Український часопис ветеринарних наук

Вода, забруднена ксенобіотиками, та її вплив на метаболізм у тварин

Мірела Ахмаді, Іоан Пет, Габі Думітреску, Дорел Дронка, Ігор Калінін
Завантажити статтю
Анотація

Актуальність дослідження зумовлена тим, що на сьогоднішній день у своєму розвитку людство досягло того рівня, коли, оволодівши величезним науково-технічним потенціалом, воно ще не навчилося дбайливо і раціонально його використовувати. Швидка індустріалізація та урбанізація планети, різке зростання її народонаселення, інтенсивна хімізація сільського господарства, посилення багатьох інших видів антропогенного тиску на природу порушили кругообіг речовин та природні обмінні енергетичні процеси в біосфері, пошкодили її регенераційні механізми, внаслідок чого почалося її прогресуюче руйнування. Цей огляд дослідження мав на меті представити деякі з основних впливів якості води на метаболізм в організмі тварин у концепції «Єдиного здоров’я». Провідним методом дослідження цієї проблеми є огляд літературних даних останніх років. Зазвичай ксенобіотики – це хімічні сполуки, що надходять в організм, які не утворюються в результаті реакцій метаболічних шляхів. З цього приводу вода, забруднена ксенобіотиками, потрапляє в організм з питвом або їжею, і це не стосується метаболічної води, яка утворюється в результаті хімічних реакцій. Таким чином, разом із споживанням води внаслідок гідратації в організм можуть надходити інші різноманітні хімічні речовини, які зазвичай не присутні в питній воді. Але тип хімічних речовин, а також їх кількість є критеріями, які можуть перетворити воду з основної поживної речовини на шкідливий продукт. Ґрунт і вода відіграють важливу роль у хімічному складі їжі чи корму, що росте в ґрунті, а метаболізм рослин або споживачів рослин може бути збалансованим або незбалансованим залежно від якості та кількості води. Матеріали статті мають практичне значення для з’ясування біологічних механізмів елімінації ксенобіотиків та збереження здоров’я тварин і людини

