universitatea transilvania din braold.unitbv.ro/portals/31/sustineri de doctorat... ·...

38
Investeşte în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera܊ional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 2013 Axa prioritară 1 „Educa܊ie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societă܊ii bazate pe cunoaştere” Domeniul major de interven܊ie 1.5. „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării” Titlul proiectului: „Studii doctorale pentru dezvoltare durabilă (SD-DD)” Numărul de identificare al contractului: POSDRU/6/1.5/S/6 Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov Universitatea Transilvania din Bra܈ov ܈coala Doctorală Interdisciplinară Departament: Discipline Fundamentale, Profilactice și Clinice Doctorand. Main FARRAJ DETECğIA STRESULUI OXIDATIV INDUS EXPERIMENTAL DE MATERIALELE DE OSTEOSINTEZĂ DETECTION OF OXIDATIVE STRESS INDUCED EXPERIMENTALLY BY OSTEOSYNTHESIS MATERIALS Rezumatul tezei de doctorat pentru obţinerea titlului ştiinţific de doctor în domeniul fundamental ŞtiinĠele medicale, domeniul Medicină . - Summary of PhD thesis - Conducător ştiin܊ific Prof.univ.dr. Aurel MIRONESCU BRASOV, 2014

Upload: others

Post on 04-Jan-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

Investeşteăîn oameni!

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera ional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013 Axa prioritar 1 „Educa ie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societă ii bazate pe cunoaştere” Domeniul major de interven ie 1.5. „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării” Titlul proiectului: „Studii doctorale pentru dezvoltare durabilă (SD-DD)” Num rul de identificare al contractului: POSDRU/6/1.5/S/6 Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov

Universitatea Transilvania din Bra ov coala Doctoral Interdisciplinar

Departament: Discipline Fundamentale, Profilactice și Clinice

Doctorand. Main FARRAJ

DETEC IAăSTRESULUIăOXIDATIVăINDUSăEXPERIMENTAL DE MATERIALELE DE

OSTEOSINTEZ

DETECTION OF OXIDATIVE STRESS INDUCED

EXPERIMENTALLY BY OSTEOSYNTHESIS

MATERIALS

Rezumatul tezei de doctorat pentru obţinerea titlului ştiinţific de doctor în domeniul fundamental Ştiin eleămedicale,ădomeniulăMedicin ă. - Summary of PhD thesis -

Conduc tor ştiin ific

Prof.univ.dr. Aurel MIRONESCU

BRASOV, 2014

Page 2: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

2

MINISTERUL EDUCA IEI NA IONALE

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA”ăDINăBRAŞOV BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525

RECTORAT

COMPONENTA Comisiei de doctorat

Numită prin ordinul Rectorului Universită ii „Transilvania” din Braşov Nr. 6749 din 10.07.2014

PREŞEDINTE* 1. Conf. univ. dr. Marius MOGA – Decan Facultatea de Medicina

Universitatea Transilvania din Bra ov

COND. ŞTIIN IFIC*

2.

Prof. univ. dr. Aurel MIRONESCU – Universitatea Transilvania n Bra ov

REFEREN I* 3. Prof. univ. dr.Gheorge PANAIT – Universitatea de Medicină i

Farmacie Carol Davila Bucure ti.

4. Prof.univ.dr. Dan TICA – Universitatea Ovidius din

Constan a.

5. Prof.univ.dr. Iosif AMOTA - Universitatea Transilvania din

Bra ov

Data, ora şi locul sus inerii publice a tezei de doctorat: 17.02.2015, ora 12:30,

sala KP18.

Eventualele aprecieri sau observa ii asupra con inutului lucrării vă rugăm să le

transmite i în timp util, pe adresa: [email protected] , [email protected] .

Totodată vă invităm să lua i parte la şedin a publică de sus inere a tezei de doctorat.

Vă mul umim.

Page 3: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

3

CUPRINS INTRODUCERE ............................................................................................................................... 7

I.PARTEA GENERALA .................................................................................................................... 10

1. CAPITOLUL 1 . STRESUL OXIDATIV GENERALITATI ................................................................... 11

. . Defi i ia radi alilor li eri .................................................................................................. 11

. . Defi i ia stresului oxidativ ................................................................................................ 12

1.3. Surse radicalilor liberi ....................................................................................................... 14

1.4. Mecanisme de actiune a stresului oxidativ ...................................................................... 17

I. . Siste ele de apărare î potriva i pa tului radi alilor li eri - A tioxida ii .................... 23

1.6.Modificarile produse la nivelul ADN din celulele afectate de radicalii liberi .................... 34

. . Terapia a tioxida tă ......................................................................................................... 36

2. CAPITOLUL 2. STRESUL OXIDATIV INDUS DE METALE ............................................................. 37

2.1. Interactiunea ionilor de metale asupra radicalilor liberi .................................................. 37

2.1.1. Stresul oxidativ indus de arsenic ............................................................................... 38

2.1.2. Stresul oxidativ indus de plumb ................................................................................ 39

2.1.3. Stresul oxidativ indus de cadmiu ............................................................................... 41

2.1.4. Stresul oxidativ indus de mercur ............................................................................... 42

2 .2. Stresul oxidativ indus de titan ......................................................................................... 44

2.2.1. Titanul-generalitati .................................................................................................... 44

2.2.2. Efecte toxice induse de dioxidul de titan .................................................................. 44

2.2.3. Patologia indusa de expunerea organismului uman la titan ..................................... 45

2.2.4. Toxicitatea indusa experimental de titan în organismul animal ............................... 47

2.2.5. Stresul oxidativ indus de titan ................................................................................... 50

2.3. Stresul oxidativ indus de aluminiu .................................................................................... 52

2.3.1. Aluminiu-generalitati ................................................................................................. 52

2.3.2. Toxicitatea aluminiului .............................................................................................. 52

2.3.3. Patologia indusa experimental de aluminiu în organismul animal ........................... 53

2.3.4. Toxicitatea indusa de expunerea organismului uman la aluminiu ............................ 55

2.3.5. Stresul oxidativ indus de aluminiu ............................................................................. 58

3. CAPITOLUL 3 . MATERIALE UTILIZATE IN DISPOZITIVELE DE OSTEOSINTEZA .......................... 64

3.1. Istoric ................................................................................................................................ 64

II. PARTEA SPECIALA-CERCETARI PERSONALE ............................................................................. 69

.CAPITOLUL . Motiva ia lu rării. .............................................................................................. 70

5.CAPITOLUL 5. Avizul comisiei de etica .................................................................................... 71

.CAPITOLUL . Co sidera ii ge erale privi d utilizarea prelu rӑrilor statisti e î studiul stresului oxidative i dus experi e tal de aterialele de osteosi tezӑ ................................................................... 72

. . Produsul soft de iostatisti ӑ MedCal ............................................................................ 72

. . Ee e te de statisti ӑ ate ati ӑ ................................................................................... 75

Page 4: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

4

. .Studiul statisti o parative privi d a aliza ativitӑ ii e zi ati e .................................... 79

CAPITOLUL 7. STUDIUL STRESULUI OXIDATIV INDUS DE ALUMINIU ........................................... 82

7.1.MATERIAL BIOLOGIC ......................................................................................................... 82

. . VARIA IA AC IUNII ENZIMEI ANTIOXIDANTE SUPEROXIDDISMUTAZA LA STRESUL OXIDATIV

PROVOCAT DE ALUMINIU........................................................................................................ 85

. . . Material și etoda .................................................................................................... 85

7.2.2. Rezultate .................................................................................................................... 89

7.2.3. Prelucrare statistica ................................................................................................... 93

. . . Dis u ii ..................................................................................................................... 103

. .VARIA IA AC IUNII ENZIMEI ANTIOXIDANTE CATALAZA LA STRESUL OXIDATIV PROVOCAT DE ALUMINIU .............................................................................................................................. 103

. . . Material și etoda .................................................................................................. 103

7.3.2.Rezultate ................................................................................................................... 108

7.3.3. Prelucrare statistica ................................................................................................. 112

. . . Dis u ii ..................................................................................................................... 121

7.4.VARIATIA ENZIMEI ANTIOXIDANTE GLUTATIONPEROXIDAZA LA STRESUL OXIDATIV PROVOCAT DE

ALUMINIU .............................................................................................................................. 122

. . . Material și etoda .................................................................................................. 122

7.4.2.Rezultate ................................................................................................................... 125

7.4.3. Prelucrare statistica ................................................................................................. 129

7.4.4. Discutii ..................................................................................................................... 138

. . Modifi ări orfopatologi e i duse de stresul oxidativ provo at de alu i iu .............. 139

. . . Materiale şi etodă ................................................................................................ 139

. . . Studierea odifi ărilor orfologi e i duse de hidroxidul de alu i iu .............. 143

8.CAPITOLUL 8.STUDIUL STRESULUI OXIDATIV INDUS DE TITAN .............................................. 155

8.1.MATERIAL BIOLOGIC ....................................................................................................... 155

. . VARIA IA AC IUNII ENZIMEI ANTIOXIDANTE SUPEROXIDDISMUTAZA LA STRESUL OXIDATIV PROVOCAT DE DIOXIDUL DE TITAN ....................................................................................... 158

. . .Material și etoda ................................................................................................... 158

8.2.2.Rezultate ................................................................................................................... 158

8.2.4. Discutii ..................................................................................................................... 170

. .VARIA IA AC IUNII ENZIMEI ANTIOXIDANTE CATALAZA LA STRESUL OXIDATIV PROVOCAT DE DIOXIDUL DE TITAN ............................................................................................................... 171

. . . Material și etoda .................................................................................................. 171

8.3.2.Rezultate ................................................................................................................... 171

. . . Prelu rare statisti ă ................................................................................................. 174

. . . Dis u ii ..................................................................................................................... 184

8. 4.VARIATIA ENZIMEI ANTIOXIDANTE GLUTATIONPEROXIDAZA LA STRESUL OXIDATIV PROVOCAT DE

DIOXIDUL DE TITAN ............................................................................................................... 185

. . . Material și etoda .................................................................................................. 185

8.4.2. Rezultate .................................................................................................................. 185

. . . Prelu rare statisti ă ................................................................................................. 188

. . . Dis u ii ..................................................................................................................... 197

Page 5: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

5

8.4.5. Modificari morfopatologice induse de stresul oxidativ provocat de dioxidul de titan198

9.CAPITOLUL DETEC IA STATUSULUI ANTIOXIDANT ÎN SERUL PORCUŞORILOR DE GUINEEA 202

9.1. MATERIAL BIOLOGIC ....................................................................................................... 202

. . VARIA IA AC IUNII ENZIMEI ANTIOXIDANTE SUPEROXIDDISMUTAZA LA STRESUL OXIDATIV PROVOCAT DE IMPLANTUL INTRAARTICULAR CU ŞURUţ DE TITAN ..................................... 204

