Formy kadmia v krmivu a jejich vliv na akumulaci v tkáních

Bc. Eliška Havlová

Master's thesis

Cadmium forms in feed and their effects on cadmium accumulation in tissues

Abstract:

Cílem diplomové práce na téma "Formy kadmia v krmivu a jejich vliv na akumulaci v tkáních" bylo posoudit vliv kadmia na živý organismus. Jako vzorový organismus byl použit potkan laboratorní (Rattus norvergicus var. alba), u kterého se sledovala výše koncentrace kadmia ve vybraných orgánech. Následně se porovnával vliv formy kadmia na míru koncentrace v jednotlivých tkáních. Kadmium bylo vybráno z důvodu jeho vysoké toxicity pro živočichy a jeho neustále narůstající koncentrace v životním prostředí. Nalezneme ho v ovzduší, půdě, vodě, ale i v rostlinných produktech, které slouží k lidské konzumaci. Má schopnost velké a dlouhodobé akumulace ve tkáních, na něž působí toxicky, především nefrotoxicky a hepatotoxicky. Jeho nebezpečí spočívá také v jeho působení jako karcinogen a teratogen. Experiment se prováděl na 24 samcích laboratorního potkana, rozdělených do čtyř pokusných skupin. Prvním dvěma skupinám potkanů bylo předkládáno kadmium v organické formě ve variantě sušeného a následně rozdrceného penízku modravého (Thlaspi caerulescens), známého jako hyperakumulator těžkých kovů z půdního prostředí, zejména právě námi sledovaného kadmia. Druhou variantu organické formy kadmia představoval huseníček hallerův (Arabidosis halleri), podávaný stejnou formou. Třetí skupině se podávalo již připravené kadmium, ve formě dihydrátu chloridu kademnatého, v podobě bílého prášku. Čtvrtá skupina sloužila jako kontrolní, prostá přidaného kadmia. Dávkování kadmia probíhalo dvakrát týdně po dobu 6 týdnů. Jednorázová dávka u penízku a dihydrátu chloridu kademnatého byla stanovena na 0,65 mg/kg živé váhy z aktuální hmotnosti konkrétního jedince. U huseníčku byla dávka v množství 0,17 mg na potkana denně, 6 dní v týdnu. Konečná analýza obsahu kadmia v jednotlivých vybraných tkáních byla zhodnocena za pomoci metody optické emisní spektrofotometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP -ES). Z výsledků byl zjištěn nejvyšší obsah kadmia v ledvinné a jaterní tkáni, organické i anorganické formy kadmia. Prokazatelně vyšší hodnoty kadmia byly u organické oproti anorganické formě. Lišil se i obsah vstřebaného kadmia mezi organickými variantami. U huseníčku byla koncentrace kadmia výrazně vyšší než u penízku. Nepatrný nárůst koncentrace kadmia byl zjištěn ve střevech a slezině. Hodnoty u varlat, svaloviny a kostní tkáně byly zanedbatelné oproti kontrolní skupině i vůči formě podávaného kadmia.

Abstract:

The goal of the thesis with the topic of "Cadmium forms in feed and their effects on cadmium accumulation in tissues" was to assess the effect of cadmium on the living organism. A laboratory rat (Rattus norvergicus var. alba) was used as a model organism, on which the value of the concentration of cadmium in selected organs was monitored. Subsequently, the effect of the form of cadmium on the degree of concentration in individual tissues was compared. Cadmium was selected because of its high toxicity to animals and its constantly increasing concentration in the environment. We can find it in the air, soil, water but also in plant products which are used for human consumption. It has the ability of large and long-term accumulation in tissues, to which it is toxic, particularly nephrotoxic and hepatotoxic. The experiment was conducted on 24 male laboratory rats divided into four experimental groups. The first two groups of rats were served with cadmium in an organic form in a variant of dried and then crushed Thlaspi caerulescens, known as a hyper-accumulator of heavy metals from the soil environment, especially of the cadmium monitored by us. The other variant of the organic form of cadmium was represented by Arabidosis halleri, served in the same form. The third group was served with an already prepared cadmium in the form of cadmium chloride dihydrate, as a white powder. The fourth group served as a control group, free of the added cadmium. The dosage of cadmium was administer twice a week for the duration of 6 weeks. A single dose of Thlaspi and cadmium chloride dihydrate was set to 0.65 mg/kg of live weight from the current weight of the individual. The dosage of Arabidopsis was 0.17 mg per rat per day, 6 days in a week. The final analysis of the cadmium content in selected tissues was evaluated with the help of the method of optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP - ES). The results determined a higher amount of cadmium in kidney and liver tissues, organic and inorganic forms of cadmium. Provably higher amounts of cadmium were in the organic form in comparison to the inorganic form. The amount of absorbable cadmium between the organic forms differed as well. The concentration of cadmium was provably higher in Arabidopsis than in Thlaspi. A slight increase of the concentration of cadmium was determined in the intestines and spleen. The values in testicles, muscles and bone tissues were negligible in comparison to the control group and even against the form of the served cadmium.

Keywords

potkan, kadmium, akumulace, tkáň, ledviny, hyperakumulátor

Keywords

rat, cadmium, accumulation, tissue, kidney, hyperaccumulator

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Ivana Jankovská, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Animal Science / Animal Nutrition and Dietology