Ключові слова

полютанти; тваринні організми; контамінанти; флюїдний баланс; елімінація

ЦИТУВАТИ
Ahmadi, M., Pet, I., Dumitrescu, G., Dronca, D., & Kalinin, I. (2024). Xenobiotic-contaminated water and its impact on animal metabolism. Ukrainian Journal of Veterinary Sciences, 15(3), 9-23. https://doi.org/10.31548/veterinary3.2024.09
Використані джерела
  1. Abir-Awan, M., Kitchen, P., Salman, M.M., Conner, M.T., Conner, A.C., & Bill, R.M. (2019). Inhibitors of mammalian aquaporin water channels. International Journal of Molecular Sciences, 20(7), article number 1589. doi: 10.3390/ijms20071589.
  2. Ahmadi, M., Nicula, M., Dumitrescu, G., Ştef, L., Peţ, I., Petculescu-Ciochină, L., & Dronca, D. (2018). Specific proteins in relation with iron overload in experimental study. Revista de Chimie. (Bucharest), 69(10) 2731-2733. doi: 10.37358/RC.18.10.6613.
  3. Akhila, D.S., Ashwath, P., Kavitha, G. M., Aksahy, S.D., Rao, R., Devivaraprasad, R.A., & Rajeshwari, V. (2023). Pesticide and xenobiotic metabolism in aquatic organisms. In Xenobiotics in aquatic animals (pp. 1-66). Berlin: Springer. doi: 10.1007/978-981-99-1214-8_1.
  4. Alberti, S. (2010). Phase separation in biology. Current Biology, 27(20), 1097-1102. doi: 10.1016/j.cub.2017.08.069.
  5. Bindoli, A., & Rigobello, M.P. (2013). Peroxidase biochemistry and redox signaling. In Encyclopedia of biological chemistry (pp. 407-412). Waltham: Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-12-378630-2.00179-1.
  6. Bindoli, A., & Rigobello, M.P. (2020). Electrons and protons – peroxidase biochemistry and redox signaling. In Encyclopedia of biological chemistry III (pp. 579-585). Amsterdam: Elsevier. doi: 10.1016/B978-0-12-809633-8.21402-7.
  7. Buck, M.D., Sowell, R.T., Kaech, S.M., & Pearce, E.L. (2017). Metabolic instruction of immunity. Cell, 169(4), 570-586. doi: 10.1016/j.cell.2017.04.004.
  8. Chen, C.H. (2024). Xenobiotic metabolic enzymes: Bioactivation and antioxidant defense. Berlin: Springer. doi:10.1007/978-3-031-55287-8_1.
  9. Cox, S. (2005). Energy – metabolism. In Encyclopedia of human nutrition (pp. 106-114). Oxford: Elsevier.
  10. Delgado, F., Cermak, F., Hecht, N.C., Son, V.C., & Li, S. (2013). Intracellular Water Exchange for Measuring the dry mass, water mass and changes in chemical composition of living cells. PLOS One, 8(7), article number 67590. doi: 10.1371/journal.pone.0067590.
  11. Dhaval, K., Patel, D.K., & Sen, D.J. (2013). Xenobiotics: An essential precursor for living system. American Journal of Advanced Drug Delivery.
  12. Embrandiri, A., Kiyasudeen, S.K., Rupani, P.F., & Ibrahim, M.H. (2016). Environmental xenobiotics and its effects on natural ecosystem. In Plant responses to xenobiotics (pp. 1-18). Singapore: Springer. doi:10.1007/978-981-10-2860-1_1.
  13. Ferrier, D. (2014). Lippincott’s illustrated reviews: Biochemistry. Lippincott: Williams & Wilkins.
  14. Gerrity, D.W., Benotti, M.J., Reckhow, D.A., & Snyder, S.A. (2011). Pharmaceuticals and endocrine-disrupting compounds in drinking water. In Biophysico-chemical processes of anthropogenic organic compounds in environmental systems (pp. 233-249). New Jersey: Wiley doi: 10.1002/9780470944479.ch9.
  15. Groot, B.L., & Grubmüller, H. (2001). Water permeation across biological membranes: Mechanism and dynamics of aquaporin-1 and GlpF. Science, 294(5550), 2353-2357. doi: 10.1126/science.1066115.
  16. Hoffmann, S., & Pedersen, F. (2011). Cell volume homeostatic mechanisms: Effectors and signalling pathways. Acta Physiologica, 202(3), 465-485. doi: 10.1111/j.1748-1716.2010.02190.x.
  17. Hua, Y., Yuan, Y., Qin, Y., Zhang, C., Wang, X., Feng, S., & Lu, Y. (2022). Advances in the agro-environment migration of organic chemical pollutants and their biotransformation in crops. Agronomy, 12(12), article number 3009. doi: 10.3390/agronomy12123009.
  18. Hulea, S., & Ahmadi, M. (2021). Foods that harm, foods that promote health: A biochemical and nutritional perspective in health and disease prevention. USA: Brown Walker Press.
  19. Johnson, C.H., Patterson, A.D., Idle, J.R., & Gonzalez, F.J. (2012). Xenobiotic metabolomics: Major impact on the metabolome. Annual Review of Pharmacology and Toxicology, 52, 37-56. doi: 10.1146/annurev-pharmtox-010611-134748.
  20. Khesbak, H., Savchuk, O., Tsushima, S., & Fahmy, K. (2011). The role of water h-bond imbalances in B-DNA substate transitions and peptide recognition revealed by time-resolved FTIR spectroscopy. Journal of the American Chemical Society, 133(15), article number 5834. doi: 10.1021/ja108863v.
  21. Koivusalo, M., Kapus, A., & Grinstein, S. (2009). Sensors, transducers, and effectors that regulate cell size and shape. Journal of Biological Chemistry, 284(11), 6595-6599. doi: 10.1074/jbc.R800049200
  22. Lea, N.C., Orr, S.J., Stoeber, K., Williams, G.H., Lam, E.W-F., Ibrahim, M.A.A., Mufti, G.J., & Thomas, N.S.B. (2003). Molecular and cellular. Biology, 23(7), article number 2351. doi: 10.1128%2FMCB.23.7.2351-2361.2003.