. . .Material și etoda ................................................................................................... 204

9.2.2.Rezultate ................................................................................................................... 205

9.2.3. Prelucrare statistica ................................................................................................. 206

. . . Dis u ii ..................................................................................................................... 212

. . VARIA IA AC IUNII ENZIMEI ANTIOXIDANTE CATALAZA LA STRESUL OXIDATIV PROVOCAT DE DE IMPLANTUL INTRAARTICULAR CU ŞURUţ DE TITAN ............................................................. 213

. . . Material și etoda .................................................................................................. 213

9.3.2. Rezultate .................................................................................................................. 213

9.3.3. Prelucrare statistica ................................................................................................. 214

9.3.4. Discutii ..................................................................................................................... 221

. . VARIA IA ENZIMEI ANTIOXIDANTE GLUTATIONPEROXIDAZA (GPX) LA STRESUL OXIDATIV PROVOCAT

DE IMPLANTUL INTRAARTICULAR CU ŞURUţ DE TITAN ........................................................ 221

9. . . Material și etoda .................................................................................................. 221

9.4.2. Rezultate .................................................................................................................. 221

9.4.3. Prelucrare statistica ................................................................................................. 222

9.4.4. Discutii ..................................................................................................................... 230

10.CAPITOLUL . Dis u ii ......................................................................................................... 231

11.CAPITOLUL 11. ...................................................................................................................... 234

CONCLUZII ............................................................................................................................. 234

12.CAPITOLUL 12 . Co tri uții origi ale. Dire ții viitoare de cercetare. Diseminarea rezultatelor 237

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................ 239

ANEXE…………………………………………………………………………………………………………………………………..

TABLEăOFăCONTENTSă

INTRODUCTION ............................................................................................................................. 7

I. GENERAL ASPECTS .................................................................................................................... 10

1. CHAPTER 1 . OXIDATIVE STRESS – GENERALITIES .................................................................... 11

1.1. Definition of free radicals ................................................................................................ 11

1.2. Definition of oxidative stress ........................................................................................... 12

1.3. Source of the free radicals ................................................................................................ 14

Page 6: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

6

1.4. Action mechanisms of oxidative stress ............................................................................ 17

I.5. Systems of defence against the free radicals .................................................................... 23

1.6. Pathological modifications induced by the free radicals.................................................. 34

1.7. Antioxidant therapy .......................................................................................................... 36

2. CHAPTER 2. METAL-INDUCED OXIDATIVE STRESS ................................................................... 37

2.1. The interaction of the metal ions with the free radicals .................................................. 37

2.1.1. Arsenic-induced oxidative stress ............................................................................... 38

2.1.2. Lead-induced oxidative stress ................................................................................... 39

2.1.3. Cadmium-induced oxidative stress ........................................................................... 41

2.1.4. Mercury-induced oxidative stress ............................................................................. 42

2 .2. Titanium – generalities .................................................................................................... 44

2.2.1. Titanium – generalities .............................................................................................. 44

2.2.2. Toxic effects induced by titanium dioxide ................................................................. 44

2.2.3. The pathology induced by the exposure of the human body to titanium ................ 45

2.2.4. The experimentally-induced toxicity of titanium in the animal organism ................ 47

2.2.5. Titanium-induced oxidative stress............................................................................. 50

2.3. Aluminium-induced oxidative stress ................................................................................ 52

2.3.1 Aluminium – generalities ............................................................................................ 52

2.3.2. Aluminium toxicity ..................................................................................................... 52

2.3.3. The aluminium experimentally-induced pathology in the animal organism ............ 53

2.3.4. The toxicity induced by the exposure of the human body to aluminium ................. 55

2.3.5. Aluminium-induced oxidative stress ......................................................................... 58

3. CHAPTER 3 . MATERIALS USED IN THE OSTHEOSYNTHESIS DEVICES ...................................... 64

3.1. HISTORY ............................................................................................................................ 64

II. PARTICULAR ASPECTS – PERSONAL RESEARCH ....................................................................... 69

4.CHAPTER 4. Reason behind this work ...................................................................................... 70

5.CHAPTER 5. The endorsement of the Ethics Commission ...................................................... 71

6.CHAPTER6. General considerations on the use of statistical processesin oxidative stress study 72

6.1 Software product . MedCalc .............................................................................................. 72

6.2. Elements of mathematical statistics................................................................................. 75

6.3. Statistical study- comparative analysis of enzymatic activities ........................................ 79

CHAPTER 7 The study of aluminium hydroxide-induced oxidative stress ................................... 82

7.1.BIOLOGICAL MATERIAL ..................................................................................................... 82

7.2. Variation in the activity of the antioxidant enzyme superoxide dismutase induced by the oxidative

stress caused by aluminium .................................................................................................... 85

7.2.1. Material and method ................................................................................................. 85

7.2.2. Results ....................................................................................................................... 89

7.2.3. Statistical processing ................................................................................................. 93

7.2.4. Debates .................................................................................................................... 103

7.3. Variation in the activity of the antioxidant enzyme catalase induced by the oxidative stress caused

by aluminium ......................................................................................................................... 103

7.3.1. Material and method ............................................................................................... 103

Page 7: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

7

7.3.2.Results ...................................................................................................................... 108

7.3.3. Statistical processing ............................................................................................... 112

7.3.4. Debates .................................................................................................................... 121

7.4. Variation in the activity of the antioxidant enzyme glutathione peroxidase induced by the oxidative

stress caused by aluminium .................................................................................................. 122

7.4.1. Material and method ............................................................................................... 122

7.4.2.Results ...................................................................................................................... 125

7.4.3. Statistical processing ............................................................................................... 129

7.4.4. Debates .................................................................................................................... 138

7.5. Morphopathological changes induced by the oxidative stress caused by aluminium ... 139

7.5.1. Material and method ............................................................................................... 139

7.5.2.Studying Morphopathological changes induced by the oxidative stress caused by aluminium

........................................................................................................................................... 143

8.CHAPTER 8. Study of the titanium dioxide-induced oxidative stress ................................... 155

8.1.BIOLOGICAL MATERIAL ................................................................................................... 155

8.2. Variation in the activity of the antioxidant enzyme superoxide dismutase induced by the oxidative

stress caused by titanium dioxide ......................................................................................... 158

8.2.1Material and method ................................................................................................ 158

8.2.2.Results ...................................................................................................................... 158

8.2.4. Debates .................................................................................................................... 170

8.3. Variation in the activity of the antioxidant enzyme catalase induced by the oxidative stress caused

by titanium dioxide .............................................................................................................. 171

8.3.1. Material and method ............................................................................................... 171

8.3.2.Results ...................................................................................................................... 171

8.3.3. Statistical processing ............................................................................................... 174

8.3.4. Debates .................................................................................................................... 184

8. 4. Variation in the activity of the antioxidant enzyme glutathione peroxidase induced by the oxidative

stress caused by titanium dioxide ......................................................................................... 185

8.4.1. Material and method ............................................................................................... 185

8.4.2. Results ..................................................................................................................... 185

8.4.3. Statistical processing ............................................................................................... 188

8.4.4. Debates .................................................................................................................... 197

8.4.5. Morphopathological changes induced by the oxidative stress caused by titanium dioxide

........................................................................................................................................... 198

9.CHAPTER 9 The study of oxidative stress induced by osteosynthesis titanium materials in Guinea pigs.

................................................................................................................................................... 202

9.1. BIOLOGICAL MATERIAL ................................................................................................... 202

9.2. Variation in the activity of the antioxidant superoxide dismutase enzyme induced by the oxidative

stress caused by titanium intra articular implant.................................................................. 204

9.2.1 Material and method ................................................................................................ 204

9.2.2.Results ...................................................................................................................... 205

9.2.3. Statistical processing ............................................................................................... 206

9.2.4. Debates .................................................................................................................... 212

9.3. Variation in the activity of the antioxidant enzyme catalase induced by the oxidative stress caused

Page 8: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

8

by titanium intra articular implant ........................................................................................ 213

9.3.1. Material and method ............................................................................................... 213

9.3.2. Results ..................................................................................................................... 213

9.3.3. Statistical processing ............................................................................................... 214

9.3.4. Debates .................................................................................................................... 221

9.4. Variation in the activity of the antioxidant enzyme glutathione peroxidase induced by the oxidative

stress caused by titanium intra articular implant ................................................................. 221

9.4.1. Material and method ............................................................................................... 221

9.4.2. Results ..................................................................................................................... 221

9.4.3. Statistical processing ............................................................................................... 222

9.4.4. Debates .................................................................................................................... 230

10.CHAPTER 10. GENERAL DEBATES ......................................................................................... 231

11.CHAPTER 11. ......................................................................................................................... 234

CONCLUSIONS ....................................................................................................................... 234

12.CHAPTER 12 . Debates. Original contributions. Future research paths. .............................. 237

BIBLIOGRAPHY .......................................................................................................................... 239

Appendixes …………………………………………………………………………...254

Page 9: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

9

Cuvinte cheie: stres oxidativ, dioxid de titan, hidroxid de aluminu

Introducere

Afecţiunile inflamatorii şi degenerative articulare afectează milioane de oameni din lumea

întreagă, şi reprezintă jumătate din totalul bolilor cronice, la persoanele în vârstă de peste 50 de ani.

Tratamentul bolilor degenerative necesită în procent ridicat intervenţii chirurgicale, inclusiv

înlocuirea parţială sau totală a articulaţiei afectate.

In plus, numeroase fracturi osoase, alături de osteoporoză, scolioză, necesită pentru rezolvare,

utilizarea dispozitivelor permanente, temporare sau biodegradabile.

Deoarece corpul uman reprezintă un mediu corosiv, pentru biomaterialele utilizate în implanturi,

s-au impus cerinţe stricte ale materialelor utilizate (Navarro & colab. 2008).

Pentru evaluarea comportamentului biologic a materialelor, a fost introdusă noţiunea de

biocompatibilitate de implant, care trebuie să respecte teste standardizate, in vitro şi in vivo.

Celule din ţesutul peri-implant, precum şi coroziunea metalică, pot induce formarea de specii

reactive de oxigen (ROS), contribuind astfel la apariţia stresului oxidativ.

Deoarece stresul oxidativ este un factor de iniţiere pentru inflamaţie, fibroză, la nivelul

diferitelor organe, de genotoxicitate, de inhibare a multiplicării celulare, şi chiar de moarte celulară,

este necesar să se depisteze cauzele ce duc la declanşarea şi amplificarea stresului oxidativ, pentru a

permite interferarea şi neutralizarea lor.

In prezent, mecanismului de toxicitate a ionilor de metale nu este complet elucidat, dar este

cunoscut că aceştia pot genera specii reactive de oxigen (ROS), ioni superoxid (O2.-), peroxid de

hidrogen (H2O2), radicali hidroxil (OH.) şi oxid de azot prin reacţia Fenton / Haber-Weiss .

