Гістопатологічна та імуногістохімічна оцінка тканини нирок щурів за хронічного впливу низьких доз кадмію та нефропротекторний потенціал N-ацетилцистеїну
DOI:
https://doi.org/10.31210/spi2026.29.01.42Ключові слова:
нефротоксичність кадмію, N-ацетилцистеїн, гістопатологія нирок, оксидативний стрес, модель на щурах, імуногістохімія, ушкодження канальців, інтерстиціальний фіброз, апоптоз, клітинна проліфераціяАнотація
Кадмій є нефротоксичним важким металом, який поступово накопичується в тканинах нирок,
спричиняючи їхнє структурне ушкодження. У цьому дослідженні оцінено гістопатологічні, морфометричні та імуногістохімічні ефекти хронічного впливу низьких доз кадмію на нирки щурів, а також вивчено
нефропротекторний потенціал N-ацетилцистеїну. Тридцять дорослих самців щурів лінії Спрег-Доулі були розділені на три групи: контрольну; групу кадмію, яка отримувала хлорид кадмію (0,5 мг/кг перорально двічі на тиждень протягом восьми тижнів); та групу лікування, яка отримувала хлорид кадмію одночасно з N-ацетилцистеїном (150 мг/кг/добу внутрішньочеревно). Зрізи нирок обробляли для фарбування
гематоксиліном-еозином, за методом Шиффа та трихромом за Массоном, а також для імуногістохімічного виявлення Каспази-3 та Ki-67. Кількісний морфометричний аналіз показав, що хронічний вплив кадмію
збільшив відношення маси нирок до маси тіла на 29,6 %, зменшив середній діаметр клубочків на 22 % (82,4±3,1 порівняно з 105,6±4,2 мікрометра; p=0,004), спричинив звуження площі просвіту канальців на 38 % (p<0,001) та викликав 4,1-кратне розростання фіброзної тканини (15,8±1,2 % порівняно з 3,9±0,5 %; p=0,001). Імуногістохімічні дані свідчать, що кадмій викликав 3,2-кратне підвищення експресії Каспази-3 (18,2±2,1 % порівняно з 5,6±1,0 %; p=0,002) та 45 % пригнічення індексу проліферативного маркування
Ki-67 (9,3±1,4 % порівняно з 17,0±1,8 %; p=0,008), що вказує на прискорений апоптоз та порушення
регенерації. Було виявлено сильний позитивний кореляційний зв’язок між інтерстиціальним фіброзом та експресією Каспази-3 (коефіцієнт Пірсона r = 0,89, p<0,001). Супутнє введення N-ацетилцистеїну
нівелювало ці зміни: інтерстиціальний фіброз зменшився на 62 % (6,7±0,9 %; p=0,003), середній діаметр клубочків частково відновився до 96,1±3,8 мікрометра, площа просвіту канальців відновилася до 61,2±2,9 % (p=0,02), експресія Каспази-3 знизилася до 8,3±1,2 % (p=0,01), а індекс маркування Ki-67 зріс до 13,5±1,3 % (p=0,04). У сукупності ці результати доводять, що хронічний вплив кадмію викликає фіброз, зумовлений апоптозом, тоді як N-ацетилцистеїн забезпечує суттєву нефропротекцію шляхом пригнічення загибелі
клітин, запобігання фіброзу та часткового відновлення проліферативної здатності.
Посилання
1. Odewumi, C. O., Badisa, V. L., Le, U. T., Latinwo, L. M., Ikediobi, C. O., Badisa, R. B., & Darling-Reed, S. F. (2011). Protective effects of N-acetylcysteine against cadmium-induced damage in cultured rat normal liver cells. International Journal of Molecular Medicine, 27 (2), 243–248. https://doi.org/10.3892/ijmm.2010.564
2. Wang, J., Zhu, H., Liu, X., & Liu, Z. (2014). N-acetylcysteine protects against cadmium-induced oxidative stress in rat hepatocytes. Journal of Veterinary Science, 15 (4), 485. https://doi.org/10.4142/jvs.2014.15.4.485
3. Yang, Y., Hassan, M. F., Ali, W., Zou, H., Liu, Z., & Ma, Y. (2025). Effects of cadmium pollution on Human Health: A narrative review. Atmosphere, 16 (2), 225. https://doi.org/10.3390/atmos16020225
4. Zhou, J., Huang, Y., Li, G., Zhao, Z., Deng, Y., Xian, S., Hu, Y., Yi, M., & Liu, L. (2026). Cadmium exposure induces renal fibrosis by inhibiting hsa_circ_0075684/miR-363-3p/KLF4 signaling pathway. Scientific Reports, 16 (1), 8754. https://doi.org/10.1038/s41598-026-39715-w
5. Wong, V. Y., Keller, P. M., Nuttall, M. E., Kikly, K., DeWolf, W. E., Lee, D., Ali, S. M., Nadeau, D. P., Grygielko, E. T., Laping, N. J., & Brooks, D. P. (2001). Role of caspases in human renal proximal tubular epithelial cell apoptosis. European Journal of Pharmacology, 433 (2-3), 135–140. https://doi.org/10.1016/s0014-2999(01)01517-5
6. Liu, Q., Zhang, R., Wang, X., Shen, X., Wang, P., Sun, N., Li, X., Li, X., & Hai, C. (2019). Effects of sub-chronic, low-dose cadmium exposure on kidney damage and potential mechanisms. Annals of Translational Medicine, 7 (8), 177. https://doi.org/10.21037/atm.2019.03.66
7. Prozialeck, W. C., & Edwards, J. R. (2010). Early biomarkers of cadmium exposure and nephrotoxicity. BioMetals, 23 (5), 793–809. https://doi.org/10.1007/s10534-010-9288-2
8. Sonpol, H. M. A., Taha, M., Bedeer, R. F., Ali, L. S., Baokbah, T. A. S., Farage, A. E., Elsisy, R. A., & Abdelkareem, M. A. (2021). Ameliorating effect of N-acetylcysteine on iron toxicity of the liver and pancreas in albino rats: Histochemical and ultrastructural study. European Journal of Anatomy, 25 (4), 385–396.
