Підвищення рівня антропогенного забруднення навколишнього середовища та пошук дієвих засобів щодо зменшення негативного впливу ксенобіотиків на здоров’я тварин і людей є актуальною проблемою сьогодення. Враховуючи це, метою роботи було вивчення впливу важких металів на процеси кумулювання за умов отруєння та біохімічні показники в організмі щурів. Для проведення дослідження сформовані групи-аналоги з щурів одного віку, статі та за масою тіла. Впродовж 14 діб здійснювали інтоксикацію щурів розчинами сульфату міді, сульфату цинку, сульфату кадмію та нітрату свинцю. Використовуючи метод інфрачервоної спектроскопії, встановлено значні відмінності в просторовій структурі білкових компонентів у інтактних та токсикованих тварин. Різницю між спектральними характеристиками досліджуваних тканин продемонстровано наочно за статистичними показниками скюнесу і куртозису. Встановлено, що отруєння щурів іонами міді, цинку, кадмію та свинцю впливає на хід реакцій гліколізу і циклу трикарбонових кислот, що призводить до вірогідного збільшення в сироватці крові концентрації лактату й пірувату, оксалоацетату і α-кетоглутарату та зменшення вмісту малату порівняно з інтактними щурами. Зʼясовано, що за умов отруєння також відзначається вірогідне збільшення (Р < 0,05) вмісту досліджуваних важких металів у крові, печінці та нирках. У токсикованих важкими металами тварин відмічається зменшення в нирках пулу вільних амінокислот. Зокрема, у нирках таких щурів знижується вміст: аспарагінової кислоти, валіну, гліцину, тирозину, цистину (більш ніж у 1,5 раза); аланіну, лейцину, серину, таурину, треоніну, фенілаланіну (більш ніж у 2,0 рази), лізину – у 3,4–4,9 раза. Разом із тим, встановлено зростання рівня ізолейцину та метіоніну в 1,3–1,5 раза, орнітину – у 1,8–2,1 раза, глутамінової кислоти – у 4,4–5,3 раза в щурів дослідної групи порівняно з інтактними. Результати дослідження можуть бути корисними у професійній діяльності лікарів ветеринарної медицини, токсикологів, біологів, екологів та використовуватися для контролю за якістю тваринницької продукції, проведення токсикологічних досліджень і аналізу об’єктів довкілля
мідь; цинк; кадмій; свинець; кров; внутрішні органи
[1] Aemere, O., Sharma, V., & Lin, J. (2020). Metallothioneins in Earthworms: The Journey So Far. Open Journal of Environmental Biology, 5(1)14-21. doi: 10.17352/ojeb.000016.
[2] Asad, S.A., Farooq, M., Afzal, A., & West, H. (2019). Integrated phytobial heavy metal remediation strategies for a sustainable clean environment – A review. Chemosphere, 217, 925-941.
[3] Balali-Mood, M., Naseri, K., Tahergorabi, Z., Khazdair, M.R., & Sadeghi, M. (2021). Toxic Mechanisms of Five Heavy Metals: Mercury, Lead, Chromium, Cadmium, and Arsenic. Frontiers in Pharmacology, 12, article number 643972.
[4] Brown, S. (2022). Measures of Shape: Skewness and Kurtosis. Retrieved from https://brownmath. com/stat/shape.htm.
[5] Cao, Z.R., Cui, S.M., Lu, X.X., Chen, X.M., Yang, X., Cui, J. P., Cui, J.P., & Zhang, G.H. (2018). Effects of occupational cadmium exposure on workers’ cardiovascular system. Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi, 36(6), 474-477.
[6] Djordjevic, V.R., Wallace, D.R., Schweitzer, A., Boricic, N., Knezevic, D., Matic, S., Grubor, N., Kerkez, M., Radenkovic, D., Bulat, Z., Antonijevic, B., Matovic, V., & Buha, A. (2019). Environmental cadmium exposure and pancreatic cancer: evidence from case control, animal and in vitro studies. Environment International, 128, 353-361.
