Tăng cường bệnh lý tim mạch ở chuột cái Sprague-Dawley sau điều trị mạn tính bằng 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin và 3,3′,4,4′,5-pentachlorobiphenyl

Cardiovascular Toxicology - Tập 3 - Trang 299-310 - 2003
Micheal P. Jokinen1, Nigel J. Walker2, Amy E. Brix3, Donald M. Sells4, Joseph K. Haseman5, Abraham Nyska6
1Pathology Associates, Durham
2Laboratory of Computational Biology and Risk Analysis, National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS), Research Triangle Park
3Experimental Pathology Laboratories, Research Triangle Park
4Battelle-Columbus Laboratories, Columbus
5Biostatistics Branch, National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS), Research Triangle Park
6Laboratory of Experimental Pathology, MD B3-06, National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS), National Institutes of Health, Research Triangle Park

Tóm tắt

Các hiệu ứng của việc tiếp xúc lâu dài với dioxin (2,3,7,8,-tetrachlorodibenzo-p-dioxin [TCDD]) và hợp chất giống dioxin (3,3′,4,4′,5-pentachlorobiphenyl [PCB126]) lên hệ thống tim mạch đã được đánh giá trên chuột cái Harlan Sprague-Dawley như một phần của cuộc điều tra thuộc Chương trình Độc tính Quốc gia. Các động vật được điều trị bằng phương pháp gavage 5 lần mỗi tuần với tối đa 1000 ng PCB126 mỗi kilogram trọng lượng cơ thể mỗi ngày hoặc tối đa 100 ng TCDD mỗi kilogram trọng lượng cơ thể mỗi ngày trong tối đa 2 năm. Các động vật chứng chỉ nhận một hỗn hợp dầu ngô/acetone (tỷ lệ 99:1). Các nhóm ngừng thử nghiệm tương ứng nhận liều cao nhất trong 31 tuần và sau đó chỉ nhận phương tiện trong phần còn lại của nghiên cứu. Sau khi tiến hành giải phẫu toàn bộ các động vật, một bộ mẫu mô hoàn chỉnh được kiểm tra vi thể. Việc sử dụng từng hợp chất đã liên quan đến sự gia tăng các trường hợp tổn thương tim mạch thoái hóa có liên quan đến điều trị. Bệnh cơ tim và viêm động mạch mãn tính gia tăng theo kiểu liên quan đến liều ở tất cả các nhóm được điều trị với PCB126 hoặc TCDD. Sự gia tăng số trường hợp cũng được quan sát thấy ở các nhóm ngừng thử nghiệm, cho thấy rằng tiếp xúc trong thời gian ngắn có thể tạo ra một số hiệu ứng. Độ nặng trung bình của bệnh cơ tim là tối thiểu hoặc cao hơn một chút ở tất cả các nhóm liều, bao gồm cả các nhóm chứng. Viêm động mạch mãn tính chủ yếu xảy ra tại mạc treo và tuyến tụy, mặc dù trực tràng, gan, tim, buồng trứng, tử cung, và dạ dày tuyến trong nghiên cứu PCB126 và gan cùng buồng trứng trong nghiên cứu TCDD cũng bị ảnh hưởng ở một số động vật được điều trị. Các cuộc điều tra của các tác giả cho thấy rằng hệ thống tim mạch của chuột là mục tiêu của độc tính dioxin, dẫn đến sự gia tăng tỷ lệ bệnh cơ tim tự phát và viêm động mạch.

