Vitellogenesis and biotransformation activities in frogs exposed to cobalt, zinc and their organic complexes

Abstract

Frogs are susceptible to absorption of toxicants in water through all life stages. The aim of this study was to evaluate the effect of waterborn engeneering nanocomposites (NCs) – Co-NC and Zn-NC, correspondent concentrations of Co2+ (50 µg/L), Zn2+ (100 µg/L), or utilised polymeric substance (PS) on male frog Rana ridibunda during 14 days. Levels of vitellogenin and nuclear lesions (NL) in the blood, cytochrome P450-dependent monooxygenase (CYP450) and glutathione S-transferase (GST) as well as the distribution of Zn, Co, Cu, Cd in the liver were determined. Zn, Zn-NC and PS caused toxic manifestations: oesrogenic effect (Zn and PS), GST downregulation (Zn-NC), NL elevation (Zn-NC and PS). Co-NC only upregulated CYP450, while all other exposures inhibited it. The ratio (Cu+Co)/(Zn+Cd) in metallothionein was increased by the exposures to Co and Co-NC, whyle Zn, Zn-NC and PS increased it in other compounds. This remarkable selectivity distinguished frog from studied previously Carassius sp.

Жаби сприйнятливі до абсорбції токсикантів з води протягом всіх життєвих стадій. Метою цього дослідження стало оцінити вплив промислових нанокомпозитів (NC) – Co-NC та Zn-NC, відповідних концентрацій Co2+ (50 мкг/дм3), Zn2+ (100 мкг/дм3), або полімерного матеріалу (PS) на самців жаби Rana ridibunda протягом 14 діб. Визначали рівень вітелогеніну та ядерні ушкодження (NL) у крові, активність цитохром P450-залежної монооксигенази (CYP450) та глутатіон S-трансферази (GST), а також розподіл Zn, Co, Cu, Cd у печінці. Zn, Zn-NC та PS викликали токсичні прояви: ксеноестрогенну дію (Zn та PS), пригнічення GST (Zn-NC), збільшення кількості NL (Zn-NC та PS). Активність CYP450 зростала лише за дії Co-NC, тоді як інші чинники пригнічували її. Дія Co та Co-NC призводила до збільшення співвідношення кількості (Cu+Co)/(Zn+Cd) у металотіонеїнах, тоді як Zn, Zn-NC та PS викликали його збільшення у інших компонентах тканини. Ця визначна чутливість відрізняла реакції жаби від риби Carassius sp., дослідженої попередньо.

Лягушки восприимчивы к абсорбции токсикантов из воды на протяжении всех жизненных стадий. Целью этого исследования стало оценить влияние промышленных нанокомпозитов (NC) – Co-NC и Zn-NC, соответствующих концентраций Co2+ (50 мкг/дм3), Zn2+ (100 мкг/дм3), или полимерного материала (PS) на самцов лягушки Rana ridibunda на протяжении 14 суток. Определяли уровень вителлогенина и ядерне повреждения (NL) в крови, активность цитохром P450-зависимой монооксигеназы (CYP450) и глутатион S-трансферазы (GST), а также распределение Zn, Co, Cu, Cd в печени. Zn, Zn-NC и PS вызывали токсические проявления: ксеноэстрогенный эффект (Zn и PS), угнетение GST (Zn-NC), увеличение числа NL (Zn-NC и PS). Активность CYP450 возростала только при действии Co-NC, тогда как другие воздействия угнетали ее. Действие Co и Co-NC приводило к увеличению соотношения количесттва (Cu+Co)/(Zn+Cd) в металлотионеинах, тогда как Zn, Zn-NC и PS вызывали его увеличение в других компонентах ткани. Эта исключительная чувствительность отличала реакции лягушки от рыбы Carassius sp., изученной предварительно.