Zinc, cadmium, and mercury are divalent metals and constitute same group of the periodic table. While zinc is an essential metal, the others are toxic metals. The most important common feature among these metals is the ability to induce the synthesis of metallothioneins (MT), which occurs in two vital organs involved in detoxification, the liver and kidney. The main role of MT is the detoxification of heavy metals and the regulation of homeostasis of essential trace metals, such as copper and zinc. There are several studies about mercury toxicity and the role of MT in adult animals. However, the sensitivity of developing animals to various compounds differs from that observed in adults and may to related to different posnatal phases of the development. The aim of this investigation was to verify the effects of CdCl2 and ZnCl2 pretreatments on the deleterious effects of HgCl2 in young rats and to investigate whether MT were involved in this protection mechanism. When pups were three days old, they received five consecutive injections (s.c.) of saline, CdCl2 (3.7 mg/kg/day) or ZnCl2 (27.0 mg/kg/day). On the five subsequent days, the animals were injected daily with one dose (s.c.) of saline or HgCl2 (5.0 mg/kg). Pups were sacrificed 24 h after the last dose and samples were collected (blood, liver and kidneys). The body and renal weights, hepatic and renal porphobilinogen synthase (PBG-synthase) activity, alanine aminotransferase activity, creatinine, urea, glycemia, and the retention of heavy metal in tissues were significantly altered by HgCl2. Prior exposure to CdCl2 prevented the effect of mercury on renal PBG-synthase, but did not alter mercury levels in the tissues. In general, the effects of mercury were prevented or lessened by zinc, except that the zinc pre-treatment increased the retention of mercury in the kidneys and did not modify the increase of renal weight induced by mercury. MT contents were increased by treatments with mercury and zinc and the greatest increase was induced by latter. The metal distribution in subcellular fractions showed that in both the insoluble fraction (IF) and heat treated cytosolic fraction (HTC), the contents were modified by the treatments. Although the HTC fraction is rich in MT, higher zinc and mercury contents were verified in the IF from all tissues analyzed. The relationships between MT and HTC metals showed that in the hepatic and renal tissues whenever there is an increase of metal levels there is increase of MT content. The reduction of hepatic and blood
mercury levels and the increase of this metal in the kidneys induced by zinc suggests that the heavy metal contained in the liver is carried to the kidneys through the blood. This process also would transport MT from the liver to the kidneys. Moreover, it is important to emphasize that in cells in proliferation, which occur during rapid growth, there are nuclear and mitochondrial MT. Therefore, the high content of mercury found in the IF, enriched fraction in nucleus and mitochondria, would be bound to MT, as well. Considering that the zinc pretreatment induced an increase of renal MT of around 80% and the group treated with zinc and mercury presented a content of mercury in this protein that was 25% higher than for the group treated only with mercury, these results suggest that MT are, at least in part, responsible for the reduction of the toxicity of mercury seen in the various parameters analyzed in this work. / O zinco, o cádmio e o mercúrio são metais divalentes pertencentes ao mesmo grupo da tabela periódica. O primeiro é um metal essencial e os demais são metais tóxicos. A característica comum mais notável entre eles é a capacidade de induzir à síntese de metalotioneínas (MT), que ocorre em dois órgãos vitais envolvidos na destoxificação, fígado e rins. A principal função das MT é a destoxificação de metais pesados e a regulação da homeostase de metais essenciais, como cobre e zinco. Há muitos estudos sobre a toxicidade do mercúrio e sobre o papel das MT em animais adultos. Entretanto, a sensibilidade de animais em desenvolvimento
a vários compostos difere daquela observada em adultos e pode estar relacionada a diferentes intervalos pós-natais de desenvolvimento. O objetivo desta investigação foi verificar os
efeitos dos pré-tratamentos com CdCl2 e ZnCl2 sobre os efeitos deletérios do HgCl2 em ratos jovens e investigar se as MT estão envolvidas neste mecanismo de proteção. Ratos de três dias de idade foram injetados com uma dose diária (s.c.), nos cinco dias consecutivos, de salina, CdCl2 (3,7 mg/kg) ou ZnCl2 (27,0 mg/kg). Nos cinco dias subseqüentes os animais
foram injetados com uma dose diária (s.c.) de salina ou HgCl2 (5,0 mg/kg). Os animais foram sacrificados 24 h após a última dose e as amostras foram coletadas (sangue, figado e rins). Os pesos corporal e renal, a atividade da porfobilinogênio sintase (PBG-sintase) hepática e renal, a atividade da alanina aminotransferase, a creatinina, a uréia, a glicemia e a retenção do metal tóxico pelos tecidos foram significativamente alterados pelo HgCl2. A exposição prévia ao
CdCl2 preveniu o efeito do mercúrio sobre a PBG-sintase renal, mas não alterou os níveis de mercúrio nos tecidos. Em geral, os efeitos do mercúrio foram prevenidos ou atenuados pelo zinco, exceto que o pré-tratamento com zinco aumentou o acúmulo de metal pesado nos rins e não modificou o aumento do peso renal induzidos pelo mercúrio. O conteúdo de MT foi aumentado pelos tratamentos com mercúrio e zinco e a sua maior elevação foi induzida pelo zinco. A distribuição de metal nas frações subcelulares mostrou que em ambas, fração insolúvel (FI) e fração citosólica tratada a quente (CTQ), os conteúdos foram modificados pelos tratamentos. Embora a fração CTQ seja rica em MT, os maiores conteúdos de zinco e mercúrio foram verificados na FI de todos os tecidos analisados. As relações entre MT e metais na fração CTQ revelaram que nos tecidos hepático e renal sempre que há um aumento nos teores de metal, há um aumento no conteúdo de MT. A redução dos níveis de mercúrio hepático e sangüíneo e o aumento do conteúdo desse metal nos rins induzidos pelo zinco sugerem que o metal pesado contido no fígado é transportado para os rins pelo sangue. Esse processo também pode estar carreando MT do fígado para os rins. Além disso, é importante salientar que em células em proliferação, o que ocorre durante o crescimento acelerado, há MT nos núcleos e nas mitocôndrias. Desse modo, o alto conteúdo de mercúrio encontrado na FI, fração rica em núcleos e mitocôndrias, também estaria associado às MT. Considerando
que o pré-tratamento com zinco induziu a um aumento de 80% no conteúdo de MT renal e o grupo tratado com zinco e mercúrio apresentou um conteúdo 25% maior de metal tóxico
nessa proteína do que aquele verificado no grupo que foi tratado somente com mercúrio, esses resultados sugerem que as MT são, pelo menos em parte, responsáveis pela redução da toxicidade do mercúrio verificada em vários parâmetros analisados nesse trabalho.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/4439 |
| Date | 31 October 2006 |
| Creators | Peixoto, Nilce Coelho |
| Contributors | Pereira, Maria Ester, Martins, Ayrton Figueiredo, Rocha, João Batista Teixeira da, Leal, Rodrigo Bainy, Dressler, Valderi Luiz |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica Toxicológica, UFSM, BR, Bioquímica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 200800000002, 400, 300, 300, 300, 500, 300, 500, 01f81ef8-370b-4663-a6f5-346c4c2115cc, 39ba78ec-88bc-4a7e-8151-fddcdcf50286, 9a4069fd-90ad-4736-915e-d1e19bfe4b08, 287bb0df-2738-40f7-8e03-0d36bf19a982, 7656f670-f7f9-45f0-abb3-426ddacd1862, 041d14df-2bfb-4de7-ba28-c81b80787eae |
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