко О. А., Коломійчук Т. В. та ін. Дослідження можливості профілактики Мінеролом токсичного ефекту йонів алюмінію на кісткову тканину щурів // Вісн. ОНУ. Біологія. 2022. Т. 27. Вип. 2 (51). С. 88-101. https://doi.org/10.18524/2077-1746.2022.2(51).268541
https://doi.org/10.18524/2077-1746.2022.2(51).268541

Ходаков І. В., Хромагіна Л. М., Макаренко О. А., Мудрик Л. М. Модифікація казеїно-сахарозної дієти М. С. Бугайової та С. А. Нікітіна (1954) для моделювання карієсу зубів у щурів // Вісник стоматології. 2023. Т. 47. № 1 (122). С. 71-76. https://doi.org/10.35220/2078-8916-2023-47-1.12
https://doi.org/10.35220/2078-8916-2023-47-1.12

Cointry G. R., Capozza R. F., Negri A. L., Ferretti J. L. Biochemical impact of aluminum accumulation on the pre- and post-yield behavior of rat cortical bone // J. Bone Miner. Metab. 2005. Vol. 23. H. 15-23. doi:10.1007/s00774-004-0535-x
https://doi.org/10.1007/s00774-004-0535-x

Cruz E. M. S., de Morais J. M. B., da Rosa C. V. D. et al. Long-term sucrose solution consumption causes metabolic alterations and affects hepatic oxidative stress in Wistar rats // Biology Open. 2020. Vol. 9. bio047282. doi:10.1242/bio.047282
https://doi.org/10.1242/bio.047282

Exley С. An aluminium adjuvant in a vaccine is an acute exposure to aluminium // J. Trace Elem. Med. Biol. 2020. Vol. 57. P. 57-59. doi: 10.1016/j.jtemb.2019.09.010.
https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2019.09.010

Franke S., Molzi P., Mai C. et al. High consumption of sucrose induces DNA damage in male Wistar rats // An. Acad. Brasil. Cienc. 2017. Vol. 89 (4). P. 2657-2662. http://dx.doi.org/10.1590/0001-3765201720160659
https://doi.org/10.1590/0001-3765201720160659

Garcia K., Ferreira G., Viana F. R. S. Impact of dietary sugars on gut microbiota and metabolic health // Diabetology. 2022. Vol. 3. P. 549-560. https://doi.org/10.3390/diabetology3040042
https://doi.org/10.3390/diabetology3040042

Hellström H.-O. Bone and aluminium // Acta Universitatis Upsaliensis. 2007. Vol. 271. 86 p.

Hussein H. H., Mahmoud M. Effects of maternal administration of aluminum chloride on the development of the skeletal system of albino rat fetuses - protective role of saffron // Eur. J. Anatom. 2013. Vol. 17 (2). P. 63-71.

Igbokwe I. O., Igwenagu E., Igbokwe N. A. Aluminium toxicosis: a review of toxic actions and effects // Interdiscip. Toxicol. 2019. Vol. 12. N 2. P. 45-70. https://doi.org /10.2478/intox-2019-0007
https://doi.org/10.2478/intox-2019-0007

Jørgensen H. S., David K., Salam S., Evenepoel P. Traditional and non-traditional risk factors for osteoporosis in CKD // Calcif. Tissue Int. 2021. Vol. 108 (4). P. 496-511. doi: 10.1007/s00223-020-00786-0.
https://doi.org/10.1007/s00223-020-00786-0

Kaneki H., Ishibashi K., Kurokava M. et al. Mechanism Underlying the aluminum-induced Stimulation of bone nodule formation by rat calvarial osteoblasts // J. Health Sci. 2004. Vol. 50 (1). P. 47-57.
https://doi.org/10.1248/jhs.50.47

Klein G. L. Aluminum toxicity to bone: a multisystem effect // Osteoporos Sarcopenia. 2019. Vol. 5 (1). P. 2-5. doi: 10.1016/j.afos.2019.01.001
https://doi.org/10.1016/j.afos.2019.01.001

Li X., Zhang L., Zhu Y., Li Y. Dynamic analysis of exposure to aluminum and an acidic condition on bone formation in young growing rats // Environ. Toxicol. Pharmacol. 2011. Vol. 31. P. 295-301. doi: 10.1016/j.etap.2010.11.007
https://doi.org/10.1016/j.etap.2010.11.007

