Tlenek chromu (51Cr2O3 ) użyty jako marker biologiczny nie był absorbowany przez ryby

WYNIKI I DYSKUSJA

Parametry jakości wody – temperatura (28.2 ±0,2ºC), tlen rozpuszczony % (107,4±0,8), pH (7,9 ± 0,1), azot amonowy całkowity (2,8 ± 0,0mg.L-1), amoniak niezjonizowany (0,004 ± 0,001mg.L-1) azot azotynowy (0.08±0.01mg.L-1) i azot azotanowy (1.19±0.06mg.L-1) – zostały uznane za odpowiednie dla dobrostanu ryb i ich naturalnego rozwoju (Boyd, 1990).

Tlenek chromu jest najszerzej stosowanym obojętnym markerem w badaniach żywieniowych z udziałem zwierząt, a pasze umożliwiają jego ocenę i precyzyjne formułowanie zbilansowanych diet. Całkowity odzysk Cr3+ w postaci tlenku został potwierdzony techniką izotopów radioaktywnych (Kane i in., 1959) i z tego powodu został on użyty w tym badaniu, jako 51Cr2O3 (czystość 99,99%).

Tlenek 51Cr został użyty w tym badaniu, aby zapobiec ewentualnym błędom spowodowanym odzyskiwaniem chromu w paszy, wodzie akwariowej, kale i próbkach tkanek u ryb, ponieważ pozwala on na bezpośredni, prosty, czuły i dokładniejszy odczyt pierwiastka w materiale próbki, zmniejszając uprzedzenia związane z analizą chemiczną, zwłaszcza w badaniach strawności i żywienia. Wszystkie te czynniki były starannie monitorowane i kontrolowane w tym badaniu, więc wyniki mogą być przypisane wyłącznie do efektów leczenia. Tabela 2 przedstawia wyniki, odchylenie standardowe i parametry regresji ustalone po transformacji logarytmicznej aktywności specyficznych 51Cr wykrytych w próbkach pobranych od ryb kontrolnych i doświadczalnych, w zależności od czasu (dni) pobrania. Regresje zostały porównane za pomocą współczynników kątowych i liniowych (Ostle i Mensing, 1975).

Aby zbadać, czy istnieje absorpcja chromu III u ryb, jak np. tlenku chromu, dopasowano proste regresje liniowe – dni pobrania vs współczynniki determinacji dla próbek ryb kontrolnych i doświadczalnych (Rysunek 1). Wartości tła mierzone dla próbek tkanek ryb, które nie otrzymywały diety eksperymentalnej, 10 000 zliczeń w pięciu odstępach, wyniosły średnio 98.02±3.61cpm i zostały odjęte od wszystkich wartości odczytu z próbek ryb kontrolnych i eksperymentalnych.

Wchłanianie jelitowe trójwartościowego chromu (np. chlorków, fluorków, fosforanów, azotanów i wodorotlenków), jest niskie zarówno u ludzi jak i u zwierząt, waha się od około 0,5 do 2,0% w zależności od spożycia. Niektóre dane wskazują, że wchłanianie chromu jest odwrotnie proporcjonalne do jego spożycia z dietą (Anderson i Kozlovsky, 1985). W tym eksperymencie poziom tlenku chromu dodanego do diety wynosił tylko 0,01% i według autorów wspomnianych powyżej, przy tak małej dawce chromu doprowadziłby do zwiększonej absorpcji przez przewód pokarmowy i dlatego byłby łatwiej wykrywalny w próbkach ryb doświadczalnych.

Skorygowane regresje dla próbek krwi ryb karmionych dietą kontrolną przez siedem dni, zwierząt kontrolnych, w porównaniu z regresją skorygowaną z próbkami ryb karmionych dietą doświadczalną nie różniły się między sobą (P>0,05). Wyniki te zgadzają się z tymi uzyskanymi przez Utley et al. (1970), którzy również stosowali radioaktywny tlenek chromu (III) doustnie, ale podawany bydłu, i nie wykryli promieniowania we krwi jałówek. Inne badania donoszą o szybkim tempie przechodzenia 51CrCl3 przez przewód pokarmowy (Oberleas i Stoecker, 1987) i szybkich szczytach 51Cr we krwi (Hopkins Junior, 1965) szczurów, a poziomy we krwi odzwierciedlają spożycie chromu (III). Dlatego też, jeśli tlenek chromu cierpi na absorpcję przez przewód pokarmowy, ich obecność musiałaby być szybko wykryta we krwi ryb w tym badaniu.