[7] Engwa, G., Udoka Ferdinand, P., Nweke Nwalo, F., & Unachukwu, N.M. (2019). Mechanism and health efects of heavy metal toxicity in humans. Retrieved from https://www.intechopen.com/ chapters/64762.
[8] European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and other Scientific Purposes (ETS No. 123). (1991). Retrieved from https://www.coe.int/en/ web/conventions/full-list?module=treaty-detail&treatynum=123.
[9] Flora, S.J.S., Jain, K., Panghal, A., & Patwa, J. (2022). Chemistry, Pharmacology, and Toxicology of Monoisoamyl Dimercaptosuccinic Acid: A Chelating Agent for Chronic Metal Poisoning. Chemical Research in Toxicology, 35(10), 1701-1719.
[10] Gazwi, H.S.S., Yassien, E.E., & Hassan, H.M. (2020). Mitigation of lead neurotoxicity by the ethanolic extract of Laurus leaf in rats. Ecotoxicology and Environmental Safety, 192, article number 110297.
[11] Kashif Irshad, M., Chen, C., Noman, A., Ibrahim, M., Adeel, M., & Shang, J. (2020). Goethitemodified biochar restricts the mobility and transfer of cadmium in soil-rice system. Chemosphere, 242, article number 125152. doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.125152.
[12] Kim, J.J., Kim, Y.S., & Kumar, V. (2019). Heavy metal toxicity: An update of chelating therapeutic strategies. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 54, 226-231.
[13] Kim, T.H., Kim, J.H., Le Kim, M.D., Suh, W.D., Kim, J.E., Yeon, H.J., Park, Y.S., Kim, S.H., Oh, Y.H., & Jo, G.H. (2020).Exposure assessment and safe intake guidelines for heavy metals in consumed fishery products in the Republic of Korea. Environmental Science and Pollution Research, 27(26), 33042-33051. doi: 10.1007/s11356-020-09624-0.
[14] Kokaman, A. (2022). Combined interactions of amino acids and organic acids in heavy metal binding in plants. Plant Signaling & Behavior, 18(1), article number 2064072.
[15] Kumar, S., & Sharma, A. (2019). Cadmium toxicity: effects on human reproduction and fertility. Reviews on Environmental Health, 34(4), 327-338.
[16] Li, D.T., & Saleem, M.G. (2022). Metalloprotein-Specific or Critical Amino Acid Residues: Perspectives on Plant-Precise Detoxification and Recognition Mechanisms under Cadmium Stress. International Journal of Molecular Sciences, 23(3), article number 1734. doi: 10.3390/ ijms23031734.
[17] Li, Z.C., Wang, F., Li, S.J., Zhao, L., Li, J.Y., Deng, Y., Zhu, X.J., Zhang, Y.W., Peng, D.J., & Jiang, Y.M. (2020). Sodium para-aminosalicylic acid reverses changes of glutamate turnover in manganese-exposed rats. Biological Trace Element Research, 197(2), 544-554.
[18] Luo, L., Wang, B., Jiang, J., Huang, Q., Yu, Z., Li, H., Zhang, J., Wei, J., Yang, C., Zhang, H., Dong, L., & Chen, S. (2021). Heavy Metal Contaminations in Herbal Medicines: Determination, Comprehensive Risk Assessments, and Solutions. Frontiers in Pharmacology, 11, article number 595335.
[19] Ohta, H., & Ohba, K. (2020). Involvement of metal transporters in the intestinal uptake of cadmium. Journal of Toxicological Sciences, 45(9), 539-548.
[20] Oluranti, O.I., Adeyemo, V.A., Achile, E.O., Fatokun, B.P., & Ojo, A.O. (2021). Rutin improves cardiac and erythrocyte membrane-bound ATPase activities in male rats exposed to cadmium chloride and lead acetate. Biological Trace Element Research, 200(3), 1181-1189.