Metale precum aluminiu, titan, cupru, fier, cadmiu, arsen, mercur, crom, antimoniul, beriliu,

taliul, argintul, şi nichelul, pot produce radicali liberi în corpul uman şi animal, care induc stresul

oxidativ. Aceşti radicali liberi proveniţi de la

Metale, pot afecta integritatea celulară, producând peroxidarea lipidelor din membranele

intracelulare, şi formarea de legături încrucişate cu macromoleculele din membrane.

Radicalii liberi ai metalelor, au o tendinţă de a forma legături covalente cu grupările

sulfhidril, modificând funcţia multor enzime, pot afecta permeabilitatea membranelor celulare, a

organitelor subcelulare, structura şi funcţiile proteinelor şi structura acizilor nucleici.

Înţelegerea reacţiilor la nivel celular, induse de radicalii liberi, ca urmare a implanturilor de

materiale metalice de osteosinteză, este importantă pentru a preveni un răspuns patologic (Tsaryk R

& colab. 2013).

Manke A Ț colab. şi Tkaczyk C., au descris studii toxicologice efectuate cu nanoparticule de

TiO2 şi au evidenţiat că unul din mecanismele de acţiune al lor este generarea de specii reactive de

oxigen (ROS) (Manke A. & colab., 2013 şi Tkaczyk C., 2014 ). Expunerea la nanoparticulele de

Page 10: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

10

TiO2 poate induce, indiferent de calea de administrare - prin instilare intratraheală, pe cale injectabilă,

sau prin administrare locală intraarticular, stres oxidativ, evidenţiat prin scăderea valorilor enzimelor

antioxidante, superoxid dismutaza, catalaza, şi glutationperoxidaza.

Pornind de la studiul lui Tkaczyk care evaluează stresul oxidativ în sângele pacienţilor cu

proteze metalice, şi de la studiul efectuat de Wang J.X. şi colaboratorii, care au descris efectul

nanoparticulelor de TiO2, administrate injectabil intraarticular, la şobolani (Wang J.X. Ț colab.,

2009), în a lucrare de doctorat prezentă s-a analizat stresul oxidativ indus experimental de dioxid de

titan şi de aluminiu, cât şi stresul oxidativ indus de implanturi metalice de titan.

Lucrarea de doctorat “Detectia stresului oxidativ indus experimental de materialele de

osteosintez ” îşi propune să arate efectele pe care aluminiul, sub formă de hidroxid de aluminiu, şi

titanul, administrat sub forma de dioxid de titan, îl au asupra stresului oxidativ şi diverselor organe,

în special creier, ficat, rinichi la şoarecii Wistar, dar şi detecţia stresului oxidativ indus de un material

de osteosinteză de titan la Porcuşori de Guineea.

Studiul literaturii de specialitate din partea generală este completat de studiul personal - un

studiul experimental prospectiv, desfăşurat în perioada mai- 2013 - mai 2014, în laboratorul biobazei

Direcţiei Sanitare Veterinare Braşov (DSV Braşov). Acest studiu a avut drept scop evaluarea

stresului oxidativ indus de aluminiu, de titan, şi de implanturi metalice de titan, dar şi a efectului

antioxidant al extractului de Ginkgo biloba, al piracetamului, vitaminei E şi a produsului Omega 3.

Stresul oxidativ a fost evidenţiat prin evaluarea activităţii enzimelor antioxidante superoxd

dismutaza, catalaza şi glutationperoxidaza, la şoricei Wistar la care s-a administrat injectabil

intraperitoneal dioxid de titan sau hidroxid de aluminiu şi la un lot de Porcuşori de Guineea, la care

s-a introdus intraarticular un dispozitiv metalic de titan.

I. PARTEA GENERALA

CAPITOLUL 2

2.2. Stresul oxidativ indus de titan

Wang J.X. & colab., au descris efectul nanoparticulelor de TiO2, administrate injectabil

intraarticular, la şobolani. Studiul efectuat, demonstrează că nanoparticulele de TiO2 au efect

potenţial toxic atât la locul administrări, dar şi la nivelul organelor, cord, plămân , ficat, ceea ce

indică o diseminare pe cale sistemică a nanoparticulelor de TiO2.

La nivelul articulaţiei genunchiului, agregatele de nanoparticule de TiO2 depuse, au indus

hipotrofie sinovială, şi infiltrare de limfocite şi celule plasmatice , dar nu a provocat modificări la

nivelul cartilajelor. La nivelul sinovialei afectate, au fost depistate modificări ale stresului oxidativ,

evidenţiate prin scăderi ale concentraţiilor enzimelor antioxidante glutathion peroxidaza şi superoxid

dismutaza (Wang J.X. & colab., 2009).

Xia Ț colab., şi Foster Ț colab., au demonstrat că nanoparticule de TiO2, pot modifica producţia

Page 11: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

11

de specii reactive de oxigen şi pot provoca interferenţe în răspunsurile de apărare antioxidante

biologice (Xia Ț colab., şi Foster Ț colab.).

Jezek P., Hlavata L. arată că nanoparticule de TiO2 afectează mitocondriile, organite celulare active

în lanţul respirator. ROS în exces, pot leza permeabilitatea membranei mitocondriale, şi pot induce

tulburări în lanţul respirator şi declanşarea procesului de apoptoză (Jezek P., Hlavata L., 2005).

Speciile reactive de oxigen sunt potenţial dăunatoare pentru macromoleculele celulare, pentru lipide,

proteine şi acizii nucleici.

Wangs Ț colab., a descris la şoareci, biodistribuţia dioxidului de titan după administrarea pe cale

orală, arătând că nanoparticulele de TiO2, pot fi transportate pe cale sanguină atât la nivel pulmonar,

dar şi la nivelul ficatului, rinichiului şi a splinei (Wangs Ț colab., 2007).

Sheng L. Ț colab., au studiat la şoareci, efectele negative ale nanoparticulelor de TiO2, asupra

aparatului cardiovascular, corelate cu modificări ale stresului oxidativ. Şoarecii au fost expuşi pentru

o perioadă de 90 de zile, la doze variate de nanoparticule de TiO2 cuprinse între 2,5-5, şi 10 mg/kg

greutate corporală. Expunerea la nanoparticulele de TiO2, a dus la scăderea activitătii enzimelor

antioxidante superoxd dismutaza, ascorbat peroxidaza, glutathion reductaza, glutathion -S-

transferaza, şi a diminuat nivelul de antioxidanţi precum acidul ascorbic, şi glutathionul (Sheng L. Ț

colab., 2013 ).

CAPITOLULă4.ăMotiva iaălucr rii

In cercetare inclusă în lucrarea de doctorat “Detec iaăstresuluiăoxidativăindusăexperimentalădeă

materialeleădeăosteosintez ”, s-au analizat câteva aspecte legate de stresul oxidativ:

S-au urmărit studierea:

Stresului oxidativ indus de hidroxidul de aluminiu, prin evaluarea variaţiilor activităţii

enzimelor antioxidante superoxid dismutaza, catalaza, şi glutation peroxidaza,

Stresului oxidativ indus de dioxidul de titan, prin evaluarea variaţiilor activităţii enzimelor

antioxidante superoxid dismutaza, catalaza, şi glutation peroxidaza,

influenţarea stresului oxidativ de antioxidanţii: piracetam, Gingko biloba, vitamina E, şi Omega

3, şi,

variaţiile enzimelor antioxidante superoxid dismutaza, catalaza, şi glutation peroxidaza, produse

de stresul oxidativ indus de materialul de osteosinteză de titan implantat în articulaţia

coxifemurală la un lot de Porcuşori de Guineea.

CAPITOLUL 7. Studiul stresului oxidativ indus de hidroxidul de aluminiu

7.1. Material biologic

Studiul experimental a fost realizat pe un lot de şoareci albi Wistar în vârstă de şase

săptămâni, în greutate de 25-30 grame, proveniţi din laboratorul biobazei Direcţiei Sanitare

Veterinare Braşov (DSV Braşov).

Page 12: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

12

Pe parcursul experimentului, loturile de şoareci, au fost ţinute în cuşti marcate distinct, pentru

identificare.

Şoarecii albi Wistar au fost păstraţi în condiţii de mediu identice, cu temperatura mediului

ambiant constantă, de 22 – 23 °C, cu o umiditate de 50ș, şi o iluminare naturală a încăperii, cu

alternanţă a perioadelor de lumina - întuneric de 12 ore. Şoarecii în timpul experimentului au avut

apă şi hrană la discreţie. Studiul a fost efectuat respectând normele de utilizare a animalelor de

laborator, în conformitate cu avizul Comisiei de etică a DSV Braşov.

Animalele au fost sacrificate în vederea recoltării probelor de sânge, şi a organelor, după o

prealabilă anestezie i. p. cu 30 mg /kg pentobarbital sodic (Abbott Laboratoirers – USA. Probele de

organ recoltate, au fost prelucrate în cadrul laboratorului de anatomie patologică a DSV Brasov,

pentru examinările histopatologice.

Soarecii incluşi în studiul, au fost împărţiţi în 4 grupuri:

un grup de control, lotul 1 martor , M (n= 7),

al 2-lea grup de şoareci, lotul 2 (n=7 ) la care s-a injectat hidroxid de aluminium intraperitoneal

în doză 15-30 mg/kgcp-(provenit de la firma Merk),

al 3-lea grup de şoareci, lotul 3 (n=7) la care s-a administrat concomitent cu hidroxid de

aluminium în doză crescândă de la 15 la 30 mg/kgcp şi piracetam (de la firma Zentiva: fiole 5 ml-

/1g) în doză de 15.0 mg/kgcp, şi,

al 4-lea grup de şoareci, lotul 4(n=7) la care s-a administrat concomitent cu hidroxid de

aluminiu în doză de 15-30 mg/kgcp şi Extract de Gingko Biloba (Yong Kang China) în doză de 12.5

mg/kgcp.

Recoltarea probelor de sânge s-a efectuat la un interval de 24 ore de la ultima injectare, la 12

săptămâni de la începerea studiului, după sacrificarea animalelor.

După sacrificarea fiecărui animal, sângele a fost colectat şi centrifugat 1000 x g cu

centrifuga Centrifuga Vortex-09 timp de 10 min. la o temperatură de 4° C şi s-a separat plasma.

Produsele administrate, ritmul de administrare şi cantităţile administrate la loturile de studiu sunt

prezentate în tabelele 7.1.1-4.

Tabel 7.1.1. –Lotul 1 –lotul Martor.