9. Safari Maleki, A., Hayes, A. W., & Karimi, G. (2024). Enhancing renal protection against cadmium toxicity: the role of herbal active ingredients. Toxicology Research, 13 (6). https://doi.org/10.1093/toxres/tfae222
10. Bautista, C. J., Arango, N., Plata, C., Mitre-Aguilar, I. B., Trujillo, J., & Ramírez, V. (2024). Mechanism of cadmium-induced nephrotoxicity. Toxicology, 502, 153726. https://doi.org/10.1016/j.tox.2024.153726
11. Ren, Z., Zheng, Y., Liu, J., Liu, Z., Chen, J., Liu, H., Qi, R., & Ma, H. (2025). Cadmium induces the secretion of SASP factors regulated by MAPK and NF-κB signaling pathways in HEK293 cells: A possible mechanism of acute kidney damage induced by cadmium. Toxicology, 515, 154166. https://doi.org/10.1016/j.tox.2025.154166
12. Dong, W., Zhang, K., Gong, Z., Luo, T., Li, J., Wang, X., Zou, H., Song, R., Zhu, J., Ma, Y., Liu, G., & Liu, Z. (2023). N-acetylcysteine delayed cadmium-induced chronic kidney injury by activating the sirtuin 1–P53 signaling pathway. Chemico-Biological Interactions, 369, 110299. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2022.110299
13. Farjad, E., & Momeni, H. R. (2018). Silymarin ameliorates oxidative stress and enhances antioxidant defense system capacity in cadmium-treated mice. Cell Journal, 20 (3), 422–426. https://doi.org/10.22074/cellj.2018.5355
14. Nair, A., DeGheselle, O., Smeets, K., Van Kerkhove, E., & Cuypers, A. (2013). Cadmium-induced pathologies: Where is the oxidative balance lost (or not)? International Journal of Molecular Sciences, 14 (3), 6116–6143. https://doi.org/10.3390/ijms14036116
15. Renugadevi, J., & Milton Prabu, S. (2010). Quercetin protects against oxidative stress-related renal dysfunction by cadmium in rats. Experimental and Toxicologic Pathology, 62 (5), 471–481. https://doi.org/10.1016/j.etp.2009.06.006
16. Satarug, S., Garrett, S. H., Sens, M. A., & Sens, D. A. (2010). Cadmium, environmental exposure, and health outcomes. Environmental Health Perspectives, 118 (2), 182–190. https://doi.org/10.1289/ehp.0901234
17. Genchi, G., Sinicropi, M. S., Lauria, G., Carocci, A., & Catalano, A. (2020). The effects of cadmium toxicity. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17 (11), 3782. https://doi.org/10.3390/ijerph17113782
18. Jaishankar, M., Tseten, T., Anbalagan, N., Mathew, B. B., & Beeregowda, K. N. (2014). Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdisciplinary Toxicology, 7 (2), 60–72. https://doi.org/10.2478/intox-2014-0009
19. Johri, N., Jacquillet, G., & Unwin, R. (2010). Heavy metal poisoning: the effects of cadmium on the kidney. BioMetals, 23 (5), 783–792. https://doi.org/10.1007/s10534-010-9328-y
20. Thévenod, F. (2009). Cadmium and cellular signaling cascades: To be or not to be? Toxicology and Applied Pharmacology, 238 (3), 221–239. https://doi.org/10.1016/j.taap.2009.01.013
21. Brzóska, M. M., Rogalska, J., Galażyn-Sidorczuk, M., Jurczuk, M., Roszczenko, A., Kulikowska-Karpińska, E., & Moniuszko-Jakoniuk, J. (2007). Effect of zinc supplementation on bone metabolism in male rats chronically exposed to cadmium. Toxicology, 237 (1-3), 89–103. https://doi.org/10.1016/j.tox.2007.05.001
22. Wang, B., & Du, Y. (2013). Cadmium and its neurotoxic effects. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2013, 1–12. https://doi.org/10.1155/2013/898034
23. Patra, R. C., Rautray, A. K., & Swarup, D. (2011). Oxidative stress in lead and cadmium toxicity and its amelioration. Veterinary Medicine International, 2011, 1–9. https://doi.org/10.4061/2011/457327
24. Almansour, M. I., Alferah, M. A., Shraideh, Z. A., & Jarrar, B. M. (2017). Zinc oxide nanoparticles hepatotoxicity: Histological and histochemical study. Environmental Toxicology and Pharmacology, 51, 124–130. https://doi.org/10.1016/j.etap.2017.02.015
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 М. А. Чаян, С. Р. Фадхіл, К. З. Алсаїд
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