[21] Ortiz, P., Torres-Sánchez, A., López-Moreno, A., Cerk, K., Ruiz-Moreno, Á., Monteoliva Sánchez, M., Ampatzoglou, A., Aguilera, M., & Gruszecka-Kosowska, A. (2022). Impact of Cumulative Environmental and Dietary Xenobiotics on Human Microbiota: Risk Assessment for One Health. Journal of Xenobiotics, 12(1), 56-63.
[22] Proshad, R., Zhang, D., Uddin, M., & Wu, Y. (2020). Presence of cadmium and lead in tobacco and soil with ecological and human health risks in Sichuan province, China. Environmental Science and Pollution Research, 27(15), 18355-18370.
[23] Saha, P., & Paul, B. (2019). Assessment of heavy metal toxicity related with human health risk in the surface water of an industrialized area by a novel technique. Human and Ecological Risk Assessment Journal, 25(4), 966-987.
[24] Salama, S.A., Arab, H.H., Maghrabi, I.A., Hassan, M.H., AlSaeed, M.S. (2016). Gamma-glutamyl cysteine attenuates tissue damage and enhances tissue regeneration in a rat model of leadinduced nephrotoxicity. Biological Trace Element Research, 173(1), 96-107.
[25] Samuel, M.S., Datta, S., Khandge, R.S., & Selvarajan, E. (2021). A state of the art review on characterization of heavy metal binding metallothioneins proteins and their widespread applications. Science of The Total Environment, 775, article number 145829.
[26] Schaefer, H.R., Dennis, S., & Fitzpatrick, S. (2020). Cadmium: mitigation strategies to reduce dietary exposure. Journal Food Sciences, 85(2), 260-267.
[27] Selorm Fiati Kenston, S., Su, H., Li, Z., Lu Kong, L., Wang, Y., Song, X., Gu, Y., Barber, T., Aldinger, J., Hua, Q., Li, Zh., Ding, M., Zhao, J., & Lin, X. (2018). The systemic toxicity of heavy metal mixtures in rats. Toxicology Research (Camb), 7(3), 396-407.
[28] Smith, B.C. (2011). Fundamentals of Fourier Transform Infrared Spectroscopy. Boca Raton: CRC Press.
[29] Smith, B.C. (2016). A Process for Successful Infrared Spectral Interpretation. Spectroscopy, 31(1), 14-21.
[30] Smith, B.C. (2021). Spectral Subtraction. Spectroscopy, 36(5), 14-19.
[31] Socrates, G. (2004). Infrared and Raman Characteristic Group Frequencies: Tables and Charts. New York: John Wiley & Sons.
[32] Stefanac, T., Grgas, D., & Dragicevic, L.T. (2021). Xenobiotics – Division and Methods of Detection: A Review. Journal of Xenobiotics, 11(4), 130-141.
[33] Vinet, K., Shruti, D.V., Foram, A.A., Naveen, K., & Anil, K.G. (2020). Fourier Transform Infrared Spectroscopy of the Animal Tissues. Real Perspective of Fourier Transforms and Current Developments in Superconductivity, 1-10. doi: 10.5772/intechopen.94582.
[34] Vlizlo V.V. (Ed.). (2012). Laboratory methods of investigation in biology, stock-breeding and veterinary: directory. Lviv: Spolom.
[35] Wallace, D.R., & Buha Djordjevic, A. (2020). Heavy metal and pesticide exposure: A mixture of potential toxicity and carcinogenicity. Current Opinion in Toxicology, 19, 72-79. doi: 10.1016/j. cotox.2020.01.001.
[36] Zhou, M., Zhi, Y., Dai, Y., Lv, J., Li, Y., & Wu, Z. (2020).The detoxification mechanisms of lowaccumulating and non-low-accumulating medicinal plants under Cd and Pb stress. The Royal Society of Chemistry Advances,10(71), 43882-43893. doi: 10.1039/d0ra08254f.