Lot I Martor PRODUSE ADMINISTRATE

LOT I. M (n=6) Lot martor – fără nici o administrare

Page 13: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

13

Tabel 7.1.2.– Substanţe chimice şi medicamente administrate în cursul experimentului şi

intervalul de administrare la lotul 2 – la care s-a administrat hidroxid de aluminiu.

Lotul 2 –lot aluminiu Ritm de administrare Aluminiu hidroxid -doza

ziua 1, 3, 5 15 mg/kg ziua 8, 10, 12 20 mg/kg ziua 15, 17, 19 25 mg/kg ziua 22, 24, 26 ziua 29, 31, 33 ziua 36, 38, 40

30 mg/kg

ziua 42, 45,47, ziua 5o, 52,54, ziua 57,59,61, ziua 64,66,68, ziua 71, 73, 75 ziua 78, 80, 82

30 mg/kg

Tabel 7.1.3. – Substanţe chimice şi medicamente administrate în cursul experimentului şi intervalul

de administrarela lotul 3 –lotul la care s-a administrat aluminiu + piracetam (lot Al+P)

Lotul 3 –lot Aluminiu +Piracetam Ritm de administrare Aluminiu hidroxid -doza Piracetam doza

ziua 1, 3, 5 15 mg/kg 15.0 mg/kg ziua 8, 10, 12 20 mg/kg 15.0 mg/kg ziua 15, 17, 19 25 mg/kg 15.0 mg/kg ziua 22, 24, 26 ziua 29, 31, 33 ziua 36, 38, 40

30 mg/kg 15.0 mg/kg

ziua 42, 45,47, ziua 5o, 52,54, ziua 57,59,61, ziua 64,66,68, ziua 71, 73, 75 ziua 78, 80, 82

30 mg/kg 15.0 mg/kg

Page 14: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

14

Tabel 7.1.4. Substanţe chimice şi medicamente administrate în cursul experimentului şi

intervalul de administrare la lotul 4 –lotul la care s-a administrat aluminiu +extract de Gingko biloba

(lot Al +Gb).

Lotul 4 –lotul Al + Extract de Gingko biloba

Ritm de administrare Aluminiu hidroxid -doza Extract de Gingko biloba doza

ziua 1, 3, 5 15 mg/kg 12.5 mg/kg

ziua 8, 10, 12 20 mg/kg 12.5 mg/kg

ziua 15, 17, 19 25 mg/kg 12.5 mg/kg ziua 22, 24, 26 ziua 29, 31, 33 ziua 36, 38, 40

30 mg/kg 12.5 mg/kg

ziua 42, 45,47, ziua 5o, 52,54, ziua 57,59,61, ziua 64,66,68, ziua 71, 73, 75 ziua 78, 80, 82

30 mg/kg 12.5 mg/kg

7.2.ă Varia iaă activit iiă enzimeiă antioxidante SOD - superoxidă dismutazaă indus ă deă stresulă

oxidativ provocat de aluminiu

7.2.1.ăMaterialăşiămetoda

Pentru detecţia activităţii enzimei superoxid dismutaza a fost folosit kitul –SOD – Assay KIT

II, Cat. No. 574601, de la firma Calbiochem. Testul Kit Calbiochem ® Superoxid Dismutaza

utilizează o sare de tetrazoliu pentru detectarea de radicali superoxid generaţi de xantină oxidază şi

hipoxantina. Testul kit SOD măsoară toate cele trei tipuri de SOD (Cu/Zn, Mn, şi Fe-SOD). Testul

este simplu, reproductibil şi rapid, indicat pentru detectarea activităţii SOD în plasmă, ser, eritrocite

lizate, omogenat de ţesut şi celule lizate. Superoxid dismutaza (SOD) catalizează dismutarea

anionului superoxid în peroxid de hidrogen şi oxigen molecular. Metoda ce utilizează nitroblue

tetrazolium (NBT) este o tehnică convenabilă şi uşor de executat. Rata de reducere cu superoxidul

este exprimată liniar prin activitatea xantin-oxidazei (XO), care este inhibată de SOD.

Citirile s-au efectuat la un interval de 5 secunde la 450 nm.

Principiul de lucru al kitului test O unitate de SOD este definită ca fiind cantitatea de

enzimă necesară pentru a induce dismutarea într-o rata de 50% a radicalului superoxid. În acest mod

IC50 (inhibarea a 50 % din activitatea SOD) poate fi determinată printr-o metodă colorimetrică. Rata

de reducere a activităţii SOD din ser a fost detectată cu un cititor automat de microplăci Elisa- linia

ELISA TECAN Sunrise, conectat la calculator.

Page 15: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

15

Tabelă7.2.1.1. Prepararea diluţiilor probelor eşantion

Eprubeta SOD stoc (μl) Proba tampon (10 X) (μl) Activitate SOD (U/ml)

A 0 1,000 0

B 20 980 0.025

C 40 960 0.05

D 80 920 0.1

E 120 880 0.15

F 160 840 0.2

G 200 800 0.25

Figura 7.2.1.1. Prepararea godeurilor cu SOD standard; citirea probelor-adsorbanţa enzimei

superoxid dismutaza - linia ELISA TECAN Sunrise, conectat la calculator (DSV Braşov) Seăini iaz ăreac iaăprinăad ugareaă20ăµlădeăxantinăoxidaz ădiluat în toate godeurile utilizate. Se notează ora exactă când se

introduce xantin oxidază. După introducerea soluţiei de enzimă de lucru în godeuri, superoxidul se va

elibera rapid. Este necesară utilizarea unei pipete multicanal pentru a evita diferenţele de timp

de reacţie

Seăagit cu atenţie placa cu cele 96 de godeuri pentru câteva secunde pentru amestecare.

Seăincubeaz ăplacaăîntr-unăagitator pentru 20 minute la temperatura camerei.

La final seă citeşteă absorb iaă laă 450ă nm cu cititorul automat de microplăci Elisa (Figura

7.2.1.2.). Calcularea absorbţiei medii a fiecărui standard se face conform formulei, dată în instrucţiunile de folosire ale chitului.

LR pentru Std A = Abs Std A/Abs Std A (1)

LR pentru Std B = Abs Std A/Abs Std B (2)

LR pentru Std C = Abs Std A/Abs Std C (3)

LR pentru Std D = Abs Std A/Abs Std D (4)

LR pentru Std E = Abs Std A/Abs Std E (5)

LR pentru Std F = Abs Std A/Abs Std F (6)

LR pentru Std G = Abs Std A/Abs Std G (7)

Se trasează rata liniarizării SOD standard (LR), care va reprezenta activitatea finală SOD (U/ml), şi

se obţine o curbă standard tipică. Se calculează activitatea SOD a fiecărei probe folosind ecuaţia obţinută din regresia liniară a curbei standard, înlocuind rata de

liniarizare- rata (LR), pentru fiecare probă conform formulei: LR pentru Proba 1 = Abs Std A/Abs Proba 1 (8)

O unitate este definită drept cantitatea de enzimă necesară pentru a inhiba cu 50ș dismutarea de radical superoxid.

Se remarcă o bună liniaritate la 20 minute. Panta probelor este egală cu valoarea densităţii

optice.

Page 16: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

16

7.2.2. REZULTATE

- Absorban aăSODăprobeleăstandard

Cititorul de plăci Thecan a furnizat valori ale absorbanţei probelor standard care au fost

reprezentate grafic în figurile 7.2.2.1.- 7.2.2.4.

Figura 7.2.2.4. Absorbanţa probei standard G SOD şi rata de liniarizare SOD proba standard

Absorbanţa proba standard G – superoxiddismutaza (SOD) are valoarea medie de 0.110

U/ml ±0,005 U/ml. S-a calculat curba de liniarizare a valorilor standard medii ale kitului de lucru,

conform formulelor indicate în principiile de lucru (vezi material şi metodă).

Datele obţinute au fost sistematizate şi prelucrate în tabelul 7.2.2.1

Se calculează rata de linearizare pentru probele standard superoxiddismutaza (SOD) prin

utilizarea valorilor medii ale absorbanţei fiecarei probe standard.

Tabel 7.2.2.1 Calcularea valorilor ratei de linearizare pentru probele standard de SOD

Rata de linearizare proba standard Formula de calcul

LR Std A = 1 Abs Std A/Abs Std A

LR Std B = 1.34 Abs Std A/Abs Std B

LR Std C = 1.43 Abs Std A/Abs Std C

LR Std D = 2.01 Abs Std A/Abs Std D

LR Std E = 3.414 Abs Std A/Abs Std E

LR Std F = 4,11 Abs Std A/Abs Std F

LR Std G = 4.71 Abs Std A/Abs Std G

Unde: LR Std A- LR Std G= rata de linearizare pentru proba SOD standard A - rata de

linearizare pentru proba SOD standard G

Abs Std A- Abs Std G = absorbanţa obţinută pentru valoarea mediei la determinările 1, 2, 3, ale

probei standard A SOD - absorbanţa obţinută pentru valoarea mediei la determinările 1, 2, 3, ale

ABSORBANŢA SOD PROBA G STANDARD

0.102

0.104

0.106

0.108

0.11

0.112

0.114

0.116

0.118

pr1. St.G pr2. St.G pr3. St.G

probe lot standard G

SO

D U

/ml

Rata de liniarizare SOD proba standard

y = 0.6661x - 0.091

R2 = 0.9376

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0 2 4 6 8

activitate SOD (U/ml)

rata

de l

ineari

zare

Page 17: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

17

probei standard G SOD

Rata de linearizare pentru superoxiddismutaza (SOD) standard al testelor de lucru la şoarecii

Wistar este reprezentată în figura 7.2.2.4.

Se calculează activitatea SOD din probe, folosind ecuaţia obţinută din regresia liniară a curbei

standard înlocuind rata de liniarizare, rata (LR) pentru fiecare probă.

O unitate este definită ca şi cantitatea de enzimă necesară pentru a induce în procent de 50ș

dismutarea radicalului superoxid.

S-au reprezentat grafic absorbanţele obţinute la lotul martor de şoareci Wistar şi activitatea

enzimaticặ a SOD ȋn figurile 7.2.2.5 – 7.2.2.11.

Detec iaă absorban eiă şiă aă activit iiă enzimaticeă superoxiddismutazaă (SOD)ă laă lotulă 1- (lotul

martor)ădeăşoareciăWistar

Figura 7.2.2.5. Absorbanţa SOD şi activitatea enzimatică SOD la S1 (şoarece 1 Wistar )- lot 1

(lot martor)

Figura 7.2.2.10. Absorbanţa SOD la S6 (şoarece 6 Wistar) lot 2 şoareci Wistar; activitatea

enzimatică SOD la S6 lot 2

Activitatea enzimaticặ superoxiddismutaza (SOD) calculatặ, a fost la lotul 2, cu valori medii de

1,821 u/ml ±1,35 u/ml la S6 - şoarecele Wistar 6; valori medii de 1,63 u/ml ± 1,27 u/ml u/ml la S7-

şoarecele Wistar 7.