W krwi, wchłonięty chrom (III) jest związany głównie z transferyną i innymi białkami, które są odpowiedzialne za jego transport w organizmie. Długotrwałe magazynowanie występuje szczególnie w wątrobie, śledzionie, kościach i innych narządach (Lim et al., 1983). Wzorce akumulacji chromu są w następującej kolejności: nerki > wątroba > skrzela H” mięśnie, dla niższych stężeń (Palaniappan i Karthikeyan, 2009).

Jeśli chrom w postaci obojętnego znacznika został wchłonięty przez tilapię nilową, minerał ten jest akumulowany w tkankach ryb. Dlatego, aby ustalić, czy nastąpiła absorpcja chromu jako znacznika, przez przewód pokarmowy tilapii nilowej, próbki krwi porównano z dostosowaną regresją z ryb kontrolnych, z dostosowanymi do regresji próbkami tłuszczu trzewnego, tkanki wątroby, tkanki mięśniowej i tkanki nerek ryb, które otrzymały dietę eksperymentalną, a te nie różniły się między sobą (P>0,05), a więc są scharakteryzowane jako należące do jednej regresji liniowej. Wyniki te sugerują, że nie wykryto radioaktywności w próbkach ryb doświadczalnych, co sugeruje brak znaczącego poboru markera.

Mechanizm odpowiedzialny za jelitową absorpcję chromu nie jest dobrze poznany. Nie jest jasne, czy Cr jest wchłaniany biernie, czy za pomocą białek nośnikowych znajdujących się w błonie śluzowej jelita. Mertz et al. (1965) stwierdzili, że absorpcja trójwartościowego Cr nie wydaje się być procesem nasyconym, co sugeruje, że jest on wchłaniany na drodze dyfuzji biernej. Mertz i Roginski (1971) przedstawili dowody przeciwne. Stwierdzili oni, że procent chromu trójwartościowego zaabsorbowanego przez uchylone worki jelitowe zmniejszał się wraz ze wzrostem stężenia Cr w podłożu inkubacyjnym. Ten zaobserwowany efekt nasycenia sugeruje, że białka nośnikowe są zaangażowane w absorpcję Cr. Jednak w eksperymencie Dowlinga i wsp. (1989) stwierdzono, że nieorganiczny, trójwartościowy chrom jest wchłaniany przez nieukierunkowany proces biernej dyfuzji w jelicie cienkim szczurów karmionych dietą o odpowiedniej zawartości Cr.

Według wyników uzyskanych przez Febela i wsp. (2001), 2,5% tlenku chromu zostało wchłonięte w ciągu godziny, a wchłonięty chrom został przeniesiony do wątroby, gdzie tkanka wątroby zatrzymała 10,9% tlenku chromu. Wyniki te różnią się od wyników niniejszego badania, wierzymy, że to dlatego, że nie było znaczącego wzrostu chromu 51Cr w analizowanych tkankach ryb: krwi, tłuszczu trzewnego, wątroby, nerek i akt ryb, które nie wystąpiły, aby sugerować absorpcję i w konsekwencji bioakumulację markera. Co różniło się między eksperymentami był system zatrudniony do utrzymania odpowiednich warunków dla życia ryb w akwarium, stężenie markera dodawanego do pokarmu i gatunków ryb.

Jednym z możliwych wyjaśnień jest to, że tlenek chromu nie jest obojętnym markerem, i że istnieje znaczna absorpcja chromu, w postaci tlenku chromu lub innych pochodnych chromu wytwarzanych przez trawienie, przez ścianę jelita (Fernandez i in., 1999). Another explanation, suggested by Ng and Wilson (1997) to explain the results of Shiau and Liang (1995), is the possible incorporation through the fish’s gills of the chromium present in the aquarium water resulting from the fish voiding their chromium-containing feces in the aquarium water. Nawet przy wydajnej rotacji wody w akwarium, stężenie chromu wzrasta, powodując wchłanianie minerałów (Fernandez et al., 1999).