Từ khóa

#dioxin #PCB126 #hệ thống tim mạch #chuột cái Harlan Sprague-Dawley #độc tính #viêm động mạch #bệnh cơ tim

Tài liệu tham khảo

Calvert, G.M., Wall, D.K., Sweeney, M.H., and Fingerhut M.A. (1998). Evaluation of cardiovascular outcomes among U.S. workers exposed to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin. Environ. Health Perspect. 106:S635-S643. Flesch-Janys, D., Berger, J., Gurn, P., Manz, A., Nagel, S., Waltsgott, H., et al. (1995). Exposure to polychlorinated dioxins and furans (PCDD/F) and mortality in a cohort of workers from a herbicide-producing plant in Hamburg, Federal Republic of Germany. Am. J. Epidemiol. 142: 1165–1175. Kociba, R.J., Keyes, D.G., Beyer, J.E., Carreon, R.M., Wade, C.E., Dittenber, D.A., et al. (1978). Results of a two-year chronic toxicity and oncogenicity study of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin in rats. Toxicol. Appl. Pharmacol. 46:279–303. Brewster, D.W., Bombick, D.W., and Matsumura, F. (1988). Rabbit serum hypertriglyceridemia after administration of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD). J. Toxicol. Environ. Health 25:495–507. Dalton, T.P., Kerzee, J.K., Wang, B., Miller, M., Dieter, M.Z., Lorenz, J.N., et al. (2001). Dioxin exposure is an environmental risk factor for ischemic heart disease. Cardiovasc. Toxicol. 1:285–298. Riecke, K., Grimm, D., Shakibaei, M., Kossmehl, P., Schulze-Tanzil, G., Paul, M., et al. (2002). Low doses of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin increase transforming growth factor beta and cause myocardial fibrosis in marmosets (Callithrixjacchus). Arch. Toxicol. 76:360–366. Dong, W., Teraoka, H., Yamazaki, K., Tsukiyama, S., Imani, S., Imagawa, T., et al. (2002). 2,3,7,8-Tetrachloro-dibenzo-p-dioxin toxicity in the zebrafish embryo: local circulation failure in the dorsal midbrain is associated with increased apoptosis. Toxicol. Sci. 69:191–201. Ivnitski, I., Elmaoued, R., and Walker, M.K. (2001). 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) inhibition of coronary development is preceded by a decrease in myocyte proliferation and an increase in cardiac apoptosis. Teratology 64:201–212. Heid, S.E., Walker, M.K., and Swanson, H.I. (2001). Correlation of cardiotoxicity mediated by halogenated aromatic hydrocarbons to aryl hydrocarbon receptor activation. Toxicol. Sci. 61:187–196. Fernandez-Salguero, P.M., Hilbert, D.M., Rudikoff, S., Ward, J.M., and Gonzalez, F.J. (1996). Aryl-hydrocarbon receptor-deficient mice are resistant to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin-induced toxicity. Toxicol. Appl. Pharmacol. 140:173–179. Walker, N.J., Tritscher, A.M., Sills, R.C., Lucier, G.W., and Portier, C.J. (2000). Hepatocarcinogenesis in female Sprague-Dawley rats following discontinuous treatment with 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin. Toxicol. Sci. 54:330–337. Van den Berg, M., Birnbaum, L., Bosveld, A.T.C., Brunstrom, B., Cook, P., Feeley, M., et al. (1998). Toxic equivalency factors (TEFs) for PCBs, PCDDs, PCDFs for humans and wildlife. Environ. Health Perspect. 106:775–792. Grossblatt, N. (1996). Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. National Academy Press, Washington, DC. Bailey, A.J. and Portier, C.J. (1988). Effect of treatment-induced mortality and tumor-induced mortality on tests for carcinogenicity in small samples. Biometrics 44: 417–431. Portier, C.J. and Bailer, A.J. (1989). Testing for increased carcinogenicity using a survival-adjusted quantal response. test. Fundam. Appl. Toxicol. 