Page 18: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

18

Figura 7.2.2.11. Absorbanţa SOD la S7 (şoarece 7 Wistar)- lot 2 şoareci Wistar [hidroxid de

aluminiu 30 mg/kgcp]; activitatea enzimatică SOD la S7 lot 2 şoareci Wistar

7.3.Varia iaă activit iiă enzimeiă anioxidanteă catalazaă indus ă deă stresulă oxidativă provocată deă

aluminiu

7.3.1.ăMaterialăşiămetod

Studiul experimental a fost realizat în laboratorul biobazei Direcţiei Sanitare Veterinare

Braşov (DSV Braşov), pe un lot de şoareci albi Wistar în vârstă de şase săptămâni.

Pentru detecţia activităţii enzimei catalase a fost folosit chitul Calbiochem ®) - Catalase

Assay Kit . No. 219265, de la firma Calbiochem.

Principiulădeălucruăalăkituluiătestă

Catalaza (2H202 oxidoreductaza) este o enzimă antioxidantă, care este prezentă în celulele cu

metabolism aerob.

Catalaza (CAT) este implicată în detoxifierea peroxidului de hidrogen (H202), o specie

reactivă de oxigen care este un produs toxic.

Această enzimă catalizează conversia a două molecule deH202 la oxigen molecular şi două

molecule de apă (are activitate catalitică).

CAT prezintă, de asemenea, o activitate peroxidazică, în care alcoolii cu greutate moleculară

mică pot servi ca donori de electroni; alcoolii alifatici pot servi ca substraturi specifice pentru CAT.

Catalaza prezinta o activitate catalitică

2 H2O2 O2+2H2 (9)

Catalaza-prezintặ şi o activitate de peroxidare

H2O2+AH2 A+2H2O (10)

La om, cele mai ridicate concentraţii de catalaza sunt la nivelul ficatului, rinichiului, şi

eritrocitelor, care se crede că sunt rặspunzatoare de descompunerea celei mai mari cantităţi de

peroxid de hidrogen.

Kitul Catalază Calbiochem ® utilizează acţiunea peroxidazică a catalazei pentru a determina

activitate enzimei.

Metoda se bazează pe reacţia enzimei cu metanolul, în prezenţa unei concentraţii optime de

Page 19: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

19

H202.

Se produce formaldehida, ce este detectată spectrofotometric cu 4-amino-3-hidrazino-5-

mercapto-1,2,4-triazol (Purpald).

Purpald formează în mod specific un heterociclu cu aldehidele, care în urma reacţiei de oxidare

îşi schimbă culoarea de la incolor la o nuanţă violet.

Testul poate fi folosit pentru a măsura activitatea CAT în plasmă, ser, eritrocite lizate,

omogenatele de ţesuturi şi celule lizate.

Calculareaărezultatelor

Se calculează valorile medii ale absorbanţei din fiecare standard şi probă.

Se scade din absorbanţa medie a standardului A, absorbanţa obţinută la toate standardele şi la

toate celelalte probe.

Se trasează absorbanţa corectată a standardelor (de la pasul 2 de mai sus), corelată cu

concentraţia finală de formaldehidă.

Se calculează concentraţia de formaldehidă a probelor folosind ecuaţia obţinută din regresia

liniară a curbei standard, înlocuind valorilor absorbanţei corectate pentru fiecare probă.

Concentraţia de formaldehidă a probelor

(μM) = [(absorbanţa probei - y intercept )/panta] X 8.5 (11)

Activitatea catalazei dintr-un eşantion se calculează folosind ecuaţia.

Activitatea CAT=proaba μM/ 20 min =nmol/min/ml (12)

O unitate este definită ca fiind cantitatea de enzimă care va genera formarea de 1,0 nmol

formaldehidă /pe min, la 25 °C.

7.3.2.REZULTATE

Conform indicaţiilor din kitul de lucru, iniţial se calculează valorile medii ale absorbanţei din

fiecare standard şi probă.

In continuare, se scade din absorbanţa medie a standardului A, absorbanţa obţinută la toate

standardele şi la toate celelalte probe.

Se calculeaza absorbanţa corectată a standardelor, corelată cu concentraţia finală de

formaldehidă.

Datele obţinute au fost sistematizate şi prelucrate.

S-a calculat curba de liniarizare a valorilor standard medii ale kitului de lucru, conform

formulei (11) indicate în principiile de lucru.

Page 20: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

20

Absorban aăcatalazeiă(CAT),ălaăprobeleăstandard

Activitatea catalazei dintr-un eşantion se calculează folosind ecuaţia (12).

Se calculează rata de linearizare pentru probele standard de catalaza prin utilizarea valorilor

medii ale absorbanţei fiecarei probe standard.

S-au reprezentat grafic absorbanţele la probele standard.

Figura 3.3.2.1. Absorbanţa probei standard A şi proba standard B

Proba standard A are absorbanţa cu valori medii de 0,019 μM ± 0.004 μM. ; Absorbanţa probei

standard B are valori medii de 0,182 μM ± 0.001 μM.

Detec iaăactivit iiăenzimaticeăaăcatalazeiălaălotulă4ădeăşoareciăWistar

Lotul 4 de şoareci Wistar (n=7), este reprezentat de şoareci la care s-a administrat concomitent

cu hidroxid de aluminiu în doză de 15-30mg/kgcp şi extract de Gingko Biloba (Yong Kang China) în

doză de 12.5 mg/kgcp.

S-a reprezentat grafic la lotul 4 absorbanţa detectată de cititorul de plăci Sunrise şi activitatea

catalazei calculată după formula (11) şi (12).

Figura 7.3.2.20..Absorbanţa la şoarecele 7- S7- lot 4 şoareci Wistar [hidroxid de aluminiu 30

mg/kgcp şi gingko biloba 12.5 mg/kgcp] şi activitatea enzimei catalaza la - lot 4 şoareci Wistar

Lotul 4 are activitatea enzimaticặ a catalazei (CAT) cu valori de 2,242 nmol/min/ml la şoarecele 1;

2,41 nmol/min/ml la şoarecele 2; 2,299 nmol/min/ml la şoarecele 3; 2,176 nmol/min/ml la şoarecele

Page 21: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

21

4; 2,262 nmol/min/ml la şoarecele 5; 2,369 nmol/min/ml la şoarecele 6; 2,172 nmol/min/ml la

şoarecele 7.

CAPITOLUL 8. Studiul stesului oxidativ indus de dioxidul de titan

8.1. Material biologic

Studiul experimental a fost un studiu prospectiv, realizat în perioada februarie- 2013 -martie

2014, în laboratorul biobazei Direcţiei Sanitare Veterinare Braşov (DSV Braşov).

Pentru detecţia stresului oxidativ indus de titan, au fost analizate 4 loturi de şoarecii albi

Winstar:

Lotul 1 - un grup de control, lotul Martor (n= 7),

Lotul 5 - lotul Titan (n=7 ), un grup de şoareci Wistar, la care s-a injectat dioxid de titan

intraperitoneal 5 mg/kgcp-(Dioxid de titan -Merk Germany),

Lotul 6 de şoareci, - lotul Titan+Vitamina E (n=7) la care s-a administrat injectabil

intraperitoneal, concomitent cu dioxidul de titan în doză de 5 mg/kgcp şi Vitamina E (Biofarm SA –

Romania), în doză de 8 mg/kgcp,

Lotul 7 de şoareci, lotul Titan+Omega 3 (n=7), la care s-a administrat injectabil

intraperitoneal, concomitent cu dioxidul de titan în doză de 5 mg/kgcp şi Omega 3 (Omega 3- 300

mg- în doză de 20 mg/kgcp).

Recoltarea probelor de sânge pentru dozặrile enzimatice s-a efectuat la la 12 săptămâni de la

începerea studiului, după sacrificarea animalelor.

După sacrificarea animalelor, sângele a fost colectat şi centrifugat 1000 x g cu centrifuga

Centrifuga Vortex-09 timp de 10 min. la o temperatură de 4° C şi s-a separat plasma.

Produsele administrate, ritmul de administrare şi cantităţile administrate la loturile de studiu

sunt prezentate în tabelele 8.1.1-4.

Tabel 8.1.1. –Lotul I –lotul Martor.

Lot I Martor PRODUSE ADMINISTRATE LOT I. M (n=7)

Lot martor – fără nici o administrare

Page 22: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

22

Tabel 8.1.2.– Substanţe chimice şi medicamente administrate în cursul experimentului şi

intervalul de administrare la lotul V –lotul Titan la care s-a administrat dioxid de titan.

Tabel 8.1.3. – Substanţe chimice şi medicamente injectate intraperitoneal in experiment şi intervalul

de administrarela lotul VI –lotul Dioxid de titan + Vitamina E

Lotul VI –lot Dioxid de titan + Vitamina E

Ritm de administrare Dioxid de titan -doza Vitamina E doza

ziua 1, 3, 5 5 mg/kg 8 mg/kg

ziua 8, 10, 12 5 mg/kg 8 mg/kg

ziua 15, 17, 19 5 mg/kg 8 mg/kg

ziua 22, 24, 26

ziua 29, 31, 33

ziua 36, 38, 40

5 mg/kg 8 mg/kg

ziua 42, 45,47,

ziua 5o, 52,54,

ziua 57,59,61,

ziua 64,66,68,

ziua 71, 73, 75

ziua 78, 80, 82

5 mg/kg 8 mg/kg

Ritm de administrare Dioxid de titan -doza

ziua 1, 3, 5 5 mg/kg

ziua 8, 10, 12 5 mg/kg

ziua 15, 17, 19 5 mg/kg

ziua 22, 24, 26

ziua 29, 31, 33

ziua 36, 38, 40

5 mg/kg

ziua 42, 45,47,

ziua 5o, 52,54,

ziua 57,59,61,

ziua 64,66,68,

ziua 71, 73, 75

ziua 78, 80, 82

5 mg/kg

Page 23: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

23

Tabel 8.1.4. Substanţe chimice şi medicamente administrate în cursul experimentului şi

intervalul de administrare la lotul VII –lotul Dioxid de titan +. Omega 3

Lotul VII –lotul Dioxid de titan +. Omega 3

Ritm de administrare Dioxid de titan -doza Omega 3 doza

ziua 1, 3, 5 5 mg/kg 20 mg/kgcp

ziua 8, 10, 12 5 mg/kg 20 mg/kgcp

ziua 15, 17, 19 5 mg/kg 20 mg/kgcp

ziua 22, 24, 26

ziua 29, 31, 33

ziua 36, 38, 40

5 mg/kg 20 mg/kgcp

ziua 42, 45,47,

ziua 5o, 52,54,

ziua 57,59,61,

ziua 64,66,68,

ziua 71, 73, 75

ziua 78, 80, 82

5 mg/kg 20 mg/kgcp

CAPITOLUL 9. Studiul stesului oxidativ indus de materiale de osteosinteza cu titan la

Porcusorii de Guineea

9.1. Material biologic

Cercetările incluse în acest studiu, au fost efectuate pe un număr de 14 porcuşori de Guineea,

proveniţi de la biobaza Direcţiei Sanitare Veterinare Braşov (DSV Braşov).