  23. Lloyd, A.C. (2013). The regulation of cell size. Cell, 154(6), 1194-1205. doi: 10.1016/j.cell.2013.08.053.
  24. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A., Ploegh, H., & Matsudaira, P. (2005). Molecular cell biology (5th ed.). New York: W.H. Freeman and Company.
  25. Longland, W.S., & Dimitri, L.A. (2021). Kangaroo rats: Ecosystem engineers on western rangelands. Rangelands, 43(2), 72-80. doi: 10.1016/j.rala.2020.10.004.
  26. Lussenburg, B., Capinha, L., Reinen, J., Rooseboom, M., Kranendonk, M., Onderwater, R., & Jennings, P. (2022). “Commandeuring” xenobiotic metabolism: Advances in understanding xenobiotic metabolism. Chemical Research in Toxicology, 35(7), 1184-1201. doi: 10.1021/acs.chemrestox.2c00067.
  27. Mathew, B.B., Singh, H., Biju, V.G., & Krishnamurthy, N.B. (2017). Classification, source, and effect of environmental pollutants and their biodegradation. Journal of Environmental Pathology, Toxicology, and Oncology, 36(1), 55-71. doi: 10.1615/JEnvironPatholToxicolOncol.2017015804.
  28. Matkov, K.G. (2018). How much water is possible to obtain from fat during oxidation in organism? European Journal of Natural History, 3, 31-34.
  29. McClelland, G.B., (2022). Tissue respiration – cellular respiration. Amsterdam: Elsevier. doi: 10.1016/B978-0-12-374553-8.00120-9.
  30. Nelson, D.L., & Cox, M.M. (2014). Lehninger principles of biochemistry. New York: W.H. Freeman and Company.
  31. Noman, E.A., Al-Gheethi, A.A.S., Talip, B.A., Radin Mohamed, R.M.S., Nagao, H., & Mohd Kassim, A.H. (2019). Xenobiotic organic compounds in greywater and environmental health impacts. In Management of greywater in developing countries (pp. 89-108). Cham: Springer.
  32. Oesch, F., Fabian, E., & Landsiedel, R. (2018). Xenobiotica-metabolizing enzymes in the skin of rat, mouse, pig, guinea pig, man, and in human skin models. Archives of Toxicology, 92, 2411-2456. doi: 10.1007/s00204-018-2232-x.
  33. 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. doi: 10.3390/jox12010006.
  34. Pankaj, Tiwarri, S., P., Gangola, S., Khati, P., Kumar, G., & Sharma, A. (2017). Removal of Xenobiotics from environment using microbial metabolism. Science India Magazine, 5, 33-34. doi: 10.13140/RG.2.2.24814.61767.
  35. Patterson, A.D., Gonzalez, F.J., & Idlea, J.R. (2010). Xenobiotic metabolism – A view through the metabolometer. Chemical Research in Toxicology, 23(5), 851-860. doi: 10.1021/tx100020p.
  36. Pedersen, J.A., Yeager, M.A., & Suffet, I.H. (2003). Xenobiotic organic compounds in runoff from fields irrigated with treated wastewater. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51(5), 1360-1372. doi: 10.1021/jf025953q.
  37. Pollard, K.M., Christy, J.M., Cauvi, D.M., & Kono, D.H. (2018). Environmental xenobiotic exposure and autoimmunity. Current Opinion in Toxicology, 10, 15-22. doi: 10.1016/j.cotox.2017.11.009.
  38. Rathore, S., Varshney, A., Mohan, S., & Dahiya, P. (2022). An innovative approach of bioremediation in enzymatic degradation of xenobiotics. Biotechnology & Genetic Engineering Reviews, 38(1), 1-32. doi: 10.1080/02648725.2022.2027628.
  39. Roccaro, P., Sgroi, M., & Vagliasindi, F.G.A. (2013). Removal of xenobiotic compounds from wastewater for environment protection: Treatment processes and costs. Chemical Engineering Transactions, 32, 505-510. doi: 10.3303/CET1332085.
  40. Sachs, F., & Sivaselvan, M.V. (2015). Cell volume control in three dimensions: Water movement without solute movement. Journal of General Physiology, 145(5), 373-380. doi: 10.1085/jgp.201411297.
  41. Saragovi, A., Zilberman, T., Yasur, G., Turjeman, K., Abramovich, I., Kuchersky, M., Gottlieb, E., Barenholz, Y., & Berger, M. (2022). Analysis of cellular water content in T cells reveals a switch from slow metabolic water gain to rapid water influx prior to cell division. Journal of Biological Chemistry, 298(4), article number 101795. doi: 10.1016/j.jbc.2022.101795.
  42. Swaner, L. (2013). A review of the literature concerning the need for metabolic water of the genus Peromyscus. Retrieved from https://www.etbu.edu/sites/default/files/2018-10/hp2013swaner_honors_project.pdf. 
  43. Tahar, A., Choubert, J.M., & Coquery, M. (2013). Xenobiotics removal by adsorption in the context of tertiary treatment: A mini review. Environmental Science and Pollution Research, 20, 5085-5095. doi: 10.1007/s11356-013-1754-2.
  44. Ulrich, B., & Zickermann, V. (2021). Respiration – respiratory chain complex. In Encyclopedia of biological chemistry (pp. 485-93). Oxford: Elsevier.
  45. Widmaier, E.P., Raff, H., & Strang, K.T. (2008). Vander’s human physiology: The mechanisms of body function. Boston: McGraw-Hill Higher Education.
  46. Zabrodskii, P.F. (2020). The Mechanisms of formation of immunodeficiency’s, autoimmune reactions and hypersensitivity under the influence of xenobiotics. Journal of Immunology and Allergy, 1(1), 1-5. doi: 10.37191/Mapsci-2582-6549-1(1)-001.