12:731–737. MacKenzie, W.F. and Alison, R.H. (1990). Heart, in Pathology of the Fischer Rat (Boorman, G.A., Eustis, S.L., Elwell, M.R., Montgomery, C.A. Jr., and MacKenzie, W.F., eds.), Academic Press, San Diego, CA, pp. 461–471. Greaves, P. (2000). Cardiovascular system, in Histopathology of Preclinical Toxicity Studies (Greaves, P., ed.), Elsvier, Amsterdam, pp. 254–311. Rao, G.N., Morris, R.W., and Seely, J.C. (2001). Beneficial effects of NTP-2000 diet on growth, survival, and kidney and heart diseases of Fischer 344 rats in chronic studies. Toxicol. Sci. 63:245–255. Kemi, M., Keenan, K.P., McCoy, C., Hoe, C.M., Soper, K.A., Ballam, G.C., et al. (2000). The relative protective effects of moderate dietary restriction versus dietary modification on spontaneous cardiomyopathy in male Sprague-Dawley rats. Toxicol. Pathol. 28:285–296. Lewis, D.H. (1993). Nonneoplastic lesions in the cardiovascular system, in Pathobiology of the Aging Rat, Vol. 1 (Mohr, U., Dungworth, D.L., and Capen, C.C.., eds.), ILSI Press, Washington, DC, pp. 301–309. Ruben, Z., Arceo, R.J., Bishop, S.P., Elwell, M.R., Kern, W.D., Mesfin, G.M., et al. (2000). Non-proliferative lesions of the heart and vasculature in rats. in Guides for Toxicologic Pathology, STP/ARP/AFIP, Washington, DC. Canga, L., Paroli, L., Blanck, T.J., Silver, R.B., and Rifkind, A.B. (1993). 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin increases cardiac myocyte intracellular calcium and progressively impairs ventricular contractile responses to isoproterenol and to calcium in chick embryo hearts. Mol. Pharmacol. 44:1142–1151. Xie, A., Walker, N.J., and Wang, D. (2003). The effects of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin on triggered-after-depolarizations in isolated rat ventricular myocytes. The Toxicologist 72:S-1; 231. Walker, M.K., Johnson, C.D., Tadesse, M., Ramos, K.S., Steele, L.D., and Thackaberry, E.A. (2003). Dioxin induces growth arrest and reduces cell cycle gene expression in the fetal murine heart. The Toxicologist 72:S-1; 231. Mitsumori, K. (1990). Blood and lymphatic vessels, in Pathology of the Fischer Rat (Boorman, G.A., Eustis, S.L., Elwell, M.R., Montgomery, C.A., Jr., and MacKenzie, W.F., eds.), pp 473–484. Academic Press, San Diego, CA. Nyska, A., Herbert, R.A., Chan, P.C., Haseman, J.K., and Hailey, J.R. (1998). Theophylline-induced mesenteric periarteritis in F344/N rats. Arch. Toxicol. 72:731–737. Joseph, E.C., Rees, J.A., and Dayan, A.D. (1996). Mesenteric arteriopathy in the rat induced by phosphodiesterase III inhibitors: an investigation of morphological, ultrastructural, and hemodynamic changes. Toxicol. Pathol. 24:436–450. Johansson, S. (1981). Cardiovascular lesions in Sprague-Dawley rats induced by long-term treatment with caffeine. Acta Pathol. Microbiol. Scand. [A] 89:185–191. Kerns, W.D., Joseph, E.C., and Morgan, E.D. (1991). Drug-induced lesions, arteries, rat, in Cardiovascular and Musculoskeletal Systems (Jones, T.C., Mohr, U., and Hunt, R.C., eds.), pp. 76–83, Springer Verlag, Berlin Kerns, W.A. (1996). Pathogenesis of drug-induced myocardial and arterial lesions: current concepts. Vet. Pathol. 33:574 (abstract). Kerns, W.D., Arena, E., Macia, R.A., Bugelski, P.J., Matthews, W.D., and Morgan, D.G. (1989). Pathogenesis of arterial lesions induced by dopaminergic compounds in the rat. Toxicol. Pathol. 17:203–213. Schoen, F.J. (1994). The heart, in Robbins Pathologic Basis of Disease (Cotran, R.S., Kumar, V., and Robbins, S.L., eds.), W.B. Saunders, Philadelphia, pp. 517–582. Schoen, F.J. (1994). Blood vessels, in Robbins Pathologic Basis of Disease (Cotran, R.S., Kumar, V., and Robbins, S.L., eds.), W.B. Saunders, Philadelphia, pp. 467–516.