Au fost folosite în studiu, două loturi de porcuşori de Guineea, lotul 1-lotul martor (n=7), şi

lotul 2- lotul de porcuşori de Guineea la care s-a introdus câte un şurub de titan în articulaţia coxo-

femurală (n=7). Porcuşorii de Guineea pe parcursul experimentului, au avut condiţii de mediu

identice, cu temperatura constantă, de 22 – 23 °C, şi cu hrană şi apă la discreţie.

Pentru realizarea studiului experimental, s-au respectat normele de utilizare a animalelor de

laborator, în conformitate cu avizul Comisiei de etică a Direcţiei Sanitare Veterinare Braşov.

Introducerea intraarticulară a şurubului de titan, ca şi recoltarea ulterioară a probelor de sânge,

s-au efectuat după o anestezie i. p. cu 30 mg /kg pentobarbital sodic (Abbott Laboratoirers – USA).

Au fost utilizate şuruburi metalice de titan cu diametrul de 4.0 mm de la firma Rhausler Inc -USA.

Page 24: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

24

Figura 9.1.1. Pregătire preoperatorie Porcuşorul de Guineea nr. 1 din lotul 2 (DSV Braşov- dr. Main

Farraj)

Figura 9.1.2. Pregătire preoperatorie Porcuşorul de Guineea nr. 7 din lotul 2 (DSV Braşov- dr. Main

Farraj)

Page 25: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

25

Figura 9.1.3. Introducerea şurubului de titan intraarticular la Porcuşorul de Guineea nr. 3 din lotul 2

(DSV Braşov- dr. Main Farraj)

Figura 9.1.4. Introducerea şurubului de titan intraarticular la Porcuşorul de Guineea nr. 6 din lotul 2

(DSV Braşov)- dr. Main Farraj

Page 26: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

26

Figura 9.1.5. Radiografie de control după introducerea şurubului de titan intraarticular la Porcuşorul

de Guineea nr. 2 din lotul 2 (DSV Braşov- dr. Main Farraj)

Figura 9.1.6. Radiografie de control după introducerea şurubului de titan intraarticular la Porcuşorul

de Guineea nr. 5 din lotul 2 (DSV Braşov- dr. Main Farraj)

Page 27: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

27

Figura 9.1.7. Porcuşor de Guineea cu şurub de titan în articulaţia şold drept -introdus în iunie 2013-

Porcuşor Guineea nr 7 lot 2 (DSV Braşov- dr. Main Farraj) .

După 120 de zile de la introducerea şuruburilor de titan, s-a recoltat sânge pentru detectarea

activităţii enzimei superoxid dismutaza, catalaza şi glutationperoxidaza.

9.4.Variatia activitatii enzimei anioxidante glutation peroxidaza indusa de stresul oxidativ

provocat de materiale de osteosinteza cu titan

9.4.1.ăMaterialăşiămetodaă

Protocolul de lucru a fost descris în capitolul 7.4.1. Pentru detecţia activităţii enzimei

glutation peroxidaza a fost folosit chitul Glutathione Peroxidase Assay Kit Cat. No. 353919

Calbiochem.

Figura 9.4.2.7. Absorbanţa glutation peroxidazei (GPX) la - Porcuşor de Guineea numặr 5 (P5)

-cu implant intraarticular de titan si Porcuşor de Guineea numặr 6 (P6) -cu implant intraarticular de

Page 28: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

28

titan

Figura 9.4.2.8. Activitatea enzimei glutation peroxidazei (GPX) la lot Porcuşori de Guineea cu

implant intraarticular de titan

Detectarea activităţii glutation peroxidazei (GPX) la lotul 2 de Porcuşori de Guineea, (cu

implant intraarticular de titan), calculatặ pe valoarea medie a absorbanţei probelor, conform

formulelor (15-16), aratặ valori de 201,206 nmol/min/ml la Porcuşor de Guineea 1; 191,018

nmol/min/ml la Porcuşor de Guineea 2; 192,928 nmol/min/ml la Porcuşor de Guineea 3, lot 2;

198,65 nmol/min/ml la Porcuşor de Guineea 4; 194,83 nmol/min/ml la Porcuşor de Guineea 5; 203,1

nmol/min/ml la Porcuşor de Guineea 6.

CAPITOLUL 11. Concluzii

CONCLUZII

1. Hidroxidul de aluminiu, injectat intraperitoneal (în doze cuprinse între 15-30 mg /Kgcp), şi

dioxidul de titan injectat intraperitoneal (în doze 5 mg/kgcp), induc la loturile de şoarci albi Wistar

stres oxidativ.

2. Se remarcă la lotul 2 de şoareci Wistar (şoareci injectaţi intraperitoneal cu hidroxid de

aluminiu în doze cuprinse între 15-30 mg /Kgcp), scăderea mediei activităţii enzimei antioxidante

superoxid dismutaza (SOD), cu o diferenţă de 2,1214 u/ml faţă de cea a lotului martor-lotul numărul

1.

3. Se remarcă la lotul 2 de şoareci Wistar o scădere a activităţii enzimei catalaza (CAT), a

lotului 2 (cu aluminiu) cu o diferenţă de 2,8034 nmol/min/ml faţă de cea a lotului martor-lotul

numărul 1.

4. La lotul 2, s-a depistat şi o scădere a activităţii medie a enzimei glutation peroxidaza, (GPX)

comparativ cu cea a lotului martor-lotul numărul 1, cu 129,256 nmol/min/ml.

5. La lotul 3 de şoricei Wistar, (reprezentat de şoareci injectaţi intraperitoneal cu hidroxid de

aluminiu în doze cuprinse între 15-30 mg /Kgcp şi cu piracetam 15 mg/kgcp), se remarcă scăderea

Page 29: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

29

activităţii medii a enzimei antioxidante superoxid dismutaza, cu 0,8937 u/ml, comparativ cu valorile

lotului martor, dar creşterea cu 1,2277 u/ml, faţă de cea a lotului 2.

6. S-a depistat o scădere a activităţii enzimei catalaza, la lotul 3 de şoricei Wistar, (şoareci

injectaţi intraperitoneal cu hidroxid de aluminiu şi cu piracetam), cu o diferenţă de 1,9464

nmol/min/ml comparativ cu valorile lotului martor, şi cu o creştere cu 0,8570 nmol/min/ml, faţă de

cea a lotului 2.

7. La lotul 3, s-a evidenţiat o scădere a activităţii enzimei glutation peroxidaza, comparativ cu

cea a lotului martor-lotul numărul 1, cu 77,686 nmol/min/ml, dar o creştere a activităţii faţă de cea a

lotului 2 cu 56,1231 nmol/min/ml.

8. La lotul 4 de şoareci Wistar, (injectaţi cu aluminiu şi extract de Gingko biloba), s-au detectat

valori ale activităţii medii ale enzimei antioxidante SOD, mai scăzute cu 0,8236 u/ml comparativ cu

cele ale lotului martor, dar cu 1,2979 u/ml, mai crescută comparativ cu cea a lotului 2.

9. La lotul 4 de şoricei Wistar, s-a depistat o scădere a activităţii enzimei catalaza, cu 1,539

nmol/min/ml comparativ cu valorile lotului martor, şi o creştere cu 1,2641nmol/min/ml faţă de cea a

lotului 2.

10.La lotul 4, s-a evidenţiat o scădere a activităţii medii a enzimei glutation peroxidaza,

comparativ cu cea a lotului martor, cu 80,227 nmol/min/ml, dar o creştere a activităţii faţă de cea a

lotului 2 cu 50,6655 nmol/min/ml.

11.La studierea rezultatelor histopatologice ale loturilor 2, 3 şi 4 se observă că hidroxidul de

aluminiu poate genera modificări histopaologice, şi injectat intraperitoneal, producând leziuni la

nivel hepatic, pulmonar, renal şi cerebral.

Rezultatele histologice pe secţiunile de creier, obţinute la loturile 2, evidenţiază numeroase

vacuole în substanţa nervoasă, ce imprimă un aspect de burete.

La şoareci injectaţi cu aluminiu, se remarcă congestia masivă a capilarelor din piamater.

Rezultatele histologice de la nivelul ficatului la şoarecii din loturile 2, si foarte rar la loturile 3, 4

au evidenţiat: distrofie lipidică i zone de steatonecroză cu dispari ia nucleilor i a limitelor celulare.

În ţesutul hepatic, la loturile 2, aluminiul a indus modificări de degenerescenţă hepatocelulară. La

nivelul ficatului s-au descris la lotul 2 chiar şi leziuni de ciroză hepatică.

La nivelul ţesutului pulmonar la loturile 2, şi mai redus la 3 şi 4, au apărut modificări

morfopatologice – infiltrat inflamator interstiţial masiv. Se remarcă septurile alveolare rupte cu

aspect de emfizem. La lotul 2 apar zone de fibroză pulmonară.

12.La lotul 5 de şoareci Wistar (şoareci injectaţi intraperitoneal cu dioxidul de titan, în doză de 5

mg/kgcp), s-a depistat scăderea activităţii enzimei antioxidante superoxid dismutaza (SOD), cu o

diferenţă de 1,9441 u/ml faţă de cea a lotului martor-lotul numărul 1.

13.La lotul 5 de şoareci Wistar, s-a obţinut o scădere a activităţii enzimei catalaza (CAT), cu o

diferenţa de 2,3306 nmol/min/ml faţă de cea a lotului martor-lotul numărul 1.

14.La lotul 5, s-a depistat şi o scădere a activităţii medie a enzimei glutation peroxidaza, (GPX)

Page 30: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

30

comparativ cu cea a lotului martor (lotul 1), cu 121,2514 nmol/min/ml.

15.La lotul 6 de şoricei Wistar, (la care s-a administrat injectabil intraperitoneal, concomitent cu

dioxidul de titan în doză de 5 mg/kgcp şi Vitamina E, în doză de 8 mg/kgcp), se remarcă scăderea

activităţii medii a enzimei antioxidante superoxid dismutaza, cu 1,1023 u/ml, comparativ cu valorile

lotului martor, dar creşterea cu 0,8419 u/ml, faţă de cea a lotului 5.

16.S-a evidenţiat o scădere a activităţii enzimei catalaza, la lotul 6 de şoricei Wistar, cu o

diferenţă de 1,4173 nmol/min/ml comparativ cu valorile lotului martor, şi cu o creştere cu 0,9134

nmol/min/ml, faţă de cea a lotului 5.