Liu P., Tu J., Wang W. et al. Effects of Mechanical Stress Stimulation on Function and Expression Mechanism of Osteoblasts // Front. Bioeng. Biotechnol. 2022. Vol. 10. Article 830722. P. 1-13. doi: 10.3389/fbioe.2022.830722
https://doi.org/10.3389/fbioe.2022.830722

Lorincz C., Reimer R. A., Boyd S. K., Zernike R. F. High-fat, sucrose diet impairs geometrical and mechanical properties of cortical bone in mice // British J. Nutr. 2010. Vol. 103. P. 1302-1308. doi:10.1017/S0007114509993084
https://doi.org/10.1017/S0007114509993084

Mold M. J., O'Farrell A., Morris B., Exley C. Aluminum and tau in neurofibrillary tangles in familial Alzheimer's disease // J. Alzheimer's Disease Reports. 2021. Vol. 5. P. 283-294. doi: 10.3233/ADR-210011
https://doi.org/10.3233/ADR-210011

Oliveira D. T. D., Fernandes I. D. C., Sousa G. G. D. et al. High-sugar diet leads to obesity and metabolic diseases in ad libitum-fed rats irrespective of caloric intake // Arch. Endocrinol. Metab. 2020. Vol. 64. P. 71-81. https://doi.org/10.20945/2359-39970 00000199
https://doi.org/10.20945/2359-3997000000199

Quarles L. D., Gitelman H. J., Drezner M. K. Induction of de novo bone formation in the beagle. A novel effect of aluminum // J. Clin. Invest. 1988. Vol. 81 (4). P. 1056-1066. https://doi.org/10.1172/JCI113417
https://doi.org/10.1172/JCI113417

Saad H.-A. M., Hassieb M. M., Oda S. S. et al. Histopathologic study on the toxic effect of aluminium chloride on the heart, liver and kidneys of rabbits // Alexandria J. Veterin. Sci. 2018. Vol. 56 (1). P. 102-109. doi:10.5455/ajvs.264783
https://doi.org/10.5455/ajvs.264783

Sadowska J., Bruszkowska M. Assessing the effect of sugar type and form of its intake on selected parameters of carbohydrate-lipid metabolism and plasma atherogenic indices in rats // Rocz. Panstw. Zakl. Hig. 2019. Vol. 70 (1). P. 59-67. https://doi.org/10.32394/rpzh.2019. 0055
https://doi.org/10.32394/rpzh.2019.0055

Song G., Qi W., Wang Y., Pang S., Li Y. The metabolic effect of fructose on normal rats in a mild dose with glucose and saccharose as control // Food & Nutrition Res. 2021. 65. N 5589 http://dx.doi.org/10.29219/fnr.v65.5589
https://doi.org/10.29219/fnr.v65.5589

Susantitaphong P., Tiranathanagul K., Katavetin P. et al. Effect of aluminum on markers of bone formation resorption in chronic hemodialysis patients // Asian Biomedicine. 2014. Vol. 8. N 4. P. 485-492. doi:10.5372/1905-7415.0804.317
https://doi.org/10.5372/1905-7415.0804.317

Tjäderhane L., Larmas M. A high sucrose diet decreases the mechanical strength of bones in growing rats // J. Nutrit. 1998. Vol. 128. Iss. 10. October. P. 1807-1810. https://doi.org/10.1093/jn/128.10.1807
https://doi.org/10.1093/jn/128.10.1807

Wei H., Li D., Luo Y. et al. Aluminum exposure induces nephrotoxicity via fibrosis and apoptosis through the TGF- β 1/Smads pathway in vivo and in vitro // Ecotoxicol. Environ. Safety. 2023. Vol. 249. N 114422. P. 1-10. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.114422
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.114422

Verbeelen D., Smeyers-Verbeke J., van Hooff I. et al. The effect of desferrioxamine on concentration and distribution of aluminum in bone // Kidney Int. 1986. Vol. 30. P. 68-73.
https://doi.org/10.1038/ki.1986.152

Filho W. L., Eustachio J. H. P. P., Fedoruk M., Lisovska T. War in Ukraine: an overview of environmental impacts and consequences for human health // Front. Sustain. Resour. Manag. 2024. Vol. 3. N 1423444. doi: 10.3389/fsrma.2024.1423444
https://doi.org/10.3389/fsrma.2024.1423444

Zhu J.-M., Huffer W., Alerey C. Effect of aluminum on bone matrix inductive properties // Kidney Int. 1990. Vol. 38. P. 1141-1145.
https://doi.org/10.1038/ki.1990.324




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2025.94.09

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Bookmark and Share