Uticaj kadmijuma i olova na homeostazu bioelemenata i parametre oksidativnog stresa kod obolelih od karcinoma dojke, prostate i testisa

Abstract

Kadmijum (Cd) i olovo (Pb) su neesencijalni metali prirodno prisutni u životnoj sredini, ali je razvojindustrije značajno povećao njihovu koncentraciju u vazduhu, vodi i hrani. Iako se poslednjih godinabeleži pad njihovih koncentracija u životnoj sredini, istraživanja nedvosmisleno potvrđuju da iizloženost niskim dozama može dovesti do oštećenja različitih organskih sistema, te i endokrinog, štoih čini značajnim faktorom u pojavi/razvoju hormon zavisnih karcinoma, poput karcinoma dojke,prostate i testisa. S tim u vezi, pri proceni toksičnih efekata Cd i Pb potrebno je razmotriti potencijalniuticaj istovremene izloženosti jer je realni scenario da je čovek izložen smeši toksičnih supstanci, a datoksični efekti smeše mogu biti kvalitativno i kvantitativno drugačiji u odnosu na efekte pojedinačnihsupstanci. Stoga je ova studija imala cilj da ispita potencijalnu ulogu Cd i Pb kao faktora rizika uetiologiji karcinoma dojke, prostate i testisa ispitivanjem oksidativnog statusa, profila bioelemenata inivoa polnih hormona kod pacijenata obolelih od ovih karcinoma, te da utvrdi eventualni prediktivnipotencijal pojedinačnih parametra za nastanak karcinoma dojke, prostate i testisa.Retrospektivnoj case control studiji prethodila je in vivo studija na mužjacima Wistar pacova koji suakutno bili izloženi Cd i/ili Pb sa ciljem da se u uslovima istovremene izloženosti ispita distribucijametala, kao i da se utvrde toksični efekti metala i njihova priroda i intenzitet na krv i krvotvorneorgane, jetru, bubrege, prostatu i testise evaluacijom parametara oksidativnog statusa i ispitivanjeminterakcija sa bioelementima, bakrom (Cu) i cinkom (Zn).Case control studija je obuhvatila 55 pacijentkinja sa karcinomom dojke, 41 pacijenta sa karcinomomprostate i 52 pacijenta sa karcinomom testisa, dok su u kontrolnu grupu bile uključene zdrave žene(41), odnosno zdravi muškarci (61). Značajno više koncentracije Cd, odnosno niže Pb u tumorskomtkivu dojke u odnosu na okolno zdravo tkivo utvrđene su kod pacijentkinja sa karcinomom dojke, doksu estrogen receptor pozitivne karcinome dojke karakterisale više koncentracije oba toksična metala utumorskim tkivima u odnosu na negativnu ekspresiju receptora. Pacijente sa karcinomima prostate itestisa karakterisale su značajno više koncentracije Cd u krvi u odnosu na zdrave ispitanike, a pokazanaje i značajna akumulacija oba toksična metala u tumorskom tkivu prostate i testisa. Značajan odds ratiopokazan je za Cd u tkivu izmenjene strukture dojke (1,02), Cd u krvi pacijenata sa karcinomomprostate (1,18) i karcinomom testisa (1,98).Eksperimentalna in vivo studija utvrdila je hepato- i nefrotoksične efekte Cd i Pb, sa izraženijemefektom nakon akutne ekspozicije smeši. Oba toksična metala pokazala su sposobnost prolaska krv-testis barijere, međutim akutna izloženost nije značajno narušila homeostazu testosterona niti izmenilamorfološku strukturu prostate i testisa mužjaka pacova. Case control studija prepoznala je višekoncentracije Cd, ali ne i Pb značajnim prediktorom za nastanak karcinoma i potvrdila je narušenuhomeostazu oksidativnog statusa, redistribuciju Cu i Zn kao i disbalans polnih hormona kao važnemehanizme toksičnosti koji se nalaze u osnovi toksičnih efekata Cd i Pb kod obolelih od karcinomadojke, prostate i testisa.

Cadmium (Cd) and lead (Pb) are non-essential metals naturally present in the environment, but theindustry development significantly increased their levels in air, water and food. Regardless theirdecreased environmental levels in recent decades, research unequivocally confirms that exposure tolow levels of Cd and Pb can damage numerous organs, including endocrine system. Furthermore, bothof them have been recognized as significant factor in the occurrence/development of hormone-dependent cancers, such as breast, prostate and testis cancer. In this regard, it is necessary to considerthe potential impact of simultaneous Cd and Pb exposure because the more realistic scenario is thathumans are exposed to a mixture of toxic substances, and that the toxic effects of the mixture may bequalitatively and quantitatively different from the effects of individual substances. Therefore, the casecontrol study aimed to determine the potential implication of Cd and Pb in the etiology of breast,prostate and testis cancer by examining oxidative status, bioelement profiles and sex hormone levels,and to establish the parameters, significant for breast, prostate and testis cancer prediction.In vivo study with male Wistar rats acutely treated by Cd and/or Pb, conducted prior the retrospectivecase control study, aimed to investigate metals distribution as well the toxic metals effects and todetermine the nature and intensity of Cd and Pb co-exposure effects on blood, liver, kidney, prostateand testis by evaluating oxidative status parameters and examining interactions with bioelements,copper (Cu) and zinc (Zn).The case control study encompassed 55 breast, 41 prostate and 52 testis cancer patients, while controlgroups were represented by 41 healthy women and 61 healthy men. Significantly higher Cd levels, butlower Pb in breast tumor tissue compared to surrounding healthy tissue was established in patients,while estrogen receptor positive breast cancer characterized by higher levels of both toxic metals intumor tissues compared to negative receptor expression. Notably higher blood Cd levels weredocumented in prostate and testicular cancers patients in relation to healthy subjects, and a significantaccumulation of both toxic metals in prostate and testis tumor tissue was shown. Thy study recognizeda significant odds ratio for Cd in breast cancer tissue (1.02), Cd in blood of prostate (1.18) and testiscancer patients (1.98).The in vivo study showed Cd and Pb hepatotoxic and nephrotoxic effects, with more pronounced effectafter mixture exposure. Regardless ability to cross the blood-testis barrier Cd and Pb did notsignificantly disturb testosterone homeostasis neither morphological structure of prostate and testis.Case control study recognized higher Cd levels in breast cancer tissue as well in blood of prostate andtestis cancer patients, but no Pb levels as significant factor in cancer prediction and confirmed oxidativestress, Cu and Zn redistribution as well impaired sex hormones homeostasis as pivotal mechanisms ofCd and Pb toxicity in breast, prostate and testis cancer pathology.