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