17.La lotul 6 (la care s-a administrat injectabil intraperitoneal, concomitent cu dioxidul de titan

în doză de 5 mg/kgcp şi Vitamina E, în doză de 8 mg/kgcp), s-a evidenţiat o scădere a activităţii

enzimei glutation peroxidaza, comparativ cu cea a lotului martor-lotul numărul 1, cu 121,2514

nmol/min/ml, dar o creştere a activităţii faţă de cea a lotului 5 cu 67,7662 nmol/min/ml.

18.La lotul 7 de şoareci Wistar, (injectaţi cu cu dioxidul de titan în doză de 5 mg/kgcp şi Omega

3 în doză de 20 mg/kgcp), s-au detectat valori ale activităţii medii ale enzimei antioxidante SOD, mai

scăzute cu 1,04 u/ml comparativ cu cele ale lotului martor, dar cu 0,9041 u/ml, mai crescută

comparativ cu cea a lotului 2.

19.La lotul 7 de şoricei Wistar, s-a depistat o scădere a activităţii enzimei catalaza, cu 1,0905

nmol/min/ml comparativ cu valorile lotului martor, şi o creştere cu 1,2401nmol/min/ml faţă de cea a

lotului 5.

20.La lotul 7, s-a evidenţiat o scădere a activităţii medii a enzimei glutation peroxidaza,

comparativ cu cea a lotului martor, cu 40,6697 nmol/min/ml, dar o creştere a activităţii faţă de cea a

lotului 5 cu 80,5917 nmol/min/ml.

21.La studierea rezultatelor histopatologice ale loturilor 5, 6 şi 7 se observă că dioxidul de titan

induce leziuni la nivel hepatic, şi renal.

Rezultatele histologice de la nivelul rinichiului la lotul 5, au evidenţiat capilare congestionate în

zona corticală şi hemoragii interstitiale în zona corticală.

Rezultatele histologice de la nivelul ficatului au evidenţiat: o proliferare a stromei conjunctive.

Se observă rare hepatocite cu 2 nuclei, la lotul 2 cu titan.

22.La lotul 2- de porcuşori de Guineea la care s-a introdus câte un şurub de titan în articulaţia

coxo-femurală, s-au evidenţiat variaţii ale enzimelor antioxidante comparativ cu cele ale lotul martor

- la enzima antioxidanta SOD, mai scăzute, cu 0,6133 u/ml, la enzima antioxidanta CAT mai scăzute

cu 1,0307 nmol/min/ml, iar la enzima antioxidanta GPX mai scăzute cu 56,4601 nmol/min/ml.

23.Rezultatele studiului sugerează efectul protector dat de medicaţia antioxidantă- se remarcă

activitatea antioxidantă a piracetamului, extractului de Gingko biloba, a vitaminei E şi a produsului

Omega 3.

24.Studiul prezent are implicaţii clinice – recomandarea de includere a tratamentui antioxidant în

terapia pacienţilor care au implanturi metalice.

Page 31: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

31

25.

9. Discu ii. Contribu iiăoriginale.ăDirec iiăviitoare de cercetare. Diseminarea rezultatelor

Rezultatele cercetărilor eperimentale efectuate în cadrul tezei de doctorat, ilustrează

necesitatea utilizării terapeutice a antioxidantilor la bolnavii cu implant metalic. Limitele studiilor

experimentale, constau în faptul că cercetarea s-a efectuat doar pe două tipuri de animale de

laboratorr, rozatoare, şi numai pe o perioadă scurtă de timp. In practica clinică, pacienţii rămân o

perioadă mai lungă expuşi la stresul oxidativ indus de metalele din implantul introdus în scop

terapeutic, sau rămân purtători toată viaţa a acestor implanturi.

Tezaădeădoctoratăcon ine:ă239 pagini, (fara bibliografie si anexe) din care 170 pagini (80,88%)

contribu iiăpersonale, Bibliografia are 322 titluri.

Contribu iiăpersonaleăşiăoriginale

Studiile experimentale desfăsurate la Direcţia Sanitară Veterinară Braşov, (DSV Brasov), au

fost efectuate cu avizul comisiei de etică.

Rezultatele cercetărilor din cadrul tezei de doctorat, evidenţiază prezenţa stresului oxidativ

indus de aluminu, administrat sub forma de hidroxid de aluminiu, şi de titan sub forma de hidroxid

de titan.

Implantarea la lotul de Porcuşori de Guineea a câte uni şurub metalic de titan, a indus stresul

oxidativ, evidenţiat prin scăderea activităţii enzimelor antioxidante.

Direc iiăviitoare de cercetare

Rezultatele obţinute în cadrul cercetălilor din teza prezentă, au reprezentat un punct de plecare

pentru continuarea studiilor pe un alt tip de animale de laborator, cu alţi antioxidanţi, concretizate

prin depunerea unui proiect PN-II-RU-TE-2014-4.

Contribu iiăcu caracterăştiin ificăcurricular

Elaborarea rapoartelor de cercetare ştiinţifică din cadrul programului de cercetare la Doctorat şi

Finalizarea tezei de doctorat.

Noutatea tezei de doctorat

Rezultatele obtinute in urma cercetarilor efectuate, demonstreaza importanta utilizarii

antioxidantilor, si necesitatea monitorizarii statusului antioxidant la pacientii cu implanturi metalice.

Valorificareaăşiădiseminareaărezultatelorăcercet riiăînămediulăacademicăştiin ific

Publicarea i participarea la manifestări tiin ifice: rezultatele cercetărilor efectuate s-au

concretizat prin publicarea unui număr de 7 articole i prin prezentarea a 1 lucrări în cadrul unor

conferinţe internaţionale

Realizarea rapoartelor de cercetare ştiinţifică din cadrul programului de pregătire

Page 32: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

32

ştiinţifică

Finalizarea tezei de doctorat.

Diseminarea rezultatelor din studiile efectuate in teza;

ARTICOLE PUBLICATE ÎN REVISTE B+

1.Taus, N., Farraj, M., Tanase, S., Mironescu, A., Boicu, M., Necula, V., Taus, L.: Aluminium– a

Chemical Neurotoxic Agent:BULLETIN OF THE TRANSILVANIA UNIVERSITY OF BRASOV •

VOL. 6 (55), No. 2, SERIES VI;2013:1-8

2. Nicoleta Taus, M. Farraj, Monica Boicu, V. Necula, GH. Pucheanu, A. Mironescu, Detectia

stresului oxidativ indus experimental de dioxidul de titan; Revista Romana de Medicina Veterinara

Vol. 24, Nr. 3 2014:81-88

3.M. Farraj, Nicoleta Taus, Monica Boicu, V. Necula, GH. Pucheanu, A. Mironescu, Stan G.B.

Stresului oxidativ indus de titan; Revista Romana de Medicina Veterinara Vol. 24, Nr. 3 2014:89-96.

Revista Romana de Medicina Veterinara -CNCSIS Cod 239 B+

ARTICOL -PUBLICATE ÎN REVISTE ÎN BAZE DE DATE

1.Taus Nicoleta, Main Farraj, Tanase Stefania, Mironescu Aurel, Boicu Monica, Valentin Necula,

Taus Laurian, Intoxicaţia cronică cu aluminiu. Jurnal Medical Brasovean2013:No2: 4-8 -Jurnal

Medical Brasovean -(B)ISSN 1841-0782

2.Main Farraj, Taus Nicoleta, Biomateriale utilizate in implanturi ortopedice. Jurnal Medical

Brasovean2014:No2 - In press

3.Taus Nicoleta, Main Farraj, Variatia activitaţii glutationperoxidazei la stresul oxidativ indus de

titan. Jurnal Medical Brasovean2014:No2 - In press

Jurnal Medical Brasovean -(B)ISSN 1841-0782

ARTICOLEăPUBLICATEăÎNăEXTENSOăLAăCONFERIN EăINTERNA IONALEă Proceeding conferinta indexata BD 1.M. Farraj, N. Taus, M. Badea, A. Mironescu, R. Necula, C. I. Rau ia, L. Taus, M. Boicu, V.

Necula, ANTIOXIDANT ACTION OF THE CATALASE ENZYME, - International Conference New

Trends on Sensing- Monitoring- Telediagnosis for Life Sciences-NT-SMT-LS July 24-26, 2014,

Brasov, Romania.

Page 33: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

33

Bibliografie selectiva

1. Ali HA, Afifi M, Abdelazim AM, Mosleh YY. Quercetin and omega 3 ameliorate oxidative

stress induced by aluminium chloride in the brain. 2014 A. Journal of Molecular Neuroscience .

2014 Aug;53(4):654-60. doi: 10.1007/s12031-014-0232-8. Epub 2014 Feb 1.

2. Allagui MS, Feriani A, Saoudi M, Badraoui R, Bouoni Z, Nciri R, Murat JC, Elfeki A. Effects of

melatonin on aluminium-induced neurobehavioral and neurochemical changes in aging rats.Food

Chem Toxicol. 2014 Aug;70:84-93. doi: 10.1016/j.fct.2014.03.043. Epub 2014 Apr 12.

3. Cathy Tkaczyk, Alain Petit, John Antoniou, David J Zukor, Maryam Tabrizian, and Olga L Huk

Significance of Elevated Blood Metal Ion Levels in Patients with Metal-on-Metal Prostheses: An

Evaluation of Oxidative Stress Markers . Open Orthop J. 2010; 4: 221–227

4. DeKosky ST, Williamson JD, Fitzpatrick AL, Kronmal RA, Ives DG, et al. Ginkgo biloba for

prevention of dementia: a randomized controlled trial. JAMA, 2008;300:2253–2262.

5. Geyu L., Yuepu P., Lihong Y., Ran L., Bing Y., Yaoyao S., and Yanfen L. Influence of

Different Sizes of Titanium Dioxide Nanoparticles on Hepatic and Renal Functions in Rats with

Correlation to Oxidative Stress. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part

A,2009;72: 740-745.

6. Goyens P, Brasseur D. Aluminum and infants. Pediatrics. 1990;86:650-652.

7. Grassian V.H., O'Shaughnessy P.T., Adamcakova-Dodd A., Pettibone J.M., Thorne P.S. -

Inhalation exposure study of titanium dioxide nanoparticles with a primary particle size of 2 to 5

nm.Environ. Health Perspect., 2007;115 (3), 397–402.

8. Hawkins NM, et al. Potential aluminium toxicity in infants fed special infant formula. Journal of

Pediatric Gastroenterology and Nutrition.1994;19:377-381.

9. Jezek P., Hlavata L. Mitochondria in homeostasis of reactive oxygen species in cell, tissues, and

organism. Int. J. Biochem. Cell Biol., 2005;37, 2478–2503

10. Julka D and Gill KD. Effect of aluminum on regional brain antioxidant defense status in Wistar

rats. Research in Experimental Medicine. 1996;3:187-194.