W tym eksperymencie, z systemem statycznym, codzienne akwaria były zasyfonowane w celu zmniejszenia pozostałości i uniknięcia gromadzenia się paszy i odchodów w wodzie i tylko woda utracona przez parowanie i zarządzanie została przywrócona. Procedura ta spowodowała koncentrację chromu i przewodnictwo do liniowego wzrostu minerału w wodzie akwariowej i w próbkach skrzeli. Akumulacja zmienia się w zależności od okresu ekspozycji i stężenia w środowisku. Przy niskim stężeniu, akumulacja była zgodna z czasem ekspozycji (Palaniappan i Karthikeyan, 2009).

Metale ciężkie (np. kobalt, miedź, mangan, molibden, cynk i chrom) w środowiskach wodnych są krytycznie ważne ze względu na ich akumulację w organizmach wodnych (Dimari i in., 2008). Ryby, będące głównymi składnikami większości siedlisk wodnych, zostały również uznane za dobrych bioakumulatorów nieorganicznych minerałów (King i Jonathan, 2003). Wykazano również, że skrzela są ważnym miejscem wnikania metali ciężkich, co powoduje zmiany i uszkodzenia skrzeli (Bols i in., 2001). Aby dokładniej przetestować tę hipotezę, w tym eksperymencie stężenie 51Cr2O3 dostarczanego w diecie ryb doświadczalnych wynosiło 100 µg.g-1, przy aktywności właściwej 58,2 µCi. Zatem, gdyby pierwiastek ten został wchłonięty przez przewód pokarmowy ryb, ewentualnie poprzez inkluzję przez skrzela obecne w wodzie akwariowej lub inną drogą, to u tilapii nilowej powinno zostać wykryte przynajmniej promieniowanie gamma, pochodzące z rozpadu 51Cr.

Gdy regresje ustawione, próbki krwi zostały pobrane od ryb kontrolnych zostały skontrastowane z tymi reprezentującymi wyniki zebranych próbek jelita bez zawartości, żołądka bez zawartości, zawartości przewodu pokarmowego ryb, które otrzymały dietę eksperymentalną, i był liniowy wzrost i znaczące różnice zostały wykryte między ustalonymi regresjami (P<0,05). Te uzyskane wyniki sugerują, że jelito bez zawartości, bez zawartości żołądka i zawartości przewodu pokarmowego miał efekt nasycenia podczas siedmiodniowego okresu eksperymentalnego.

Wyniki uzyskane przez Clawson et al. (1955) wskazują, że stężenie tlenku chromu w kale wchodzi w stan równowagi z tym z paszy spożywanej między trzy i cztery dni po początkowym karmieniu tym związkiem. Jednakże, w tym badaniu, do siódmego dnia było zwiększone stężenie markera w kale, różnica ta może być spowodowana niskim stężeniem markera użytego w tym doświadczeniu i koniecznym nasyceniem przewodu pokarmowego.

Rozważając wyniki uzyskane w tym badaniu, zgadzamy się z Fernandez i in. (1999), że innym możliwym wyjaśnieniem wyników uzyskanych przez Shiau i Liang (1995) oraz Shiau i Shy (1998), byłoby to, że zawartość chromu w rybach podąża za tym samym wzorcem, który znaleźli dla innych nieorganicznych składników odżywczych (wapń, fosforan, popiół), zwiększając jego stężenie u ryb karmionych dietami uzupełnionymi tlenkiem chromu, z maksimum przy poziomie tlenku chromu około 5-10g.kg-1. Wzrost ten może mieć więcej wspólnego z wyższą retencją naturalnego chromu obecnego w diecie niż z absorpcją uzupełnionego tlenku chromu. Zgłoszono (Evtushenko i in., 1986), że poziom nagromadzonych metali w tkankach pozostawał niezmiennie na plateau, nawet gdy organizmy były narażone na nie w sposób ciągły przez wystarczająco długi okres.

Co więcej, poziomy markera (5 do 10% tlenku chromu włączonego do diety) stosowane w tych badaniach, nawet o wysokim stopniu czystości, mogą dostarczać innych form kompleksowania chromu, które mogą być wchłaniane przez przewód pokarmowy lub innymi drogami przez ryby.

.