11. Kariman H, Heydari K, Fakhri M, Shahrami A, Dolatabadi AA, Mohammadi HA, et al.

Aluminium phosphide poisoning and oxidative stress: Serum biomarker assessment. J Med

Toxicol. 2012;8:281–4.

12. Klein GL. Aluminum contamination of parenteral nutrition solutions and its impact on the

pediatric patient. Nutrition in Clinical Practice. 2003;18:302-307.

13. Kowalczyk E, Kopff A, Kędziora J, Błaszczyk J, Kopff M, Niedworok J, Fijałkowski P. Effect

of long-term aluminium chloride intoxication on selected biochemical parameters and oxidative-

antioxidative balance in experimental animals. Polish Journal of Environmental Studie. 2004;

13(vol.1):41-43.

14. Love S and Jenner P. Oxidative stress in neurological disease. Brain Pathology. 1999;9:55-56.

Page 34: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

34

15. Maghraoui S, Clichici S, Ayadi A, Login C, Moldovan R, Daicoviciu D, Decea N, Mureşan A,

Tekaya L. Oxidative stress in blood and testicle of rat following intraperitoneal administration of

aluminum and indium.Acta Physiol Hung. 2014 Mar;101(1):47-58.

16. Manke A., Wang L., Rojanasakul Y. Mechanisms of Nanoparticle-Induced Oxidative Stress and

Toxicity. Biomed Res Int., 2013;916-942.

17. Mehrpour O, Alfred S, Shadnia S, Keyler DE, Soltaninejad K, Chalaki N, et al. Hyperglycemia

in acute aluminum phosphide poisoning as a potential prognostic factor. Hum Exp Toxicol.

2008;27:591–5.

18. Mehrpour O, Jafarzadeh M, Abdollahi M. A systematic review of aluminium phosphide

poisoning. Arh Hig Rada Toksikol. 2012;63:61–73.

19. Mehrpour O, Keyler D, Shadnia S. Comment on aluminum and zinc phosphide poisoning. Clin

Toxicol (Phila) 2009;47:838–9.

20. Mehrpour O., Mohammad Abdollahi,1 and Mohammad Davood Sharifi2 . Oxidative stress and

hyperglycemia in aluminum phosphide poisoning. J Res Med Sci. Feb 2014; 19(2): 196.

21. Mix JA, Crews WD., Jr .A double-blind, placebo-controlled, randomized trial of Ginkgo biloba

extract EGb 761 in a sample of cognitively intact older adults: neuropsychological findings.

Hum Psychopharmacol. 2002;17:267–277.

22. Nayak P, Sharma SB, Chowdary NV. Aluminum and ethanol induce alterations in superoxide

and peroxide handling capacity (SPHC) in frontal and temporal cortex.Indian J Biochem

Biophys. 2013 Oct;50(5):402-10.

23. Park E.J., Choi J., Park Y., Park K. Oxidative stress induced by cerium oxide nanoparticles in

cultured BEAS-2B cells. Toxicology, 2008;245 (1–2), 90–100.

24. Pennington JA, Schoen SA. Estimates of dietary exposure to aluminium. Food Additives and

Contaminants 1995;12(vol.1):119-128.

25. Saiyed SM, Yokel RA. Aluminium content of some foods and food products in the USA, with

aluminium food additives. Food Additives and Contaminates. 2005;22(vol. 3):234-244.

26. Sheng L., Wang X., Sang X., Ze Y., Zhao X., Liu D., Gui S., Sun Q., Cheng J., Cheng Z., Hu R.,

Wang L., Hong F. Cardiac oxidative damage in mice following exposure to nanoparticulate

titanium dioxide. J Biomed Mater Res A. 2013; Apr 2:34-63.

27. Singla N, Dhawan DK. Zinc modulates aluminium-induced oxidative stress and cellular injury in

rat brain.2014 Oct 1;6(10):1941-50. Metallomics.

28. Taus Nicoleta, Farraj M., Tănase tefania, Mironescu A., Boicu Monica, Necula V., Taus L.

(2013)- Aluminium – a Chemical Neurotoxic Agent.BULLETIN OF THE TRANSILVANIA

UNIVERSITY OF BRASOV, VOL. 6 (55), No. 2 SERIES VI, 1-9.

29. Taus Nicoleta, Farraj M., Tănase tefania, Mironescu A., Boicu Monica, Necula V., Taus L.

(2013) - Intoxica ia cronică cu aluminiu .Jurnal Medical Braşovean nr.2, 4-8.

30. Tkaczyk C., Petit A., Antoniou J., Zukor D. J., Tabrizian Maryam , Huk Olga. Significance of

Page 35: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

35

Elevated Blood Metal Ion Levels in Patients with Metal-on-Metal Prostheses: An Evaluation of

Oxidative Stress Markers . Open Orthop J. 2010;4: 221–227.

31. Valko M., Rhodes C.J., Moncol J., Izakovic M., Mazur M. Free radicals, metals and antioxidants

in oxidative stress-induced cancer. Chem. Biol. Interact., 2006;160: 1–40.

32. Wang JX., Fan YB., Gao Y., Hu QH., Wang TC. - TiO2 nanoparticles translocation and

potential toxicological effect in rats after intraarticular injection. Biomaterials.

2009;Sep;30(27):4590-600.

33. Wangs J., Zhou G., Chen C., Yu H., Wans T., Ma Y., Jia G., Gao Y., Li B., Sun S., Li Y., Jiao

F., Zhao Y., Chai Z. Acute toxicity and biodistribution of different sized titanium dioxide

particles in mice after oral administration.Toxicol. Letters., 2007;168:176–185.

34. Warheit D.B., Hoke R.A., Finlay C., Donner E.M., Reed K., Sayes C.M. Development of a base

set of toxicity tests using ultrafine TiO2 particles as a component of nanoparticles risk

management. Toxicol. Letters., 2007;171, 99–110.

35. Xia T., Korge P., Weiss JN., Li N., Venkatesen MI., Sioutas C., Nel A. Quinones and aromatic

chemicals compounds in particulate matter induce mitochondrial dysfunction: implications for

ultrafine particle toxicity. Environ. Health Perspect., 2004;112 , 1347–1358.

Page 36: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

36

Rezumat Afecţiunile inflamatorii şi degenerative articulare afectează milioane de oameni din lumea întreagă,

şi reprezintă jumătate din totalul bolilor cronice, la persoanele în vârstă de peste 50 de ani din ţările

dezvoltate. Tratamentul bolilor degenerative, necesită în procent ridicat intervenţii chirurgicale,

inclusiv înlocuirea parţială sau totală a articulaţiei naturale afectate. In plus, numeroase fracturi

osoase, alături de osteoporoză, scolioză, necesită pentru rezolvare utilizarea dispozitivelor

permanente, temporare sau biodegradabile.Biomaterialele ortopedice sunt destinate implantării în

corpul uman şi substituie sau ajuta la repararea unor oase, cartilajii sau ligamente, şi tendoane.

Deoarece corpul uman reprezintă un mediu corosiv, pentru biomaterialele utilizate în implanturi, sau

impus cerinţe stricte ale materialelor utilizate.Celule din ţesutul peri-implant, precum şi coroziune

metalică poate induce formarea (ROS) de specii reactive de oxigen, contribuind astfel la un

micromediu oxidativ în jurul unui implant.In aceasta lucrare de doctorat s-a analizat experimental pe

şoricei Wistar, stresul oxidativ indus experimental de dioxid de titan şi de hidroxidul de aluminiu cât

şi stresul oxidativ indus de implanturi metalice de titan pe un lot de Porcuşsori de Guineea. S-au

urmărit variaţia enzimelor antioxidante superoxid dismutaza, catalaza şi glutation peroxidaza atât în

sângele şoriceilor injectaţi cu dioxid de titan şi de hidroxidul de aluminiu, cât şi la Porcuşorii de

Guineea, la care s-au implantat câte un şurub metalic de titan intraarticular. In paralel s-a urmărit

acţiunea antioxidantă a piracetamului şi a extractului de Gingko biloba, la şoriceii Wistar injectaţi cu

hidroxid de aluminiu, şi acţiunea antioxidantă a vitaminei E şi a Omega 3 la şoriceii Wistar injectaţi

cu dioxid de titan.

Abstract Inflammatory and degenerative joint diseases affecting millions of people worldwide, and

represents half of all chronic disease in people aged over 50 years in developed countries.Treatment

of degenerative diseases require high percentage surgery, including partial or total replacement of

damaged natural joint.In addition, numerous bone fractures with osteoporosis, scoliosis, requires for

solving of use of permanent devices , temporary or biodegradable.Orthopedic Biomaterials are

designed for implantation in the human body and help repair or replace bones, cartilajii or ligaments,

and tendons.Because the human body is a corrosive environment, biomaterials used in implants,

therefore imposed strict requirements of the materials used.Peri implant tissue cells, as well as metal

corrosion can induce the formation (ROS) by reactive oxygen species, thereby contributing to an

oxidative microenvironment around an implant.We have observed the variation in the activity of the

antioxidant superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase enzymes both in the blood of

the mice injected with titanium dioxide and aluminium hydroxide, and in that of the Guinea pigs that

received an intra-articular titanium metal implant. In parallel, we have observed the antioxidant

action of Piracetam and of the Gingko biloba extract in the Wistar mice injected with aluminium

hydroxide, as well as the antioxidant action of vitamin E and of Omega 3 in the Wistar mice injected

with titanium dioxide.

Page 37: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

37

CURRICULUM VITAE Prenume, Nume FARRAJ MAIN Adresa Romania , Bra ov , strada branduselor ,no.41 , bl 112 , sc1 , apt 34 Telefon. +40 736674923 E-mail [email protected] Nationalitatea Romana Sex male Studii Universitare . 2004-2010 Facultatea de Medicina Bra ov , Universitatea Transilvania 2010-curent Universitatea Transilvania , Doctorand Pozi ia curenta Medic Rezident 16/07/2014 GMC, full registration with a licence to practise in UK. GMC reference number 7479980 Limbi straine . Engleza avansat , Franceza: bine.

Page 38: Universitatea Transilvania din Braold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · 2015-02-02 · ,QYHVWHúWH în oameni! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Opera LRnal Sectorial

38

CURRICULUM VITAE Name :FARRAJ MAIN Address :Romania , Brasov, branduselor street , nr.41 ,bl112,ap.34 Telephone :+40 736674923 E-mail :[email protected] Nationality :Romanian Sex :male Education/Qualifications 2004-2010 : Faculty of Medicine from Brasov , Transilvania University 2010-current : Phd 16/07/2014 GMC, full registration with a licence to practise in UK GMC reference number : 7479980